医用钛合金表面基于氧化锌纳米结构的功能化改性

发布时间：2020-11-12 18:16

　　 骨植入物应该有利于新骨、血管和软组织的形成,并因此在现有骨和骨移植材料之间搭建一个桥梁以有利于受损骨组织的再生重建。生物医用钛金属材料由于能满足上述这些条件而成为一种很好的骨植入材料。众所周知,骨植入物很容易被细菌感染,这往往会导致植入失败、延长痊愈时间、增加手术费用,甚至带来一系列并发症而引发死亡。因此,完美的骨植入材料不仅要有良好的生物相容性、易于操作、与骨组织有很好的机械相容性、来源广泛以及可再吸收或生物可降解,而且也应抑制病原体的生长。纳米材料在骨科中起到很重要的作用,因为人骨本来就是由纳米结构的胶原纤维和羟基磷灰石纳米晶体组成的纳米尺度的结构。因此模仿骨组织的纳米形貌特性在组织工程里是一个新兴的研究领域,基于金属钛的纳米材料已经被用作促进骨再生的支架。纳米结构的氧化锌拥有很多优良的特性(良好的热稳定性,很强的抗菌性和低成本)而成为最有前景的无机抗菌材料,特别是用于组织再生。为此,本文采用水热法在钛金属表面制备了 ZnO纳米棒并掺杂Ag纳米颗粒。在钛金属表面构建功能化的纳米结构表面,探讨最佳实验参数。由于Ti02纳米管的中空结构,具有较大的比表面积,可以负载各种无机、有机以及生物小分子药物,本文以万古霉素作为模型药物,通过旋涂法覆盖pH可控的ZnO-FA量子点进行药物缓释。主要内容总结如下:1.医用钛金属表面生长银/氧化锌纳米棒通过旋涂和水热结合法在钛金属表面成功制备了 ZnO纳米棒阵列,通过真空镀膜仪喷涂在ZnO纳米棒表面覆盖一层Ag纳米颗粒。测试结果表明氧化锌纳米棒垂直生长,银纳米粒子负载在氧化锌纳米棒的外表面。氧化锌纳米棒有很好的抗菌性,负载银后抗菌性增强。2.钛表面纳米管阵列的构建及其生长机理研究利用阳极氧化法通过调节反应参数在医用钛合金表面构建纳米管结构,研究阳极氧化反应反应温度、电压、时间等实验参数对TiO2纳米管形貌的影响,为后续载药实验提供形貌可控的TiO2纳米管。本论文对TiO2纳米管的形成机理进行了初步探讨,通过反应过程中瞬时电流与时间的关系曲线得知,纳米管的形成过程分三个阶段进行,即高电阻的TiO2阻隔层的形成阶段,钛金属表面凹点和孔洞形成阶段,电化学氧化和电化学腐蚀达到一个动态平衡阶段。3.纳米管负载抗菌模型药物(万古霉素),并研究其药物缓释机理纳米管负载抗菌模型药物(万古霉素),将制备的ZnO-FA覆盖在纳米管表面。探讨pH值对ZnO-FA缓释涂层的影响从而影响药物释放速率。研究发现,万古霉素对金黄色葡萄球菌的抗菌性较好,并且随着pH值的变化,药物的释放速率可以得到调整。
【学位单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TG178;R318.08
【部分图文】：

第１章绪论Ｔａ－７Ｚｒ?亚稳态?ｐ?５５?５３０?５９０Ｔ）??Ｔａ－７Ｚｒ?亚稳态?ｐ?６６?９７６?１０１０ＺＴＯ）??ｅ?粘弹性复合?１０－４０?—?９０－１４０面化学性质??很多关于铁和铁合金的结构、组成和性质的科学和技术的报道，来源于它表面的氧化物。当妹或锭合金长时间暴露于空气中，层氧化薄膜（如图１．１所示）。这种无定形或纳米晶体的氧化要由稳定的氧化物二氧化铁（Ｔｉ〇２）组成。氧化薄膜与仗表面这层氧化层的氧和铁的比例慢慢变化，直到从氧化铁逐渐成为

第Ｉ章绪论层保护膜的很好的方法。不同的稀释的酸（硫酸，磯酸，乙酸等）被用作反应。用阳极氧化处理锭表面的主要技术优点是可改善表面梢附性和结合力，这天工业的应用有很好的作用。它也可Ｗ用来增加氧化层的厚度，从而增加防腐离子释放、着色、和多孔涂层。通过改变工艺参数，如电极电压、电解质成分度和电流强度，可Ｗ改变氧化物的结构和化学性质。阳极氧化形成的二氧化锭相对于电解质和电路板上的金属部分更高一些。实际电压降低主要是因为生成。只要电场足够商就能就能驱动离子通过氧化物、电流变动，然后氧化物就会。近十五年来，Ｔｉ〇２纳米材料己经在诸多领域得到了应用，例如光催化降解水污染物和生物材料等方面??使用阳极氧化的方法根据材料的组成、微结构的不同Ｗ及加工参数的变化，如、电解质姐份等，阳极氧化薄膜会呈现出很多不同的性质。??１?Ｔｉ?ａｎｏｄｅ??

７?Ｉ?＿０＿＾??图１．２阳极氧化示意图??１．３．３．４电化学沉积??电沉积技术是一种非直线式的涂覆技术，反应条件温和，一般是在Ｈ电极体系下对??工作电极进行控电位或在二电极体系下对工作电极进行控电流控制。基本过程：通过控??制电化学反应，调节阴极／电解液界面化学环境，使电解液中的巧磯在阴极表面相对高的??ｐＨ环境下达到一定过饱和，进而结晶析出沉积在金属电极表面，可与有机物共沉积在材??料表面制备复合膜层。在近２０多年来，通过电化学沉积技术在金属材料表面制备巧磯涂??７??
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 梁芳慧;生物医用钛合金的新进展[J];稀有金属快报;2001年07期

2 ;生体医用钛合金的开发[J];金属功能材料;2006年01期

3 于振涛;;新型生物医用钛合金研制成功[J];稀有金属快报;2006年01期

4 晓敏;;生体医用钛合金的研制[J];金属功能材料;2007年01期

5 ;新一代医用钛合金研制成功[J];稀有金属快报;2000年10期

6 宁聪琴,周玉;医用钛合金的发展及研究现状[J];材料科学与工艺;2002年01期

7 李军,周廉,李佐臣,陈杜娟;新型医用钛合金Ti-12.5Zr-2.5Nb-2.5Ta的研究[J];稀有金属材料与工程;2003年05期

8 晓敏;;生体医用钛合金[J];金属功能材料;2006年06期

9 赵凤娟;宋英;王福平;;医用钛合金及其表面活化的研究现状[J];金属热处理;2009年02期

10 吴义舟;郭爱红;;生物医用钛合金发展和研究现状[J];材料开发与应用;2010年02期

相关博士学位论文 前1条

1 张鑫明;医用钛合金表面生物功能化改性及生物学性能研究[D];天津大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 瞿皎;搅拌摩擦加工对生物医用钛合金显微组织与摩擦磨损性能的影响[D];上海交通大学;2015年

2 卢盼娜;两种生物医用钛合金的纳米力学性能及腐蚀与磨损行为研究[D];太原理工大学;2016年

3 朱萍;医用钛合金表面基于氧化锌纳米结构的功能化改性[D];湖北大学;2016年

4 王苏东;医用钛合金切削过程有限元仿真与试验研究[D];南京理工大学;2010年

5 陈艳飞;生物医用钛合金显微组织和力学性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

6 冉海琼;医用钛合金表面氧化处理及功能组装研究[D];兰州大学;2013年

7 张松营;医用钛合金表面不同粒度Al_2O_3喷砂酸蚀及多巴胺涂层研究[D];兰州大学;2014年

8 尹大宇;钽涂层对生物医用钛合金抗腐蚀性能影响的实验研究[D];第四军医大学;2011年

9 计双兴;生物医用钛合金Ti-34Nb-6Zr的组织及性能研究[D];天津大学;2007年

10 施远驰;医用钛合金Ti-6Al-4V磁控溅射Ti-Nb表面改性[D];中国计量学院;2014年

本文编号：2881071