第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

234 / 2020-09-22 18:39:00

Ta/Ag共注入修饰TiN的生物及抗菌性能的研究

等离子体浸没离子注入；Ta/Ag离子按比例双注入；抗腐蚀性；生物活性；抗菌性能

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摘要：钛合金是人们生活中骨科、口腔科最常用的种植材料。医用钛合金由于其良好的生物相容性，在医学中得到了广泛的应用。但众所周知，医用钛合金的耐腐蚀性、生物活性和抗菌活性较差。因此，植入后可能导致材料降解，与周围骨组织不稳定结合，导致松动。此外，细菌容易在假体表面繁殖，导致细菌感染，最终导致植入失败。此外，在生理环境下，钛合金中的V⁴⁺、Al³⁺等有毒离子会释放到人体中，对人体造成伤害。因此，钛合金的表面功能改造是使钛合金更好地造福人类的有效解决方案。为解决上述问题，采用沉积技术先在钛合金表面沉积一层氮化钛（TiN）薄膜，增加硬度的同时也防止有毒离子的析出，然后将Ta和Ag两种离子利用等离子浸没离子注入法（PIII）以不同的比例注入TiN表面，包括Ta/Ag比例为4:1，2:1，1:1三种比例，研究Ta/Ag按不同比例注入TiN表面对其改性后的样品的耐腐蚀性、生物活性和抗菌效果。为了研究了Ta，Ag两种离子在氮化钛薄膜上的表面形貌，采用了扫描电子显微镜(SEM)的测试方法。采用X射线光电子能谱(XPS)测量了样品的化学成分和组成。并在模拟体液条件下测试了样品的耐腐蚀性。采用大鼠成骨细胞作为代表细胞测试了不同比例Ta/Ag共注入TiN薄膜样品的细胞粘附性和增殖能力。选择大肠杆菌作为代表菌种测试了Ta/Ag共注入TiN薄膜的体外抗菌性。结果表明:Ta/Ag按不同比例注入TiN表面，显著提高了样品的抗腐蚀性，生物活性和抗菌性。其中，钽银比为1：1（Ta:Ag=1:1)的样品对大肠杆菌体外抗菌效果最明显，大鼠成骨细胞在其表面也表现出良好的生物相容性，在模拟体液的条件下样品的抗腐蚀性能也有显著的提高。