中文   |   English   |   Email Alert
图表检索
高级检索
image

钛及钛合金表面羟基磷灰石涂层结合强度及稳定性

林巧霞 ,  殷萌 ,  魏延 ,  杜晶晶 ,  陈维毅 ,  黄棣

化学进展 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (4) :406-416

PDF (6904KB)
化学进展 ›› 2020, Vol. 32 ›› Issue (4) :406-416 DOI: 10.7536/PC190732
扫码查看或转发全文

钛及钛合金表面羟基磷灰石涂层结合强度及稳定性

作者信息 +

The Bonding Strength and Stability Between Hydroxyapatite Coating and Titanium or Titanium Alloys

Author information +
文章历史 +

摘要

钛(Ti)及其合金凭借优异的机械性能和良好的生物相容性,一直是骨和牙种植体的主要临床应用材料。由于钛及其合金自身的生物惰性,不易与周围骨组织进行快速的骨整合,因此其表面的生物活性有待进一步提高。羟基磷灰石(HA)是人体骨和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物活性和生物相容性,受其力学性能的制约,常被作为涂层材料覆盖在钛基体表面,用以提高植入体的生物活性。但一直存在涂层与基体界面结合强度低和涂层力学稳定性差的问题,成为限制其临床广泛应用的主要因素。本文从涂层结构设计、成分设计及制备方法等方面,就国内外改善钛基底与HA涂层界面结合性能的研究现状和发展动态作一综述,为高性能钛植入体的制备和应用提供参考。

Abstract

Titanium (Ti) and Ti alloys have been the main clinical application materials for bone and dental implants due to their excellent mechanical properties and good biocompatibility. However, it is not easy to achieve rapid osseointegration with surrounding bone tissues because of the biological inertia of titanium materials. Therefore, the biological activity of implant surface is further required. Hydroxyapatite (HA) is the main inorganic component of human bones and teeth, which has good bioactivity and biocompatibility. But restricted by its own brittleness, HA is often used as a coating material to cover the surface of Ti substrates to improve the biological activity of implants. However, the problems of weak bonding strength between coating and substrate and poor mechanical stability of coating have been the main factors limiting the wide clinical applications of HA coated titanium implants. From the aspects of coating structure, composition and preparation method, the research status and development trend of improving the interface bonding strength between Ti substrate and HA coating at home and abroad are summarized, which could provide a reference for the preparation and application of high-performance titanium implants.

Contents

1 Introduction

2 Structural design

2.1 Interface roughening

2.2 Interface nanocrystallization

2.3 Interface gradient design

3 Composition design

3.1 Inorganic ion addition

3.2 Metal and bioceramic addition

3.3 Other

4 Preparation

4.1 High-temperature preparation

4.2 Low-temperature preparation

4.3 Composite preparation

5 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

钛植入体 / 羟基磷灰石涂层 / 结合强度 / 稳定性

Key words

titanium implant / HA coating / bonding strength / stability

引用本文

引用格式 ▾
林巧霞, 殷萌, 魏延, 杜晶晶, 陈维毅, 黄棣. 钛及钛合金表面羟基磷灰石涂层结合强度及稳定性[J]. 化学进展, 2020, 32(4): 406-416 DOI:10.7536/PC190732
Qiaoxia Lin, Meng Yin, Yan Wei, Jingjing Du, Weiyi Chen, Di Huang. The Bonding Strength and Stability Between Hydroxyapatite Coating and Titanium or Titanium Alloys[J]. Progress in Chemistry, 2020, 32(4): 406-416 DOI:10.7536/PC190732

登录浏览全文

4963

注册一个新账户 忘记密码

1 引言

钛(Ti)及其合金具有低密度、高强度、无毒性和优异的耐腐蚀性,是牙科和骨科治疗中常用的医用金属材料,同时Ti金属与人体骨具有相近的杨氏模量,可以减小应力屏蔽效应[1]。但是金属材料有一个普遍缺点,即缺少生物活性,导致成骨慢、易感染,易在植入物周围产生无血管化纤维组织包裹进而引发炎症反应[2]。羟基磷灰石(HA)[Ca10(PO4)6(OH)2]与人骨无机成分具有相似的化学组成和结构,与人体组织没有排斥反应,能与机体组织在界面上形成化学结合,有利于骨的分化和重建,具有良好的骨传导性和骨诱导活性[3]。但由于其自身的脆性,在承重部位的应用受到严重限制[4]。HA作为涂层覆盖在Ti基体表面,在保持Ti金属优异机械性能的同时,利用其自身与骨骼的化学相似性和良好的生物相容性,帮助植入体快速地与周围骨进行骨整合,已经成为近年来生物医用骨材料的研究热点之一[5]。

HA 涂层钛植入体具有较好的骨整合能力,但涂层与基体之间的界面连接容易因受到载荷而发生早期开裂失效,最终导致植入失败[6,7]。目前常用的植入体表面 HA 涂层是等离子微米级的,存在的主要问题是涂层与基体的界面结合不牢固和涂层内部较大的残余应力。部分临床报告显示,等离子微米级的 HA 涂层在实际应用中,因 Ti-HA-骨的弹性模量和热膨胀系数的巨大差异会导致明显的界面分离,离体观察发现其涂层部分区域与种植体分离,游离于周围结缔组织中或被龈沟增生上皮组织包绕[8,9]。另外 HA 涂层的降解速率也是影响涂层稳定性的关键因素,一般高结晶度的 HA 涂层有较小的溶解度和较高的结合强度,有利于植入体在体内的稳定存在,但是过高的结晶度会使涂层的生物活性降低[6]。总之,HA涂层与Ti基体的结合界面因各种物理化学因素易发生分离和破坏,造成植入体松动及植入失败[10]。因此提高HA涂层与Ti基体的界面结合强度,是确保临床植入成功的关键因素。

对HA涂层与Ti及其合金的界面研究对于涂层的制备有极大的指导作用。涂层与基体的界面结合主要分为三种类型(图1):(1)机械互锁,涂层与基底依靠一定的粗糙度进行表面嵌合,从而形成机械铆合;(2)物理吸附,当涂层与基底紧密接触时,涂层中的分子依靠范德华力、氢键或静电吸附与基底之间形成相互作用;(3)化学键合,在界面处生成化合物或固溶体,靠共价键、离子键或金属键结合[11,12]。研究者们在寻求提高其界面结合强度方法的同时,从材料顺应性的角度出发,提高HA涂层与Ti基底的力学匹配性,从而提高涂层的稳定性,近几年在结构设计、成分设计和制备方法等几方面取得了一定进展。以下将对近年来提高HA涂层结合强度和稳定性方面的相关研究进行综述。

2 结构设计

2.1 界面粗糙化

研究发现基底表面的平均粗糙度与涂层的黏附强度具有强相关性,与光滑表面相比,高度粗糙的基体表面HA涂层表现出高黏合强度,主要是因为粗糙表面会引起基底与涂层之间的机械互锁[14]。因此对基体进行适当的预处理,如化学刻蚀[15]、喷砂[16]和激光气体渗氮处理[17]等,可以改善涂层与基底的结合强度。另外在涂层与基底的界面处设计多孔结构,其较大的比表面积和粗糙度有利于诱导HA长入孔隙并形成较高的结合强度。

研究显示经过刷丝处理的Ti合金表面HA涂层黏合强度是未处理样品表面涂层黏合强度的2倍,分析表明该HA涂层黏合强度的增强源于表面粗糙化引起的机械互锁[18]。Oh等[19]通过等离子喷涂在光滑Ti和多孔Ti基底上制备了HA涂层,结果表明多孔Ti上HA涂层的拉伸黏合强度为7 MPa左右,高于光滑Ti基底(4.5 MPa)。光滑Ti基底上HA涂层的失效完全发生在HA/Ti基底的界面处,而多孔Ti基底上HA涂层的失效发生在HA/Ti基底的界面处和HA涂层内。另外在Ti基底上通过阳极氧化生成多孔TiO2纳米管层可显著增强HA涂层的结合强度,HA与TiO2层的结合比与裸Ti基底的结合更紧密,TiO2纳米管结构的形成使HA涂层的拉伸黏合强度达到了25 MPa,证明Ti基底纳米管粗糙化改善了涂层与基底的结合[20]。

2.2 界面纳米化

随着材料结构由微米向纳米尺寸的转变,涂层可以获得更大的黏结面积,涂层与基底的界面润湿性变得更好,在界面处达到分子水平的交混,结合更紧密,结合强度明显提高。

通过阳极氧化在Ti表面形成TiO2纳米管,其特殊的纳米级形貌相比微米级多孔界面进一步改善了纳米HA涂层与基底的机械互锁,使涂层的拉伸结合强度从约16 MPa提高到25 MPa[15]。由于纳米材料的表面和界面效应,纳米HA相比传统HA,不仅使烧结温度降低,材料的强度、硬度和韧性都有显著提高[21]。因此采用纳米级HA作为种植体涂层更有利于改善骨-植入体的力学性能。通过计算机控制等离子喷涂技术将HA晶体尺寸控制在纳米级别,结果发现涂层与基底的界面结合强度远高于传统的微米级HA涂层[22]。研究者通过自设计的一种室温自组装工艺,实现了在Ti基底上单层纳米HA的形成,并且其纳米形貌可以通过加工条件进行控制,避免了通过等离子喷涂制备的微米级HA涂层易从基底剥离的缺陷[23]。因此界面纳米化是提高涂层结合强度的必要条件,另外纳米级HA不仅有利于增强涂层与基底的结合强度,还有利于改善植入体的骨整合性能[24,25]。

2.3 界面梯度设计

HA涂层与Ti及其合金基底由于物理化学性能差异大,在涂层界面处存在突变,导致材料的力学顺应性差,界面结合强度一直受到限制。出于结晶度、结合强度和制备方法等方面的需求,涂层制备往往需要高温处理。涂层与基底的热膨胀系数差异大,经受高温冷却容易在界面处产生裂缝,从而严重影响植入体性能。研究发现对涂层界面处的结构进行梯度设计,可以显著提高HA涂层的结合强度。梯度设计通常是在Ti基体与HA涂层之间引入一层或多层缓冲层,或在界面处设计一些特定过渡结构,使得植入体由基底向涂层的形貌、硬度和杨氏模量等均呈现梯度性过渡,或者通过一些制备技术让基体与涂层两相在界面处发生渗透结合,从而形成梯度结构。如采用动态冷冻浇铸和压力渗透相结合的方法,制备Al-7Si-5Cu/Al2O3梯度金属陶瓷复合材料,所得的材料在组成、结构和机械性能上均呈现梯度特性[26]。为HA涂层Ti植入体的梯度涂层制备提供了一种可借鉴的方法。梯度结构设计不仅有利于缓和涂层内部的残余应力;另外中间层的引入可以同时在HA涂层与基底之间形成冶金结合,充当结合“桥梁”。这样既保持了表面HA涂层优异的骨整合性,又使HA与基底的结合稳定性得到保障。

随着梯度设计研究的深入,多种中间层被尝试引入,包括生物活性玻璃[27, 28]、Al2O3 [26]、YSZ[29]、Ti2 [31]、Ti/HA百分比混合物[32]和TiN[33]等,通过冶金结合增强层与层之间的结合强度或通过中间层缓解热膨胀系数差异大的问题,以提高HA涂层与Ti基底的结合强度。随之制备方法也在传统的基础上进一步改进,如有研究[34]采用超音速火焰喷涂技术,在Ti6Al4V基底上制备了多层HA/TiO2梯度复合涂层。涂层设计如图2所示,从基底界面处的纯TiO2到涂层外表面处的纯HA,组成相的质量分数逐层逐渐变化。通过压痕测试测量计算了传统单层纯HA涂层和功能梯度涂层的断裂韧性和结合强度,结果表明,TiO2层有利于改善涂层黏合性,梯度设计的中间层改善了断裂韧性。因此,设计构建梯度涂层相对于传统的单层HA涂层更有利于改善植入体的机械稳定性。

3 成分设计

3.1 添加无机离子

大量研究表明人体骨中的生物磷灰石并不是纯HA,HA易被其他离子取代,包括二价离子如Mg2+、Sr2+、Zn2+等,一价离子如Na+和K+等,以及一些阴离子如Cl-、F-和$CO_{3}^{2-}$等[35,36,37],图3显示了这些离子在HA晶格中可能的取代位点。研究发现现有方法制备的HA涂层在生理环境中都具有相对高的溶解速率,尤其是通过等离子喷涂法制备的HA涂层,其含有高浓度的非晶相[36]。如果在合成HA涂层的过程中掺入一些功能性离子,则有利于改善涂层的溶解速率、力学性质以及与基底的结合强度,同时调控骨重建和组织再生。

图4为通过磁控溅射制备的不同离子掺杂的HA涂层,离子加入的类型和含量会引起涂层的微观结构、晶体尺寸、晶格参数、结晶度和溶解度等发生变化[37,39]。Mg2+和Sr2+等的加入会抑制HA晶体的生长,显著降低HA晶体尺寸,降低涂层残余应力,增加黏合强度。同时离子的存在也会对HA的晶格产生影响,引起晶格膨胀和晶体缺陷等问题,从而导致涂层的结晶性变差,溶解度增加[36]。由于F-具有能形成氢键的特性,因此F-的取代可以依靠氢键驱动构建出良好的磷灰石结构,从而增加涂层的结晶度和稳定性[39]。在Ti基底上制备掺氟HA涂层,可以使其热膨胀系数降低,表现出比纯HA涂层更高的黏合强度和更低的溶解速率[35]。另外,一些稀土元素如镧元素(La3+),也对Ca2+位点具有极好的亲合力,当三价阳离子取代Ca2+时,电荷不平衡可以通过空阳离子位点的产生或OH质子的消失得到补偿,从而使晶格参数得到匹配[40]。在HA涂层中掺杂La3+后,结果表明La-HA比纯HA涂层的结合强度有一定提高,在掺入量为10%~30%时,涂层的结合强度随La含量的增加而增加。这可能与掺La的HA涂层是紧密压实且几乎没有微裂纹有关[41]。目前,单一掺杂虽然取得了一定的成效,但HA涂层性能的提升仍存在一定限制,综合考虑各种掺杂离子的不同功能,尝试将多种离子进行组合共掺杂到HA涂层中,可能会得到更有价值的研究结果[42]。

3.2 添加金属与生物陶瓷

HA与Ti之间的热膨胀系数差异大,高温-冷却过程中涂层与基底的界面上易产生应力集中,导致植入体在植入机体一段时间后在界面处发生破坏。针对这一问题,除了在结构上进行梯度设计之外,研究者还尝试在HA涂层中添加一些机械性能优良、生物活性好的金属或生物陶瓷作为第二相,使HA涂层得到增强,以缓和热膨胀系数失配问题,改善涂层与基体的结合质量。

Ti/Ti6Al4V作为植入体的基底材料,它们良好的生物力学和生物化学性质一直被人们所认可,将其作为HA复合涂层的第二相,可以使涂层的机械性能得到增强,同时缓解HA与Ti基体之间热膨胀系数的差异,达到更好的黏合强度,另外其良好的惰性和延展性赋予了复合涂层更广泛的制备方法。采用冷气喷涂将Ti和HA的共混物喷涂到Ti基底上,结果发现所制备的涂层拉伸结合强度(25 MPa),比通过等离子喷涂制备的纯HA涂层的黏合强度(10~15 MPa)高得多,通过调整原料的配比和粒径可以使黏合强度高达60 MPa[43]。钽(Ta)作为一种新型金属生物材料最近受到越来越多关注,凭借其优异的韧性常作为第二相加入到HA前体中制备复合涂层,发挥以上作用[44]。

将一些增强生物陶瓷如二氧化硅(SiO2)、氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)和氧化钛(TiO2)等加入到HA中也可以调控涂层的机械性能以及与基底的结合强度。研究表明,在HA中加入SiO2进行等离子喷涂可以大大提高HA颗粒的黏合强度以及HA涂层与金属植入物之间的界面结合强度。随着SiO2量的增加,涂层变得更致密、硬度更高,并表现出更高的耐磨性和抗腐蚀性能,同时涂层的裂缝扩展也得到了很好的控制[45,46]。另外,SiO2的引入可减少破骨细胞生成,增强植入物在体内的成骨作用[47]。YSZ具有高强度和应力诱导的相变增韧特性,可用于强化脆性材料,在HA涂层中添加YSZ,会使涂层的显微硬度和界面结合强度得到明显提高[48,49]。TiO2具有低毒性和高断裂韧性,也可作为增强相掺入HA涂层中以改善涂层与基底之间的黏合强度,同时TiO2的加入可以改善复合材料的弯曲强度和断裂韧性[50]。据报道,通过添加TiO2纳米颗粒可以显著增加植入物表面HA涂层的黏合强度和内聚强度,涂层的耐腐蚀性也明显提高[15,51]。对TiO2和ZrO2颗粒作为增强相在HA复合涂层中的作用进行深入对比发现,如果使用热喷涂方法,相同温度下TiO2相比ZrO2具有较高的熔化度,因此HA/TiO2复合涂层表现出比HA/ZrO2略高的机械性能[52]。

高温法制备HA涂层的冷却过程易产生大的热收缩不匹配,导致裂缝生成,结合度降低。针对这一问题,可在制备HA涂层的过程中加入Al粉,通过烧结产生氧化铝(Al2O3)实现与基底的反应黏合[53]。同时由Al转变为Al2O3反应过程所产生的体积膨胀可以补偿涂层与基底之间因烧结产生的体积变化差异,一定程度上提高了涂层的黏合强度。

3.3 其他

人体骨组织是一种有机和无机复合材料,无机部分主要由少量不同离子掺杂的生物HA组成,为骨骼提供应有的强度和硬度,有机相如胶原蛋白等为骨骼提供柔韧性[42]。因此,在制备HA涂层的过程中添加一些有机质,可调控HA涂层的性能以及与基体的结合强度。受天然骨结构的启发,研究人员使用不同的技术制备胶原蛋白/HA复合涂层,由于蛋白质的热敏感性,不能采用常规方法(如等离子喷涂)来制备HA涂层,大多采用低温法来制备,结果表明由于胶原蛋白抑制Ti基底上HA成核,导致制备的大多数复合涂层的黏合强度较差[54]。受自然界中贻贝黏附蛋白儿茶酚和胺官能团的启发,多巴胺可通过氧化快速聚合成聚多巴胺并紧密黏附于基底表面,可作为二级反应平台,与Ca2+和$PO_{4}^{3-}$等进行强烈结合,促进HA涂层形成[55,56](图5)。聚多巴胺具有一定的抗菌和清除自由基的能力,同时具有湿黏附特性,易与金属离子和高分子等化学键合,在赋予HA涂层功能性和改善HA涂层在Ti表面的黏附强度方面有很大的潜力。同样类似的物质如单宁[57]和儿茶酚[58]等在Ti表面HA涂层的制备方面也具有潜在的应用价值。

碳纳米材料如碳纳米管(CNT)、石墨烯及其衍生物等可作为纳米级增强填料来调控HA涂层的性能,以实现更高的黏合强度和硬度[59,60]。CNT具有高刚度和机械强度,在HA涂层中添加CNT,可以起到类似纤维“加强筋”的作用。如图6,通过吸收断裂功提高断裂势垒(CNT拔出所产生的摩擦),改变断裂行为(裂纹偏转和阻碍),提高涂层的断裂韧性,同时复合涂层的弹性模量、硬度和耐磨性得到改善。CNT的存在可以实现涂层与基材之间的锚定,在施加剪切力时抑制涂层从基底的剥离,从而增加复合涂层的黏合强度[61,62]。需要注意的是,CNT的含量和分散程度会严重影响复合涂层的力学性能,CNT的聚集会导致涂层的断裂韧性严重恶化,因此控制CNT的含量及分散性对提高涂层的稳定性非常重要。近年来石墨烯作为一种新型材料引起了研究者的广泛兴趣,其具有高比表面积、强机械性能、高弹性和柔韧性的同时,还拥有良好的生物相容性和稳定性,是HA涂层增强材料的又一选择。与CNT相比,石墨烯及其衍生物几乎没有细胞毒性[63]。与HA涂层的其他增强填料相比,石墨烯可以在低含量的条件下大大提高复合涂层的机械性能,其高弹性和柔韧性使其能够适应任何规则和不规则表面。研究表明,石墨烯/HA复合涂层的剪切黏合强度(~30 MPa)与相同条件下制备的纯HA涂层的黏合强度(~15 MPa)相比有显著改善,而且复合涂层的黏合强度随着石墨烯浓度的增加而增加[64,65]。石墨烯能够改善HA涂层在Ti基底上的附着力可能是由于:石墨烯掺入HA涂层增加了涂层与基底之间的接触面积,石墨烯的添加减小了涂层与Ti基底之间的热膨胀系数不匹配,石墨烯可以通过桥接效应在HA基体内形成有效的增强网络,化学键的形成可能也对黏合强度的增加有潜在作用[64,66]。

4 制备方法

4.1 高温制备法

目前Ti及其合金表面很多HA涂层的制备方法都是基于热喷涂工艺的,如真空等离子喷涂(VPS)、超音速火焰喷涂(HVOF)、高速悬浮喷涂(HVSFS)等,其原理大都是利用某种热源(如电弧、高温等离子体、燃料火焰等)将HA原料加热至熔融或半熔融状态,然后通过某种方式将加热的颗粒加速推向基体表面,冷却凝固形成HA涂层。虽然目前热喷涂HA涂层已成功用于临床手术,但热喷涂法制备HA涂层仍存在一些问题,如高温条件易使HA发生相变,影响涂层在体内的降解性能;高温快速冷却使得涂层内部容易产生微裂纹和孔隙等缺陷,影响涂层的力学性能以及与基体的结合强度等。表1总结了高温技术制备HA涂层的优点和缺点,为涂层的制备提供参考。

等离子喷涂技术易于应用,且制备的HA涂层具有良好的生物相容性,能够与骨形成良好的结合,有利于骨的快速修复,已进入临床应用[68,69]。然而由于极高的工作温度,HA粉末易发生相变生成不稳定相使得涂层在体内降解过快,同时涂层中残余热应力的存在导致涂层与基底的结合力弱。相比纯Ti植入体,经等离子喷涂HA后,机械性能、使用寿命和稳定性并没有得到显著改善,因此等离子喷涂HA涂层制备技术仍需进一步探索。近期研究表明高喷涂功率可以实现涂层黏附强度的进一步提高,HA颗粒的熔化程度越大,生成HA涂层的微观结构越致密,涂层的内聚强度以及与基底的结合强度也就越强[70]。还可通过改进喷涂方式、优化工艺参数以及进行热处理等控制HA的分解,提高涂层的结合强度。研究表明,对喷涂的HA涂层进行退火处理,结晶度可提升20%,如处理温度超过600 ℃,会造成涂层裂纹增多、结合强度下降[71,72]。

高温制备法作为HA涂层的主流制备方法,未来还需要从技术上进行改进,或者与其他技术进行结合,优化制备的HA涂层的力学性能和结合强度。

4.2 低温制备法

在高温制备法面临诸多问题的情况下,研究者尝试从低温技术入手,开发HA涂层的低温制备方法。较低温度下制备HA涂层能最大限度地减少HA的分解和相变,最小化杂质含量,提高HA的结晶纯度,减小残余应力,进而改善HA涂层的机械性能以及与基底的结合性能[39,74]。许多低温涂覆方法,如溶胶-凝胶法、仿生矿化法、电化学和电泳沉积法等,被用于Ti植入体表面HA涂层的制备。这些方法制备的涂层仍然需要进行适当的热处理,将无定形的磷酸钙和非磷酸盐前体相等转变为HA,或提高HA的结晶度,去除涂层制备过程中的一些有机物,但低温沉积HA涂层的内聚强度和黏合强度仍然是待解决的难题[75]。近十年来,冷喷涂(CS)技术引起了人们的广泛关注,它对种植体的热影响小,可以避免热喷涂技术中的固有缺陷(如易在HA涂层中产生孔洞等),形成致密涂层,提高涂层与基底的结合强度[76]。表2对近年来各种低温制备法在制备HA涂层方面的优势和存在的问题进行了总结。

与仿生矿化和电沉积法相比,通过溶胶-凝胶法制备的HA涂层更致密,与基材的黏附性更好,是湿化学制备HA涂层中黏合强度相对较好的涂层制备方法之一。溶胶-凝胶法制备HA薄膜涂层的流程包括:前体溶液的制备、水解缩合过程、涂覆过程以及后期的热处理过程[77,79]。该技术成本低、工艺简单、加工温度较低,能够轻易实现在不规则基底上的涂覆,且制备的涂层薄厚可控,既能够制备与Ti基底紧密粘合的薄涂层,又能够制备出具有良好耐腐蚀性能的厚涂层。通常通过溶胶-凝胶法制备的HA涂层表现为松散堆积状态,需要对其进行适当的热处理以使涂层致密化并增加涂层与基材之间的黏合强度[79]。需要注意的是,采用溶胶-凝胶法制备HA涂层需严格控制热处理温度,研究表明Ti基底在约800 ℃开始氧化,因此加工温度应控制在800 ℃以下,以减小基底的相变和氧化的发生[80]。溶胶-凝胶HA涂层在热处理过程中由于热膨胀系数的差异也会产生裂缝,影响涂层的结合强度[81,82]。该技术有很大的改进空间,例如可以对加工参数进行严格控制,特别是热处理阶段,如煅烧温度、持续时间和升温速率等,还可对前体化学组成进行调整来进一步提升涂层的性能。

近年来,CS作为一种低温沉积技术用于HA及其复合涂层的制备。CS技术利用预热气体,将固体颗粒加速,当速度高于在基体上沉积的临界速度时,固体颗粒碰撞到基体表面发生沉积。高速撞击的颗粒会对已沉积涂层产生叠加的夯实作用,从而使涂层具有较高的致密性,进而提高涂层与基底的结合性能[83]。Liu 等[84]通过真空冷喷涂制备了纳米结构石墨烯/HA 复合涂层,结果表明与起始原料相比,涂层中的相态没有发生变化,涂层保留了喷涂粉末原始的组织成分,涂层结合强度从脉冲激光沉积的10.77 N 提高到 20 N 以上。以上研究表明,目前CS技术在HA涂层制备上仍处于探索阶段,但其低温沉积的优势有望改善HA 涂层与基底的结合强度,推动 HA涂层在医学领域的应用。

低温法制备HA涂层可以通过引入化学键合增强涂层结合强度。如黄棣等[85]通过低温烧结在Ti基底上制造钙位点,然后通过水热诱导形成HA薄涂层。这种分步诱导法可以通过层层化学键连接提高HA涂层与基底的结合强度,为低温制备HA涂层提供参考。

4.3 复合制备法

基于单一方法制备HA涂层的研究已有很多,其自身固有的缺陷也一直无法很好地解决,结合强度仍是一个悬而未决的难题。因此,采用两种甚至多种方法相结合制备高性能的HA涂层将是今后研究的主要方向。

阳极氧化和微弧氧化等能够制造表面微纳结构的技术,被广泛应用于Ti基底表面陶瓷氧化物层的制备和界面粗糙度的增加,以改善HA涂层与基底的结合性能[85,86]。为避免等离子喷涂HA涂层过程中高温引起的HA颗粒熔化、相变和氧化等问题,开发了CS技术以固态颗粒的形式沉积涂层,依靠固体颗粒的塑性变形与基体之间形成结合,但实际应用中HA缺乏塑性变形,因此CS技术无法用于沉积纯HA粉末。激光技术被引入CS过程中同步软化HA颗粒和Ti基材(图7),不仅使HA涂层实现了有效沉积,还有望提高涂层的沉积效率、致密度和结合强度[87,88,89]。许多涂层沉积技术制备的HA涂层都需要进行后期热处理来提高涂层的结晶度,利用传统马弗炉加热在高于500 ℃条件下,HA晶粒会发生生长而显著降低涂层的体外生物相容性,温度若进一步升高会导致涂层内裂缝的产生。因此有研究采用气相沉积与水热处理相结合的方式来制备HA涂层和增加涂层结晶度,结果发现水热处理后的HA涂层的结晶度得到显著提高,HA微晶尺寸没有发生任何显著变化,同时涂层的生物活性有显著提高[90]。

5 结论与展望

通过各种表面处理技术在Ti植入体表面沉积HA涂层可以改善植入体的组成、结构和生物学性能,涂层的稳定性以及与基体的结合强度一直是困扰HA涂层Ti植入体临床应用的关键问题。从涂层的结构设计、成分设计及制备方法等方面出发提升涂层的性能,已经取得了显著的研究进展。

对涂层的结构进行优化,从微米级和纳米级双重尺度增加界面粗糙度并实现涂层纳米化、梯度化设计,利用机械互锁和缓解热膨胀系数差异来增强涂层与基底的结合强度。从涂层的组成成分出发,通过无机离子的调控、金属与生物陶瓷的增强、碳纳米材料的“加强筋”作用和有机基团诱导的化学键合来改善HA涂层的机械性能以及与基底的结合性能。另外涂层的高温制备技术会引起HA的分解和涂层非晶化、微裂纹缺陷等的形成,而低温制备也面临结晶度差和结合性能差的问题,后期的热处理可以在一定程度上提升涂层的性能,但仍然存在一定的限制,不能达到理想的效果。近几年出现的CS技术尤其是真空冷喷涂技术为制备稳定结合的HA涂层注入了新的活力。未来单一的涂层和简单的制作工艺已经不能满足临床要求,能够将上述复合涂层制备技术结合起来将是未来的发展趋势。新功能材料的涌现和新制备技术的探索也会为涂层的制备提供新的思路。

总之,未来将多种技术结合起来,并融入结构和成分的设计,进行交叉创新,将有望制备出机械性能、结合性能、稳定性优良的HA涂层,改善新一代植入体的长期植入效果。

参考文献

原文顺序 | 出版日期 | 本文引用
[1]

Niinomi M, Liu Y, Nakai M, Liu H H, Li H. Regener. Biomater, 2016,3(3):173.
[2]

Hamidi M , Harun W S W, Samykano M, Ghani S a C, Ghazalli Z, Ahmad F, Sulong A B . Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2017,78:1263.

[3]

Tien Y C, Chih T T, Lin J H C, Ju C P, Lin S D. J. Bone Joint Surg. Br., 2004, 86-B(7):1072.

[4]

Koutsopoulos S. J Biomed. Mater. Res., 2002,62(4):600.

[5]

Carrado A, Perrin Schmitt F, Le Q V, Giraudel M, Fischer C, Koenig G, Jacomine L, Behr L, Chalom A, Fiette L, Morlet A, Pourroy G. Dent. Mater, 2017,33(3):321.

[6]

Yang C Y, Wang B C, Chang E, Wu B C.J Mater. Sci.-Mater. Med., 1995,6(5):258.

[7]

Nguyen H Q, Deporter D A, Pilliar R M, Valiquette N, Yakubovich R. Biomaterials, 2004,25(5):865.

[8]

孙金平(Sun J P). 哈尔滨工业大学博士论文(Doctoral Dissertation of Harbin Institute of Technology), 2014.
[9]

姚蔚(Yao W). 太原理工大学博士论文(Doctoral Dissertation of Taiyuan University of Technology), 2016.
[10]

Zhang C, Leng Y, Chen J.J Biomed. Mater. Res., 2001,56(3):342.

[11]

曹阳(Cao Y). 四川大学博士论文(Doctoral Dissertation of Sichuan University), 2005.
[12]

Huang Y, Zhang X J, Zhang H L, Qiao H X, Zhang X Y, Jia T J, Han S G, Gao Y, Xiao H Y, Yang H J. Ceram. Int., 2017,43(1):992.

[13]

Harun W S W, Asri R I M, Alias J, Zulkifli F H, Kadirgama K, Ghani S a C, Shariffuddin J H M. Ceram. Int., 2018,44(2):1250.

[14]

Guipont V, Jeandin M, Bansard S, Khor K A, Nivard M, Berthe L , Cuq Lelandais J P, Boustie M. J. Biomed. Mater. Res. Part A, 2010,95A(4):1096.

[15]

Wei D Q, Du Q, Guo S, Jia D C, Wang Y M, Li B Q, Zhou Y. Surf. Coat. Technol., 2018,340:93.

[16]

Zavgorodniy A V, Borrero Lopez O, Hoffman M, Legeros R Z, Rohanizadeh R. J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2011,99B(1):58.

[17]

Yang S, Man H C, Xing W, Zheng X B. Surf. Coat. Technol., 2009,203(20/21):3116.

[18]

Farnoush H, Mohandesi J A, Fatmehsari D H, Moztarzadeh F. Ceram. Int, 2012,38(6):4885.

[19]

Oh I K, Nomura N, Chiba A, Murayama Y, Masahashi N, Lee B T, Hanada S.J Mater. Sci.-Mater. Med., 2005,16(7):635.

[20]

Ji X L, Lou W W, Wang Q, Ma J F, Xu H H, Bai Q, Liu C T, Liu J S. Int. J. Mol. Sci., 2012,13(4):5242.

[21]

Webster T J, Siegel R W, Bizios R. Scripta Mater, 2001,44(8/9):1639.

[22]

Ning C Y, Wang Y J, Lu W W, Qiu Q X , Lam R W M, Chen X F, Chiu K Y, Ye J D, Wu G, Wu Z H, Chow S P.. J. Mater. Sci.-Mater. Med., 2006,17(10):875.

[23]

Huang Y H, Zheng H X, Lin A, Nishimura I. Rare Metal Mat. Eng., 2010,39:1.

[24]

Bai L, Liu Y L, Du Z B, Weng Z M, Yao W, Zhang X Y, Huang X B, Yao X H, Crawford R, Hang R Q, Huang D, Tang B, Xiao Y. Acta Biomater, 2018,76:344.

[25]

Zhou Y L, Wu C T, Chang J. Mater Today, 2019,24:41.

[26]

Yang L K, Shen P, Guo R F, Li Y L, Jiang Q C. Scripta Mater., 2019,167:101.

[27]

Yamada K, Imamura K, Itoh H, Iwata H, Maruno S. Biomaterials, 2001,22(16):2207.

[28]

Xie X H, Yu X W, Zeng S X, Du R L, Hu Y H, Yuan Z, Lu E Y, Dai K R, Tang T T.J Mater. Sci.-Mater. Med., 2010,21(7):2165.

[29]

Huang J C, Ni Y J, Wang Z C. Surf. Coat. Technol., 2010,204(21/22):3387.

[30]

Lin D Y, Zhao Y T. Adv. Eng. Mater., 2011,13(1/2):B18.

[31]

Rocha R C , De Sousa Galdino A G, Da Silva S N, Pereira Machado M L. Mater. Res.-Ibero-am. J. Mater., 2018,21(4).
[32]

Han C J, Li Y, Wang Q, Cai D S, Wei Q S, Yang L, Wen S F, Liu J, Shi Y S. Mater. Des., 2018,141:256.

[33]

Kim E J, Jeong Y H, Choe H C, Brantley W A. Thin Solid Films, 2014,572:113.

[34]

Henao J, Cruz Bautista M, Hincapie Bedoya J, Ortega Bautista B, Corona Castuera J , Giraldo Betancur A L, Espinosa Arbelaez D G, Alvarado Orozco J M, Clavijo Mejia G A, Trapaga Martinez L G, Poblano Salas C A.. J. Therm. Spray Technol., 2018,27(8):1302.

[35]

Wang J, Chao Y L, Wan Q B, Zhu Z M, Yu H Y. Acta Biomater., 2009,5(5):1798.

[36]

Cao L, Ullah I, Li N, Niu S Y, Sun R J, Xia D D, Yang R, Zhang X.J Mater. Sci. Technol., 2019,35(5):719.

[37]

Qadir M, Li Y, Wen C. Acta Biomater, 2019,89:14.

[38]

Bigi A, Boanini E, Gazzano M. 7-Ion Substitution in Biological and Synthetic Apatites. Boston: Woodhead Publishing, 2016. 235.
[39]

Boanini E, Gazzano M, Bigi A. Acta Biomater, 2010,6(6):1882.

[40]

Tite T, Popa A C, Balescu L M, Bogdan I M, Pasuk I , Ferreira J M F, Stan G E Materials, 2018,11(11).
[41]

Lou W W, Dong Y W, Zhang H L, Jin Y F, Hu X H, Ma J F, Liu J S, Wu G. Int. J. Mol. Sci., 2015,16(9):21070.

[42]

Yilmaz B, Alshemary A Z, Evis Z. J. Microchem J., 2019,144:443.

[43]

Guillem Marti J, Cinca N, Punset M, Cano I G, Gil F J, Guilemany J M, Dosta S. Colloid Surf. B-Biointerfaces, 2019,180:245.

[44]

Tang J R, Zhao Z P, Liu H S, Cui X Y, Wang J Q, Xiong T Y. Mater. Lett., 2019,250:197.

[45]

Morks M F. J Mech. Behav. Biomed. Mater., 2008,1(1):105.

[46]

Xu J L, Joguet D, Cizek J, Khor K A, Liao H L, Coddet C, Chen W N. Surf. Coat. Technol., 2012,206(22):4659.

[47]

Ke D X, Robertson S F, Dernell W S, Bandyopadhyay A, Bose S. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017,9(31):25731.

[48]

Xiao X F, Liu R F, Zheng Y Z. J Mater. Sci., 2006,41(11):3417.

[49]

Farnoush H, Rezaei Z. Ceram. Int., 2017,43(15):11885.

[50]

Yang L K, Shen P, Guo R F, Jiang Q C. Ceram. Int., 2018,44(13):15219.

[51]

Rezazadeh Shirdar M, Sudin I, Taheri M M, Keyvanfar A , Yusop M Z M, Kadir M R A Vacuu, 2015,122:82.

[52]

Yao H L, Hu X Z, Bai X B, Wang H T, Chen Q Y, Ji G C. Surf. Coat. Tech., 2018,351:177.

[53]

Askari N, Yousefpour M, Rajabi M. Int. J. Appl. Ceram. Technol., 2018,15(4):970.
[54]

Xia Z M, Yu X H, Wei M. J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2012,100B(3):871.

[55]

Huang S S, Liang N Y, Hu Y, Zhou X, Abidi N. Biomed. Res. Int., 2016.
[56]

Wang Z G, Zeng J Q, Tan G X, Liao J W, Zhou L, Chen J Q, Yu P, Wang Q Y, Ning C Y. Bioact. Mater., 2018,3(1):74.
[57]

Zhu B W, Wang S M, Wang L, Yang Y, Liang J, Cao B C. Coatings, 2017,7(7).
[58]

Chen W Z, Shen X K, Hu Y, Xu K, Ran Q C, Yu Y L, Dai L L, Yuan Z, Huang L, Shen T T, Cai K Y. Biomaterials, 2017,114:82.

[59]

Lahiri D, Ghosh S, Agarwal A. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2012,32(7):1727.

[60]

Li M, Xiong P, Yan F, Li S J, Ren C H, Yin Z C, Li A, Li H F, Ji X M, Zheng Y F, Cheng Y. Bioact. Mater., 2018,3(1):1.
[61]

Zhong Z Y, Qin J L, Ma J. Ceram. Int., 2015,41(7):8878.

[62]

Turk S, Altinsoy I, Efe G C, Ipek M, Ozacar M, Bindal C. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2019,99:986.

[63]

Park S, Ruoff R S. Nat. Nanotechnol., 2009,4(4):217.

[64]

Zeng Y X, Pei X B, Yang S Y, Qin H, Cai H, Hu S S, Sui L, Wan Q B, Wang J. Surf. Coat. Technol., 2016,286:72.

[65]

Suo L, Jiang N, Wang Y, Wang P Y, Chen J Y, Pei X B, Wang J, Wan Q B. J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2019,107(3):635.

[66]

Zhang L, Liu W W, Yue C G, Zhang T H, Li P, Xing Z W, Chen Y. Carbon, 2013,61:105.

[67]

Siddiqui H A, Pickering K L, Mucalo M R. Materials, 2018,11(10):1813.

[68]

Sun L, Berndt C C, Gross K A, Kucuk A.J Biomed. Mater. Res., 2001,58(5):570.

[69]

Yang Y Z, Kim K H, Ong J L. Biomaterials, 2005,26(3):327.

[70]

Mohseni E, Zalnezhad E, Bushroa A R. Int. J. Adhes. Adhes., 2014,48:238.

[71]

Yang Y C. Surf. Coat. Technol., 2007,201(16/17):7187.

[72]

Zheng X B, Xie Y T.J Inorg. Mater., 2013,28(1):12.

[73]

Bsat S, Speirs A, Huang X.J Therm. Spray Technol., 2016,25(6):1088.
[74]

Liu L, Ni X Y, Xiong X B, Ma J, Zeng X R.J Alloys Compd., 2019,788:768.
[75]

Heimann R B. Surf. Coat. Technol., 2016,301:1.
[76]

Vilardell A M, Cinca N, Garcia-Giralt N, Dosta S, Cano I G, Nogués X, Guilemany J M. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2020,107:110306.
[77]

Gupta R, Kumar A. Biomed. Mater., 2008,3(3):034005.
[78]

Gardon M, Concustell A, Dosta S, Cinca N, Cano I G, Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2014,45:117.

[79]

Robertson S F, Bandyopadhyay A, Bose S. Surf. Coat. Technol., 2019,372:140.

[80]

Gross K A, Chai C S , Kannangara G S K, Ben-Nissan B, Hanley L.. J. Mater. Sci.-Mater. Med., 1998, 9(12):839.

[81]

Layrolle P, Ito A, Tateishi T. J Am. Ceram. Soc., 1998,81(6):1421.

[82]

Hsieh M F, Perng L H, Chin T S, Perng H G. Biomaterials, 2001,22(19):2601.

[83]

张文涛(Zhang W T). 吉林大学博士论文(Doctoral Dissertation of Jilin University), 2012.
[84]

Liu Y, Dang Z, Wang Y, Huang J, Li H. Carbon, 2014,67:250.

[85]

Lin Q X, Huang D, Du J J, Wei Y, Hu Y C, Lian X J, Xie X, Chen W Y, Zhang Y S. Appl. Surf. Sci., 2019,478:237.

[86]

Bai L, Du Z B, Du J J, Yao W, Zhang J M, Weng Z M, Liu S, Zhao Y, Liu Y L, Zhang X Y, Huang X B, Yao X H, Crawford R, Hang R Q, Huang D, Tang B, Xiao Y. Biomaterials, 2018,162:154.

[87]

Tlotleng M, Akinlabi E, Shukla M, Pityana S.J Therm. Spray Technol., 2015,24(3):423.

[88]

Yao J H, Yang L J, Li B, Li Z H. Appl. Surf. Sci., 2015,330:300.

[89]

Yang L J, Li Z X, Huang C L, Wang P, Yao J H. Materials Reports A, 2018,32(3):412.
[90]

Hahn B D, Lee J M, Park D S, Choi J J, Ryu J, Yoon W H, Choi J H, Lee B K, Kim J W, Kim H E, Kim S G. Thin Solid Films, 2011,519(22):8085.

[1]
Niinomi M , Liu Y , Nakai M , Liu H H , Li H . Regener. Biomater, 2016,3(3):173.
[2]
Hamidi M , Harun W S W , Samykano M, Ghani S a C, Ghazalli Z, Ahmad F, Sulong A B . Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2017,78:1263. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0928493117317186
[3]
Tien Y C , Chih T T , Lin J H C , Ju C P , Lin S D. J. Bone Joint Surg. Br., 2004, 86-B(7):1072. http://online.boneandjoint.org.uk/doi/10.1302/0301-620X.86B7.14578
[4]
Koutsopoulos S . J Biomed. Mater. Res., 2002,62(4):600. http://doi.wiley.com/10.1002/%28ISSN%291097-4636
[5]
Carrado A , Perrin Schmitt F , Le Q V , Giraudel M , Fischer C , Koenig G , Jacomine L , Behr L , Chalom A , Fiette L , Morlet A , Pourroy G . Dent. Mater, 2017,33(3):321. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0109564117300027
[6]
Yang C Y , Wang B C , Chang E , Wu B C .J Mater. Sci.-Mater. Med., 1995,6(5):258. http://link.springer.com/10.1007/BF00120268
[7]
Nguyen H Q , Deporter D A , Pilliar R M , Valiquette N , Yakubovich R . Biomaterials, 2004,25(5):865. f246a59e-6bde-480d-b48e-190c4e9b25a2 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961203006070
[8]
孙金平(Sun J P) . 哈尔滨工业大学博士论文(Doctoral Dissertation of Harbin Institute of Technology), 2014.
[9]
姚蔚(Yao W) . 太原理工大学博士论文(Doctoral Dissertation of Taiyuan University of Technology), 2016.
[10]
Zhang C , Leng Y , Chen J .J Biomed. Mater. Res., 2001,56(3):342. http://doi.wiley.com/10.1002/%28ISSN%291097-4636
[11]
曹阳(Cao Y) . 四川大学博士论文(Doctoral Dissertation of Sichuan University), 2005.
[12]
Huang Y , Zhang X J , Zhang H L , Qiao H X , Zhang X Y , Jia T J , Han S G , Gao Y , Xiao H Y , Yang H J. Ceram. Int., 2017,43(1):992. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884216317801
[13]
Harun W S W , Asri R I M , Alias J , Zulkifli F H , Kadirgama K , Ghani S a C , Shariffuddin J H M . Ceram. Int., 2018,44(2):1250. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884217323635
[14]
Guipont V , Jeandin M , Bansard S , Khor K A , Nivard M , Berthe L , Cuq Lelandais J P , Boustie M. J. Biomed. Mater. Res. Part A, 2010,95A(4):1096. http://doi.wiley.com/10.1002/jbm.a.v95a%3A4
[15]
Wei D Q , Du Q , Guo S , Jia D C , Wang Y M , Li B Q , Zhou Y. Surf. Coat. Technol., 2018,340:93. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897218301324
[16]
Zavgorodniy A V , Borrero Lopez O , Hoffman M , Legeros R Z , Rohanizadeh R . J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2011,99B(1):58. http://doi.wiley.com/10.1002/jbm.b.v99b.1
[17]
Yang S , Man H C , Xing W , Zheng X B. Surf. Coat. Technol., 2009,203(20/21):3116. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897209002941
[18]
Farnoush H , Mohandesi J A , Fatmehsari D H , Moztarzadeh F . Ceram. Int, 2012,38(6):4885. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884212001940
[19]
Oh I K , Nomura N , Chiba A , Murayama Y , Masahashi N , Lee B T , Hanada S .J Mater. Sci.-Mater. Med., 2005,16(7):635. http://link.springer.com/10.1007/s10856-005-2534-4
[20]
Ji X L , Lou W W , Wang Q , Ma J F , Xu H H , Bai Q , Liu C T , Liu J S. Int. J. Mol. Sci., 2012,13(4):5242. http://www.mdpi.com/1422-0067/13/4/5242
[21]
Webster T J , Siegel R W , Bizios R . Scripta Mater, 2001,44(8/9):1639. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1359646201008739
[22]
Ning C Y , Wang Y J , Lu W W , Qiu Q X , Lam R W M , Chen X F, Chiu K Y, Ye J D, Wu G, Wu Z H, Chow S P.. J. Mater. Sci.-Mater. Med., 2006,17(10):875. http://link.springer.com/10.1007/s10856-006-0176-9
[23]
Huang Y H , Zheng H X , Lin A , Nishimura I. Rare Metal Mat. Eng., 2010,39:1. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1875537210600719
[24]
Bai L , Liu Y L , Du Z B , Weng Z M , Yao W , Zhang X Y , Huang X B , Yao X H , Crawford R , Hang R Q , Huang D , Tang B , Xiao Y . Acta Biomater, 2018,76:344. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1742706118303696
[25]
Zhou Y L , Wu C T , Chang J . Mater Today, 2019,24:41. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1369702118301457
[26]
Yang L K , Shen P , Guo R F , Li Y L , Jiang Q C. Scripta Mater., 2019,167:101. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1359646219302039
[27]
Yamada K , Imamura K , Itoh H , Iwata H , Maruno S . Biomaterials, 2001,22(16):2207. 5c6e410f-1a33-4b41-b9f7-0ef4bab68df3 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961200004026
[28]
Xie X H , Yu X W , Zeng S X , Du R L , Hu Y H , Yuan Z , Lu E Y , Dai K R , Tang T T .J Mater. Sci.-Mater. Med., 2010,21(7):2165. http://link.springer.com/10.1007/s10856-010-4077-6
[29]
Huang J C , Ni Y J , Wang Z C. Surf. Coat. Technol., 2010,204(21/22):3387. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897210002616
[30]
Lin D Y , Zhao Y T. Adv. Eng. Mater., 2011,13(1/2):B18. http://doi.wiley.com/10.1002/adem.201080025
[31]
Rocha R C , De Sousa Galdino A G , Da Silva S N, Pereira Machado M L. Mater. Res.-Ibero-am. J. Mater., 2018,21(4).
[32]
Han C J , Li Y , Wang Q , Cai D S , Wei Q S , Yang L , Wen S F , Liu J , Shi Y S. Mater. Des., 2018,141:256. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0264127517311425
[33]
Kim E J , Jeong Y H , Choe H C , Brantley W A . Thin Solid Films, 2014,572:113. 7e080c6c-b218-4dca-ae12-e78545791944 http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2014.08.035
[34]
Henao J , Cruz Bautista M , Hincapie Bedoya J , Ortega Bautista B , Corona Castuera J , Giraldo Betancur A L , Espinosa Arbelaez D G, Alvarado Orozco J M, Clavijo Mejia G A, Trapaga Martinez L G, Poblano Salas C A.. J. Therm. Spray Technol., 2018,27(8):1302. https://doi.org/10.1007/s11666-018-0811-2
[35]
Wang J , Chao Y L , Wan Q B , Zhu Z M , Yu H Y. Acta Biomater., 2009,5(5):1798. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1742706109000087
[36]
Cao L , Ullah I , Li N , Niu S Y , Sun R J , Xia D D , Yang R , Zhang X .J Mater. Sci. Technol., 2019,35(5):719. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1005030218302810
[37]
Qadir M , Li Y , Wen C . Acta Biomater, 2019,89:14. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1742706119301722
[38]
Bigi A , Boanini E , Gazzano M . 7-Ion Substitution in Biological and Synthetic Apatites. Boston: Woodhead Publishing, 2016. 235.
[39]
Boanini E , Gazzano M , Bigi A . Acta Biomater, 2010,6(6):1882. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1742706109005820
[40]
Tite T , Popa A C , Balescu L M , Bogdan I M , Pasuk I , Ferreira J M F , Stan G E Materials, 2018,11(11).
[41]
Lou W W , Dong Y W , Zhang H L , Jin Y F , Hu X H , Ma J F , Liu J S , Wu G. Int. J. Mol. Sci., 2015,16(9):21070. http://www.mdpi.com/1422-0067/16/9/21070
[42]
Yilmaz B , Alshemary A Z , Evis Z. J . Microchem J., 2019,144:443. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0026265X18307057
[43]
Guillem Marti J , Cinca N , Punset M , Cano I G , Gil F J , Guilemany J M , Dosta S . Colloid Surf. B-Biointerfaces, 2019,180:245. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0927776519302796
[44]
Tang J R , Zhao Z P , Liu H S , Cui X Y , Wang J Q , Xiong T Y. Mater. Lett., 2019,250:197. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0167577X19306937
[45]
Morks M F . J Mech. Behav. Biomed. Mater., 2008,1(1):105. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S1751616107000070
[46]
Xu J L , Joguet D , Cizek J , Khor K A , Liao H L , Coddet C , Chen W N. Surf. Coat. Technol., 2012,206(22):4659. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897212004410
[47]
Ke D X , Robertson S F , Dernell W S , Bandyopadhyay A , Bose S . ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017,9(31):25731. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.7b05574
[48]
Xiao X F , Liu R F , Zheng Y Z . J Mater. Sci., 2006,41(11):3417. http://link.springer.com/10.1007/s10853-005-5340-y
[49]
Farnoush H , Rezaei Z . Ceram. Int., 2017,43(15):11885. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884217312385
[50]
Yang L K , Shen P , Guo R F , Jiang Q C. Ceram. Int., 2018,44(13):15219. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884218313087
[51]
Rezazadeh Shirdar M , Sudin I , Taheri M M , Keyvanfar A , Yusop M Z M , Kadir M R A Vacuu, 2015,122:82. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0042207X15300610
[52]
Yao H L , Hu X Z , Bai X B , Wang H T , Chen Q Y , Ji G C. Surf. Coat. Tech., 2018,351:177. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897218307898
[53]
Askari N , Yousefpour M , Rajabi M. Int. J. Appl. Ceram. Technol., 2018,15(4):970.
[54]
Xia Z M , Yu X H , Wei M . J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2012,100B(3):871. http://doi.wiley.com/10.1002/jbm.b.v100b.3
[55]
Huang S S , Liang N Y , Hu Y , Zhou X , Abidi N. Biomed. Res. Int., 2016.
[56]
Wang Z G , Zeng J Q , Tan G X , Liao J W , Zhou L , Chen J Q , Yu P , Wang Q Y , Ning C Y. Bioact. Mater., 2018,3(1):74.
[57]
Zhu B W , Wang S M , Wang L , Yang Y , Liang J , Cao B C . Coatings, 2017,7(7).
[58]
Chen W Z , Shen X K , Hu Y , Xu K , Ran Q C , Yu Y L , Dai L L , Yuan Z , Huang L , Shen T T , Cai K Y . Biomaterials, 2017,114:82. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0142961216306056
[59]
Lahiri D , Ghosh S , Agarwal A. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2012,32(7):1727. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0928493112002147
[60]
Li M , Xiong P , Yan F , Li S J , Ren C H , Yin Z C , Li A , Li H F , Ji X M , Zheng Y F , Cheng Y . Bioact. Mater., 2018,3(1):1.
[61]
Zhong Z Y , Qin J L , Ma J . Ceram. Int., 2015,41(7):8878. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0272884215005507
[62]
Turk S , Altinsoy I , Efe G C , Ipek M , Ozacar M , Bindal C. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2019,99:986. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0928493118332302
[63]
Park S , Ruoff R S. Nat. Nanotechnol., 2009,4(4):217. https://doi.org/10.1038/nnano.2009.58
[64]
Zeng Y X , Pei X B , Yang S Y , Qin H , Cai H , Hu S S , Sui L , Wan Q B , Wang J. Surf. Coat. Technol., 2016,286:72. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897215304448
[65]
Suo L , Jiang N , Wang Y , Wang P Y , Chen J Y , Pei X B , Wang J , Wan Q B . J. Biomed. Mater. Res. Part B, 2019,107(3):635. http://doi.wiley.com/10.1002/jbm.b.v107.3
[66]
Zhang L , Liu W W , Yue C G , Zhang T H , Li P , Xing Z W , Chen Y . Carbon, 2013,61:105. fdbe4b15-61a6-4604-b0b8-daaff9ea4558 http://dx.doi.org/10.1016/j.carbon.2013.04.074
[67]
Siddiqui H A , Pickering K L , Mucalo M R . Materials, 2018,11(10):1813. http://www.mdpi.com/1996-1944/11/10/1813
[68]
Sun L , Berndt C C , Gross K A , Kucuk A .J Biomed. Mater. Res., 2001,58(5):570. http://doi.wiley.com/10.1002/%28ISSN%291097-4636
[69]
Yang Y Z , Kim K H , Ong J L . Biomaterials, 2005,26(3):327. c8564f01-358b-456c-849c-c9bcefa2d01a http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S014296120400167X
[70]
Mohseni E , Zalnezhad E , Bushroa A R. Int. J. Adhes. Adhes., 2014,48:238. e5985896-634b-466f-a28b-bcd5e268223b http://dx.doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2013.09.030
[71]
Yang Y C. Surf. Coat. Technol., 2007,201(16/17):7187. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897207000485
[72]
Zheng X B , Xie Y T .J Inorg. Mater., 2013,28(1):12. lt;![CDATA[http://pub.chinasciencejournal.com/article/getArticleRedirect.action?doiCode=10.3724/SP.J.1077.2013.12329]]>
[73]
Bsat S , Speirs A , Huang X .J Therm. Spray Technol., 2016,25(6):1088.
[74]
Liu L , Ni X Y , Xiong X B , Ma J , Zeng X R .J Alloys Compd., 2019,788:768.
[75]
Heimann R B. Surf. Coat. Technol., 2016,301:1.
[76]
Vilardell A M , Cinca N , Garcia-Giralt N , Dosta S , Cano I G , Nogués X , Guilemany J M. Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2020,107:110306.
[77]
Gupta R , Kumar A . Biomed. Mater., 2008,3(3):034005.
[78]
Gardon M , Concustell A , Dosta S , Cinca N , Cano I G , Mater. Sci. Eng. C-Mater. Biol. Appl., 2014,45:117. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0928493114005487
[79]
Robertson S F , Bandyopadhyay A , Bose S. Surf. Coat. Technol., 2019,372:140. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0257897219304487
[80]
Gross K A , Chai C S , Kannangara G S K, Ben-Nissan B, Hanley L. . J. Mater. Sci.-Mater. Med., 1998, 9(12):839. http://link.springer.com/10.1023/A:1008948228880
[81]
Layrolle P , Ito A , Tateishi T . J Am. Ceram. Soc., 1998,81(6):1421. http://doi.wiley.com/10.1111/%28ISSN%291551-2916
[82]
Hsieh M F , Perng L H , Chin T S , Perng H G . Biomaterials, 2001,22(19):2601. 59984540-0acf-4561-ad3d-40064a6b1432 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961200004488
[83]
张文涛(Zhang W T) . 吉林大学博士论文(Doctoral Dissertation of Jilin University), 2012.
[84]
Liu Y , Dang Z , Wang Y , Huang J , Li H . Carbon, 2014,67:250. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0008622313009421
[85]
Lin Q X , Huang D , Du J J , Wei Y , Hu Y C , Lian X J , Xie X , Chen W Y , Zhang Y S. Appl. Surf. Sci., 2019,478:237. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169433219302570
[86]
Bai L , Du Z B , Du J J , Yao W , Zhang J M , Weng Z M , Liu S , Zhao Y , Liu Y L , Zhang X Y , Huang X B , Yao X H , Crawford R , Hang R Q , Huang D , Tang B , Xiao Y . Biomaterials, 2018,162:154. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0142961218300814
[87]
Tlotleng M , Akinlabi E , Shukla M , Pityana S .J Therm. Spray Technol., 2015,24(3):423. http://link.springer.com/10.1007/s11666-014-0199-6
[88]
Yao J H , Yang L J , Li B , Li Z H. Appl. Surf. Sci., 2015,330:300. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0169433215000392
[89]
Yang L J , Li Z X , Huang C L , Wang P , Yao J H . Materials Reports A, 2018,32(3):412.
[90]
Hahn B D , Lee J M , Park D S , Choi J J , Ryu J , Yoon W H , Choi J H , Lee B K , Kim J W , Kim H E , Kim S G . Thin Solid Films, 2011,519(22):8085. 4e870845-3263-4a7d-82a9-f847836c5dcf http://dx.doi.org/10.1016/j.tsf.2011.07.008

基金资助

国家自然科学基金项目(11632013, 11502158, 11802197, 11902214)

山西省重点研发国际合作项目(201803D421060)

山西省自然科学基金项目(201801D221439)

RIGHTS & PERMISSIONS

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。

PDF (6904KB)

4416

访问

0

被引

详细
导航
相关文章

/

〈 〉

地址：北京中关村北四环西路33号
邮编：100190
电话：010-82627757
传真：010-82627757
E-mail：progchem@mail.las.ac.cn
网址：http://www.progchem.ac.cn
  • 扫一扫，关注本刊公众号
    • 　
    版权所有：《化学进展》编辑部