一、项目简介

人类使用外来材料作为硬组织替代品，已有相当久远的历史，在公元前古埃及人及中国人即有使用石头或象牙作为牙齿置换的记录。而十九世纪末期由于手术消毒技术及X光机的发展，使用金属应用于生物医用骨科材料的发展更为迅速，如钴铬合金，超低碳不锈钢，钛合金等陆续被使用。不过，由于金属及高分子材料在生物组织内的亲和性不佳，若长时间使用金属材料，会溶出有害的金属离子，对人体带来伤害。相比较，陶瓷材料之最大优点，即是与生物体组织有着良好的生物亲和性，可长期植入人体而不会产生不良反应。近年来所发展的一些生物医用活性陶瓷甚至于体内会与骨骼产生各种不同程度的键结或反应，甚至可参与骨组织的生长，最终有可能成为人体的一部分。
    医学界公认的人造骨骼替代材料是金属钛的合金材料和羟基磷灰石材料。但它们各自存在着不可克服的缺陷：金属钛有良好的强度和韧性，很接近生物骨骼的要求，但植入人体或生物体后，往往难以产生理想的生物相容性，缺乏生物活性，只是简单的机械物理结合，使这种材料的应用受到很大的限制；羟基磷灰石是与骨骼成分一样的陶瓷材料，做成人造骨骼后，试验表明，植入生物体后虽然具有很好的生物相容性，但强度和韧性却很低，始终不能成为骨骼的理想的替代品。因此，在钛合金表面涂覆羟基磷灰石涂层，既保持了金属材料的强度和韧性，又保持了羟基磷灰石的生物活性。这种复合材料可成为理想的人体骨替代材料。

二、技术优点

目前，制备钛基体羟基磷灰石涂层的方法主要有等离子喷涂法、电化学方法、离子束辅助沉积法、浸渍法、仿生化学法、涂覆烧结法等等。其中，电沉积技术是近年来研究较多的一种方法，它是以含有Ｃａ2+和Ｈ2ＰＯ4－的溶液作为电解液,钛合金作为阴极，调节PH值，在钛表面上沉积磷酸钙盐涂层,再经过低温碱液处理后，转变为纯的ＨＡ涂层。ＨＡＰ晶体呈针状结构,晶粒随电流密度、主盐浓度的增加而变粗；晶体结构随电解液温度的升高出现鳞片状结构和针状结构共存的现象;涂层沉积量随沉积电量的增加而增大，但增大至一定数值后趋于稳定。可通过提高碱液处理的温度和浓度来加快ＨＡＰ的转变速度。

电沉积方法制备钛基体羟基磷灰石复合材料具有以下优点：（1）所需设备投资少，工艺简单易操作；（2）电沉积技术为非线性工艺，可以在各种复杂的形状、多孔粗糙的表面上制备均匀的涂层；（3）所用的原料是普通的试剂，而不是纯HA粉，可降低成本；（4）不需要高温烧结，避免了高温引起的相变和脆裂，有利于基体与涂层的结合。

但是，羟基磷灰石每年的降解速率为15～30%，因此要求涂层厚度在80～200μ。如此厚的涂层及其与基体的高结合强度（20～30MPa）对于一般的电沉积方法来说，还需要进行改进。

本项目采用阳极氧化的方法对钛板进行预处理，再在处理过的钛板上电沉积羟基磷灰石。阳极氧化后的钛板表面有直径200nm左右的纳米孔，孔隙周围较规则的突起，高低不平，边缘平滑，增加了钛基体表面的粗糙度，电沉积初形成的磷酸钙盐沉积于孔洞内。阳极氧化钛基体与电沉积相结合的方法有助于增加HA涂层与基体的结合强度。

三、应用范围

目前，我国每年仅因骨肿瘤切除手术后需要进行骨修复的病例就有25万左右。骨移植术是人类几个世纪以来不断深入研究的重要课题，尤其是修复由于创伤、肿瘤、感染所造成的大范围的骨缺损，以恢复肢体功能。然而迄今为止，临床上对大范围骨缺损的医治仍是世界难题。目前采用自体骨移植难以满足大段骨移植的要求，异体骨移植的传播疾病和排斥反应令人担忧，骨延长术后灾难性并发症使其难以广泛应用。
    因此制造一种既有良好的生物相容性又有优良的机械性能的人工骨替代材料，是减轻病人痛苦的有效方法。

四、合作方式

技术转让，技术开发。

五、联系方式

南京航空航天大学    孔祥浩    科技开发办公室主任

电话：025-84892757      手机：13851550745       邮箱：std01@nuaa.edu.cn