羟基磷灰石涂层显微结构研究

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)具有良好的生物活性与生物相容性，能与骨组织直接结合，但烧结的羟基磷灰石陶瓷强度较低，无法满足人工关节及齿根等受力部位的要求。1986年，荷兰人K．DeGroot和美国人J.F.Kay分别利用等离子喷涂技术成功地制备了羟基磷灰石涂层。从此，对羟基磷灰石涂层的研究有了长足的进展。我国于1988年也取得成功，并试用于临床。同烧结羟基磷灰石体材料相比，羟基磷灰石涂层／钛合金复合体克服了羟基磷灰石体材料的脆性，充分发挥了钛合金材料强度高和韧性好的特点，提高了植人体的承载和抗冲击能力。同时，又很好地利用了羟基磷灰石良好的生物活性，使植人体能与骨组织有很好的结合。等离子喷涂的羟基磷灰石涂层是目前临床上应用最广泛、也是最成功的人工骨替换材料，广泛用于人工髋关节和人工齿根种植体等受力部位。

羟基磷灰石涂层在临床UC2900应用中尚有两个关键的问题有待解决：

(1)涂层与骨组织的结合有待提高。大量的实验以及临床应用结果表明，羟基磷灰石涂层具有良好的生物相容性，能与骨组织直接结合。但在有些特定条件下，特别是茌假体并不匹配情况下，涂层往往不能与骨组织取得较好的结合。这就需要涂层不仅具有良好的生物相容性，还应当具有较好的生物活性和成骨性能，能诱导更多的新骨形成。

(2)涂层的长期稳定性有待改进。涂层的使用寿命通常应在10年以上，所以涂层的降解速度不能过快，在体内应能够长期保持稳定。

影响羟基磷灰石涂层的降解和成骨性能的因素很多。这不仅与涂层材料的化学组成、相组成、结晶度、表面形貌和粗糙度等因素相关，还与其他一些因素有关，如手术的技巧、术后的负荷以及病人的个体差异，等等。其中，涂层的结晶度对其降解和成骨性能的影响较大。大量的体外和体内实验都证明低结晶度的羟基磷灰石涂层具有较快的降解速度。涂层的快速降解可能会引起涂层表面剥落，破坏涂层与骨组织的结合界面，甚至能引起整个假体的失效。但在另一方面，涂层的降解产物能刺激体内的某些细胞和蛋白的反应，进而诱导更多的新骨形成。羟基磷灰石涂层的结晶度对涂层的降解及成骨性能的影响是复杂而重要的过程，这里从显微结构的角度研究了羟基磷灰石涂层结晶度对涂层性能的影响。