含铜抗菌钛合金的制备与抗菌性能研究

钛合金广泛应用于口腔和骨植入材料,在使用过程中，都存在细菌感染的问题，进而造成植入体周围炎症甚至植入失败，严重影响患者的健康，因此研究具有抗菌性能的钛合金材料成为一个迫切需要解决的问题。目前研究的表面抗菌型钛合金存在抗菌性能在使用过程中逐渐丧失的问题。申请者选择纯铜作为抗菌元素，选择纯钛为基体，制备含铜合金型抗菌钛合金。通过控制铜以纯铜或富铜相、细小均匀地分布在钛合金中，研究抗菌元素铜存在形式、大小、分布和含量对钛合金力学性能、耐蚀性能、抗菌性能和细胞相容性的影响规律，建立含铜钛合金相组成、微观组织、铜离子溶出行为、抗菌性能和细胞相容性间的关联关系，探讨含铜抗菌钛合金的抗菌机理，为发展合金型抗菌钛合金提供实验支持和理论指导。

本研究采用粉末冶金的方法成功地研制了一种合金型抗菌钛合金，并采用国家标准对合金的抗菌性能、细胞相容性进行了评价。系统地研究了Cu含量对合金微观组织、力学性能、抗菌性能和细胞相容性的影响规律。.研究发现：合金中的富Cu相是抗菌相，它的含量多少、分布均匀性都影响合金的抗菌性能。为了达到99%的抗菌效果，合金中的Cu含量至少为5wt%。.采用电化学方法，对比分析了Ti-Cu合金耐蚀性能，分析了Cu元素对钛合金耐蚀性能的影响。研究结果表明，Cu元素的添加没有降低钛合金的耐蚀性能。.与商业纯钛相对比，Ti-Cu合金的细胞毒性、全身急性毒性都没有明显差异。.体内抗菌实验表明，Ti-10%Cu合金表现出非常显著的抗菌性能。与纯钛相对比，在骨反应方面没有明显的差异。说明制备的Ti-Cu合金无论生活体外还是体内都表现出良好的生物相容性。但是对材料力学性能的检测表明，合金的塑形比较低，有待于进一步采用热变形的方法，提高合金的塑形。.通过本研究初步可以得到以下几点结果：.1）可以采用粉末冶金的办法制备具有强抗菌性能的合金型钛合金；.2）该合金型钛合金无论是体外的实验，还是体内植入实验都表现出强抗菌性能，抗大肠杆菌和金葡菌率达到99%以上；.3）Ti-Cu合金与商业纯钛具有相同的生物相容性和和生物安全性；.4）Ti-Cu合金的塑形偏低，需要进一步改善。