炭／炭复合材料表面等离子体喷涂羟基磷灰石涂层的生物学性能

第２３卷第２期　２００８年６月　新型炭　

ＮＥＷ　ＣＡＲＢＯＮ　材料　

ＭＡＴｅＲＩＡＬＳ　Ｖｏ１．２３　Ｎｏ．２　

Ｊｕｎ．２００８　

Ａｒｔｉｃｌｅ　ＩＤ：　１００７—８８２７（２００８）０２－０１４４－０５　

Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｐｌａｓｍａ　ｓｐｒａ　ｙｍｇ　ＣＡＯ　Ｎｉｎｇ’，ＢＡＩ　Ｙｕｎ—ｑｉａｎｇ’

，ＭＡ　Ｑｕａｎ—ｓｈｅｎｇ　，ＳＵＩ　Ｊｉｎ—ｌｉｎｇ　，ＬＩ　Ｍｕ—ｓｅｎ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅ￣ｎｇ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ　２５００６　１，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｉａｌ　Ｈｏｓｐｉｔａｌ，Ｊｉｎａｎ　２５０００１，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｒｉｎｇ　１０２６１７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ（ＨＡ）ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ（Ｃ／Ｃ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｂｙ　ｐｌａｓｍａ　ｓｐｒａｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｅｄ　ｂｙ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ａｎｄ　ｉｎ　ｖｉｖｏ　ｍｅｔｈｏｄｓ．Ｔｈｅ　Ｘ—ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｃｏｎｓｉｓｔｅｄ　ｏｆ　ＨＡ．ｏｔ．ｔｒｉｃａｌ—　

ｃｉｕｍ　ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ａｎｄ　ｔｅｔｒａｃａｌｃｉｕｍ　ｐｈｏｓｐｈａｔｅ．Ｔｈｅ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｗａｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ａ　Ｒｉｎｇｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｗｉｔｈ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　ｔｉｍｅ，ｎｅｗ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ａｐｐｅａｒｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｔｈｅｓｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｂｅ—　ｃａｍｅ　ｂｉｇｇｅｒ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｄａｙｓ　ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｎｉｍａｌｓ　ｈａｄ　ｎｏ　ｉｎｆｌａｍｍａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｗｅｒｅ　ｆｉｒｍｌｙ　ａｔｔａｃｈｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｈｉｓｔｏｌｏｇｉｃａｌ　ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅｒｅ　ｗａｓ　ｏｂ—　ｖｉｏｕｓ　ｂｏｎｅ　ｔｉｓｓｕｅ　ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｌｉｇｈｔ，ｔｈｅ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｐｌａｓｍａ—ｓｐｒａｙｅｄ　ｏｎ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｈａｖｅ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ａｎｄ　ｓｈｏｗ　ｐｒｏｍｉｓｅ　ａｓ　ａ　ｂｏｎｅ　ｒｅｐａｉｒｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａ１．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ；Ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；Ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｔｅｓｔ；Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ＣＬＣ　ｎｕｍｂｅｒ：ＴＢ　３３２　Ｄｏｃｕｍｅｎｔ　ｃｏｄｅ：　Ａ　

１　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（Ｃ／Ｃ）ｈａｖｅ　ｅｘｃｅｌ—　ｌｅｎｔ　ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｔｈｅｉｒ　ｅｌａｓｔｉｃ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ｉｓ　ｃｌｏｓｅ　ｔｏ　ｔｈａｔ　ｏｆ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｎｅ，ｔｈｅｙ　ｃａｎ　ａｖｏｉｄ　ｂｏｎｅ　ｒｅｓｏｒｐｔｉｏｎ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｓｔｒｅｓｓ　ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ¨，２　ｊ．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｈｙｄｒｏｐｈｏ—　

ｂｉｃ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｕｎｐｒｏｃｅｓｓｅｄ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｎｏｍａｄｉｃ　ｃａｒｂｏｎ　ｆｌｏｗ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｂｏｄｙ　ｆｌｕｉｄ　ａｎｄ　ｄｅ—　ｐｏｓｉｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｋｉｎ．ｃａｕｓｉｎｇ“Ｂｌａｃｋ　Ｓｋｉｎ　Ｅｆｆｅｃｔ”Ｌ　３　Ｊ．　

Ｗｈｅｎ　ｉｔ　ｉｓ　ｉｍｐｌａｎｔｅｄ　ｉｎ　ｈｕｍａｎ　ｂｏｄｙ　ｆｏｒ　ａ　ｌｏｎｇ　ｔｉｍｅ．　

ｉｔ　ｌａｃｋｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｂｏｎｅ　ｔｉｓｓｕｅ．　Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ（ＨＡ）ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｈａｒｄ　ｔｉｓｓｕｅ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ．ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｏｒｇａｎｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｏｎｅ　．Ｈｏｗｅｖｅｒ．　ｏｗｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｏｏｒ　ｆｒａｃｔｕｒｅ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＨＡ　ｂｕｌｋ．　ｍｉｓ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｃａｎｎｏｔ　ｍｅｅｔ　ｔｈｅ　ｂｉｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｄｅｍａｎｄ　ａｓ　ｂｏｎｅ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａ１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｉｏａｃｔｉｖｅ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｃｏｍ—　ｂｉｎｅ　ｔｈｅ　ｆｉｎｅ　ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　ＨＡ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｇｏｏｄ　ｂｉｏｍｅ—　ｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ．ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｃａｒｂｏｎ　ｐｏｗｄｅｒ　ｄｅｓｑｕａｍａｔｅ　ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ．　Ｓｅｖｅｒａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｐａｒｅ　ＨＡ　ｂｉｏａｃｔｉｖｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ。ｓｕｃｈ　ａｓ　ｃｈｅ—　ｍｉｃａｌ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｌ３　．ｉｏｎ　ｂｅａｍ—ａｓｓｉｓｔｅｄ　ｄｅ—　ｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｌ　６　Ｊ，　ｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｉｎｔｅｒ　，ｐｌａｓｍａ　ｓｐｒａ—　

ｙｉｎｇ　，ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ．Ａｍｏｎｇ　ｔｈｅｍ，ＸＩｏＮＧ　Ｘｉｎ－ｂｏ　ｅｔ　ａ１．．ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｉｏａｃｔｉｖｅ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｂｙ　ｓｏｎｏｅｌｅｃｔｏｄｅｐｏｓｔｉｏｎ／ａｌｋａｌｉｎｅ—ｈｅａｔ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｔｈｅｙ　ａｌｓｏ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｔｈｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｂｙ　ｍｅａｎｓ　ｏｆ　Ｘ—ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒａｍａｎ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｒｅｖｅａｌｅｄ　ｔｈａｔ　ａ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｂｏｎｄ　ｉｓ　ｆｏｒｍｅｄ　ｂｅ．　ｔｗｅｅｎ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｐ—ｏ—ｃ　ａｎｄ　Ｈ—Ｏ—Ｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｂｏｎｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ［９，１０］．ＨＡＮ　Ｈｏｎｇ—ｍｅｉ　ｅｔ　ａ１．ｓｔｕｄｉｅｄ　ｃａｌｃｉｕｍ　

ｐｈｏｓｐｈａｔｅ　ｓｏｎｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃａｒｂｏｎ　ｆａｂｒｉｃｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｎ　ｏｓｔｅｏｂｌａｓｔ　ｃｅｌｌ　ｖｉａｂｉｌｉｔｙ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ¨　．Ｐｌａｓ．　ｍａ　ｓｐｒａｙｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅ—　ｐａｒｅ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ　ｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｐｌａｓｍａ—ｓｐｒａｙｅｄ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｕｓｕａｌｌｙ　ｈａｖｅ　ｆｉｎｅ　ｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙ　ａｎｄ　ｅｎｏｕｇｈ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｂｏｎｄ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｕｂｓｔｒａｔｅ．Ｔｈｅ　ＨＡ　ｐｌａｓｍａ—ｓｐｒａｙｅｄ　ｔｉｔａｎｉｕｍ　ａｎｄ　ｔｉｔａｎｉｃ　ａｌｌｏｙｓ　ｈａｖｅ　ａｃｑｕｉｒｅｄ　ｐｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ａｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｉｎ　ｃｌｉｎｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａ－　ｔｉｏｎｓ【１２，１３　Ｊ．Ｎｅｖｅｒｔｈｅｌｅｓｓ，ａｓ　ｔｈｅ　ｔｉｓｓｕｅ　ｒｅｐｌａｃｉｎｇ　ｍａ—　

ｔｅｒｉａｌｓ　ａｒｅ　ｈａｒｄ，ｆｕｒｔｈｅｒ　ｓｔｕｄｉｅｓ　ｎｅｅｄ　ｔｏ　ｂｅ　ｃａｒｄｅｄ　ｏｕｔ　ｏｎ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｂｅｈａｖｉｏｒ　ｏｆ　ＨＡ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｎ　Ｃ／Ｃ　ｃｏｍ—　ｐｏｓｉｔｅｓ．　Ｕｎｄｅｒ　ｎｏｒｍａｌ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．ｔｈｅｒｅ　ａｒｅ　ｔｗｏ　ｗａｙｓ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ｔｈｅ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎ　ｖｉｖｏ　ｔｅｓｔ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎ　ｖｉｔｒｏ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．ｔｈｅ　ｓａｍ—　ｐｉｅｓ　ｗｅｒｅ　ｉｍｍｅｒｇｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｒｉｎｇｅｒ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　１４　Ｊ．Ｔｈｉｓ　

ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｉｏｎ　ｓｐｅｃｉｅｓ．　

Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　ｄａｔｅ：２００７－０７－０２；　Ｒｅｖｉｓｅｄ　ｄａｔｅ：２００８－０５－２７　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｉｔｅｍｓ：Ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｌａｎ　ｏｆ　Ｓｈａｎｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ（２００６ＧＧ２２０２００９），Ｄｏｃｔｏｒａｌ　Ｐｒｏｇｒａｍ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈｅｒ　Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｈｉｎａ（２００６０４２２０４０）．　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　ａｕｔｈｏｒ．ＬＩ　Ｍｕ—ｓｅｎ，Ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｍｓｌｉ＠ｓｄｕ．ｅｄｕ．ｃａ　Ａｕｔｈｏｒｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ：ＣＡＯＮｉｎｇ（１９８２一），ｍａｌｅ．Ｄｏｃｔｏｒ　Ｓｔｕｄｅｎｔ．ｅｎｇａｇｅｄｉｎ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｍａｒｔｉａｌｓ．Ｅ—ｍａｌｌ：ｃａｏｎｉｎｇ１９８２＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｒｎ