来自意大利热那亚大学P. Canepa教授团队最新研究表明，种植体的表面特性(表面形态和化学特性)对种植体与周围组织的相互作用起着至关重要的作用。同时，阳极火花沉积（ASD）是一种调整金属表面形貌和化学性质的非常通用的方法。因此通过阳极火花沉积（ASD）金属种植体表面降低金属在人体内的毒性从而大大增加种植体的实用性。相关论文以题为“Calcium and phosphorous enrichment of porous niobium and titanium oxides for biomaterial applications”发表在Surface & Coatings Technology 。 论文链接： https:///10.1016/j.surfcoat.2020.125634 在本研究中，研究者将ASD应用于铌，以获得一个仿生表面，即一个含有大量Ca和P夹杂物的多孔表面，Ca/P比接近1.67，即羟基木磷灰石的Ca/P比。在此研究中使用含有磷酸钙、醋酸钙和螯合剂乙二胺四乙酸二钠(Na2-EDTA)的中引入的电解液来研究铌上的ASD，以探讨阳极氧化电位对氧化层形貌和表面化学成分的影响。通过与磷酸和硫酸溶液阳极氧化实验的比较，评价了该电解液的有效性。 如前所述，由于种植体表面在种植体与组织的相互作用中起着关键作用，利用AFM进行了细致的形态学研究，获得了表面粗糙度、孔径和孔径深度的定量表征。此外，利用扫描电镜(SEM)断面分析对氧化层厚度进行了测量。 图 1 AFM图像：a,d,g：俯视图；b, e ,h：3D视图和SEM截面图；在阳极氧化电位为150V (a - c)、230 V (d-f)和250 V (g-i)的2 a电流的Ca/P溶液中进行阳极氧化的样品 图 2(a)代表Nb的AFM图像样本Ca / P溶液中阳极氧化膜在230 V(b) Z-profile对应蓝色部分(a)。(c)直径和(d)深度分布的毛孔得到阳极氧化Nb样本在Ca / P的解决方案在150 V和250 V 为了研究氧化层的表面化学成分，并评估电解液夹杂量作为阳极氧化条件的函数，我们开发了x射线光发射光谱的高表面灵敏度，并使用电子中和剂获得了高分辨率的XPS光谱，以避免样品充电。 图 3(a) P2p, (b) Ca2p and (c) O1s （Nb 样本 阳极氧化膜在 Ca/P 溶液中 230 V, 2 A）(d) P2p, (e) Ca2p and (f) O1s （Nb 样本阳极氧化膜 在 Ca/P 溶液中 250 V, 2 A） 铌的阳极氧化是在含有Ca和P的电解液中进行的，以前用于氧化钛。原子力显微镜分析显示在铌表面形成了微孔氧化层。当极限电位升至230伏时，直径和深度可达2μm 的孔隙就形成了。在250v阳极氧化时，表面不均匀性明显增加。断面SEM分析表明，电势增加时，表面形貌的变化伴随着氧化层的增厚，在250 V时，氧化层厚度增加了10个氧化层。 XPS分析表明，在ASD过程中，电解质夹杂物的数量和Ca/P比随着最大电位的增加而增加。当电位在150 V到250 V之间变化时，Ca/P比值从1.3增加到1.8，接近于羟基磷灰石的化学滴定量。的确，氧化层在250 V生长时Ca2p和P2p XPS谱的反褶积表明，存在与氢木糖磷灰石形成有关的Ca和P组分。通过对钛的阳极氧化实验，可以看到多孔的TiO2层的形成。与铌相似，孔径随电势的增大而增大，但相对于铌而言，孔径较小。钛的最大钙磷比为~ 1.2。在铌上观察到的较高数量的钙和磷夹杂物以及较大的孔隙尺寸对于骨整合和骨愈合来说都是有积极作用的。(文：张子旋） |
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