真空冷喷涂制备生物功能化羟基磷灰石复合涂层研究
本文选题:医用钛材 + 羟基磷灰石 ; 参考:《青海大学》2017年硕士论文
【摘要】:随着生物医学及材料的飞速发展,新型生物材料的研发已逐渐成为生物医学领域的研究重点。钛及钛合金因其展现的优异生物相容性、力学特性和抗腐蚀性等,目前已在医用植入体领域得到了普遍的应用。然而钛材具有生物惰性,无法与周边骨组织形成有效的骨整合,从而导致植入失败。因此,改善钛材表面性能具有重大临床应用的现实意义。羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层因其优异的生物学性能,而被普遍的用于钛材表面改性。但是,单纯HA涂层仍然存在诸多问题。功能化羟基磷灰石涂层不但可以保留羟基磷灰石优良的生物学性能,而且可以根据特定临床应用需求而改善相关性质,如涂层力学、生物相容性和抗细菌感染等性质。本论文主要研究新型HA基复合粉末及其钛材表面涂层的制备与生物学评价,为新型HA基复合材料在临床应用提供基础数据。本论文的主要研究内容和结论包括:(1)HA基复合粉末的制备采用HA粉末、ND及具有高效诱导成骨活性的BMP2为原料,制备了HA/ND-BMP2复合粉末;同时利用HA及和具有优异抗菌性能的GS,制备了HA-GS复合粉末。结果表明,采用氧化修饰法成功的在ND表面修饰了羧基基团,BMP2通过静电力等的相互作用而成功负载于ND上。(2)生物功能化纳米金刚石/HA复合涂层的构建利用VCS技术在室温条件下成功沉积了HA涂层及HA-ND、HA-ND/BMP2复合涂层,粉末的物相成分及纳米结构均完整的保留在了复合涂层中,涂层具有较为致密的结构,厚度约为40-50μm,XPS的结果证明了复合涂层中BMP2的存在。HA-ND复合涂层中添加入0.1 wt.%ND后,涂层的维氏硬度、弹性模量及抗摩擦磨损的性能均得到了提高。细胞贴附和MTT的结果表明,HA-ND及HA-ND/BMP2复合涂层无细胞毒性,且具有良好的生物相容性,同时BMP2的加入显著的促进了细胞的贴附、铺展等行为,表明VCS技术成功的保留了BMP2的骨诱导活性。(3)具有长效抗菌性能和良好生物相容性的HA基复合涂层的构建采用VCS技术制备了HA-GS复合涂层,XPS结果证明了粉末和涂层中GS的存在。药物释放实验表明,HA-GS复合涂层能够长期、缓慢的释放GS。HA-GS复合涂层及药物释放实验后的HA-GS复合涂层的抗菌率分别为98.08%及93.91%,因此HA-GS复合涂层不仅能够长期缓慢的释放GS,同时也能起到长期的抗菌作用。HA-GS复合涂层的细胞贴附及MTT的结果说明,该涂层也具有优良的生物相容性。
[Abstract]:With the rapid development of biomedicine and materials, the research and development of new biomaterials has gradually become the focus of biomedical research. Titanium and titanium alloys have been widely used in the field of medical implants due to their excellent biocompatibility, mechanical properties and corrosion resistance. Titanium, however, is biologically inert and cannot integrate effectively with the surrounding bone tissue, leading to the failure of the implant. Therefore, it is of great practical significance to improve the surface properties of titanium. Hydroxyapatite (HA) coating has been widely used in titanium surface modification because of its excellent biological properties. However, there are still many problems in HA coating. Functional hydroxyapatite coating can not only preserve the excellent biological properties of hydroxyapatite, but also improve the related properties, such as coating mechanics, biocompatibility and anti-bacterial infection. In this paper, the preparation and biological evaluation of new HA based composite powder and its titanium coating were studied, which provided the basic data for the clinical application of the new HA matrix composite. The main contents and conclusions of this thesis are as follows: (1) HA / ND-BMP2 composite powder was prepared with HA powder ND and BMP2 with high osteogenic activity. At the same time, HA and GSH with excellent antibacterial properties were used to prepare HA-GS composite powder. The results show that The carboxyl group BMP2 was successfully modified on ND surface by oxidation modification method and loaded on ND by electrostatic interaction. (2) Construction of biofunctionalized nano-diamond / HA composite coating at room temperature using VCS technique Ha coating and HA-NDN / ND / BMP2 composite coating were successfully deposited. The phase composition and nanostructure of the powder remained intact in the composite coating. The coating had a compact structure, and the thickness of the coating was about 40-50 渭 m XPS. The results of XPS showed that BMP2 existed in the composite coating. The addition of 0.1 wt.ND into the composite coating proved the existence of BMP2 in the composite coating. The Vickers hardness, elastic modulus and friction and wear resistance of the coating were improved. The results of cell adhesion and MTT showed that HA-ND and HA-ND / BMP2 composite coatings had no cytotoxicity and had good biocompatibility. The addition of BMP2 significantly promoted the adhesion and spreading of cells. The results showed that BMP2 osteoinductive activity was retained successfully by VCS technique. (3) the HA-GS composite coating with long-term antibacterial property and good biocompatibility was prepared by VCS technique. XPS results showed that GS existed in the powder and coating. The drug release test showed that the HA-GS composite coating could be used for a long time. The antibacterial rates of slow release GS.HA-GS composite coating and drug release HA-GS composite coating were 98.08% and 93.91%, respectively. Therefore, HA-GS composite coating not only released GS2 slowly for a long time, but also played a long-term antibacterial effect. The results of cell attachment and MTT showed that, The coating also has good biocompatibility.
【学位授予单位】:青海大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG174.4
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 ;多元复合涂层研制成功获国家专利[J];稀土;2010年03期
2 ;多元复合涂层研制成功获国家专利[J];稀土信息;2010年05期
3 洁茹;;中标制造笫一条国产化多功能复合涂层织物生产线[J];技术经济信息;1990年02期
4 国文;植入物用生物活性复合涂层[J];金属功能材料;2000年06期
5 刘志霞;锌-铝长效防腐复合涂层的应用[J];水利水电快报;2000年13期
6 董秀中,陆善平,吴庆,代柄权,郭义,许先忠,朱仲为;柔性耐磨复合涂层的研制[J];粉末冶金材料科学与工程;2000年01期
7 蒋驰,张鹏程,肖云峰,税毅,王述刚,刘春荣;铝表面钽/镝/铅复合涂层组织结构的研究[J];材料保护;2001年01期
8 李亚东,刘敬肖,唐乃岭,王树传;镍钛合金表面含壳聚糖的钙磷复合涂层的仿生合成[J];大连轻工业学院学报;2004年04期
9 刘先雄;续斌;;耐高温复合涂层材料实例配方分析[J];甘肃冶金;2006年01期
10 宋浩杰;张招柱;罗状子;;聚四氟蜡粘结复合涂层的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2007年01期
相关会议论文 前10条
1 许坚勇;;复合涂层的技术应用[A];防腐蚀工程技术交流会暨防腐蚀及节能新材料普及讲座论文集[C];2008年
2 赵洪超;徐曦;王旭利;;复合涂层长期储存寿命研究[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年
3 蒋驰;周晋林;赖新春;肖云峰;税毅;王术刚;;钽/钨/锡复合涂层喷涂工艺应用[A];中国工程物理研究院科技年报(2002)[C];2002年
4 程银健;陈九磅;王平;;高温耐磨复合涂层的制备与磨损性能研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
5 陆企亭;黄茂松;史以洪;;新一代水轮机抗磨蚀复合涂层的研制[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年
6 刘燕;任露泉;于思荣;苑东生;;仿生非光滑纳米复合涂层的润湿性研究[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集(上册)[C];2006年
7 王福恒;;复合涂层重防护技术研究[A];电子产品防护技术研讨会论文集[C];1996年
8 谢志雄;董仕节;;点焊电极表面电火花沉积复合涂层的组织和性能[A];湖北省第十届热处理年会论文集[C];2006年
9 雷廷权;欧阳家虎;耿林;裴宇滔;郭立新;李强;;激光熔覆复合涂层组织的形成与控制[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年
10 陈永雄;魏世丞;刘燕;白金元;梁秀兵;徐滨士;;电弧喷涂抗热腐蚀/海水腐蚀双层复合涂层的制备及其组织分析[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(二)[C];2008年
相关重要报纸文章 前2条
1 记者 姚耀;纳米复合涂层新技术为飞机护航[N];中国化工报;2010年
2 刘小革;我国核聚变装置壁处理再创新技术[N];四川科技报;2000年
相关博士学位论文 前10条
1 刘延辉;Ti6A14V钛合金表面激光熔覆镍基复合涂层及增强机理研究[D];华东理工大学;2015年
2 张伟钢;复合涂层结构与红外波段特性、兼容性及光谱选择性研究[D];南京航空航天大学;2014年
3 严雅静;金属钛表面TiO_2纳米管磷灰石复合涂层的制备与生物活性研究[D];电子科技大学;2015年
4 黄勇;钛基磷酸钙复合涂层的制备及其生物活性评价[D];电子科技大学;2014年
5 朱琳;磁控共溅射制备农机触土部件材料表面耐磨复合涂层研究[D];东北农业大学;2015年
6 宋政伟;镁合金防腐复合涂层的制备及耐蚀性研究[D];湖南大学;2015年
7 孙延安;三元复合驱采油螺杆泵螺杆抗结垢、抗磨损、抗静电复合涂层研究[D];西南石油大学;2015年
8 孙文;二维材料/聚合物复合涂层的防腐性能研究[D];大连理工大学;2016年
9 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 徐德生;仿生非光滑耐磨复合涂层的研究[D];吉林大学;2004年
相关硕士学位论文 前10条
1 李英;微纳多级结构钽复合涂层的制备及生物性能研究[D];华南理工大学;2015年
2 欧阳卓;GH4169合金等离子喷涂(MoSi_2-CoNiCrAlY)复合涂层及其高温氧化性能研究[D];华南理工大学;2015年
3 秦丽红;钙磷/壳聚糖复合涂层表面BSA的吸附动力学研究[D];福建医科大学;2015年
4 李闯;激光表面合金化TiAl_3增强铝基复合涂层研究[D];昆明理工大学;2015年
5 黄鹏;新型厚钨复合涂层的制备工艺与性能研究[D];西南交通大学;2015年
6 王攀;TC4合金表面TiO_2/HA复合涂层的制备工艺与性能研究[D];长安大学;2015年
7 张丙明;碳化纤维抗静电复合涂层的制备及性能研究[D];山东大学;2015年
8 耿振;氮弧熔覆TiN-TiB_2/Fe基复合涂层组织与耐磨性研究[D];河北农业大学;2015年
9 王祥;等离子喷涂镍基复合涂层的微观结构及摩擦学行为研究[D];重庆理工大学;2015年
10 张毅;镁合金表面梯度降解生物涂层制备及性能表征[D];重庆理工大学;2015年
,本文编号:2059538
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2059538.html