K PO K P O PEO 表面形貌分析粗糙度分析生物活性测试结果 .PPT

* 指導教授：郭聰源 教授 報 告 者：劉政緯 報告日期：100年12月13日 電漿電解氧化披覆之電解液對純鈦表面特性影響 References: Effect of electrolyte on surface properties of pure titanium coated by plasma electrolytic oxidation * 大綱 一、研究動機 二、實驗內容 三、結果與討論 四、結論 * 一、研究動機(1/2) 鈦和鈦合金在植入生物體具有高強度比、耐腐蝕性佳、具生物惰性等特性。 鈦之生物惰性，導致術後骨細胞與植入材表面之附著力不佳。 Kokubo的SBF測試指出，銳鈦礦相所形成之仿生磷灰石較金紅石相佳。 * 一、研究動機(2/2) 使用PEO表面處理，並控制電流強度、披覆時間等參數，能修改表面結構及組成相。 此研究將以PEO披覆K3PO4或K4P2O7於純鈦上進行表面形貌、粗糙度分析及生物活性測試。 * 二、實驗內容(1/3) K3PO4 K4P2O7 PEO 表面形貌分析 粗糙度分析 生物活性測試 結果與討論 純鈦 20X10X2(mm) * 二、實驗內容(2/3) 基材：純鈦 電解液： K3PO4 (Cell A) K4P2O7 (Cell B) PH值：13 溫度：20°C 電流強度：200mA/cm2 披覆時間：300秒 表1.電解液成份 * 二、實驗內容(3/3) 生物活性測試 浸泡前處理：試片清潔、滅菌。 浸泡時間：7天、14天、21天 進行 (SEM)觀察與分析。 * 三、結果與討論 3-1 PEO表面處理之特性 3-2 表面形貌與粗糙度分析 3-3 XRD分析 3-4 浸泡SBF後之微結構分析 * 3-1 PEO表面處理之特性 圖1.電漿電解氧化示意圖 圖2.披覆電壓與時間 反應過程 1.形成氧化膜(絕緣層) 2.產生電漿氣泡 3.電壓超過臨界值(穿隧現象) 4.產生孔洞 初始反應電壓250V 最後量測電壓340-370V * 3-2 表面形貌與粗糙度分析 氧化層 表面結構 凹狀孔洞 火山狀孔洞 Cell A平均孔洞尺寸為Cell B的兩倍，因Cell A 電漿泡 溫度較高，產生內爆的孔洞則較大。 Nashimoto等人指出，孔洞小於1.2μm與骨細胞結合 較適合。 * 3-2 表面形貌與粗糙度分析 因Cell B為火山狀孔洞，所以平均粗糙度較高。 推測平均粗糙度較高之Cell B ，因孔洞較小且密集，對形成仿生磷灰石較佳。 圖3.表面粗糙度 * 3-3 XRD分析 Cell A在PEO處理時，其電漿泡溫度較高，銳鈦礦相將轉變為金紅石相。 Cell B氧化層之銳鈦礦相較多。 分析結果與敘述不符合， 推測Cell B之銳鈦礦是較少的。 圖4.XRD分析 * 3-4 浸泡SBF後之微結構分析 浸泡7天後， Cell B的磷灰石較為密集 浸泡14與21天後， Cell B的磷灰石已完全覆蓋且密集 氧化層表面孔洞越大，導致磷灰石生成量降低 * 四、結論 1. Cell B呈現火山狀孔洞，並有較高的表面粗糙度。 2. Cell B之XRD分析上顯示，其銳鈦礦相較多。 3. 浸泡SBF生物活性測試之Cell B的磷灰石生成速度較快。