钛及其合金具有优异的综合机械性能和良好的生物相容性,是医用植入体的首选材料。然而传统的医用钛植入体存在诸多不足,如植入人体后愈合时间较长、骨整合率较低。为了获得更优异的骨整合性能,常利用微弧氧化技术对植入体进行改性处理,增加材料表面粗糙度,改善植入体与新生的骨组织之间的结合。但钛植入体表面的氧化钛是生物惰性材料,且植入体在保存的过程中表面会受到空气中碳氢化合物的污染,导致表面亲水性降低、生物活性减弱;而且钛植入体缺乏抗菌性,手术后容易发生细菌感染,最终导致植入失败。本论文采用等离子体浸没离子注入（PIII）技术分别将氢（H₂）和氮（N₂）单独注入到微弧氧化改性的钛表面,确定合适的微弧氧化和离子注入工艺参数,探究表面化学组成和能带结构变化对材料成骨和抗菌性能的影响,并阐述材料的成骨和抗菌机制。采用等离子体浸没离子注入技术将氢注入到微弧氧化制备的氧化钛涂层表面。氢离子注入没有改变样品的表面结构和晶相组成,但在注入的过程中,氢离子会与氧化钛最外层的桥氧反应,形成Ti-OH键,增强了材料表面的亲水性,同时,反应过程中会产生三价钛和氧空位,造成晶格畸变,使氧化钛的能带结构也发生变化。体外实验结果表明,氢注入的样品可以促进细胞的增殖、成骨分化和胶原分泌,并对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长有一定的抑制作用。采用氮气等离子体浸没离子注入对微弧氧化改性的钛表面进行表面处理,在没有改变材料表面氧化钛涂层的结构和晶相组成的情况下,成功地将氮元素掺入氧化钛,并形成相应的键合结构。氮注入在氧化钛中形成的N 2p掺杂能级使得氧化钛在可见光区域的吸光度增强,光吸收峰向可见光方向偏移,同时材料表面的亲水性也得到了增强。体外实验表明氮注入的样品在可见光下具有良好的抗菌性能,并且没有细胞毒性,还可以促进细胞在材料表面的黏附、增殖与早期成骨分化。综上所述,利用等离子体浸没离子注入技术分别将氢和氮单独注入到微弧氧化改性钛表面,能够提高材料的成骨和抗菌性能。氢注入能够显著提高氧化钛涂层的成骨性能,并赋予其一定的抑菌效果。氮注入的氧化钛涂层具有良好的成骨性能,且能通过可见光下的光催化效果获得良好的抗菌性能。本工作取得的进展为生物医用钛及其合金的表面改性提供了新的方法和思路。