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技术知识

溶胶-凝胶法处理超细晶钛镍基合金

  溶胶-凝胶法是一种制备生物陶瓷、生 物 活 性 Ti02 涂层及金属氧化物玻璃的低温湿化学方法。研究者己经利用溶胶-凝 胶 法 在 TiNi合 金 和 316L不锈钢表面制备了 Ti02、Ti02-Si02和 Si02-Al20 3等生物涂层,成功达到了提高合金生物活性与抑制有害离子释放的目的[24‘27]。

  Sr0-Si02-Ti02是一种新型的可促进骨组织愈合的陶瓷涂层。Zheng等[13]利用溶胶-凝胶法在超细晶Ti49.2Ni5a8合金表面制备了上述涂层。具体的制备工艺如下: ① 制 备 Ti02溶胶。将四异丙醇钛溶于乙醇中,然后与由乙酰丙酮、浓 度 为 37% 的盐酸与去离子水组成的溶液混合,将上述溶胶在室温静置6h。② 制 备 31'0-8丨0 2溶胶 。将四乙氧基硅烷溶于乙醇中,然后与由硝酸锶、浓 度 为 37% 的盐酸与去离子水组成的溶液混合,将上述溶胶在室温静置6h。③ 将 Ti02溶 胶 与 Sr0-Si02溶胶混合,在 4°C静 置 12h获 得 Sr0-Si02-Ti02溶胶。上述制备过程中确保SrO : Si02 : Ti02 的物质的量比保持在3 : 25 : 72。④ 将 超 细 晶 Ti49.2Ni5o.8合 金 浸 入 Sr0-Si02-Ti02 溶胶中,在 室 温 以 5 m m / m i n的速度提拉;将 试 样 依 次 在 50°C、100°C和 150°C干燥30min;重复上述过程5 次。⑤最后将试样在200°C处 理 8h。最终制得涂层的厚度约 为 200nm。

 电化学测试后试样的表面形貌
电化学测试后试样的表面形貌

  图7-9给出了培养4h和 3天后,成骨细胞M G 6 3 在粗晶、超细晶和经Sr0-Si02- Ti02改性超细晶TiNi合金表面的黏附铺展和生长增殖形貌[13]。可见,培 养 4 h 后, M G 6 3 细胞在所有试样表面黏附良好。培 养 3 天后,大量细胞黏连成片并铺展在材料表面,完全包覆材料基体,看不到新鲜的材料表面。比较 图7-9(c)与(e),(d)与 (f)可以发现,培 养 4 h 后,经改性的超细晶合金表面黏附的细胞数量多、扩展面积大 。培 养 3 天后,改 性超细晶合金表面 覆 盖 的 细 胞 数 量 更 多 。这 意 味 着 SrOSi02-Ti02 涂层能够增强细胞的黏附、扩展和增殖 。这 主 要 与 涂 层 中 少 量 的 SrO 有关。
 

  Sr0-Si02-Ti02* 层可显著降低超细晶TiNi合 金 中 N i 离子的释放量,进一步改善合金的细胞相容性,如 图 7-10所示[13]。上述结果表明,利用溶胶-凝胶法在超细 晶 TiNi合金表面制备Sr0-Si02-Ti02涂层是一种提高生物活性和降低N i离子释放量的有效手段。
 

粗晶、超细晶与Sr0-Si02-Ti02 改性的超细晶Ti49.2Ni5().8合金的N i离子释放量

粗晶、超细晶与Sr0-Si02-Ti02 改性的超细晶Ti49.2Ni5().8合金的N i离子释放量

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