生物醫用鈦合金表面改性提高耐磨性

 

鈦及其合金具有密度低、強度高、無毒、耐腐蝕等優點，是骨科和牙科應用中最常用的醫用植入金屬材料。鈦合金的彈性模量比傳統的不銹鋼和鈷基合金低，低彈性模量可以降低應力屏蔽效應，從而更好地誘導和促進骨癒合，更適合臨床應用。

然而，鈦及其合金不能滿足生物醫學植入物的臨床需求。長期的臨床研究發現，鈦種植體的耐磨性較差，鈦種植體摩擦產生的磨屑可能會引起炎症反應和對人體的毒性作用。

為了提高鈦合金的生物和摩擦學性能，採用表面改性技術來提高鈦及鈦合金的生物活性、耐磨性和抗菌性能，是改善現有常規生物材料以滿足其性能的一種更經濟有效的方法當前和不斷發展的臨床需求。

目前，為了改善鈦合金表面的磨損性能，採用了多種物理和化學方法，並在鈦合金表面沉積了一層耐磨性優異的陶瓷塗層，以改善鈦合金的磨損和腐蝕性能。常用的耐磨塗層有類金剛石碳膜（DLC）、氮化鈦（TiN）塗層。

類金剛石碳膜（DLC）

類金剛石碳膜具有硬度高、耐磨性好、摩擦係數低、生物相容性好等優點，常被用作醫用金屬植入物的耐磨塗層。部分經類金剛石碳膜表面改性的植入裝置已應用於臨床，在提高人工關節金屬構件的耐磨性和耐腐蝕性方面具有廣闊的應用前景。

氮化鈦（TiN）

氮化鈦具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，最早用於刀具以延長其使用壽命。後來發現它具有生物相容性，並已用於醫學植入物，如整形外科和假牙。目前製備氮化鈦的方法主要有物理氣相沉積（PVD）、化學氣相沉積（CVD）和熱噴塗。

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