NiTi合金表面镁负载Ni-Ti-O纳米孔涂层的制备及其生物学性能研究
发布时间：2021-05-16 12:23
由于近等原子比的镍钛（NiTi）合金具有良好的生物相容性、形状记忆效应、超弹性和其它优异的性能,其作为生物医用植入材料在心血管外科、牙科和整形外科等领域获得了广泛应用。然而在临床应用中也存在不少问题,如NiTi合金的耐腐蚀性和抗菌性较差以及过多Ni2+释放,特别是其虽然具备良好的力学性能,但生物功能性较弱等。在NiTi合金表面构建合适的纳米结构同时载入生物功能元素是赋予其生物功能的理想途径。本课题在前期研究基础之上,首先采用阳极氧化在NiTi合金表面制备Ni-Ti-O纳米孔（NPs）涂层,然后通过水热处理将模型生物功能元素镁（Mg）载入纳米孔涂层,得到了负载Mg的Ni-Ti-O纳米孔涂层（NP-Mg）。表征和分析了该涂层的表面形貌、元素组成、化学价态和离子释放行为,并综合评估了涂层在体外的成骨活性、成血管活性、抗菌和耐腐蚀性能。结果如下:（1）采用阳极氧化和水热合成两步法在NiTi合金表面制备出负载Mg的Ni-Ti-O纳米孔涂层。通过改变纳米孔长度和水热时间调节Mg的载入量。由于Mg的负载,NP-Mg涂层的表面形貌会随水热时间的延长由纳米片转变为纳米孔。元素Mg均...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 生物医用材料
1.1.1 生物材料概述
1.1.2 生物医用金属材料
1.2 NiTi形状记忆合金
1.2.1 NiTi形状记忆合金的特性
1.2.2 NiTi合金的生物医用基础
1.2.3 NiTi合金的临床应用现状
1.2.4 NiTi合金存在的问题
1.3 NiTi合金的表面改性
1.3.1 机械方法
1.3.2 化学方法
1.3.3 物理方法
1.4 纳米级形貌的生物学效应
1.5 镁离子的生物学效应
1.6 本课题的研究内容和意义
1.6.1 本课题的研究内容
1.6.2 本课题的研究意义
第二章 镁负载Ni-Ti-O纳米孔涂层的制备与表征
2.1 主要实验设备
2.2 主要实验材料与试剂
2.3 NP-Mg涂层的制备
2.3.1 试样预处理
2.3.2 阳极氧化制备Ni-Ti-O纳米孔
2.3.3 水热法合成NP-Mg涂层
2.4 试样表征
2.4.1 表面形貌和组成
2.4.2 Mg总负载量及Mg~(2+)和Ni~(2+)的析出
2.5 表征结果
2.5.1 样品的宏观形貌
2.5.2 Mg的负载对纳米孔表面形貌的影响
2.5.3 Mg的负载对纳米孔表面和截面元素分布的影响
2.5.4 NP-Mg涂层表面的元素组成及其化合态
2.5.5 Mg~(2+)和Ni~(2+)的析出
2.6 NP-Mg涂层的形成机理分析
2.7 本章小结
第三章 NP-Mg涂层的细胞相容性和成骨活性
3.1 主要实验设备
3.2 实验试剂及耗材
3.3 实验方法
3.3.1 细胞培养基的配制
3.3.2 细胞体外分离与培养
3.3.3 细胞粘附和骨架
3.3.4 细胞毒性
3.3.5 细胞增殖
3.3.6 碱性磷酸酶活性
3.3.7 胶原分泌
3.3.8 细胞外基质矿化
3.3.9 统计分析
3.4 实验结果
3.5 结果讨论
3.6 本章小结
第四章 NP-Mg涂层的抗菌及耐蚀性能研究
4.1 NP-Mg涂层的抗菌性能
4.1.1 主要实验设备
4.1.2 实验试剂及耗材
4.1.3 细菌培养基的配制
4.1.4 细菌的复苏与培养
4.1.5 平板计数法
4.1.6 抗菌结果
4.1.7 抗菌机理讨论
4.2 涂层耐蚀性能研究
4.2.1 电化学测试仪器及方法
4.2.2 腐蚀结果
4.2.3 腐蚀结果讨论
4.3 本章小结
第五章 NP-Mg涂层对内皮细胞功能的影响
5.1 主要实验设备
5.2 实验试剂及耗材
5.3 实验方法
5.3.1 内皮细胞培养基的配制
5.3.2 内皮细胞培养
5.3.3 内皮细胞毒性
5.3.4 内皮细胞增殖
5.3.5 一氧化氮染色
5.3.6 血管内皮生长因子的分泌
5.3.7 统计分析
5.4 实验结果
5.5 结果讨论
5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SD大鼠骨髓间充质干细胞培养、纯化与鉴定[J]. 栾海燕,李广文,李卉,王军,辛越,杨朝艳,田青,何伟,齐志远,曹思樟,吕波涛,裴永泉,梁政,程硕. 西南国防医药. 2016(02)
[2]类金刚石涂层的厚度对生物医用NiTi合金力学性能和腐蚀行为的影响（英文）[J]. 杭瑞强,马胜利,Paul K.Chu. 稀有金属材料与工程. 2012(09)
[3]NiTi形状记忆合金表面氧化膜的成分和结构[J]. 杨贤金,何菲,朱胜利,崔振铎. 兵器材料科学与工程. 2002(02)
本文编号：3189685
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 生物医用材料
1.1.1 生物材料概述
1.1.2 生物医用金属材料
1.2 NiTi形状记忆合金
1.2.1 NiTi形状记忆合金的特性
1.2.2 NiTi合金的生物医用基础
1.2.3 NiTi合金的临床应用现状
1.2.4 NiTi合金存在的问题
1.3 NiTi合金的表面改性
1.3.1 机械方法
1.3.2 化学方法
1.3.3 物理方法
1.4 纳米级形貌的生物学效应
1.5 镁离子的生物学效应
1.6 本课题的研究内容和意义
1.6.1 本课题的研究内容
1.6.2 本课题的研究意义
第二章 镁负载Ni-Ti-O纳米孔涂层的制备与表征
2.1 主要实验设备
2.2 主要实验材料与试剂
2.3 NP-Mg涂层的制备
2.3.1 试样预处理
2.3.2 阳极氧化制备Ni-Ti-O纳米孔
2.3.3 水热法合成NP-Mg涂层
2.4 试样表征
2.4.1 表面形貌和组成
2.4.2 Mg总负载量及Mg~(2+)和Ni~(2+)的析出
2.5 表征结果
2.5.1 样品的宏观形貌
2.5.2 Mg的负载对纳米孔表面形貌的影响
2.5.3 Mg的负载对纳米孔表面和截面元素分布的影响
2.5.4 NP-Mg涂层表面的元素组成及其化合态
2.5.5 Mg~(2+)和Ni~(2+)的析出
2.6 NP-Mg涂层的形成机理分析
2.7 本章小结
第三章 NP-Mg涂层的细胞相容性和成骨活性
3.1 主要实验设备
3.2 实验试剂及耗材
3.3 实验方法
3.3.1 细胞培养基的配制
3.3.2 细胞体外分离与培养
3.3.3 细胞粘附和骨架
3.3.4 细胞毒性
3.3.5 细胞增殖
3.3.6 碱性磷酸酶活性
3.3.7 胶原分泌
3.3.8 细胞外基质矿化
3.3.9 统计分析
3.4 实验结果
3.5 结果讨论
3.6 本章小结
第四章 NP-Mg涂层的抗菌及耐蚀性能研究
4.1 NP-Mg涂层的抗菌性能
4.1.1 主要实验设备
4.1.2 实验试剂及耗材
4.1.3 细菌培养基的配制
4.1.4 细菌的复苏与培养
4.1.5 平板计数法
4.1.6 抗菌结果
4.1.7 抗菌机理讨论
4.2 涂层耐蚀性能研究
4.2.1 电化学测试仪器及方法
4.2.2 腐蚀结果
4.2.3 腐蚀结果讨论
4.3 本章小结
第五章 NP-Mg涂层对内皮细胞功能的影响
5.1 主要实验设备
5.2 实验试剂及耗材
5.3 实验方法
5.3.1 内皮细胞培养基的配制
5.3.2 内皮细胞培养
5.3.3 内皮细胞毒性
5.3.4 内皮细胞增殖
5.3.5 一氧化氮染色
5.3.6 血管内皮生长因子的分泌
5.3.7 统计分析
5.4 实验结果
5.5 结果讨论
5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]SD大鼠骨髓间充质干细胞培养、纯化与鉴定[J]. 栾海燕,李广文,李卉,王军,辛越,杨朝艳,田青,何伟,齐志远,曹思樟,吕波涛,裴永泉,梁政,程硕. 西南国防医药. 2016(02)
[2]类金刚石涂层的厚度对生物医用NiTi合金力学性能和腐蚀行为的影响（英文）[J]. 杭瑞强,马胜利,Paul K.Chu. 稀有金属材料与工程. 2012(09)
[3]NiTi形状记忆合金表面氧化膜的成分和结构[J]. 杨贤金,何菲,朱胜利,崔振铎. 兵器材料科学与工程. 2002(02)
本文编号：3189685
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