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每天一个骨植入材料idea|FSP+CPF协同改性β钛合金促骨抗菌


发布时间:2026-11-14 09:13:48     人气:30



(1)期刊来源
Journal of Materials Science & Technology

(2)标题
原文标题:Synergistic surface modification of β titanium alloy by friction stir processing and compressed plasma flow for enhanced osteogenesis and antibacterial performance;中文可译为“搅拌摩擦加工与压缩等离子流协同改性β钛合金以增强成骨与抗菌性能”。

(3)研究思路
针对β钛合金植入体表面生物活性不足和涂层结合弱的问题,研究采用搅拌摩擦加工(FSP)细化表面晶粒并原位引入ZnO纳米颗粒,形成梯度晶粒结构;随后用压缩等离子流(CPF)对表面重熔,促进ZnO均匀分散并原位形成TiN相,构建微米“峰-谷”粗糙与纳米平滑复合形貌。系统表征组织、物化性能、离子释放、亲水性及耐蚀性,体外评价BMSC相容性、黏附、成骨分化与转录组,抗菌评价大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,并用兔股骨缺损模型评价骨修复与生物安全。

(4)创新点
提出FSP与CPF协同的表面改性策略,避免传统化学涂层结合弱和易剥落问题;通过原位掺杂与冶金结合实现ZnO纳米颗粒稳定负载和持续Zn²⁺释放;梯度晶粒结构有助于降低弹性模量并缓解应力屏蔽;微纳复合形貌兼顾细胞黏附、成骨促进和抑制细菌早期黏附;TiN相与Zn²⁺释放协同增强抗菌与成骨性能。

(5)材料开发
以Ti-Nb-Ta-Zr β钛合金为基体,表面开槽填充ZnO纳米颗粒,经FSP不同参数处理后再行CPF处理,获得含ZnO纳米颗粒和TiN相的复合功能表面;表征其微观组织、表面形貌、物化性能、离子释放和生物学性能。

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