Kemajuan penyelidikan mengenai salutan pengubahsuaian permukaan aloi titanium perubatan untuk implantasi tulang

Gambaran keseluruhan pembangunan aloi titanium perubatan

Pada tahun 1940, titanium tulen mula mendapat perhatian sebagai bahan biologi. Pada tahun 1960-an, selepas Branemark menggunakan titanium tulen sebagai bahan implan mulut, titanium tulen mula menggantikan sebahagian keluli tahan karat dan aloi CoCr sebagai bahan implan biologi. Pada masa yang sama, aloi titanium perubatan juga dikaji dan dibangunkan. Dengan penyelidikan yang mendalam, aloi titanium telah berkembang secara beransur-ansur daripada aloi titanium jenis generasi pertama kepada aloi titanium jenis + -generasi kedua dengan rintangan kakisan dan kekuatan yang lebih baik. Aloi perwakilan ialah Ti-6Al-4V, Ti -5Al-2.5Fe, Ti-6Al-7Nb. Walau bagaimanapun, modulus keanjalan aloi titanium generasi kedua masih agak tinggi berbanding dengan modulus keanjalan tulang manusia (0.2 ~ 32GPa). Penyerapan bahan yang tertelan boleh menyebabkan atrofi tulang, mewujudkan perisai tekanan, dan membawa kepada longgarnya implan. Oleh itu, penyelidikan dan pembangunan semasa aloi titanium perubatan adalah berdasarkan kepada jenis metastabil generasi ketiga dan -jenis yang modulus keanjalannya lebih dekat dengan tulang manusia. Aloi titanium jenis ini juga mengelakkan unsur-unsur yang berbahaya atau pemekaan kepada tubuh manusia dalam pemilihan unsur mengaloi. Pada masa ini, lebih daripada 20 jenis aloi titanium jenis dengan modulus keanjalan rendah telah dibangunkan, kebanyakannya adalah biokompatibel. Contohnya, Lembaran Titanium Gred 5, Plat Titanium Gred 5, Bar Titanium Gred 5, dll. Jepun telah mereka bentuk dan membangunkan aloi titanium Ti-29Nb-13Ta-4.6Zr (TNTZ) menggunakan teori aloi d-elektron, dan modulus elastiknya serendah 50 GPa, aktiviti biologi yang sangat baik, unsur fosforus dan kalsium (unsur komponen kalsium fosfat) boleh dikesan pada permukaan selepas rendaman dalam cecair badan simulasi (SBF); Institut Penyelidikan Logam, Akademi Sains China telah membangunkan jenis baharu Ti-24Nb-4Zr- 7. Aloi 9Sn (Ti2448), modulus elastiknya hanya 45GPa, kekuatannya ialah 850 MPa, dan pembentukan filem pempasifan pelindung di permukaan boleh menjadikannya mempunyai rintangan kakisan yang lebih tinggi. Selepas secara beransur-ansur mencari penyelesaian kepada masalah modulus keanjalan tinggi bahan implan aloi titanium perubatan, penyelidik memberi tumpuan kepada kesan aloi titanium pada percambahan dan pembezaan sel. Pada peringkat awal implantasi, keupayaan osseointegrasi permukaan Ti dan TiO2 yang lemah akan menyebabkan pembezaan osteoblas yang lemah, mengakibatkan pembentukan tisu berserabut di sekeliling implan, yang seterusnya menyebabkan implan longgar dan menyebabkan keradangan akibat geseran dan syarat lain. Sebaliknya, implan Ti-6Al-4V yang matang dalam aplikasi komersial cenderung untuk membebaskan ion Al dan V yang toksik kepada tubuh manusia dalam cecair badan. Oleh itu, untuk meningkatkan aktiviti biologi implan aloi titanium dan menghalang pembebasan ion toksik dalam implan, pengubahsuaian permukaan aloi titanium telah menjadi tempat tumpuan penyelidikan aloi titanium perubatan. Pada masa ini, pengubahsuaian permukaan aloi titanium perubatan adalah terutamanya dengan mendepositkan salutan yang serasi pada permukaan aloi atau secara langsung mengubah struktur permukaan dan komposisi, dengan itu meningkatkan keupayaan osseointegrasi seperti biokompatibiliti, rintangan kakisan, sifat antibakteria, dan pembezaan sel. .

Salutan pengubahsuaian permukaan aloi titanium perubatan untuk implantasi tulang

Kajian telah menunjukkan bahawa faktor penting yang mempengaruhi biokompatibiliti dan keupayaan osseointegrasi bahan implan terutamanya termasuk kebolehbasahan permukaan, kekasaran, komposisi dan jenis kristal. Dalam persekitaran cecair badan, apabila permukaan bahan implan mempunyai kebolehbasahan yang baik, protein mudah diserap, yang lebih kondusif untuk lekatan sel. Di samping itu, topografi permukaan khusus lebih kondusif untuk pembezaan dan pertumbuhan sel. Sebagai kaedah penting untuk pengubahsuaian permukaan aloi titanium perubatan, membina salutan diubah suai yang sesuai pada permukaan aloi boleh melaraskan struktur permukaan, komposisi permukaan, kebolehbasahan, dll. aloi sambil mengekalkan rintangan kakisan dan sifat mekanikal aloi . Untuk mencapai peningkatan keserasian dan osseointegrasi. Pada masa ini, salutan pengubahsuaian permukaan biasa aloi titanium perubatan untuk implantasi tulang terutamanya termasuk salutan hidroksiapatit (HA), salutan kitosan, dan salutan tatasusunan tiub nano TiO2, antaranya susunan tiub nano TiO2 ialah salutan struktur berliang tumbuh sendiri yang asal selalunya boleh digabungkan. dengan salutan lain untuk mencapai fungsi yang lebih baik.

1. HA bersalut hidroksiapatit, sebagai komponen tak organik utama tulang manusia, mempunyai biokompatibiliti yang baik dan boleh memainkan peranan dalam osteokonduksi dan osteoinduksi. Apabila HA bersentuhan dengan cecair badan, ion permukaan boleh bertukar dengan ion dalam larutan akueus, dan molekul atau ion seperti kolagen dan protein boleh diserap pada permukaannya untuk menghasilkan biofilm dan salutan. HA tulen mempunyai sifat mekanikal yang lemah dan tidak begitu sesuai untuk persekitaran menanggung beban, tetapi masalah ini boleh diselesaikan dengan menyediakan salutan HA pada permukaan implan lain untuk pengkompaunan. Salutan HA bukan sahaja membolehkan ikatan kimia yang ketat pada antara muka tulang/implan, tetapi juga bertindak sebagai penghalang antara cecair badan dan implan logam. Kesan pengubahsuaian salutan HA berkait rapat dengan kaedah penyediaan dan proses penyediaannya. Terdapat perbezaan dalam kekuatan ikatan, kehabluran dan ketumpatan salutan HA yang disediakan dengan kaedah berbeza dengan substrat. Kekuatan ikatan antara salutan HA dan substrat adalah salah satu faktor utama yang menentukan kesan pengubahsuaian. Kekuatan ikatan yang rendah dengan mudah boleh menyebabkan kegagalan pengubahsuaian, dan pengelupasan salutan HA boleh menyebabkan masalah seperti keradangan. Kajian yang berkaitan telah menunjukkan bahawa kekuatan lekatan salutan HA yang disediakan dengan kaedah sputtering magnetron boleh mencapai 80 MPa, yang lebih tinggi daripada salutan yang disediakan dengan menekan isostatik panas, pemendapan laser berdenyut, penyemburan plasma dan kaedah sol-gel (kira-kira 14, 16). , 25 dan 26MP). Pada masa ini, penyemburan plasma dan pemendapan elektroforetik biasanya digunakan untuk menyediakan salutan HA. Pemendapan elektroforetik boleh melapisi substrat dengan bentuk yang kompleks, tetapi kekuatan ikatannya rendah. Selepas penyepuhlindapan salutan HA yang disediakan oleh penyemburan haba, kekuatan ikatan salutan bertambah baik dengan ketara, yang disebabkan oleh pengurangan tegasan sisa oleh rawatan haba. Di samping itu, mengasarkan permukaan aloi titanium dengan pelbagai teknik prarawatan, seperti goresan rasuk elektron, letupan mikrosfera, goresan asid dan pengisaran kertas pasir, atau mendepositkan lapisan peralihan antara salutan HA dan substrat aloi titanium, semua Kekuatan lekatan salutan HA boleh diperbaiki. Sifat-sifat salutan HA itu sendiri, seperti struktur mikro, saiz butiran HA, dan kekuatan ikatan dengan matriks, semuanya mempunyai kesan tertentu ke atas kesesuaian bio bahan implan. Perbezaan dalam kehabluran salutan HA boleh memberi kesan ke atas tingkah laku sel, dengan salutan HA kristal yang rendah menunjukkan kadar percambahan osteoblas yang lebih rendah berbanding salutan HA yang sangat berhablur. Kajian mendapati bahawa salutan nano dan salutan mikro HA dengan kehabluran yang berbeza menunjukkan ciri-ciri pembubaran dan represipitasi yang berbeza, dan HA amorfus mempamerkan keterlarutan yang tinggi dalam vivo, dan ia telah membuat spekulasi bahawa kinetik pembentukan tulang awal berkaitan dengan keterlarutan salutan HA. [38]. Tahap penghabluran salutan HA boleh dikawal dengan penyepuhlindapan atau pemendapan pada suhu tinggi (700~800 darjah). Proses penyepuhlindapan menukarkan sebahagian daripada salutan amorfus kepada salutan kristal dan memperoleh struktur kristal atau penggantian ion dengan tahap kehabluran tertentu. salutan HA. Berbanding dengan salutan HA yang mengelupas, salutan struktur acicular adalah padat dan seragam, dan salutan struktur acicular menyediakan lebih banyak kawasan sentuhan dengan cecair di sekelilingnya, jadi ia lebih sesuai untuk pemendapan apatit [39]. Struktur mikro salutan HA juga boleh diubah dengan pemanasan dan pensinteran [40]. Dikici et al. [41] mendapati HA terurai menjadi trikalsium fosfat (TCP) apabila disinter melebihi 1050 darjah, dan HA terurai sepenuhnya apabila disinter pada 1400 darjah; Keliangan lapisan meningkat dengan peningkatan suhu pensinteran. Hulbert et al. [42] menunjukkan bahawa struktur berliang perlu mempunyai saiz liang minimum yang saling berkaitan kira-kira 100 μm untuk pertumbuhan tisu tulang baru dan untuk menyediakan ruang untuk peredaran bendalir, dan mereka mendapati bahawa saiz liang yang lebih kecil membolehkan mineralisasi tisu penyusupan yang tidak lengkap. . Untuk salutan HA, salutan HA yang padat sepenuhnya tidak kondusif untuk percambahan dan pembezaan sel, dan keupayaannya untuk mendorong pembentukan tulang adalah terhad, dan ia digunakan terutamanya sebagai perancah untuk pembentukan tulang [43]. Berbanding dengan HA bersaiz mikron, HA bersaiz nano mempunyai struktur ultrahalus dan aktiviti permukaan yang lebih tinggi. Nano-HA adalah serupa dengan mineral yang terdapat dalam tekstur tulang tisu keras manusia dan mempunyai struktur kimia dan kristalografi yang serupa, dan nano-HA lebih berupaya meningkatkan percambahan dan pembezaan sel daripada mikro-HA [44].

2. Nisbah stoikiometri Ca dan P untuk HA sintetik dengan salutan hidroksiapatit terdop ialah 1.67, tetapi bioapatit bersifat bukan stoikiometri dan terdiri daripada kristal kecil yang dicirikan oleh kehabluran yang lemah, dan mempunyai keterlarutan yang agak tinggi berbanding jumlah stoikiometri HA. [45] . Untuk meningkatkan kebolehan salutan antibakteria dan pembezaan yang mendorong, berdasarkan struktur HA biologi, doping ion HA sintetik merupakan hala tuju penyelidikan penting bagi pengubahsuaian permukaan. Menggunakan ion dengan fungsi biologi seperti Mg2+, Zn2+, Sr2+, Ag+, Zr4+ dan F- sebagai dopan bukan sahaja boleh menukar nisbah stoikiometri Ca dan P dalam HA yang didepositkan, laraskan struktur kristal, meningkatkan kestabilan salutan, dan lain-lain. Ia boleh diserap pada permukaan kristal untuk meningkatkan kebolehbasahan dan mencapai kesan meningkatkan aktiviti biologi implan. Doping salutan HA boleh dibahagikan kepada doping unsur tunggal dan doping berbilang unsur. Antara doping unsur tunggal, doping unsur Sr telah dikaji secara meluas, Sr boleh digunakan sebagai ubat untuk merawat osteoporosis, dengan peningkatan Sr, percambahan osteoklas berkurangan, di samping itu, Sr juga boleh meningkatkan sifat mekanikal HA. . Boyd et al. mendepositkan salutan Sr-HA pada permukaan silikon dengan kaedah pemercik magnetron. Apabila jumlah doping Sr meningkat daripada 5% kepada 13% (pecahan jisim), kekasaran permukaan salutan secara beransur-ansur meningkat, yang meningkatkan rintangan sel. daripada lekatan. F- boleh menjadikan perlekatan sel lebih baik dengan menjana potensi permukaan yang lebih rendah, sebaliknya eksperimen menunjukkan bahawa doping F- meningkatkan rintangan keterlarutan HA. Doping Mg2+ ke dalam struktur HA boleh meningkatkan luas permukaan khusus salutan dengan ketara, dan Mg mempunyai kesan perencatan tertentu pada penghabluran HA, yang bermanfaat kepada pembentukan bahan biokompatibel lain, -tricalcium phosphate ( -TCP) fasa. . Doping bersama berbilang ion boleh menggabungkan kelebihan doping ion tunggal, dan kesan sinergistik doping bersama berbilang unsur adalah lebih jelas. Oleh itu, untuk meningkatkan prestasi salutan HA, ia biasanya didop bersama dengan berbilang ion. Samani et al. menyediakan salutan HA terdop bersama Zn/Ag dengan kaedah sol-gel dan mendapati bahawa 1. 5%Zn-0. Sampel dop bersama 6% Ag (pecahan jisim) mempunyai sampel dop bersama terkecil antara semua sampel dop bersama. Sampel dop bersama mempamerkan keputusan antibakteria yang lebih baik daripada HA doped tunggal Zn 2.5% dan HA dop tunggal Ag 1.5%. Qiao et al. salutan HA/TiO2 yang didop bersama Si-Sr-Ag secara elektrodeposisi. Doping Sr dan ion Si meningkatkan tahap ekspresi gen berkaitan osteogenesis dan berjaya mengatasi potensi sitotoksisiti ion Ag. . Sifat biologi salutan dop bersama adalah lebih baik daripada salutan HA dan Ag-HA, keberkesanan antibakterianya adalah setanding dengan salutan Ag-HA, dan kandungan tinggi khusus ion Si dan Sr boleh menggalakkan percambahan dan penjanaan semula yang baik. sel dan tisu tulang, Memperbaiki lekatan sel. HA yang mengandungi Si mempunyai kadar penyerapan yang lebih tinggi dan mempunyai sejumlah besar kumpulan aktif yang menggalakkan perlekatan osteoblas. Zhang et al. menyediakan lapisan HA terdop bersama SiC nanopartikel Na dan F melalui pemendapan elektrokimia. Penggantian Ca2+ dalam HA oleh Na+ boleh menggalakkan perlekatan sel dan metabolisme tulang; penggantian OH- dalam HA oleh F- boleh meningkatkan kestabilan struktur Oleh itu, salutan HA yang didop bersama dengan Na dan F boleh mempamerkan sifat biologi yang sangat baik. Sebilangan besar kajian telah menunjukkan bahawa kesan antibakteria HA terdop ion sebahagian besarnya bergantung kepada kepekatan unsur doping dan sifat dopan itu sendiri [30]. Kesan antibakteria dan osseointegrating. Pada masa ini, terdapat beberapa literatur berkaitan doping plasma dengan unsur nadir bumi seperti La, Ce, Nd, Gd. La3+ salutan HA doped mempunyai keterlarutan rendah dan sifat mekanikal yang dipertingkatkan[55]; untuk meningkatkan antibakteria dan rintangan haus salutan HA, Aditi et al.[56] menggunakan teknologi penyemburan plasma dalam salutan HA aloi titanium. Apabila CeO2, Ag dan tiub nano karbon telah ditambah, didapati bahawa pemalar haus dan tegasan ricih salutan telah berkurangan dengan banyak, dan sifat antibakteria adalah baik.

3. Salutan kitosan Selain bioseramik seperti HA, yang digunakan sebagai salutan permukaan implan aloi titanium, kitosan, sebagai sebatian organik semulajadi, mempunyai biokompatibiliti yang baik, sifat antibakteria dan sifat anti-selular. Promosi percambahan dan pembezaan juga sering digunakan sebagai salutan pengubahsuaian permukaan untuk implan aloi titanium. Kitosan juga mempunyai sifat penjerapan yang baik, boleh terbiodegradasi dalam vivo, tidak mempunyai kesan toksik, dan boleh digabungkan dengan bahan lain seperti HA sebagai pembawa dadah. Dengan mengawal ketebalan salutan kitosan, kepekatan tempatan ubat boleh dikawal untuk merawat jangkitan pasca operasi, keradangan dan mencapai osseointegrasi implan yang lebih baik. Kitosan boleh berinteraksi dengan sel bakteria bercas negatif untuk mencapai kesan antibakteria dan mengurangkan risiko kegagalan implan. Walaupun aktiviti antibakterianya lebih rendah sedikit daripada beberapa ion logam, ia lebih selamat untuk tubuh manusia. Mekanisme antibakteria kitosan terutamanya menggunakan kumpulan berfungsi (kumpulan amino) dan sifat elektrik positif untuk bertindak balas dengan membran bakteria untuk menghalang pertumbuhan bakteria. Sifat antibakteria kitosan dengan berat molekul yang berbeza adalah tidak sama. Kitosan berat molekul tinggi. Zheng Lianying et al mendapati bahawa apabila berat molekul kitosan berada di bawah 300 000, kesan antibakterianya terhadap Escherichia coli dan Staphylococcus aureus adalah bertentangan dengan perubahan berat molekul. kelemahan itu. Kiroshka et al. mengkaji kesan salutan nano kitosan-kitin pada osteosit tikus, dan mendapati bahawa kedua-dua keliangan salutan dan taburan saiz liang berkaitan dengan berat molekul kitosan, dan berat molekul juga mempengaruhi struktur rangka pertumbuhan dan percambahan sel; Dalam kajian mereka, salutan kitosan dengan berat molekul purata (MW) 160 000 mempunyai keliangan yang tinggi, kadar bengkak yang rendah dan resapan sel yang lebih baik. Kehadiran sejumlah besar -OH dalam salutan kitosan, yang bercas positif, boleh mempercepatkan pemendapan PO4 3-, jadi ia boleh mendorong pembentukan HA dalam vivo, kehidrofilik substrat selepas cantuman. salutan kitosan diperbaiki, dan dalam SBF Complete HA boleh dibentuk selepas salutan pemendapan biomimetik, dan jumlah pemendapan sampel yang tidak dicantumkan (sampel titanium) adalah ketara. berbeza. Memandangkan kitosan sukar untuk membentuk ikatan kimia dengan implan, untuk meningkatkan kekuatan ikatannya pada permukaan aloi titanium, para penyelidik menjalankan penerokaan lanjut. Egemen et al. kitosan yang didepositkan secara elektroforesis pada Ti-6Al-4V yang disembur pasir. Kajian mendapati bahawa morfologi substrat selepas letupan pasir menjejaskan kekasaran salutan kitosan; peningkatan isipadu. Jugowiec et al. menambahkan serbuk nano HA dan zarah nano kepada koloid kitosan, dan kemudian mendepositkannya secara elektroforesis pada permukaan aloi Ti-13Nb-13Zr. Kajian mendapati penambahan zarah nano menjadikan ketebalan kitosan yang dimendapkan lebih tebal, yang berbeza daripada bahan berasaskan titanium. Kekuatan ikatan lebih baik, dan rintangan kakisan dan biokompatibiliti bahan bertambah baik. Zhang et al. merawat permukaan titanium dengan alkali, dan kemudian merendamnya dalam natrium heparin dan larutan kitosan karboksimetil secara bergilir-gilir. Oleh kerana kehadiran sejumlah besar -OH pada permukaan titanium selepas rawatan alkali, permukaan kasarnya boleh digabungkan rapat dengan kitosan. Sampel mempamerkan hidrofilik yang sangat baik dengan sudut sentuhan air hanya 8 darjah. Walaupun salutan kitosan mempunyai biokompatibiliti yang baik, sifat mekanikalnya agak lemah, dan mengisi kekurangan dalam sifat mekanikal kitosan adalah kunci kepada perkembangannya.

4. Pertumbuhan in-situ tatasusunan tiub nano TiO2 pada permukaan aloi titanium Struktur tiub TiO2 boleh menghalang pembebasan ion logam (seperti Al, V, dll.), memudahkan tindak balas implantasi, dan mempamerkan rintangan kakisan yang lebih baik daripada TiO2 bahan pukal dan biokompatibiliti. Oleh itu, sintesis salutan tatasusunan tiub nano TiO2 pada permukaan aloi titanium telah menjadi satu lagi langkah yang berkesan untuk meningkatkan sifat perubatannya. Anodisasi sering digunakan untuk menyediakan tatasusunan tiub nano TiO2 pada permukaan bahan berasaskan titanium, dengan itu membentuk salutan TiO2 dengan struktur berliang yang serupa dengan tulang. peraturan. Tatasusunan tiub nano TiO2 yang disediakan dengan kaedah anodisasi berada dalam keadaan amorfus. Selepas penyepuhlindapan, tatasusunan boleh diubah daripada keadaan amorf kepada fasa anatase atau fasa rutil. Selepas penyepuhlindapan pada 300 ~ 500 darjah, ia biasanya fasa anatase, dan penyepuhlindapan pada 600 darjah Kemudian secara beransur-ansur berubah menjadi fasa rutil. Peningkatan dalam kehabluran permukaan mengurangkan sudut sentuhan air bagi sampel anil, yang membolehkan tatasusunan tiub nano mempamerkan kebolehbasahan permukaan yang tinggi, yang memudahkan penjerapan protein dan lekatan sel, dan kesan sinergistik tiub nano dan struktur kristal mempercepatkan degradasi HA. pemendapan. Kajian telah menunjukkan bahawa fasa anatase mempamerkan prestasi yang lebih baik dalam mendorong pembezaan sel atau percambahan sel daripada fasa rutil, dan lebih mudah untuk mendepositkan HA pada fasa anatase. Di samping itu, Yu et al. mendapati bahawa tiub nano TiO2 dengan diameter yang agak kecil lebih kondusif kepada lekatan dan percambahan osteoblas; manakala tiub nano TiO2 dengan diameter yang agak besar menunjukkan keupayaan pembezaan osteogenik yang lebih baik, dan tiub nano yang besar boleh digunakan dalam simulasi sel. Potensi osteogenik yang lebih baik selepas rawatan tekanan oksidatif. Apabila voltan anodisasi berbeza dalam julat tertentu, panjang dan diameter tiub nano meningkat dengan peningkatan voltan; dengan peningkatan masa pengoksidaan, kekasaran permukaan sampel meningkat, dan sudut sentuhan air juga berkurangan. Aloi Ti-6Al-4V ialah bahan bioperubatan yang agak meluas digunakan, yang terdiri daripada + fasa. Semasa proses anodisasi, kadar pembubaran kedua-dua fasa adalah berbeza, dan panjang tiub nanotiub adalah berbeza di kawasan fasa yang berbeza. Mansoorianfar et al.[75] berjaya mengarang tatasusunan tiub nano TiO2 dengan keseragaman yang baik pada aloi Ti-6Al-4V melalui pengoksidaan anodik sekunder pada voltan 50~75V. Morfologi tiub nano ditunjukkan dalam Rajah 1. Purata panjang tiub dan diameter tiub meningkat dengan peningkatan voltan. Didapati bahawa sampel yang disediakan pada 60 V menunjukkan daya maju sel yang terbaik, dan Rajah 2 menunjukkan analisis diphenyltetraoxazole bromide (MTT) sel stromal sumsum tulang MG63 yang dikultur pada setiap sampel. Penyediaan lapisan tatasusunan tiub nano TiO2 pada aloi bio-titanium dengan modulus keanjalan rendah bukan sahaja memastikan sifat mekanikal bahan implan, tetapi juga meningkatkan biokeserasian mereka. Li et al. [76] menyediakan lapisan tatasusunan tiub nano TiO2 pada permukaan Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn(Ti2448) aloi titanium, nanotube-Ti2448 (NTi2448) berbanding dengan Ti tulen, tiub nano -Ti(NT) dan Ti2448, Menunjukkan kebolehbasahan yang lebih tinggi, rintangan kakisan, sitokompatibiliti dan osseointegrasi kebolehan. Oleh kerana penambahan Nb, Zr dan unsur-unsur lain kepada aloi titanium modulus elastik rendah, filem oksida yang terbentuk selepas anodisasi meningkatkan rintangan kakisannya. Di samping itu, penambahan unsur mengaloi mengurangkan susunan susunan nanotube, dan diameter tiub adalah berbeza. , dan kajian juga telah menunjukkan bahawa tatasusunan dengan tahap tertib rendah mempamerkan keserasian yang lebih baik. Pada masa ini, pengubahsuaian permukaan bahan berasaskan titanium melalui pengoksidaan anodik tertumpu terutamanya pada penyelidikan titanium tulen dan aloi Ti-6Al-4V. Para penyelidik meneroka morfologi, komposisi, Hubungan antara struktur kristal, dsb. dan kekasaran permukaan, kebolehbasahan, percambahan sel dan pembezaan. Walau bagaimanapun, sedikit perhatian telah diberikan kepada kesan unsur mengaloi aloi titanium perubatan baharu pada morfologi salutan tatasusunan tiub nano yang disediakan melalui anodisasi.

5. Pengubahsuaian permukaan berdasarkan salutan tatasusunan tiub nano TiO2 Untuk pengubahsuaian permukaan aloi titanium, penyelidik sering mengintegrasikan pelbagai cara teknikal untuk mereka bentuk mengikut keperluan khusus. Gabungan pelbagai kaedah pengubahsuaian mengintegrasikan kelebihan setiap kaedah pengubahsuaian ke tahap yang besar, dan kesan pengubahsuaian juga dioptimumkan secara berterusan.

Untuk meningkatkan rintangan haus implan, magnetron sputtering dan kaedah lain telah digunakan untuk menyediakan lapisan TiN pada permukaan implan pada masa lalu, tetapi berdasarkan nanotube TiO2, lapisan tatasusunan TiN nanotube boleh diperolehi dengan pengurangan berterusan dan nitridasi TiO2. tiub nano. , yang bukan sahaja memastikan struktur berliang memenuhi keperluan biokompatibiliti, tetapi juga meningkatkan rintangan hausnya. Tatasusunan tiub nano TiO2 mempunyai luas permukaan khusus yang besar, dan penggunaan tatasusunan tiub nano TiO2 sebagai lapisan peralihan boleh meningkatkan kekuatan pelekat salutan HA dan meningkatkan jumlah pemendapan salutan HA. Lin et al. membentuk kalsium titanat (CaTiO3) pada permukaan tiub nano melalui kalsifikasi vakum dan rawatan hidroterma, yang menyediakan tapak nukleasi untuk HA dan merealisasikan ikatan kimia antara salutan HA skala nano dan matriks TiO2. Fathyunes et al. menggunakan elektrodeposisi dibantu ultrasonik untuk menyediakan salutan graphene oxide-HA pada tiub nano TiO2. Graphene meningkatkan sifat mekanikal salutan HA, dan graphene sendiri adalah biokompatibel. Kajian terdahulu telah menunjukkan bahawa graphene boleh Menginduksi pembezaan sel stem dan merangsang osteoblas. Salutan tatasusunan tiub nano TiO2 juga menunjukkan kelebihan unik dalam pemuatan ion dan ubat pelepasan perlahan. Pada masa ini, salutan tatasusunan tiub nano TiO2 telah mula digunakan sebagai salutan struktur berliang untuk memuatkan ion atau ubat antibakteria dan anti-radang, dan mencapai peranan pelepasan ubat pintar dengan mengubah suhu, pH dan keadaan lain. Plasmon Ag, Cu, Sr yang dimuatkan pada tatasusunan tiub nano TiO2 boleh digunakan sebagai agen antimikrob yang dilepaskan secara berterusan dan perlahan dalam organisma hidup. Chen Yi et al[84] menggunakan magnetron sputtering untuk menyediakan filem nipis TiAg, kemudian menggunakan anodisasi untuk menyediakan tatasusunan tiub nano TiO2 yang dimuatkan Ag, dan kemudian menggunakan kaedah hidroterma untuk memuatkan SrTiO3. Sampel yang dimuatkan ion masih menunjukkan prestasi yang baik selepas 60 hari. Sifat antibakteria dan osteoinduktif yang baik. Di samping itu, tiub nano TiO2 sering digunakan sebagai bekas untuk ubat antibakteria untuk mencapai kesan pelepasan ubat yang berterusan pintar, tetapi mengawal kelajuan pelepasan dadah dengan mengawal panjang dan diameter tiub nano mempunyai batasan tertentu, jadi ia sering digunakan. dalam tiub nano yang sarat dengan dadah. Susunan tiub dikapsulkan dengan biopolimer untuk mengelakkan pelepasan pecah dadah. Zhong et al. asid polimetakrilik bersalut pada susunan tiub TiO2 yang dimuatkan norfloxacin, yang mempamerkan pelepasan pecah kecil (34.4%) dan masa pelepasan yang lebih lama. Kaedah yang dicadangkan oleh Aw et al. untuk menggunakan tiub nano yang dimuatkan dengan misel polimer yang dimuatkan dengan dadah dan menyalut permukaan tiub nano TiO2 dengan salutan biopolimer seperti kitosan juga meningkatkan fungsi antibakteria dan anti-radang TiO2 tiub nano. Sebaliknya, sesetengah penyelidik telah meningkatkan kadar pemuatan dan pelepasan ubat dengan mengubah kekasaran dinding nanotube, yang sama-sama terpakai untuk kedua-dua ubat hidrofilik dan hidrofobik [88]. Berdasarkan kesan pengubahsuaian lapisan tatasusunan TiO2 nanotube semasa, penyediaan salutan tatasusunan titanium TiO2 pada permukaan implan aloi titanium dijangka menjadi langkah asas dalam pengubahsuaian aloi titanium perubatan pada masa hadapan.