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Shot peening system for medical devices

钛表面分级多孔微纳结构复合工艺

        自19 世纪70 年代,纯钛的“骨整合”现象被Branemark和Schroeder提出之后,纯钛作为植入体在生物医学的研究和应用受到越来越多的重视。在所有的结构金属中具有最高的强度重量比,强腐蚀性环境下表现出稳定性,以及其无磁性和无毒性的特征使得纯钛作为植入体具有明显的优势。但纯钛植入体生物活性较低,在临床应用中“骨整合”周期长。

        为提高纯钛表面的生物活性,人们对纯钛表面进行了各种改性处理。 纯钛的表面改性主要由两个方面出发:(1)改变表面形貌结构;(2)优化表面化学成分。近年来,国内外研究者报道可通过喷丸、酸蚀、碱处理、阳极氧化、微弧氧化及各种沉积技术等方法来提高纯钛与骨的结合能力。研究表明纯钛经表面改性之后能形成具有一定粗糙度的分级多孔形貌特征和锐钛矿结晶相,其具有更好的生物活性。Young等发现由阳极氧化制备的多孔锐钛矿或金红石的生物活性有利于生长磷灰石。

        纯钛表面分级多孔形貌结构有利于成骨细胞分化变异,但成骨细胞增殖能力相比光滑钛表面却大大降低了。研究报道可通过改变钛表面化学成分来提高成骨细胞增殖能力,Tsukimura发现钛表面的二氧化钛层加快了细胞的增殖能力。  创新性地提出了一种基于喷丸—酸蚀—阳极氧化的纯钛表面改性复合工艺,通过实验检测和分析,得到如下结论:        (1)经喷丸酸蚀处理的SLA样品表面形貌主要由2~3μm的微米结构和少量100~400nm的纳米孔组成;经阳极氧化处理的AO样品只有20~400nm的纳米孔结构;经复合工艺喷丸酸蚀及阳极氧化处理的SLA+AO样品表面基于SLA形貌结构增加了大量20~200nm的纳米孔。        (2)AO和SLA+AO两组样品表面富氧并有锐钛矿结晶相。        

        经喷丸酸蚀及阳极氧化复合工艺处理的SLA+AO样品表面同时具有分级多孔形貌特征,表面富氧和锐钛矿结构,这种表面结构使得该复合处理工艺较其它工艺更适合对口腔纯钛植入体进行表面改性。 

 

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