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钛铸件表面等离子氮化/镀膜复合处理的表面性能及生物学研究

作　者: 王菁
导　师: 郭天文；梁海锋
学　校: 第四军医大学
专　业: 口腔临床医学
关键词: 纯钛辉光等离子氮化脉冲电弧离子镀氮化钛表面性能生物安全性真菌粘附临床研究
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

纯钛是一种新兴的生物材料,密度低、耐腐蚀性能优越、生物相容性极佳,广泛应用于可摘义齿修复领域。然而纯钛作为义齿支架材料,尚存在颜色不美观,耐磨性较差,易受氟化物、酸性环境的腐蚀等缺陷。本文在前期等离子氮化/镀膜复合处理钛表面的基础上,对其表面性能、生物安全性、真菌粘附性能及临床应用效果进行研究,为临床应用提供实验依据。第一部分钛铸件表面等离子氮化/镀膜复合处理及其表面性能研究本课题前期已经对钛铸件行等离子氮化/复合脉冲离子镀氮化钛涂层处理,形成复合涂层,改变了表面颜色,提高了表面性能。本部分实验使用体视显微镜、扫描电镜观察不同氮化温度的涂层表面形貌,结果显示氮化温度在850℃时涂层结构致密稳定。使用粗糙度仪、接触角测量系统及XRD分析仪评价其表面性能及结构组成,再用分光测色计分析其色彩学特征。结果表明,纯钛铸件复合氮化处理后表面形成均匀稳定的TiN复合梯度涂层;试件表面能增大;呈均匀而美观的金黄色,在CIE L*a*b*表色系中L*:61.22±0.455、a*:1.84±0.055、b*:25.66±0.219;表面晶相结构以耐磨性较好的TiN、Ti2N为主。表明复合氮化处理应用于义齿钛支架可提高表面性能,改善美学效果。第二部分等离子氮化/镀膜复合处理后钛铸件的生物安全性研究按照国际ISO10993和YY/T 0268:2001标准,选择细胞毒性试验、溶血试验、短期全身毒性试验及口腔黏膜刺激试验研究等离子氮化/镀膜复合处理后钛铸件的生物安全性。结果显示,该涂层细胞毒性测试为0级或I级;溶血率为0.45%,血液相容性良好;无短期全身毒性反应;口腔黏膜刺激试验阴性;各项指标均符合ISO标准和行业标准。证明复合氮化处理后钛铸件无潜在生物学毒性。第三部分等离子氮化/镀膜复合处理后钛铸件表面的真菌粘附作用研究以白色念球菌为研究对象,采用计数法、XTT减量法定量研究纯钛、镀氮化钛膜、等离子氮化及等离子氮化/镀膜复合处理试件表面粘附白色念球菌数量。扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜观察各组试件表面白色念球菌粘附形貌。计数法和XTT法结果显示复合处理组表面白色念球菌粘附数量显著低于纯钛。而扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜下可见复合处理组表面粘附菌以酵母型菌为主,菌量少于纯钛组,提示复合氮化处理可有效抑制白色念球菌的粘附。第四部分纯钛支架表面等离子氮化/镀膜复合处理的临床研究应用前瞻性临床试验,将符合纳入标准的40例临床患者随机分为纯钛组和等离子氮化/镀膜复合处理组,通过1年随访,复合处理组基托色差改变显著小于纯钛组。患者对义齿表面等离子氮化/镀膜复合处理满意度高,涂层脱落率低,无过敏、无异味。研究表明纯钛支架经复合氮化处理后基托的颜色稳定、美观性显著提高。上述四部分实验探讨了钛铸件表面等离子氮化/镀膜复合处理后涂层的表面性能、生物安全性、真菌粘附情况,初步观察了该技术应用于纯钛可摘义齿支架的临床效果,结果表明该技术可显著提高纯钛的表面性能和美观效果,临床试用效果稳定可靠,患者满意。

钛铸件表面等离子氮化/镀膜复合处理的表面性能及生物学研究

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