文档介绍：材料科学与工程材科11301 徐得立 1313220729
摘要:
目前使用的各种生物医用材料中,没有一种能完全满足临床使用的所有要求。生物医用材料植入人体后,材料表面最先直接与组织、细胞相接触、相作用。因此,材料表面性质相当重要,而且表面性质的不同还将影响细胞吸附、增值、分化等一系列反应。为了满足临床的需要现已发展了机械、物理、化学三种生物医用材料表面改性方法,来改变表面的化学成分和结构或者在原材料表面形成另外一层物质来改变其特性,只改变材料表面特性而不影响材料整体性能。改性后的表面一般呈现生物惰性或生物活性,具有更好的生物相容性、抗腐蚀性、耐磨性等。
关键词:生物医用材料表面改性生物活性生物相容性
1 引言
本文主要对生物医用材料表面改性的几种方法进行了综述,并对表面改性在生物医用方面的应用作出了展望。
2 生物医用材料的机械表面改性
机械表面改性包括机械表面加工和表面处理。机械表面加工的目的是大道零件要求的尺寸、形状、精度和特性;而机械表面处理是表面处理前的预备工序,包括喷丸和光亮化。喷丸处理是一种在生物医用材料表面改性领域应用广泛非常有效的表面改性技术。喷丸采用的喷丸颗粒化学性很稳定,不会对植入材料有不良生理反应,常用的喷丸颗粒如SiO2,Al2O2和SiC。
3 生物医用材料的物理表面改性
低温等离子体表面改性
低温等离子体表面改性包括等离子体溅射沉积、等离子体注入、等离子体聚合、等离子体接枝、等离子体喷射。目前采用等离子体表面改性技术的医用植入材料和器械包括整体关节替换、人工骨、牙科植入体、人造心脏阀、血管支架、人造血管、眼内透镜、人造角膜和人造导管。低温等离子体表面改性的主要目的是减少摩擦阻力,提高生物相容性,增进生物活性或生物惰性,增强抗腐蚀性。
激光表面改性利用激光的高辐射强度、高方向性、高单***特点作用于金属或合金材料表面,这种先进方法今年在生物医用领域中的应用得到了广大发展。激光束聚焦后在焦点附近产生上万度高温,能使绝大部分材料达到熔点,显著改善材料表面性能,如硬度强度耐磨性和耐腐性。通过激光表面熔凝、熔覆脉冲激光沉积、合金化与材料相互作用,具有能量密度高、非接触式加热、热影响区小、工艺可控性好便于电子操控等显著优点。
4 生物医用材料的化学表面改性
溶胶-凝胶法
溶胶-凝胶法是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化,再经过热处理而形成氧化物或者其他化合物固体的方法。这种方法的优点是纯度高,均匀度好,可有效控制薄膜成分和微观结构,低温易操作,工艺设备简单,可以大面积在各种不同形状、不同材料的基体上制备薄膜、甚至可以在粉末材料的表面制备一层包覆膜等,是目前制备无机薄膜普遍采用的一种方法。
有机醇盐水解法是溶胶-凝胶技术中应用最广泛的一种方法。常采用金属醇盐为前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)中形成均匀的溶液,溶质与溶剂间发生谁解惑醇解反应,反应生成物聚集成几到几十纳米的粒子并形成溶胶。以金属醇盐为前驱体的溶胶-凝胶过程包括水解和缩聚两个过程,反应生成物是各尺寸和结构的胶体颗粒,反应过程如下:
①水解反应 M(OR)n+xH2O→M(OH)(OR)n-x+xROH
②缩聚反应脱水缩聚:-M-OH+OH-M-→-M-O-M-+H2O
脱