第二次世界大战以来，由于航空航天和军事产业对资料造备及加工工艺的严格要求，钛脊合金起头利用于医学领域
。

由于其优良的综合力学机能和可加工性、生物相容性，钛脊合金被宽泛利用于牙科、人体矫形表科以及医疗器械等医学领域，成为人为关节、骨创伤产品、人为牙齿蹬撞组织的代替或建复的优选资料
。

对于生物医用资料，在其植入人体后，必须思考生物相容性，即生物资料与组织、血液以及免疫和全身反映，同时又必须满足足够的强度和韧性，合适的弹性模量，以及高度的不变性（耐磨、耐蚀）和悠久的耐用性（委顿和断裂）等力学相容性
。

但是，从目前利用来看，钛脊合金依然存在诸多问题，无法满足生物资料的所有要求，重要集中在以下几个方面 ：

第一，生物相容性较差
。钛合金的弹性模量与骨组织弹性模量相比，约为骨组织的4~10倍，植入后易产生“应力屏蔽”效应，在界面上机械机能不匹配，无法与骨形成强有力的化学性结合，仅为机械嵌连性结合，易与周围宿主骨组织分离而产生松动，导致植入失败
。第二，耐磨性相对欠安
。钛合金摩擦系数大，在植入人体后，大量的磨损是由于摩擦和磨损的产生，导致钝化膜分裂，在周围组织的生物反映，导致各类炎症，抑造成骨细胞的增殖，使骨骼沉塑错乱和骨质吸收差，使植入体松动并最终导致植入失败
。第三，钛合金医用资料的抗侵蚀性还拥有可提高空间
。

在天然前提下，钛合金的表表迅速与氧反映天生一层致密的氧化膜，这种氧化膜在天然前提下可持久不变存在，并阻止钛合金与空气或水的反映，经过度析得出，钛合金在天然前提下耐蚀机能优良
。然而，在较为复杂的人体中，引用钛合金资料在身段体液侵蚀作用下，表表氧化膜容易出现剥离或溶化可能性，委顿机能劣化，并且在U期间将植入有毒物质Al、V等缓慢渗入体内，Al，V元素拥有肯定的细胞毒性，可能导致骨组织表表无法天生磷灰石，对人体产生不利影响
。

针对上述利用中的问题，人们通常通过两种蹊径来解决，提高医用钛合金的综合利用机能 ：第一，通过合金成分设计、调节金属资料组织结构提高其利用机能
。第二，通过扭转钛脊合金资料的表表机能
。目前，钛合金的表表改性在生物医学领域引起越来越多的关注
。表表改性不仅维持了基质资料的良好机械和生物学机能，并且大大提高了其临床机能
。

因而，选取各类表表改性技术来提高钛合金的生物相容性，耐磨性和耐侵蚀性已成为生物医用钛合金的热点问题 
。

1、 羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）涂层 

羟基磷灰石（Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 ）是人体骨骼和牙齿的沉要无机组成部门之一，在钛脊合金表表增长羟基磷灰石涂层后植入人体，磷和钙会游离出资料表表，被身段组织吸收，并推进天生新的组织
。

对钛合金进行表表改性而得到迪胙合金/羟基磷灰石涂层复合伙料，兼具了优良的强度韧性和生物兼容性，引起了大量学者的宽泛兴致
。HA涂层和人体骨骼的成分以及组成类似，能够有效地推进成骨细胞的贴拥戴荟萃，新骨可同时在周围骨组织的表表和HA涂层的表表成长，它还推进植入物与骨组织之间的直接化学键合
。较为常见的图层处置步骤有 ：等离子体喷涂、激光熔覆、激光凝覆、激光合金化、溶胶—凝胶法、水热合成、电化学沉积和离子注入等
。Chien将纳米羟基磷灰石和精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸多肽固定在钛植入物表表，发现植入物拥有显著的诱导成骨作用，推进成骨细胞分化，抑造成骨细胞凋亡
。

Hanawa发现钙离子注入能够加快磷酸钙在钛表表的沉积，从而提高钛的骨传导性
。Kruoa将磷离子注入钛表表，使钛的抗侵蚀性得到了显著提高
。Maitz通过尝试证实了将Na离子注入钛表表后，推进羟基磷灰石的沉积，提高生物活性
。目前临床用HA涂层固然可改善钛合金植入物的生物活性，但依然存在涂层与基体结合强度差的问题
。随着植入体内功夫的增长，基体与涂层的界面结合强度逐步减幼，这极大地降低了植入体的生物不变性
。

为了提高基体与HA涂层的结合强度，钻研者又进行了深刻的钻研
。Montenero等利用溶胶—凝胶法在基体与HA涂层之间引入氧化钛或钙钛矿过渡层，从而成功造备出表表组织优良、无裂纹的HA复合涂层，显著提高了复合涂层与基体的结合强度
。

固然很多学者已经钻研和论证了HA表表涂层在提高内部植物资料的不变性方面的作用，但由于HA涂层与衬底表表之间的结合力低，导致HA层在注入过程中剥离，限度涂层的推广利用
。

2、耐蚀耐磨涂层 

钛合金作为植入资料植入人体后，在体液的持久侵蚀下，表表的钝化膜被溶化，抗侵蚀机能严沉降落，对人体产生不利影响，因而提高植入物表表抗侵蚀机能变得尤其沉要 
。朱成功等通过尝试调查了化学表表处置对医用TiNi状态影象合金耐蚀机能影响
。尝试了局批注，经化学处置后的合金表表形成了活钙磷层，使合金在人为仿照环境中的耐蚀性得到了提高
。

Wu等选取等离子束沉积技术在Ti-6A1-4V合金表表造备了类金刚石复合涂层，钻研了复合涂层在3.5%NaCl溶液中的侵蚀机能
。了局批注 ：复合涂层有效的提高了钛合金的耐侵蚀机能
。吴晓宏等选取微弧氧化法在钛合金的表表造备陶瓷层，形成了均匀一致的陶瓷膜
。

对改性前后迪胙合金进行电偶电流和循环伏安测试，证明改性后表表陶瓷膜层的存在显著提高了基材的耐侵蚀机能
。秦妍梅等利用双辉等离子渗金属步骤在纯钛表表造备了  Mo-N改性涂层，并调查了试样在0.5 mol/L的稀硫酸溶液中的耐蚀性
。

了局批注，经Mo-N共渗后钛合金的耐侵蚀机能显著提高
。陈飞等选取辉光离子渗碳技术在Ti-6A1-4V合金表表造备了TiC涂层
５鞑榱烁男郧昂笫匝0.5 mol/L稀硫酸溶液中的侵蚀机能
。了局批注 ：改性后钛合金表表耐蚀机能显著提高
。

目前开发的医用钛合金仍存在耐磨机能较差的问题
。对于金属植入体，出格是人体关节而言，该当拥有优良的耐磨性，预防因时时磨损而失效
。

因而在钛合金表表形成一层耐磨层来提高其耐磨损机能尤为沉要 
。马等在Ti-6A1-4V合金表表上通过微弧氧化步骤合成了TiO 2 涂层，并钻研了涂层在人为仿照体液中的摩擦学机能
。

了局批注，与Ti-6A1-4V基体合金相比，涂层的磨损量削减，摩擦磨损机能显著提高
。王风彪蹬酌微弧氧化法在钛合金表表造备羟基磷灰石（HA）膜，调查了浸泡在仿照体液中的膜的耐磨性
。了局批注，膜的厚度随浸泡功夫的增长而增长
。

浸泡后，随着摩擦功夫的增长，薄膜的摩擦系数先增大后减幼，耐磨性提高
。Wang等选取物理气相沉积法在TC4表表造备TiN涂层，并对人为仿照体液中涂层的耐磨性进行了分析
。了局批注，与TC4基体合金相比，改性合金的比磨损显著降低，耐磨性显著提高
。

了局批注，TiN复合涂层能进一步提高涂层与基体的结合强度，改善涂层的摩擦学机能
；崎瘸锉敢桓鯰iN/Ti-O梯度涂层，该涂层是在TC4钛合金表表造备的，结合等离子体浸没注入与沉积技术下实现
。尝试钻研了涂层的磨损机能和力学机能
。了局批注，复合涂层的硬度为19.5 GPa左右，耐磨机能拥有显著提高
。

3、表表抗菌涂层

持久植入生物医用资料会导致细菌和其他微生物粘附在其表表，导致习染
。人为种植牙与人造关节等人体植入类医疗器械被公共所接受，医疗器械引起的细菌习染已成为各临床科室关注的沉要问题之一
。

目前在我国牙科植入领域，钛合金以其良好的耐侵蚀性、综合力学机能及生物相容性占据人为种植牙资料使用巨大比例
。骨创伤产品和人造关节（如人体硬组织代替物和假体）的首选资料
。

但生物医学钛及其合金植入资料在植入人体后也会遇到习染问题
。一方面要削减细菌传染，蕴含在植入生物资料之前彻底治愈慢性习染，生物资料植入过程以严格的无菌操作和用预防性利用抗生素
。另一方面，生物资料的机能应该得到改善和提高
。最有效的步骤之一是生物医学钛合金的表表改性
。

钛合金表表抗菌涂层的改性大体可可分为两类即活性与惰性，这取决于抗菌物质在涂层中的有效性
。

惰性抗菌涂层不会自动将杀菌物质开释到周围组织中，而活性涂层从周围组织开释杀菌物质，如抗生素，阻止细菌粘附或杀死细菌
。惰性抗菌涂料重要抑造细菌粘附，如以物理或化学方式在钛合金植入物表表上构建抗菌聚合物涂层
。

但Hetrick指出，惰性涂料削减细菌粘附，很大水平上取决于细菌的种类
。

活性抗菌涂层能够自动开释抗菌成分，头孢菌素，羧苄青霉素，阿莫西林，头孢霉素，万古霉素等抗生素已用于骨水泥和羟基磷灰石涂层中，但涂层增长步骤和最佳开释动力学依然是好多问题
；刮吹玫接行唤饩
。Campbell将开释药物洗必泰吸附在TiO 2 层，拥有优良的抗菌作用
。此表在Ti合金表表进行通明质酸、壳聚糖等聚合物建饰，也能够 起到很好的抗菌作用
。

鉴于抗生素耐药性和其他风险，近年来非抗生素涂层的钻研一向蓬勃发展
。含Ag的抗菌涂层是抗生素涂层最有前途的代替品
。Ag一方面对细菌粘附有较好的抑造作用，另一方面拥有广谱抗菌性，对革兰氏阴性和阳性菌有悠久的抗菌作用
。

闫凤英选取在电解液中参与Ag 2 O中，乙二醇作为分散剂进行了载银HA/TiO 2 的复合微弧氧化膜的初步造备，获得了最高银含量为1.67％的MAO薄膜
。但该文件并未对银的散布，存在大局，进入机造和抗菌机能进前进一步的钻研
。Futao等在电解液中参与AgNO 3 和H 2 PtCl 6 ，使Ag，Pt增长到资猜中
。

在尝试中发现银的引入提高了反映剧烈强度，提高了电解液温度
。

凭据在资料表表成长的细菌的个性，能够发现，为了得到有效的抗菌资料，必要抗菌剂拥有高效和急剧的抗菌成效，细菌在未侵入医用资料表表前就已经将其杀死
。若何使涂层不仅拥有优良的力学机能，如粘接强度，但也使它成功地负载肯定量的银离子抗菌剂，达到切合要求的抗菌效能和长效抗菌，是目前医用钛合金资料和器件表表抗菌涂层的重要钻研指标
。

4、结语

若何改进和提高生物/力学相容性和植入物安全性，是生物医用钛合金永远的钻研课题
。尝试及利用钻研证明，医用钛脊合金的表表改性资料与技术为其机能的改善提供了一个思路
。

若何对现有涂层造备技术进行优化、开发新型涂层成为以来钻研的热点与方向
。

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