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低温等离子金属生物材料表面改性的应用

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发布时间：

2020-12-23

低温等离子体对金属生物材料表面改性的应用主要可以分为：改善生物相容性，固定生物活性大分子和提高金属的抗生理腐蚀性能3大类。

1、改善生物相容性：
当把金属材料植入生物体内时，必须满足生物相容性的要求。生物相容性是指材料与血液和组织相互适应的程度。在金属生物材料表面接枝聚合亲水性的功能团改善材料表面性能是目前受重视的金属生物材料表面改性方法，主要应用于提高材料的生物相容性和对活体细胞的生长诱导性，使其具有更优良的生物活性。

低温等离子金属生物材料表面改性的应用

2、金属基体上接枝无机物：
钙磷是骨组织的基本成分，金属植入体表面沉积一层Ca-P物或羟基磷灰石(HA)层可以有效地提高其与骨组织的相容性和成骨诱导性。可用等离子体喷涂(PSC)方法进行改性。

利用电极间的高电势差产生电弧放电(>10000℃)，将电极周围的气体电离成等离子体，再以高速撞击悬浮的表面改性物粉末使之沉降于金属表面。等离子喷涂是当前应用广的沉积法。它能在基体与表面改性层之间提供很高的结合力，并能获得覆盖完整的涂层(4O～54m)。用这种工艺形成的涂层在体液中能迅速形核长大。但作为一个高温过程，它存在着密度不均匀、结构不一致、结合强度变化幅度大等缺点，并且在喷涂过程中羟基磷灰石会发生分解，从而有可能导致在体液环境下的脱溶现象。对此，喷涂后还需再进行一次热处理或蒸气浴，以改善HA涂层的成分与结构。如将喷涂后的制品在蒸气压力为O．15MPa、温度为125℃的水蒸气环境中做6h蒸气浴，便可使大部分非晶态HA相转变成晶态，而且喷涂时产生的其他分解产物也会恢复为晶态HA相，使涂层的稳定性得以提高一结晶态的羟基磷灰石涂层具有很好的稳定性，但相对于无定形态的羟基磷灰石涂层，由于其表面致密度的提高。同时也减损了它的成骨诱导性。因此，在实际制备过程要根据材料的具体使用要求进行取舍，选择适合的工艺条件。

目前，国内有不少单位正在利用等离子体表面改性技术积极开展生物医用材料的表面改性及表面膜合成研究，以解决抗凝血、生物相容性、高分子聚合物表面亲水性、抗钙化及细胞吸附生长、抑制等关键技术问题。中国科学院上海硅酸盐研究所利用等离子体喷涂技术。在材料表面生长ZrO2等涂层改善人工骨的研究方面取得了重要进展。

低温等离子体对金属生物材料表面改性研究现状国内外发展现状对比

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