钛及其合金材料由于具有良好的生物相容性和机械性能,现已广泛用于骨科、牙植入体及整形外科等领域。尽管钛基植入材料具有优良的性能,但其存在的骨整合性差和细菌感染问题,往往会导致临床植入手术失败。本研究中,将尝试通过表面改性方法,促进成骨细胞在钛材上的生长,减少细菌感染。本文研究内容如下:(1)钛材表面含锌多层膜涂层的构建及生物学评价利用层层自组装(layer-by-layer,LBL)技术在钛材表面制备了负载锌离子(Zn2+)的壳聚糖(chitosan,Chi)/明胶(gelatin,Gel)的多层膜涂层。首先利用壳聚糖、明胶对Zn2+的络合作用,进行层层自组装,将锌离子装载进多层膜内。进而分别采用扫描电镜(SEM)、能量色散光谱(EDS)、X-射线光电子能谱(XPS)和接触角证实在钛材表面成功制备了载有锌离子的壳聚糖、明胶多层膜复合涂层。利用等离子体原子发射光谱(ICP-AES)检测了锌离子的释放量。采用成骨细胞对表面改性前后钛材的细胞相容性进行了研究,检测了细胞活力、分化及细胞形态等。实验结果表明:含适量锌离子的多层膜涂层提高了成骨细胞活力和碱性磷酸酶(ALP)活性,促进了细胞在材料表面的粘附。利用金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)考察了表面改性前后钛材的抗菌能力。细菌粘附和细菌活力测试结果表明:含锌的(壳聚糖/明胶)多层膜涂层在一定程度上能够抑制细菌生长,体现出抗菌能力。(2)钛材表面载药涂层的构建及生物学评价将层层自组装技术与电化学阳极氧化技术相结合,在钛材表面制备了负载抗菌药物的功能涂层。首先,利用电化学阳极氧化的方法,在钛材表面制备了二氧化钛纳米管(TiO2 nanotubes,TNT)阵列。进一步,以TNT为储存器,实现了庆大霉素的装载。利用LBL技术,在TNT阵列修饰的钛材表面构筑了壳聚糖和海藻酸钠的多层膜结构,实现对抗菌药物的封装。扫描电镜和接触角检测结果表明:在TNT修饰的钛材表面成功制备了壳聚糖和海藻酸钠的多层膜。考察了成骨细胞在改性前后钛材表面的行为(如增殖、分化及细胞形态)。结果表明:通过层层自组装技术与电化学阳极氧化法制备的载药涂层具有良好的细胞相容性。进一步将金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)接种在改性前后钛材表面,并探讨了细菌的活性及粘附能力。结果表明:载药涂层能够抑制细菌的生长,提高钛材的抗菌能力。通过表面修饰提高钛及钛合金材料的成骨细胞响应性,赋予其抗菌性能,对于解决其临床骨整合性差和术后感染问题具有重要意义。本研究将为钛基植入材料表面改性提供新思路,促进其在组织修复与再生领域的应用。