活化低模量T-i-29Nb-13Ta-4.6Zr和Ti-Nb-Zr-Sn系合金的生物相容性

【摘要】：实验目的 纯钛和Ti-6Al-4V因具有合适的强度、优良的抗腐蚀性能和较好的生物相容性而广泛应用于人体硬组织替代物如种植牙。尽管钛合金的硬度比CoCr合金及不锈钢低得多,但仍比骨皮质高。而新近研制的β型钛合金Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr(以下简称TNTZ)具有较低的硬度,能有效地提高骨的愈合和重建。目前,医用钛合金的研究趋势是开发低硬度β型、无毒无过敏成分且具有良好的机械特性的钛合金。因此,一种更新的具有自主知识产权的Ti-Nb-Zr-Sn系(以下简称TNZS)合金由中国科学院金属研究所研制成功,它具有更低的弹性模量,同时具有高强度。 钛能够与氧气反应在表面形成氧化钛,钛及钛合金表面的这层氧化层使其具有良好的生物相容性。然而,没有一种合金能与骨形成化学结合。解决这个问题的一个方法是在合金表面形成—薄层具有高生物相容性的Ca-P涂层。制造涂层的方法包括Dip coating法、电子束沉积法、热等静压法、激光沉淀法和等离子喷涂法等。其中,等离子喷涂方法在国内外的研究和应用最广泛。近来开发出一种新的主要通过在种植体表面活化处理之后进行化学反应形成生物涂层的方法。比较上述的物理方法,化学处理方法工艺简单,投资少,可以为复杂形状的种植体制备均匀的涂层。 与其它医用钛合金相似的是TNTZ和TNZS合金不能与骨组织进行化学结合。我们先前的研究显示氧化处理钛合金可以在它的表面形成坚硬的膜,这可以极大地提高它的抗磨能力。如果氧化处理后的表面具有生物活性,种植体将在浸入生物溶液后形成Ca-P涂层,并且抗磨能力同时被提高。 评价一种生物材料的生物学性能必须考虑材料的力学性能、物理性能和化学性能,还有宿主反应。当某种材料准备用于人体,对其进行生物学性