目的 为降低医用纯镁的降解速度并提高生物活性,对其进行微弧氧化表面涂层处理,研究微弧氧化电解液中添加不同浓度尿素对涂层耐蚀性及生物活性的影响.方法 在硅酸钠电解液中分别添加5 g/L、10 g/L和15 g/L尿素,微弧氧化电压为400 V,氧化时间为10 min.温度为37℃的环境下进行体外模拟,采用扫描电镜观察微弧氧化试样表面形貌,并利用能谱仪分析涂层表面的钙磷比.通过质量变化,计算试样浸泡21 d后的失重率.结果 尿素含量为0 g/L、5g/L、10 g/L、15 g/L的膜层孔径均匀,涂层以MgO为主,且涂层中的氮的质量百分含量分别为0％、1.70％、2.10％和2.11％.当尿素含量为15 g/L后,涂层中氮元素含量无明显增加,且涂层表面有通孔及裂纹生成.浸泡21 d后材料表面的钙磷比分别为1.33、1.37、1.50和1.40.未添加尿素的试样失重率达到14.3％,尿素含量分别为5 g/L、10 g/L、15 g/L时,失重率分别3.87％、2.5％和6.57％.结论 硅酸盐电解液中添加尿素含量为10 g/L,微弧氧化制备的含氮镁合金涂层的体外浸泡表面钙磷比最大,失重率最低.

目前传统不锈钢广泛用于骨植入材料,然而其植入器件仍存在力学强度不足导致的断裂,耐蚀性不足导致的无菌性松动和生物相容性有待进一步提高等问题.近年来中科院金属研究所等研究机构在无镍不锈钢的应用基础研究方面取得了重要的进展,其优异的综合性能对提高骨植入器械在临床应用中安全性具有重要意义.本文主要综述了医用无镍不锈钢作为骨植入材料的最新研究进展和开发产品的临床应用现状,展望了其在骨修复领域中未来的应用前景.

以抛光316L不锈钢和溶胶-凝胶TiO2涂层试样为对照,研究了等离子体渗氮试样的结构和性能.对磨光的不锈钢片采用浸涂法进行涂覆TiO2膜层处理,对溅射清洗后的磨光不锈钢片进行氮化等离子处理. TiO2薄膜没有明显改变不锈钢基体的表面形貌,但含有宽约1 μm的细长裂纹,涂层试样还检测到马氏体衍射峰.等离子体渗氮试样较为粗糙,其表面仅检测到膨胀的奥氏体(S相).与抛光和TiO2涂层试样相比,渗氮试样较为亲水(接触角约70o),表面能的极性分量很高(86%),与水、血液和纤维蛋白原的界面张力较小,与白蛋白的界面张力较大.动电位极化实验表明渗氮试样具有最好的耐蚀性.三种材料都满足医学植入物的溶血率要求(＜5%),渗氮试样具有最好的抗血小板聚集功能.

金属铌具有较低的弹性模量和较好的生物学性能,本研究采用磷酸氢钙溶液对纯铌进行水热钙化表面改性.显微结构和成分分析表明,经过200℃水热处理24 h后,铌表面形成了Nb2O5-磷酸钙的纳米颗粒薄膜.水热处理试样具有较好的亲水性和耐蚀性,在模拟体液中浸泡两周后可诱导生成磷灰石层,表现出生物活性.该方法可用于铌、铌合金及其多孔材料的生物活性表面改性.

Zn-Ni合金镀层的电沉积机理属于异常共沉积,为研究电沉积电流波形的影响,分别以直流电沉积方法、单向脉冲电沉积方法、双向脉冲电沉积方法制备了Zn-Ni合金镀层,主要利用SEM、EDS、电化学腐蚀测试等方法从形貌、成分、厚度及耐蚀性对镀层进行评价.研究表明,脉冲电流波形尤其是双向脉冲波形对镀层质量有提升作用,双向脉冲方法制备出的镀层的微观形貌为胞状,更加平整致密,镀层的Ni原子分数为14.34％,腐蚀电流密度为5.73×10-8 A/cm2,腐蚀电位为-0.80198 mV,耐蚀性更好.

目的:探讨微弧氧化和溶胶凝胶复合膜层对提高医用钛合金耐蚀性能的作用,以应对医用钛合金需求的增长.方法:利用微弧氧化技术和溶胶凝胶两种表面改性方法,对钛合金表面进行处理,利用扫描电子显微镜(SEM)对钛合金、微弧氧化陶瓷层及复合膜层3种试样表面形貌进行耐蚀性能分析.结果:经微弧氧化处理后的膜层表面存在大量的微孔;再经过溶胶凝胶复合处理后,膜层表面的微孔完全被覆盖且较为平整.经电化学工作站分析,复合膜层动电位极化曲线的腐蚀电流密度为6.77×10-7,相比于钛合金和微弧氧化陶瓷层降低了两个数量级,即钛合金和微弧氧化陶瓷层的腐蚀电流密度分别为9.28×10-5 mA/cm2和1.45×10-5 mA/cm2.阻抗谱图显示,复合膜层和钛合金的低频阻抗值分别为362160Ω和46833Ω,即复合膜层相比于钛合金的低频阻值提高了一个数量级.结论:在钛合金、微弧氧化陶瓷层及复合膜层3种试样的耐蚀性能分析结果中,复合膜层的耐蚀性能具有大幅度提高.

钛基材料力学性能优良,生物兼容性好,而且耐蚀耐磨,被认为是生物医学领域最好的金属材料之一.钛缆是由多股细钛丝组成的缆绳样结构,作为线缆技术的一种,常用于骨创伤的内固定.笔者将简要概括钛缆的性能特点,以及对其在创伤骨科中的临床应用作一综述,以探讨其应用价值与前景.

为研究纳米粒子对于Zn-Ni合金镀层质量的影响,以双向脉冲电沉积方法制备了Zn-Ni-TiO2复合镀层,主要从微观形貌、成分、厚度和耐蚀性对镀层进行评价.经研究表明,纳米TiO2颗粒的引入对于所得复合镀层的形貌及成分均有一定的影响,且具有细化晶粒的作用.TiO2颗粒会占据阴极表面的活性位点,抑制Zn2+和Ni2+的沉积.除此之外,TiO2颗粒会破坏Zn(OH)2膜的连续性,在颗粒尺寸较大时破坏性更严重,对于Zn2+沉积的阻碍更为明显.同时,纳米TiO2颗粒的引入会增加镀层厚度,并提高耐蚀性.

通过对AZ31镁合金进行微弧氧化,以硅烷/植酸偶联中药提取物白藜芦醇,研究不同白藜芦醇载药量对涂层表面组织结构及耐蚀性的影响.采用SEM、XRD、EDS研究了涂层表面形貌特征、相及元素组成,研究了白藜芦醇的浓度对结合力、电化学腐蚀极化曲线和模拟体液浸泡生物活性的影响.结果 表明,随着白藜芦醇浓度的增加,涂层表面的孔洞减少且变小,涂层结合强度逐渐增大,涂层腐蚀电位升高,而腐蚀电流下降,模拟体液实验表明其表面有新物质-类骨磷灰石生成.当白藜芦醇浓度为8 g/L时,耐蚀性最佳,具有良好的生物相容性.

采用溶胶-凝胶法在碱液预处理的钽片表面制备碳酸钙薄膜,然后分别采用磷酸氢二铵、磷酸氢钙及β-甘油磷酸钠进行水热处理,合成羟基磷灰石薄膜.结构和成分分析表明,溶胶-凝胶法在钽表面形成了由密集的纳米颗粒组成的碳酸钙薄膜,在磷酸氢二铵和磷酸氢钙溶液中水热处理的试样表面形成了羟基磷灰石纳米晶体.水接触角和动电位极化测试表明,这两种溶液处理的试样均具有良好的亲水性和耐蚀性.