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随着生活方式相关疾病增多，Ti-6Al-4V 合金虽在医疗植入领域有优势，但仍需提升性能。研究人员开发了 Bioactive glass（BG）和 Fe?O?纳米颗粒复合涂层。结果显示该涂层能改善腐蚀抗性、生物活性等，为植入物应用提供新方向。
在当今社会，人们对健康的关注度日益提高，医疗技术也在不断发展。然而，一些生活方式相关疾病，如心血管和骨科疾病，却给人们的健康带来了巨大挑战。在骨科治疗中，植入物的使用十分普遍，Ti-6Al-4V 合金凭借其良好的生物相容性、耐腐蚀性和高机械强度，成为了医疗植入物的热门选择。但它也存在一些问题，比如生物活性不足，难以与周围组织快速紧密结合，影响治疗效果。而且，长期暴露在人体环境中，其耐腐蚀性也面临考验。为了解决这些问题，研究人员不断探索新的方法，希望能提升 Ti-6Al-4V 合金植入物的性能。
在此背景下，研究人员开展了一项关于在 Ti-6Al-4V 合金上制备 Bioactive glass（生物活性玻璃，BG）和 Fe?O?纳米颗粒复合涂层的研究。该研究成果发表在《Applied Surface Science Advances》上。这项研究意义重大，若能成功开发出性能优异的复合涂层，将为骨科植入物领域带来新的突破，提高患者的治疗效果和生活质量。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先是溶胶 - 凝胶法（sol-gel method）合成 Bioactive glass；接着将其与 Fe?O?纳米颗粒配制成悬浮液，通过电泳沉积（Electrophoretic Deposition，EPD）技术在 Ti-6Al-4V 合金基底上制备涂层；然后运用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）、X 射线能谱仪（Energy Dispersive Spectroscopy，EDS）等多种表征手段对涂层的微观结构、表面性质、电化学行为、生物活性等进行分析；还通过细胞实验评估涂层的细胞毒性和细胞黏附能力。
下面来详细看看研究结果：
- 涂层微观结构分析：SEM 分析显示，合成的 Bioactive glass 粉末平均粒径为 3.06 ± 1.64 μm，适合电泳沉积。涂层中元素分布均匀，含 Fe?O?的 B95-F5 样本平均粒径略大于不含 Fe?O?的 B100-F0 样本。B100-F0 样本涂层平均厚度为 158.75 μm，B95-F5 样本为 148.75 μm，Fe?O?纳米颗粒的加入使涂层厚度减小。
- 涂层表面粗糙度和润湿性分析：B100-F0 和 B95-F5 样本的平均粗糙度分别为 1.97 ± 0.65 μm 和 2.29 ± 0.68 μm，均大于未涂层样本。含 Fe?O?纳米颗粒的涂层粗糙度更高。未涂层基底平均接触角为 55.08°，B100-F0 样本为 20.59°，B95-F5 样本进一步降至 17.59°，表明涂层显著提高了基底的亲水性。
- 电化学行为：通过动电位极化测试和电化学阻抗谱（Electrochemical Impedance Spectroscopy，EIS）研究发现，涂层能提高 Ti-6Al-4V 样本的电化学稳定性。B95-F5 样本的腐蚀电流密度（Icorr）更低，电荷转移电阻（Rct）更高，说明 Fe?O?纳米颗粒的加入降低了基底的腐蚀速率，提高了涂层的耐腐蚀性能。
- 涂层生物活性分析：将样本浸入模拟体液（Simulated Body Fluid，SBF）后，SEM-EDX 分析显示，随着浸泡时间延长，涂层表面出现钙和磷的沉积，形成了羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）。B100-F0 和 B95-F5 样本的钙磷比（Ca/P）在浸泡后降低，表明形成了无定形磷酸钙，这是涂层具有生物活性的标志。B95-F5 样本由于 Fe?O?颗粒的作用，生物活性增强。
- 涂层细胞毒性分析：MTT 细胞毒性试验表明，B100-F0 样本的细胞活力在 3 天内从 76% 降至 70%，B95-F5 样本从 80% 降至 46%。B95-F5 样本细胞活力下降可能是 Fe?O?纳米颗粒的潜在细胞毒性所致，其被细胞内化后释放的游离铁会诱导活性氧物种（Reactive Oxygen Species，ROS）产生，损害细胞。
研究结论和讨论部分指出，该研究成功制备了 Bioactive glass 和 Fe?O?纳米颗粒复合涂层以及 Bioactive glass 单一涂层。复合涂层改善了 Ti-6Al-4V 合金的表面粗糙度、亲水性和耐腐蚀性，提高了生物活性，促进了细胞黏附。然而，B95-F5 样本的细胞活力在 3 天内有所下降，这提示在未来的研究中，需要进一步优化涂层配方和制备工艺，以平衡生物活性、细胞相容性和长期性能，为 Ti-6Al-4V 合金植入物的临床应用提供更可靠的保障。这项研究为医疗植入物涂层的发展提供了重要的理论依据和实践参考，有望推动骨科医疗技术的进步。
