Page 54 - 南京医科大学学报自然科学版
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第42卷第10期
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              250Xi，Thermo 公司，美国），CS310H 电化学工作站                 铂片和Ag/AgCl 分别为辅助电极和参比电极，以各
             （武汉科斯特仪器股份有限公司），CS Studio 5 腐蚀                     组的不同模拟体液为电解质，每组 3 个样本，在
              测试软件（武汉科斯特仪器股份有限公司），电感耦                           （37.0±0.5）℃温度下进行电化学腐蚀测试。三电极
              合等离子体原子发射光谱仪（Vista AX，Varian公司，                   放入反应池后，通过导线与电化学工作站相连。先
              美国）。                                              测试开路电位1 h，待电位波动不超过2 mV时开始电化
              1.2  方法                                           学 阻 抗 谱（electrochemical impedance spectroscopy，
              1.2.1  试件准备                                       EIS）测试，在 1~10 mHz 的频率范围内选择振幅为
                  制备纯钛试件（直径10 mm，厚度1 mm），SiC砂                   10 mV 的正弦微扰信号，自高频向低频扫描。采集
              纸逐级打磨（400、600、800、1 000、1 200目），依次采               奈奎斯特图、波特阻抗图、波特相位图，获得的阻抗
              用双蒸水、无水乙醇、双蒸水分别超声清洗 10 min，                       谱导入 ZSimpWin 软件，选择适当的等效电路进行
              吹干后备用。用导电胶将1根铜线固定于纯钛试件                            数据分析和参数拟合。
              背面，裸露的铜线及试件的背面和侧面用环氧树脂                            1.2.7  钛离子释放检测
              胶包裹，仅暴露直径10 mm的圆形试件正面，待环氧                              通过浸泡试验评估不同模拟体液环境下纯钛
              树脂凝固后，按上述方法完成超声清洗，吹干备用。                           试件的钛离子释放量。ICP⁃OES检测各组收集的浸
              1.2.2  电解质溶液配制                                    提液中钛离子含量，每组3个样本。
                  电化学腐蚀实验和浸泡实验采用相同的电解                           1.3  统计学方法
              质溶液。在 HBSS 中加入 BSA 和/或 H2O2，配制模拟                       采用SPSS 22.0 软件进行统计分析，对电化学腐
              不同体液环境的电解质溶液。HBSS 组设为对照，                          蚀参数和金属离子释放量进行方差齐性检验，显示
              实验组包括 HBSS+BSA 组、HBSS+H2O2 组、HBSS+                方差齐，进行单因素方差分析和 LSD 多重比较，检
              BSA+H2O2组。溶液中的 BSA 和 H2O2的最终浓度分                   验水准α=0.05。
              别为40 g/L和500 μmol/L。
                                                                2 结     果
              1.2.3  浸泡试验
                  将上述 4 组的纯钛试件分别置于 12 孔细胞培                      2.1  钛表面微形貌
              养板中，每孔加入1 mL模拟不同体液环境的电解质                               扫描电镜观察纯钛试件在4种不同模拟体液中
              溶液，置于细胞培养箱（37℃、5% CO2 ）中。每天采                      浸泡 7 d 后的表面形貌见图 1。浸泡于含 BSA 的
              集浸提液，并更换相应的溶液，浸泡 7 d 后，收集试                        HBSS 液中试件的表面微形貌与 HBSS 组无明显差
              件和浸提液样本。                                          异，均可见整齐的机械划痕，偶见微小孔洞。HBSS+
              1.2.4  表面微形貌观察                                    BSA+H2O2 组试件表面的微孔稍有增多。而对于
                  收集4组浸泡7 d后的试件，双蒸水、无水乙醇、                       HBSS+H2O2组试件，表面机械划痕几乎消失，清晰可
              双蒸水依次超声清洗10 min，吹干，采用扫描电子显                        见大量点蚀孔，高倍镜下见局部点蚀孔大而深，形
              微镜观察试件的表面微形貌。                                     状不规则。
              1.2.5  表面元素分析                                     2.2  钛表面元素分析
                  收集 4 组浸泡 7 d 后的试件，超声清洗吹干，采                         对 4 组在不同模拟体液中浸泡 7 d 后的纯钛试
              用XPS 检测分析试件的表面元素组成和化学状态，                          件表面进行 XPS 广谱和高像素窄谱分析。图 2A 的
              使用单色 Al⁃Kα电极（15 kV，150 W，45°入射角），                 XPS 广谱分析显示，4 组试件表面均检测到钛和氧
              使用 160 eV 和 40 eV 的通能分别进行表面元素广                    元素，相比于 HBSS 组，HBSS+BSA 组无明显变化，
              谱分析和高像素窄谱分析。国家标准与技术研究                             HBSS+H2O2组试件表面的钛、氧峰强度明显升高，
              所 XPS 在线数据库（http：//srdata.nist.gov/xps/）用作        HBSS+BSA+H2O2组的钛、氧峰强度低于 HBSS+H2O2
              确定参考结合能值的参考。参照外来污染碳的                              组。图 2B、C 分别为 Ti 2p 和 O 1s 的 XPS 高像素窄
              C 1s的结合能（284.8 eV）确定XPS 谱的特征。根据                   谱分析，结果表明：试件表面的Ti 2p包含458.5 eV、
              峰面积和原子灵敏度因子对表面化学成分进行半                             464.4 eV 处的 2 个 TiO2峰，相比对照组，HBSS+BSA
              定量分析。                                             组无明显变化，HBSS+H2O2组试件表面 Ti 2p 的 2 个
              1.2.6  电化学腐蚀测试                                    TiO2峰均明显升高，而加入 BSA 后则呈下降趋势。
                  采用经典三电极体系，纯钛试件为工作电极，                          试件表面O 1s峰的变化趋势与Ti 2p峰一致，HBSS+
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