碳_碳复合材料表面改性及其生物响应特性.pdf

60材料工程/2006年4期

碳/碳复合材料表面改性及其生物响应特性
SurfaceModificationTechnologiesandBiological
ResponsePropertiesofBioactiveCoatingson
Carbon/CarbonComposites

翟言强,李克智,李贺军,刘皓,赵建国
(西北工业大学材料学院,西安710072)
ZHAIYan2qiang,LIKe2zhi,LIHe2jun,LIUHao,ZHAOJian2guo
(SchoolofMaterialsScience,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi′an710072,China)

摘要:碳/碳复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,它具有优异的力学性能,特别是它的弹性模量与人骨相当,是一
种具有潜力的骨修复和替代生物材料。但是由于碳/碳复合材料为生物惰性材料,其与骨组织表面仅仅是机械结合,通
过表面改性,可在其表面构筑生物活性涂层以提高其生物活性和减少碳颗粒的释放。本文在综述了碳/碳复合材料表面
生物活性涂层制备方法及其生物学响应特性的基础上,分析了目前研究中存在的问题,提出一些解决的办法,并展望了
其发展前景。
关键词:碳/碳复合材料;表面改性;生物特性;骨替换
中图分类号:TB332;R318文献标识码:A文章编号:100124381(2006)0420060207

Abstract:Carbon/carboncompositespreservedtheinherentexcellentbiocompatibilityofcarbon.
Theirmechanicalpropertiescanbetailoredtobesimilartothoseofbone.Carbon/carboncomposites
wereconsideredtobepromisingmaterialsfororthopedicanddentalsurgery.However,ithadnobio2
activityandfailstoformchemicalbondwithhostbone.Bioactivecoatingsoncarbon/carboncompos2
itessubstratecanimproveitsbioactivityandreduceoccurrenceofcarbondebris.Thecoatingtechnol2
ogiesandbiologicalpropertiesofbioactivelayersoncarbon/carboncompositeswerereviewed.The
currentresearchsituationsandproblemsconcerningcarbon/carboncompositesinartificialboneswere
discussed.Themeanstosolvetheseproblemsandtheprospectsofcarbon/carboncompositesinarti2
ficialboneswerepredicted.Itwasbelievedthatsurfacemodificationinimplantationofcarbon/carbon
compositesshouldpromoteitsapplicationinartificialbones.
Keywords:carbon/carboncomposites;surfacemodification;biologicalproperty;bonereplacement

碳单质材料被认为是所有已知材料中生物相容性子可以被巨噬细胞吞噬,转移到远离植入点的部位,在
最好的材料[1]。碳/碳(C/C)复合材料克服了单一碳附近淋巴结停留,最后被吸收[6-11]。人体组织并没有
材料的脆性,继承了碳材料固有的生物相容性,同时兼受到碳粒子存在的侵害,这反映了机体组织与碳材料
有纤维增强复合材料的高韧性、高强度等特点,且力学的高度相容性,但为保证植入体的稳定性,使其能与骨
性能可设计、耐疲劳、摩擦性能优越、质量轻、具有一定组织化学键合和加快新骨组织的生长,避免对人体产
的假塑性、微孔有利于组织生长,特别是它的弹性模量生某些未知的影响,减少摩擦碳碎片的产生和污染周
与人骨相当,能够克服其他生物材料的不足,是一种综围组织,可在其表面构筑生物活性涂层。因此,充分利
合性能优异、具有潜在力的骨修复和替代生物材用碳/碳复合材料的生物相容性,赋予其生物活性,成
料[2-7]。但由于碳/碳复合材料为生物惰性材料,表面为研制新一代骨修复或替代材料的发展趋势。
疏水,