阳极氧化法制备的二氧化钛纳米管在钛表面改性中的研究进展
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2012年2月1日
1钛表面阳极氧化的机制,2影响TiO2纳米管性能(表面形貌)的因素,3TiO2纳米管性能对成骨性的影响,4TiO2纳米管作为载体的应用,5参考文献
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[摘要]采用阳极氧化法在钛基体表面原位制备高度有序的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列，探讨阳极氧化电压、次数、电解液种类、电解液浓度和电解液温度等对二氧化钛纳米管表面形貌的影响。相对于微米级表面，TiO2纳米管具有更好的促进体外矿化和促进成骨性，同时可作为生物载体负载生长因子和抗生素等载体。本文就此作一综述。
[关键词]钛；阳极氧化；纳米管
[中图分类号]R 781.05[文献标志码]A[doi]10.3969/j.issn.1673-5749.2012.01.022
Research progress on modifying Ti surfaces with TiO2 nanotubes by anodic oxidation Yu Xiaolin, Deng Feilong.(Research Institute of Stomatology, Hospital of Stomatology, Guanghua School of Stomatology, Sun Yat-Sen University, Guangzhou 510055, China)
[Abstract]By anodic oxidation it is possible to fabricate regularly and orderly TiO2 nanotubes. Surface features of TiO2 nanotubes can be affected by the electolyte, the potential and the times of anodic oxidation. TiO2 nan-otubes have been observed to promote bone formation, compared with microscale features, and to serve as carriers for drugs such as growth factors, antibacterial agents, and other drugs. This review includes all the aspects above.
[Key words]titanium；anodic oxidation；nanotube
钛及钛合金因其良好的力学性能和生物相容性已被广泛应用于临床，但仍有少数病例因骨整合不良而导致治疗失败，因此钛表面改性一直是国内外竞相研究的热点。2001年，Gong等[1]首次在氢氟酸电解液体系中，利用阳极氧化技术成功制备均匀有序的二氧化钛(TiO2)纳米管阵列。随后，国内外科学工作者对二氧化钛纳米管阵列的制备进行了大量研究。目前，制备TiO2纳米管的方法主要有3种：模板法、阳极氧化法和湿化学法。相对其他方法，阳极氧化法因具有制备工艺简单、成本低廉、阵列高度有序、与钛基体结合牢固等优点，而得到了广泛应用。体外研究显示，TiO2纳米管具有促进体外矿化[2]和促进成骨的作用[3]。体内研究亦显示，纳米级TiO2纳米管的生物力学及组织相容性都优于微米级TiO2喷砂表面[4]。本文就阳极氧化法制备TiO2纳米管在钛表面改性中的研究进展作一综述。
1钛表面阳极氧化的机制
钛表面阳极氧化大致可分为3个阶段[5-7]。第1阶段即阻挡层的形成阶段：开始在电场的作用下,金属钛在含F-电解液中快速溶解,阳极电流很大，产生大量的Ti4+离子，接着Ti4+离子和电解液中的O2-或者OH-离子相互作用，形成致密氧化层。在电压的作用下溶液中剩余的O2-或者OH-离子继续向金属/氧化层界面迁移，而Ti4+则从金属表面向氧化层/电解液界面迁移。同时在电场的作用下表面氧化层的Ti-O键的作用减弱促使氧化层的溶解，产生的O2-不断地向金属/氧化层界面迁移，相比开始阶段此阶段的电流减小很多。第2阶段氧化多孔膜初始形成：表面的氧化层形成的同时，膜层所受的电压也在不断地增加，当电压达到一定时，膜层在HF酸中随机击穿溶解，形成孔核，而后孔核生长成孔。随着阳极氧化时间的增加 ......
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