医用金属表面亲水涂层的制备及其相关性能研究

发布时间：2017-10-16 11:49

  本文关键词：医用金属表面亲水涂层的制备及其相关性能研究

  更多相关文章： NiTi合金 316L不锈钢 PVP 亲水性 生物相容性

【摘要】：理想的生物医用金属材料应具有良好的亲水性和生物相容性。由于在介入人体的过程中,可能对人体自身组织环境造成损害,比如摩擦引起病人疼痛或灼伤感等,因此需要对生物医用金属材料表面进行亲水改性。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为目前研究较多的表面改性涂层,在医用材料上应用较多,这主要是因为它具有良好的亲水性能和生物相容性。本文以生物医用NiTi合金和316L不锈钢作为研究对象,通过表面羟基化、硅烷化、PVP系亲水溶液涂覆等步骤,成功在两种医用金属材料表面制备了PVP系亲水涂层,并研究了不同表面处理工艺下的性能。主要研究结果如下:1.利用SEM观察了不同表面处理后样品的表面形貌,并利用接触角测试仪测量相应的接触角。分析表明,NiTi合金表面涂覆两次PVP系亲水涂层后表面平整,接触角为49°,远小于基体表面接触角98°,减小50%;316L不锈钢表面涂覆两次PVP系亲水涂层后表面生成了少量的白色颗粒状物质,接触角为62°,仍远小于基体表面接触角99°,减小约38%。二者表面亲水性均得到提高。2.对样品静置于水中一定时间后的表面接触角进行了测量与分析。结果表明,表面涂覆的PVP系亲水涂层持久性较好,浸泡60min后的亲水性仍要优于基体。对于NiTi合金,表面涂覆一次PVP系亲水涂层的样品在浸泡60min后接触角大约为72°左右,两次涂覆的仅为52°;对于316L不锈钢合金,涂覆一次的样品在浸泡60min后接触角大约为72°左右,两次涂覆为66°。3.采用红外光谱分析了不同表面处理后的样品表面有机官能团变化。结果表明,两种医用金属在通过KH-550和PVP系亲水溶液表面处理后,均出现了KH-550和PVP的特征吸收峰,表明KH-550和PVP系亲水涂层都很好的与基体发生了结合,并且两次涂覆的PVP特征吸收峰强度要大于一次涂覆的峰强,说明二次涂覆吸附的PVP更多。4.利用自制模拟装置评价了本文开发的PVP系亲水涂层在NiTi导丝和316L导丝表面的光滑性与持久性。结果表明,二者光滑性与持久性均较好,且优于PTFE疏水涂层和日本TRS公司的亲水涂层。5.进行体外细胞毒性实验及各项常规生物相容性检测。结果表明,涂层无毒副作用,细胞可在表面进行正常生长,PVP系亲水涂层具有良好的生物相容性,可具备应用价值。
【关键词】：NiTi合金 316L不锈钢 PVP 亲水性 生物相容性
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 引言9
• 1.2 医用金属材料9-11
• 1.2.1 医用NiTi形状记忆合金10
• 1.2.2 医用不锈钢合金10-11
• 1.3 生物医用金属材料的表面改性11-16
• 1.3.1 物理方法12
• 1.3.2 生物方法12-14
• 1.3.3 化学方法14-16
• 1.4 硅烷偶联剂在表面改性中的应用16-20
• 1.4.1 硅烷偶联剂的作用机理17-18
• 1.4.2 硅烷偶联剂的种类与选用原则18-20
• 1.5 本文的研究意义与研究内容20-22
• 1.5.1 研究意义20
• 1.5.2 研究内容20-22
• 第2章 医用金属表面PVP系亲水涂层制备及表征方法22-30
• 2.1 实验材料与仪器22-23
• 2.1.1 实验材料22-23
• 2.1.2 实验仪器23
• 2.2 PVP系亲水涂层制备方法23-25
• 2.2.1 基材表面预处理23-24
• 2.2.2 PVP系亲水涂层涂覆24-25
• 2.3 亲水涂层相关性能表征方法25-30
• 2.3.1 亲水性测量25-26
• 2.3.2 分子结构分析26
• 2.3.3 表面形貌分析26-27
• 2.3.4 光滑性与持久性评价方法27-28
• 2.3.5 生物相容性测试方法28-30
• 第3章 医用NiTi合金表面亲水涂层显微组织与性能研究30-42
• 3.1 引言30
• 3.2 不同工艺对表面形貌及亲水性的影响30-33
• 3.3 亲水涂层在水溶液中的稳定性分析33-34
• 3.4 不同工艺处理下得到的涂层表面分子结构分析34-36
• 3.5 亲水涂层的生长机理分析36-37
• 3.6 亲水涂层的光滑性与持久性评价37-38
• 3.7 亲水涂层的生物相容性评价38-41
• 3.8 本章小结41-42
• 第4章 医用不锈钢表面亲水涂层的显微组织与性能研究42-51
• 4.1 引言42
• 4.2 不同工艺对表面形貌与亲水性的影响42-45
• 4.3 亲水涂层在水溶液中的稳定性分析45-47
• 4.4 不同工艺处理下得到的涂层表面分子结构分析47-48
• 4.5 亲水涂层的光滑性与持久性评价48-49
• 4.6 本章小结49-51
• 第5章 总结和展望51-53
• 5.1 总结51-52
• 5.2 展望52-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 个人简历、攻读硕士期间取得的科研成果58

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本文编号：1042534