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钛、钛铌修饰的镍钛合金生物相容性及Ni~(2+)析出实验研究

李永滨  
【摘要】:目的 金属或合金以其强度在生物材料中起着其它非金属类材料无可替代的作用。镍钛形状记忆合金(Nickel-titanium shape memory alloy,NiTi)/不仅具有良好的耐腐蚀、耐磨损和生物相容性,而且还具有其独特的超弹性和形状记忆性能。在临床医学中得到广泛应用如心外科、泌尿科和骨科等。然而,学术界一直对该合金中镍元素的毒性和致癌作用等存在疑虑。金属铌是日前最好生物相容性的材料,将钛和铌制成钛铌合金,二元素均无毒性,可以明显提高物理性能。本实验以NiTi为基体,采用等离子喷涂(Plasma Spray,PS)技术,在其表面进行钛铌合金涂层修饰作为实验组,并以纯钛涂层为对照组,其主要目的是:(1)仍保存NiTi独特的超弹性和形状记忆性能;(2)进一步提高生物相容性;(3)屏蔽镍元素,防止Ni~(2+)释放,提高生物学安全性。 材料和方法 材料: NiTi由北京京航公司提供。分为三组进行实验,(1)NiTi组:由其铸件条材和柱材切割后经过SiC砂纸逐级打磨抛光,去除表面杂质及污染物,制备成l0mm×lOmm×10mm立方体和直径4mm,长度12mm圆柱体植入体,含Ni(原子比),48.4%,Ti,51.6%;(2)Ti组:以NiTi为基体,表面采用PS技术进行金属钛涂层,涂层厚度3.25 μm;(3)TiNb组:以NiTi为基体,表面采用同种技术进行钛铌合金涂层,涂层厚度相同,工艺均在德国公司完成。 方法: 一、部分NiTi物理性能检测(明确相关参数,增加实验的可比性) 1、金相显微镜(Metallurgical Microscopy,MM)测定NiTi成分 2、水银温度计测定三组植入体的奥氏体开始温度(Austenite startTemperature,A_S)和奥氏体结束温度(Austenite FinishTemperature,A_f) 3、MTS 858 MjniBiox Ⅱ生物材料试验机,采用三点弯曲法,测定植入体涂层前后的最大回复力(Maximum Recovery Force,MRF)变化 4、X射线光电子能谱(X-ray Photoclectron Spectroscopy,XPS)测定植入体的


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