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钛表面涂层中抗菌性检测方案(微波合成仪)

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目的在钛表面通过微弧氧化－微波水热两步法制备铜铌抗菌涂层，对其表面结构和抗菌性能进行探究。方法以包覆微弧氧化涂层( MAO 组）的钛为基体，通过微波水热法分别在低( MHL -Cu 组）、中( MHMCu 组）、高( MHH-Cu 组）浓度的氯化铜溶液及單酸铌( MH -Nb 组）溶液中引入铜、铌元素。通过能谱分析确定引入铜最多的组分，与草酸铌混合微波水热制备铜铌复合涂层( MH -Cu /Nb 组）。通过扫描电子显微镜、X 射线能谱仪及 X 射线衍射仪对各组试件微观结构、元素分布和物相成分进行表征；贴膜法测定涂层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果。结果 X 射线能谱仪显示 MHL -Cu 、MHM -Cu 、MHH-Cu 组表面均引入了 Cu 元素，各组铜元素原子比例依次为 ( 0.68 土 0.04) % 、( 1.17 土 0.06) % 、( 1.64 土 0.03) % , 组间差异有统计学意义 (P <0.01 )。扣描电子显微镜显示 MAO 组表面呈火山口状多孔结构，MHL -Cu 、MHM-Cu 、MHH -Cu 、MH -Nb、MH -Cu /Nb 组均保持微孔形貌，随 C汒浓度增加，粗糙度增加；其中 MH- Nb 、MH-Cu/Nb 组同时出现沟壑状结构。X 射线衍射仪显示 MAO 组涂层主要由钛和锐钛矿相 TiO, 组成，MHL-Cu 、MHM -Cu 、MHH-Cu 、MH -Nb 、MH -Cu /Nb 组涂层主要由锐钛矿和金红石相 TiO,组成。与 MAO 组菌落相比，MHH -Cu 、MH- Nb、MH-Cu/Nb 组大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有不同程度减少，差异具有统计学意义( P < 0.001) ; MHH -Cu 组与 MH -Cu /Nb 组相比，菌落数差异尤统计学竟义( P > 0.05 ) 。结论：微弧氧化－微波水热两步法制备的含铜铌粗糙多孔的涂层可有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长。

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钛表面微弧氧化——微波水热法铜铌涂层的制备及抗菌性研究钛及钛合金由于优异的机械性能、高耐腐蚀性及良好的生物相容性等，被广泛应用于骨科手术及牙科种植体。植入物表面改性是减少植入物相关感染发生的有效途径，同时也是可以在不破坏材料本身性能的情况下改性植入物界面属性相对简单的方法。微弧氧化技术虽然可以通过调控电解液成分引入到涂层中一些生物活性元索，但部分生物活性元素以非晶形式存在于涂层内不具备好的生物活性，微波水热处理能更好地赋予涂层生物活性及活化表面性能。铜离子在一定浓度下具有抗菌性能和生物活性，且不会对细菌产生耐药性，铌具有较高的化学稳定性和生物相容性，含有铌元索的磷酸钙复合涂层可显著增加成骨细胞的碱性磷酸酶活性，具有促进成骨细胞钙化的作用，但目前对于含铌涂层抗菌性能相关文献较少。本实验拟采用微弧氧化法在纯钛表面制备含钙磷元素陶瓷涂层，通过微波水热法合成含铜铌的涂层，观察分析涂层的结构表征，并测定其抗菌效果。图 1 高铜组微波水热涂层表面元素分布( X 5000) 图 2 高铜组微波水热涂层表面元素分布( X 5000) 图 3 高铜组微波水热涂层表面元素分布( X 5000) 综上所述，使用微弧氧化——微波水热两步法对纯钛表面改性，成功制备了含铜、铌、钙、磷等活性元素的粗糙多孔涂层，有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长。然而铜铌涂层的抗菌机制及对于其他优势菌属的抗菌性能还需进一步研究。

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