1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会科学的进步，人们对生活质量和健康水平的要求进一步提高，人体组织、器官修复与骨折后骨缺损修复越来越受到人们的极大关注。特别是世界范围内人口老龄化的加剧，使得因骨折、老年性骨关节病而需要进行关节修复的老年人数量明显增多。人工牙、人工骨、人工关节等人体硬组织植入材料成为临床上高需求的医用材料，也是生物材料研究的热点之一。

钛基合金在生物材料方面的应用由来已久，它具有质量轻、无磁性、比强度高、生物相容性好、弹性模量低、耐蚀性好等特点，被广泛用于人体中髋关节、膝关节、胁关节等的替代物。它的发展分为三个时代，第一个时代是二十世纪五十年代，以纯钛和ti6al4v作为代表，bathe等人首先把纯钛引入到了生物医学的领域，在实验中，研究者在老鼠的股骨中植入了纯钛金属，结果表明，钛和老鼠身体并未产生不良反应。到二十世纪八十年代出现了以ti-5al-2.5fe和ti-6al-7nb为代表的新型α β型合金的时代。到八十年代，德国的研究者成功得到了无钒的α β型钛合金。二十世纪九十年代，美国和日本开始重点研究和应用第三代新型生物医用钛合金；我国也把第三代β型医用钛合金作为研究的重点，随着研究者的努力，两个新型近β型医用钛合金tlm₁和tlm₂得以成功研发。

为了使钛基合金植入体能更好适应人体硬组织的各种性能，并与人体组织结构相结合，最有效的办法是在其表面制备出羟基磷灰石涂层。羟基磷灰石是磷酸钙生物陶瓷新型材料，其分子式为ca₁₀(po₄)₆(oh)₂，可以简写为ha，在理论上，其ca/p物质的量比为1.67，往往作为骨修复材料应用在临床上，因为其在化学组成和结构上，与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机物质有一定的共性，并且稳定性能优异。与此同时，这种材料的生物相容性良好，在具有优异的骨传导性能和与骨结合性能，因此在硬组织修复材料、骨填充材料等领域其有着广阔的应用空间。在钛基基体上制备出含有羟基磷灰石成分的薄膜，这将大大提高钛植入体的生物活性以及生物相容性，以及植入体和骨组织的结合性能，从而延长钛植入体在人体内的植入寿命。

钛合金表面ha涂层的制备研究始于20世纪90年代，目前主要的涂层制备方法有等离子喷涂法、微弧氧化法、电化学沉积、仿生溶液法等。等离子喷涂法由于喷涂过程中ha发生非晶化、再结晶和热分解等现象，制备出的羟基磷灰石涂层容易产生裂纹，在体液中，由于非晶相存在溶解现象，会导致羟基磷灰石涂层不利于植入人体组织中；在微弧氧化过程中，氧化电压通常较高，存在安全隐患，并且电解液温度较高而且升温速度较快，往往需要大型设备进行制冷和热交换过程；电沉积技术制备磷酸钙涂层，阴极表面产生的氢气会阻碍结晶过程，还需应用水热法将涂层转变为纯ha涂层；仿生溶液法制备的羟基磷灰石涂层较薄，并且与基体的结合强度不高。

2. 研究的基本内容与方案

目标：

本项目采用水热反应法研究钛合金表面磷酸钙基生物活性涂层的形成过程和机理，确定水热反应合成涂层的物理化学条件，制备与钛合金基体化学结合的生物活性涂层。

基本内容：

3. 研究计划与安排

第1－3周： 查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4 -10周：根据研究的技术路线，初步确定实验方案，并进行相关的试验研究。

第11-13周：根据结构和性能要求，制备合成目标产物，进行材料组成、相貌测试及分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 邹敏. 纳米钛酸钙涂层的钛合金的制备及体外生物相容性的评价[d]. 中南大学, 2012.

[2] 涂斌. 羟基磷灰石—钛酸钙复合涂层的生物相容性及动物实验研究[d]. 中南大学, 2013.

[3] 冯贵凡. 钛基体表面水热法调控制备纳米羟基磷灰石复合涂层的研究[d]. 广东工业大学, 2016.