當鈦及鈦合金用作與人體骨骼直接結合的體內長期植入材料時,必須提高其骨誘導性,而用作骨夾板、骨螺釘?shù)戎斡笠瞥龅闹踩胛飼r,則必須抑制其骨形成能。日本關西大學研究人員采用化學/水熱復合法在鈦基體表面合成了不同類型的修飾膜,并對其生物活性、與基體的結合狀態(tài)等進行了研究。
首先用H2O2/HNO3水溶液對鈦表面進行化學處理,得到非常均勻的TiO2膜,稱為TiO2凝膠膜。然后以此為前驅體,在其表面分別制備生物活性膜以及無生物活性膜。生物活性膜的制備是將經化學處理的試樣首先分別浸漬在NH3水溶液、Ca(OH)2水溶液中,再在自動反應釜中于453 K 下水熱處理12 h,鈦基體表面分別生成TiO2膜、CaTiO3膜。將這種膜在大氣中于673 K 下熱處理,未見新相出現(xiàn),其XRD峰的半高寬也未變大,可見這種化學/水熱復合法可在低溫下合成結晶度高的穩(wěn)定氧化物單相膜。
無生物活性膜的制備是以ZrCl2O·8H2O 為原料,合成Zr(OH)4凝膠或溶液,然后分散在NH3/CH3CH(OH)COOH 溶液中進行水熱處理,使生成含ZrO2的TiO2。對未經修飾的鈦基體試樣、經化學法修飾的Ti-TiO2試樣以及再經水熱法修飾的Ti-TiO2-ZrO2試樣進行細胞結合和增殖試驗,結果表明,試樣表面粗糙度對試驗結果有極強的影響,以致化學成分和結構的影響無法得知。而在模擬體液中的浸漬試驗表明,TiO2膜上析出了HAP,而TiO2-ZrO2膜上無任何析出物。在老鼠體內的脛骨中植入棒材(φ2 mm×5 mm),2 周后的觀察表明,具有TiO2膜的材料,與皮質骨的接觸率大,界面呈結合狀態(tài);而具有TiO2-ZrO2膜的材料,其與皮質骨的接觸率小,界面是剝離狀態(tài)??梢?,采用化學/水熱復合法可以在鈦表面制備出能夠控制表面骨傳導及骨/植入物結合強度的氧化膜。吳全興譯自《チタン》