生物活性陶瓷涂层材料的制备及研究进展

介绍了生物活性陶瓷涂层材料的种类以及制备生物活性陶瓷涂层材料的主要方法:等离子喷涂、溶胶-凝胶法、电沉积和激光熔覆等,并且介绍了各个方法的对生物陶瓷涂层的工艺参数、界面结合等因素进行分析,最后展望了生物陶瓷涂层的发展前景,并提出了生物陶瓷涂层材料今后的研究方向。

声作用功率对炭/炭复合材料表面磷酸钙生物活性陶瓷涂层的影响

采用阴极声电沉积工艺在炭/炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,考察了超声场中不同声作用功率条件下的电流密度、端电压特征和声作用功率对涂层组成结构、形貌的影响及涂层与基体的结合力,SEM、EDAX、FTIR、XRD等结果分析表明:电流密度以及端电压具有更大的调节范围,且在沉积过程中两参数不随时间而改变,说明该工艺具有自优化特征;所制透钙磷石涂层形貌呈片状,由两种不同晶格参数单斜相组成;炭/炭复合材料中制备时残留的孔隙仍保留。在小于声作用功率临界条件下作用超声波,生物活性透钙磷石涂层不脱落。

钛表面生物活性玻璃陶瓷涂层材料的制备及结构分析

采用MC组份的玻璃作中间过渡层,通过严格控制涂层工艺,成功地制备了生物活性玻璃陶瓷—钛涂层复合材料,界面剪切强度达到22.7MPa.XRD图谱显示,涂层表面主要晶相为氧磷灰石.SEM观察结果,材料表面呈多孔状态,孔径为1～10μm,气孔率为20～30%.EDX分析表明,涂层界面Ti,Ca,P等元素因热扩散而互相渗透,在界面区形成多种元素共存区,由此产生的化学键合力促进了界面结合强度的提高.经测试,涂层复合材料各项生物学性能都达到ISO标准要求,初步临床应用显示了该复合材料良好的性能.

HA 生物活性陶瓷涂层的爆炸喷涂与等离子喷涂

采用爆炸喷涂与等离子喷涂两种工艺制备ＨＡ生物活性陶瓷涂层，并对两种层进行对比研究．采有ＸＲＤ、ＳＥＭ等方法分析涂层的物相组成和显微结构．发现爆炸喷涂的涂层结构致密、结晶程度较高；等离子喷涂的涂层则具有较高的孔隙率，涂层非晶化现象明显．经适当温度热处理，两种涂层的结晶程度均可明显提高．

钛合金表面涂烧生物活性玻璃陶瓷涂层的性能与结构

采用涂烧法在钛合金表面制备出结合强度高，化学稳定性好，防组织液渗透和生物相容性良好的复合生物玻璃陶瓷涂层．用ＸＲＤ，ＦＴ－ＩＲ等方法研究了涂层的组成、结构和性能．结果表明：底釉由玻璃相、ＦＡＰ和榍石晶相组成；多孔生物玻璃陶瓷涂层由玻璃相、ＦＡＰ和β－ＣａＳｉＯ３晶相组成；复合涂层能与骨组织产生骨性结合．

钛合金人工关节柄烧结复合生物活性玻璃陶瓷涂层的研究

采用两步涂烧法在钛合金表面制备出防组织液渗透 ,结合强度高 ,生物相容性好的复合生物活性陶瓷涂层 。

炭/复合材料表面生物活性钙磷涂层XRD和Raman光谱研究

通过声电沉积工艺在炭 炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,用XRD、EDAX及Raman光谱对炭 炭复合材料改性前后的表面特征进行了研究。结果表明,与传统电结晶工艺相比,声电沉积工艺所制透钙磷石涂层晶面间距减小,炭 炭复合材料与透钙磷石涂层间形成了C O P、C O H等化学键合。同时探讨了成键机理,认为声电沉积工艺是声电表面改性、声化学合成以及电结晶工艺的有机组合。

碳/碳复合材料表面声电沉积/碱热处理复合工艺制备羟基磷灰石生物活性涂层研究

通过碱热处理工艺对碳/碳复合材料表面阴极声电沉积的磷酸钙生物陶瓷涂层进行处理,使其转变为磷灰石涂层,采用SEM,EDAX,FTIR,XRD等研究了涂层组成、结构和形貌的变化,并采用拉伸测试评价了涂层与基体的结合力,用SEM观察了涂层的断口形貌。结果表明:用声电沉积技术获得的片状透钙磷石涂层经碱热处理后而得到磷灰石涂层,涂层与基体形成了化学键合,且结合紧密,涂层的形貌没有显著变化,但涂层的致密度有所增加;拉伸测试表明涂层与基体的结合强度最大可达4.2MPa以上,涂层的失效部位主要在涂层内部,其失效方式为涂层的内聚破坏和界面脱粘。

聚醚醚酮复合材料表面生物活性涂层的制备与性能

以聚醚醚酮/钡玻璃粉(PEEK-BGF)复合材料为基体,通过硅烷偶联剂,在复合材料表面构建具有生物活性的纳米羟基磷灰石(nHA)和甲基丙烯酸酯基的光固化树脂复合涂层.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)分析了材料表面形貌和元素分布,测试了涂层与复合材料之间的粘接强度.通过检测大鼠成骨细胞总蛋白含量和碱性磷酸酶表达水平,评价新型光固化纳米羟基磷灰石/聚甲基丙烯酸酯(nHA/PMMA)复合涂层的生物活性.研究结果表明,nHA填充的光固化复合材料形成粗糙的表面,随着nHA的填充量提高,涂层表面生物学活性得到提高.

生物活性陶瓷涂层假体植入股骨初期的界面生物力学分析

目的对具有生物活性的羟基磷灰石陶瓷涂层假体植入股骨初期进行界面生物力学分析,以优化金属表面生物活性陶瓷涂层厚度。方法建立生物活性陶瓷涂层假体紧压配合植入股骨初期的生物力学模型,应用非均质层状材料弹性力学理论,定量计算不同厚度涂层钛合金假体与股骨峡部界面的紧压配合力及环向应力。结果无涂层钛合金假体与骨结合的紧压配合力最大,随着涂层厚度增加,紧压配合力逐渐减小。环向应力在界面的骨皮质上有较大的拉应力,在涂层和钛合金假体柄上为压应力。结论生物活性陶瓷涂层较薄的假体与股骨结合的抗剪切强度较大。

生物活性陶瓷涂层制备工艺的比较研究

采用等离子喷涂、爆炸喷涂及离子束增强沉积 3种工艺制备 HA生物活性陶瓷涂层 ,并对 3种涂层进行

医用CVIC/C复合材料表面仿生沉积生物活性钙磷涂层

为了在医用化学气相渗透工艺 ( CVI) C/C复合材料表面制备生物活性钙磷涂层 ,用阴极声电化学工艺处理 CVIC/C复合材料 ,再将试样浸泡于过饱和钙磷溶液中 ,使其诱导钙磷晶体生长 .XPS研究表明 ,经声电工艺处理后 ,CVI C/C复合材料表面发生了改性 ;SEM,XRD和 FTIR研究表明 ,在过饱和钙磷溶液中 ,未经声电化学处理的 CVI C/C复合材料不具有诱导钙磷晶体生长的功能 ,而改性的 CVI C/C表面能够诱导钙磷晶体生长 ,形成片状五水磷酸八钙 ( OCP)涂层 .同时讨论了

炭/炭复合材料声电沉积钙磷生物活性涂层的生长机理

通过声电沉积在炭/炭复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM(带EDAX),XDR,FTIR研究电沉积时间对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响。实验结果表明:沉积初始先在炭/炭表面形成无定形层,片状磷酸氢钙(DCPD)在其表面生长,随着电沉积时间的延长,逐渐向针状的羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2(HA)转变,涂层厚度和n(Ca)/n(P)不断增加,涂层的结晶度和电解液的pH值下降。涂层为缺钙磷灰石。同时探讨了在炭/炭复合材料表面钙磷生物活性涂层的生长机理。

电沉积生物活性陶瓷涂层技术

介绍了电沉积法 (包括电泳沉积 EPD和电化学沉积 ECD)在 Ti或 Ti合金基体上制备生物活性陶瓷涂层 HAP的制备工艺 ,评述了电沉积的主要控制参数 。

新型多孔磷灰石/硅灰石生物活性玻璃陶瓷材料的研究

通过溶胶 -凝胶工艺制备了一种新型玻璃陶瓷材料 ,X衍射图谱及傅立叶转换红外图谱表明该材料主晶相为含羟基基团的氟氧磷灰石 [Ca10 (PO4) 6(OH ,F) ]和 β 硅灰石 [β CaSiO3 ];扫描电镜分析显示材料显微结构含有大量微孔 ,孔径为 2～ 3μm。经造孔后 ,材料大孔孔径为 30 0～ 4 0 0 μm ,且孔道相互贯通 ;采用体外模拟体液浸泡实验表征了材料的生物活性 ,扫描电镜观测发现 ,材料表面 7天内已生成大量羟基磷灰石晶粒。结果表明 :采用新型溶胶 -凝胶工艺制备的磷灰石 / β 硅灰石玻璃陶瓷材料具有良好的生物活性 ,其多孔材料具有适宜的孔隙结构 ,微观孔与宏观孔相结合 ,是一类十分具有发展潜力的骨组织修复材料及骨组织工程支架材料。

电化学法制备生物活性陶瓷材料研究

An electrodeposition technique was developed for fabricating bioactive hydroxyap-atite(HA) coating on Ti-6Al-4V alloy at relative low temperature. XRD, SEM and ICP/AES were used to characterize the structure, morphology and chemical composition of the coatings. The galvanostatic electrodeposted HA coating is of 1.62 Ca/P molar ratio and has a uniform and porous structure, which is similar with the structure and composition of hu-man bone. The reaction mechanism and influence of experimental conditions on HA coatings are also discussed.

生物活性玻璃陶瓷人工骨材料的研究进展

生物活性玻璃陶瓷人工骨材料的研究进展山东医科大学附属医院（２５００１２）汤继文张玉德刘春梅７０年代初，美国的Ｈｅｎｃｈ教授〔１〕在研究玻璃成分时，有意识地将化学稳定性差、容易降解的玻璃植入生物体内，作为骨骼和牙齿的替代物。其发现材料中某些成分可以同生...

宽带激光熔覆生物陶瓷梯度涂层及其生物活性

为了消除激光熔覆过程中基材与生物陶瓷涂层之间的热应力,提高涂层与基材的结合强度,采用宽带激光熔覆技术,在Ti-6Al-4V合金表面制备含HA+β-TCP的生物陶瓷梯度涂层(HA为羟基磷灰石)。利用OM、SEM和XRD对涂层形貌、相组成进行了研究,并通过体外模拟体液浸泡实验考察了涂层的生物活性。结果表明:生物陶瓷梯度涂层分为基材、合金化层以及生物陶瓷层3个层次,且各梯度层的结合界面均为良好的化学冶金结合。稀土氧化物La2O3在激光熔覆生物陶瓷过程中具有诱导合成HA+β-TCP的作用,生物陶瓷涂层的生物活性与不同La2O3含量诱导合成HA+β-TCP的数量密切相关。当La2O3含量为0.6 wt.%时,合成HA+β-TCP的数量最多。当La2O3的添加量为0.6 wt.%时,涂层表面形成的类骨磷灰石数量最多;且经14天浸泡后的涂层明显比7天形成的类骨磷灰石数量多。

碳/碳生物活性玻璃涂层复合材料的组织结构研究

通过包埋 -粉末涂刷高温烧结工艺 ,以碳化硅作为过渡层制备出 C/C生物活性玻璃涂层复合材料。采用 SEM、EDS、XRD考察了涂层的组织结构 ,结果表明所制涂层具有多孔结构 ,从基体到生物活性玻璃涂层 ,成分和结构呈连续变化 ,消除了生物玻璃与基体的性质差异 ,实现了在 C/C复合材料表面进行生物活性改性。

四种生物陶瓷材料的生物活性比较

目的 观察几种生物陶瓷不同周期的成骨效应和材料的变化,比较其生物活性。方法 采用动物骨 内植入模型,对羟磷灰石陶瓷、珊瑚羟磷灰石、生物活性玻璃陶瓷、氧化锆陶瓷的成骨作用进行组织学观察。结果 术后14天以上4种生物陶瓷表面均有新生骨覆盖,但180天后羟磷灰石陶瓷、珊瑚羟磷灰石材料内部有新生骨生 成,后者的成骨量大于前者;生物活性玻璃陶瓷表面开始出现降解,氧化锆陶瓷表面无明显的变化。结论 4种生 物陶瓷均具有良好的生物相容性,珊瑚羟磷灰石生物活性最好,而氧化锆陶瓷最差。