作為一種長(zhǎng)期植入人體的生物材料，不僅要具有良好的生物力學(xué)性能，而且還要有優(yōu)異的耐蝕性和生物相容性。大多數(shù)植入金屬生物材料在溶液中易于失去電子，因此，他們生物環(huán)境中非常容易發(fā)生腐蝕，這通常導(dǎo)致炎癥和植入物疏松。另外，它們低的表面硬度，高的摩擦系數(shù)，較差的耐磨性也限制了它們?cè)诮饘偕锊牧戏矫娴膽?yīng)用。

    氧化物涂層

    1.熱氧化物技術(shù)（TO）

    熱氧化技術(shù)廣泛應(yīng)用于表面工程改善化學(xué)純鈦及鈦合金基于接近于600℃的腐蝕和耐磨性能。通過耐磨性測(cè)試，有熱氧化層的試樣的耐磨損性有明顯的提高。相比于未經(jīng)處理的試樣，有熱氧化層的試樣磨損體積減少了四到六倍。性能大幅度提高的主要原因是由于形成了硬的氧化層和氧化層底下的擴(kuò)散層。

    2微弧氧化（MAO）

    微弧氧化，也叫做等離子體氧化或者陽(yáng)極火花沉積，是一種在金屬表面制備硬的，薄的氧化層的表面改性技術(shù)。Xue等人在Ti-6Al-4V表面通過微弧氧化在鋁酸鹽溶液中制備得到了陶瓷氧化層。涂層主要由金紅石型的TiO2和TiAl2O5化合物組成。氧化層中的TiO2的氧化層會(huì)由表及里的增多，而TiAl2O5正好相反。壓痕測(cè)試顯示，通過微弧氧化以后的硬度明顯提高，同時(shí)，隨著TiO2膜厚的增加，硬度會(huì)增加。微弧氧化涂層的動(dòng)力學(xué)是由表面控制的，很大程度上是取決于所加的電流密度與反應(yīng)的時(shí)間。

    除了鈦和鈦合金以外，微弧氧化在鎂合金防腐蝕耐磨損方向也有廣泛的應(yīng)用。AZ91D鎂合金在鋁酸鹽和氟化氫溶液中恒定的電流密度下通過微弧氧化處理后的耐蝕性能會(huì)提高超過100倍。因?yàn)樗纬傻奶沾裳趸瘜又邪屑饩吐人徭V相。然而，微弧氧化膜普遍都有類似于泡沫狀狀的空隙，這會(huì)影響其耐蝕和耐磨損性能。

    3陽(yáng)離子注入

    陽(yáng)離子注入能夠用于提高金屬離子的耐蝕性耐磨性同樣也能提高金屬材料的生物相容性。離子注入包括傳統(tǒng)的束線離子注入和等離子體浸入注入法。傳統(tǒng)的豎線離子注入法，離子束通過高壓加速，然后轟擊基體表面。

    4溶膠凝膠法

    溶膠凝膠法所得到的氧化膜或者是二氧化硅，三氧化二鋁，二氧化鋯的涂層能被沉積在金屬上，來(lái)保護(hù)基體不受磨損和腐蝕。溶膠凝膠過程又稱為化學(xué)溶液沉積，是一種濕化學(xué)法，其過程一共包括五個(gè)步驟：（1）水解和縮聚；（2）凝膠化；（3）陳化；（4）干燥；（5）稠化和結(jié)晶。相比于傳統(tǒng)的薄膜過程，溶膠凝膠法更容易控制膜的化學(xué)組成成分和膜的微觀結(jié)構(gòu)通過低成本簡(jiǎn)單的儀器設(shè)備。

    5熱噴涂技術(shù)

    熱噴涂制備得到的膜也能提高生物金屬植入物材料的耐蝕性和耐磨性。熱噴涂技術(shù)是利用熱源將噴涂材料加熱至熔化或半融化狀態(tài)，并以一定的速度噴射沉積到經(jīng)過預(yù)處理的基體表面形成涂層的方法。

    類金剛石（DLC）膜層

    類金剛石膜有很高的耐磨和耐蝕性能，化學(xué)惰性，高電阻系數(shù)，紅外透明度，高折射率和平滑表面。它的這些優(yōu)點(diǎn)致使它在整形外科，心血管方向，和牙科等方面有廣泛的應(yīng)用。很多用碳作為前驅(qū)體的材料的表面改性技術(shù)能夠得到DLC膜，包括離子束沉積，等離子輔助的化學(xué)氣相沉積，陰極真空電弧，離子電鍍，等離子浸入離子注入和沉積，磁控濺射，脈沖激光沉積等。

    抗菌涂層

    在生物植入過程中被細(xì)菌感染是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域很危險(xiǎn)的事情。在美國(guó)，據(jù)報(bào)道每年在260萬(wàn)人中有11200的人在矯形外科植入手術(shù)中發(fā)生了感染。細(xì)菌感染不僅會(huì)給病人帶來(lái)痛苦與折磨，也會(huì)增加醫(yī)療成本。在嚴(yán)重的案例中，假體的需要進(jìn)行修正手術(shù)甚至是移植手術(shù)。然而，假體矯正手術(shù)的的成功的可能性會(huì)減小，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的手術(shù)時(shí)間會(huì)增加被感染的概率，增加瘢痕組織的形成等危害。因此，研究發(fā)展植入體繁榮抗菌性能是非常有必要的。

    生物植入的相關(guān)感染是由于細(xì)菌的粘附，并伴隨著植入體內(nèi)最終導(dǎo)致生物膜菌的形成。細(xì)菌與植入體相互作用的第一步也是最重要的一步是細(xì)菌粘附在植入體的表面。因此，為了防止植入體的感覺，組織細(xì)菌粘附是重要的一步?；谶@一要素，為了防止植入的相關(guān)感染，材料科學(xué)家嘗試著在植入體表面加入抗菌藥物?？咕幬镏劣谌嗽焐锊牧峡梢员环譃閮深悾o(wú)機(jī)和有機(jī)抗菌藥物）：有機(jī)抗菌藥物包括抗生素，例如頭孢霉素，萬(wàn)古霉素等，以及抗體，例如免疫球蛋白（G，A,D,M,E）；無(wú)機(jī)抗菌藥物包括銀相關(guān)的藥物，該有二氧化鈦，氧化鋯，碳化膜等。

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責(zé)任編輯：王元

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