电化学沉积制备羟基磷灰石涂层及机理研究

控制电沉积溶液中钙 /磷离子的浓度 ,在钛合金表面直接沉积羟基磷灰石 (HAP)陶瓷涂层 .XRD、SEM实验证实 ,制备的HAP晶粒完整 ,粒度均匀 .热力学计算表明HAP比TCP更易于生成 .文中讨论了羟基磷灰石 (HAP)涂层电沉积的机理 ,指出电沉积是一个二步过程 ,HAP的形成是从溶液中离子到固体的直接过程 ,没有前驱体的生成     

壳聚糖多孔支架电化学辅助沉积羟基磷灰石涂层研究

采用电化学辅助技术控制阴、阳两极溶液中的钙、磷离子定向迁移,进入壳聚糖多孔支架内部发生反应并在孔隙表面沉积,制备了有机-无机复合多孔支架.应用XRD、SEM、煅烧法、孔隙率测定和压缩实验对支架的组成、形貌、无机物沉积量、孔隙率以及压缩强度进行了表征.研究表明,处理后支架孔隙表面沉积了低结晶度的羟基磷灰石,低倍下沉积层均匀致密,在高的放大倍数下发现,沉积层中存在大量的微孔,沉积层表面存在着球状物,该球状物是由许多小片组成的.沉积6 h时沉积量为支架质量的2.81%,支架孔隙率由96.0%减少到89.8%.与纯壳聚糖支架相比,复合支架的压缩强度由0.0550 MPa提高到0.0998 MPa.     

钛表面含硅羟基磷灰石涂层的电化学合成和表征

在含有Ca2+,PO43-以及SiO32-的电解液中,通过电化学恒电位方法,在工作电压为3 V温度为85℃的条件下沉积1 h,于钛表面上制得含硅羟基磷灰石涂层。通过电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、探针式轮廓仪(SP)、红外光谱(FTIR)对涂层进行分析。结果表明:电化学恒电位方法可制得Si饱和含量为0.55wt%左右的Si-HA涂层,Si以SiO44-形式取代PO43-进入HA晶格,造成羟基磷灰石中OH-减小以维持电荷平衡。另外,电解液中Si元素的存在抑制涂层中HA晶体的生长,使涂层变薄,且当电解液中nSi/(nSi+nP)达到20%时Si-HA晶体形貌由单独的棒状转变为根部相连的树枝状。     

羟基磷灰石涂层的电化学可控制备及生物性能的初步表征

控制不同沉积条件制备不同结构形貌的羟基磷灰石涂层,主要获得3种由不同尺寸晶粒构成的直立状、花簇状和多孔状典型形貌特征的涂层;XRD物相分析显示,该涂层主要由结晶良好的羟基磷灰石组成;FT-IR组分分析未检测到其他钙磷盐成分的存在.体外细胞培养试验表明,以上各种形貌的羟基磷灰石涂层均具有良好的生物相容性,但其生物活性则因形貌而异,其中纳米有序多孔状羟基磷灰石涂层表现出最高的生物活性,而花簇状的涂层生物活性相对较低.     

荆棘状羟基磷灰石棒的电化学法制备及性能表征

先后在低浓度和高浓度的钙、磷电解液中,采用两步电化学沉积法在纯钛金属表面制备了荆棘状羟基磷灰石棒(THA)。微观结构分析表明,THA的主干是由HA单晶构成,直径为100~200 nm,叉刺为HA多晶结构,直径为10~50 nm,它们在钛金属表面构成了具有两重微纳形貌的多孔涂层。溶解性实验与接触角测试结果表明,与单纯的HA棒涂层相比,这种THA涂层具有较高的钙离子释放速度和优异的表面润湿性。     

水热电沉积羟基磷灰石涂层的研究

在0.0105mol/LCa(NO₃)₂,0.0063mol/LNH₄H₂PO₄,0.1mol/LNaNO₃,pH=4.6的电解液中,控制温度60～200℃,恒电流0.4mA/cm²,通过水热电沉积法制备羟基磷灰石涂层.实验结果表明,涂层晶体端面呈六边形棒状结构,涂层组分为缺钙磷灰石Ca_10-x(HPO₄)_x(PO₄)_6-x(OH)_2-x.经800℃烧结后涂层分解为HA和β-TCP的混合物.随温度升高,涂层n(Ca)/n(P)不断增大,涂层组分逐渐接近计量比的HA.涂层质量和结合强度随温度升高先增后减,在160℃时达到最大值16.7MPa     

脉冲电化学沉积法制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层的研究

采用脉冲电化学沉积法在钛金属表面制备出羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)复合涂层,实现CS与HA在微观尺寸上的复合与杂化.比较了脉冲电位与恒电位模式下复合涂层的形成,研究了电位高低及壳聚糖浓度对复合涂层性能的影响.结果表明,与恒电位模式比较,脉冲电位下制备的涂层较均匀、结晶性好、CS含量高,并且HA与CS杂化程度高.脉冲...     

钛基表面纳米羟基磷灰石涂层的电泳沉积

应用沉淀法合成纳米羟基磷灰石,并以电泳沉积法在粗糙化的钛表面制备纳米结构的羟基磷灰石涂层.纳米涂层有利于保持羟基磷灰石的化学组成和结构,制备的涂层均匀并且无裂缝,烧结后涂层仍保持纳米结构,其烧结温度也明显降低。钛表面经化学处理后,可形成很多微孔和TiO2薄层,增强了涂层和基体之间的结合.涂层的结合力为 18±2. 5MPa,硬度和杨式模量分别为 32. 0和 2. 4GPa.     

电沉积羟基磷灰石/TiO2复合涂层

结合强度;电沉积羟基磷灰石/TiO2复合涂层     

电位阶跃法沉积羟基磷灰石的研究

采用电化学方法在钛金属基底上沉积羟基磷灰石(HA)。系统考察了阶跃电位、沉积时间等实验条件对涂层质量的影响。在一定温度下经碱液处理后获得的羟基磷灰石(HA)涂层的形貌和结构分别用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)进行了表征；用粘结拉伸法测得涂层的界面结合强度达7．44MPa，并在模拟生物体液中考察了生物活性以及电化学腐蚀性能。     

Fabrication and In vitro Bioactivity of Robust Hydroxyapatite Coating on Porous Titanium Implant

Compared witli the traditional dental implant, TixOs■ manufactured by direct laser metal forming(DLMF) technology exhibits improved capability for bone osteointegration due to its porous surface structure, and has achieved remarkable clinical effect. However, like the traditional titanium and other alloyed implants, the porous titanium implant TixOsR also has relatively weak bioactivity. To address this issue, a proper surface modification method may be needed. Hydroxyapatite(HA) has been widely used in implant surface coating for its similar chemical composition to bone tissue and its osteoconductive properties. Thus, combining TixOs■ implants with hydroxyapatite can be an efficient way to enhance their bioactivity. We herewith reported a competent pulsed laser deposition(PLD) method of coating nano-sized HA thin film onto the porous TixOs■ implant. The HA coatings were characterized by means of scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS), X-ray photoelectron spectroscopy(XPS) and focused ion beam(FIB) method, and nanocrystal sized thin HA films were identified on the surface of TixOs■ implants. The low cytotoxicity and improved cell proliferation ability of HA coated implants were further tested and verified using MC 3T3 E1 cells with the consideration of the controlling group. Our results show that a stable and bioactive HA tliin film is able to form on the surtace of the porous titanium implant by PLD method.This may benefit the fiirther clinical application of TixOs■ implants.     

吡咯聚合调控脉冲电沉积制备球形羟基磷灰石和银纳米粒子复合涂层

借助聚吡咯(PPy)的调控,采用脉冲电沉积法在生物医用金属钛表面制备出均匀的纳米HA/PPy/Ag抗菌复合涂层.考察了电解液中Py浓度、Ag~+浓度、钙磷盐浓度等对复合涂层的形貌及成分的影响.探讨了PPy聚合过程形成球形HA-NPs和Ag-NPs的形成机理,并对复合涂层的生物活性、生理稳定性及抗菌性能进行研究.研究结果表明,电解液中Py浓度的高低影响涂层的形貌,Py浓度为0.03 mol/L时有利于复合涂层的沉积.电解液中Ag~+浓度影响涂层的形貌、结晶,电解液中Ag~+浓度为0.3 mmol/L左右比较适合.电解液中Ca~(2+)浓度影响涂层的形貌及结晶,其浓度过高颗粒尺寸增大,Ca~(2+)浓度为5.0 mmol/L左右较适合.复合涂层能够诱导磷灰石的生成,使其沿着(002)晶面出现择优生长,具有较好的生物活性.PPy的加入大大降低了复合涂层中Ca~(2+)和Ag~+的释放速度,提高了复合涂层的生理稳定性.抗菌检测表明复合涂层具有良好的抗菌性.     

Hydroxyapatite Crystal Growth on Modified Collagen I‐Templates in a Model Dual Membrane Diffusion System

The finding of proteoglycans (PG) in mineralized tissues confirms their role in the biomineralization process, but fails to give answers regarding possible detailed mechanisms of interaction. As deglycosilation of PG (especially decorin) is known to be a prerequisite for biomineralisation in vivo, glucuronic acid (GA), as a monomer common to different proteoglycans and glycosaminoglycans, and decorin were studied in mineralization experiments together with collagen type I using the dual membrane diffusion method. It was shown that under fibrillogenesis conditions glucuronic acid and decorin bind to a different extent to collagen. Binding of GA, in contrast to decorin, results in changes in both the fibril morphology and the banding pattern. The mineralization of unmodified collagen templates and of those modified with GA and decorin results in the formation of different calcium phosphate phases. Hydroxyapatite (HAP), as the thermodynamically stable product under the chosen experimental conditions, is formed only in the case of collagen modified with GA. To aid interpretation of this effect, a possible mechanism of glucuronic acid interaction with collagen by a non‐enzymatic glycation pathway is proposed and discussed. Stimulation of HAP formation is explained by the introduction of acidic GA‐carboxylate groups that allow an increase of the electrostatic binding of calcium ions compared to unmodified collagen molecules. Substrates modified in this way should subsequently serve as model templates for the mineralization process in order to make deductions about the mechanism by which acidic groups affect the biomineralization of collagen via the structure of the monomers as well as the architecture of the fibrils.     

电化学方法在钛表面制备Co-YSZ/HAp纳米复合涂层

采用复合电沉积和电泳沉积两步法在钛基体上制备了Co-YSZ/HAp纳米复合涂层, 与只采用电泳沉积法在钛基体上制备纳米HAp单一涂层进行了比较研究.采用场发射扫描电镜、X 射线衍射和能量散射谱对复合涂层的微观形貌, 纳米HAp外层表面形貌, 晶相, 复合涂层的断面形貌及元素组成分布进行分析研究. 通过粘结-拉伸实验测定了涂层与基体的结合强度, 结果表明, Co-YSZ/HAp 纳米复合涂层与钛基体的结合强度明显高于纳米HAp 单一涂层与钛基体的结合强度, 说明复合涂层具有更好的力学性能.     

柠檬酸根对电沉积羟基磷灰石/氧化锆过渡涂层的影响

先后分别在含有ZrO2+的电解液和含有Ca2+、PO43-和柠檬酸根的电解液中,用电化学恒电流方法,于钛表面上制得柠檬酸根-羟基磷灰石/氧化锆过渡涂层。采用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和万能力学测试仪对过渡涂层进行分析,并对电沉积各个阶段的微观生长机理进行了探讨。结果表明柠檬酸根延长了HA晶体的形核孕育期,涂层由疏松的微米级菊花瓣状变化为致密的近纳米级针状(或片状),ZrO2作为过渡涂层,很好的缓解了HA与钛基热膨胀系数不匹配等缺点。拉伸试验表明,过渡涂层的结合强度较HA涂层从7.40 MPa增加到27.11 MPa。     

钛基二氧化铅电极电沉积制备过程中的立体生长机理

采用恒电位的方法在涂有SnO2＋Sb2O5中间层的Ti基体上电沉积制备了不同颗粒尺度的Ti/PbO2电极, 利用XPS, XRD和SEM等方法对Ti/PbO2电极电沉积制备过程中电极的结构、表面形貌等物理化学性能进行了研究. 结果表明, Ti/PbO2电极涂层中Pb元素在138.2～138.4 eV之间有明显的Pb4f7/2峰, 表明电极表面上主要得到的是PbO, XRD和XPS分析结果证明电极涂层体相生成的是PbO2. 基于Ti/PbO2涂层的形成是不同晶面生长过程的事实, 提出Ti/PbO2电极的立体生长机理.     

钛及钛合金表面羟基磷灰石涂层结合强度及稳定性

钛(Ti)及其合金凭借优异的机械性能和良好的生物相容性,一直是骨和牙种植体的主要临床应用材料。由于钛及其合金自身的生物惰性,不易与周围骨组织进行快速的骨整合,因此其表面的生物活性有待进一步提高。羟基磷灰石(HA)是人体骨和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物活性和生物相容性,受其力学性能的制约,常被作为涂层材料覆盖在钛基体表面,用以提高植入体的生物活性。但一直存在涂层与基体界面结合强度低和涂层力学稳定性差的问题,成为限制其临床广泛应用的主要因素。本文从涂层结构设计、成分设计及制备方法等方面,就国内外改善钛基底与HA涂层界面结合性能的研究现状和发展动态作一综述,为高性能钛植入体的制备和应用提供参考。