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目的:研究酸蚀加碱热处理后种植体用钛合金(Ti6A14V)表面微观结构的变化及在模拟体液中诱导钙磷沉积的能力。
方法:对直径为15mm,厚2mm的钛合金表面分组进行表面处理:①用400、800、1200号金相水磨砂纸逐级打磨,并抛光得到打磨抛光(S组);②S组试样经过3.6KPa,距离样本表面3cm,垂直喷射,持续3min条件下大颗粒喷砂,5.80mol/L HCl和8.96mol/L H2SO4混合液60℃浸泡1小时,得到大颗粒喷砂酸蚀组(SLA组);③S组经10mo/lL氢氧化钠溶液60℃水浴24小时,600℃处理1小时,得到碱热组(AH组);④S组试样经过上述酸混合液60℃浸泡1小时后,进行AH组所述碱热处理,得到酸蚀加碱热组(AHH组)。用共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)检测4组钛合金表面理化性质,然后对其进行模拟体液(SBF)浸泡实验,采用带能谱分析的扫描电子显微镜观察分析沉积物。数据采用单因素方差分析及LSD检验(α=0.05)。
结果:经过表面处理的试样,S组表面偶见裂隙及点状凹陷;SLA组表面粗糙,电镜观察可见大量一级孔洞和微米级二级孔洞;AH组电镜下可见沟纹状起伏的微粗糙面,氧化层均匀,局部有裂隙;AAH组表面的粗糙度增加,氧化层致密,可见微孔状表面,边缘圆钝。粗糙度三维图可见,S组表面光滑,SLA组与AH组呈微小锯齿状,而AHH组呈峰高值不规则的粗糙表面。AAH组与其他各组用单因素的方差分析,P＜0.05。从衍射谱可以看出,经过碱热处理和酸蚀碱热处理的材料表面均形成了金红石型的二氧化钛膜,且AAH组峰值较高。经SBF浸泡实验后,S组表面基本没有沉积物,SLA组有少量沉积物,偶见孔洞,AH组的表面有少量颗粒状的沉积物,颗粒分布较均匀,颗粒之间未形成空间上的相互连接。AAH组的表面已被一层均匀的沉积物覆盖,并且颗粒己形成空间上的相互连接,比较紧凑。能谱分析显示在SBF溶液浸泡后,沉积物含有较高的Ca、P元素。可见AAH组钙磷原子数百分比明显高于其他各组(P＜0.05)。
结论:酸蚀加碱热处理的钛合金表面同时具有良好的表面形态和生物活性,在模拟体液中浸泡可诱导羟基磷灰石形成,有利于骨结合的早期形成。