鈦鎳合金因具有良好的性能成為心血管支架的首選材料，但常用的激光切割制備的支架表面粗糙，植入人體后易導(dǎo)致腐蝕和溶血，因此需要進行表面處理。

電解拋光因具有拋光效率高、效果好等優(yōu)點常作為鈦鎳合金支架的最后一道處理工序。目前常用的拋光液體系為酸-醇體系[1-3]，如硝酸-正丁醇[4]、硫酸-甲醇[5]等，該體系拋光效率高、效果好，但腐蝕性強、危險系數(shù)高，在基礎(chǔ)拋光液中加入如氟化銨[6]、檸檬酸[7]、乳酸[8]、三乙醇胺[9]等添加劑能進一步優(yōu)化拋光效果。

針對鈦鎳絲材粗糙表面引起的腐蝕、溶血問題，本文以酸-醇拋光液為基礎(chǔ)拋光液、有機酸和醇為添加劑，研究拋光液成分對鈦鎳合金絲材拋光效果的影響，以獲得適宜的拋光液成分，提高鈦鎳絲材的表面質(zhì)量、抗腐蝕性和生物相容性。

1、實驗原料與方法

1.1實驗原料與設(shè)備

實驗原料為經(jīng)低溫?zé)崽幚砗统醪綑C械拋光的49.2Ti50.8Ｎｉ合金絲材，規(guī)格為φ0.5mm×10mm。實驗所用化學(xué)試劑包括高氯酸、檸檬酸、甲醇、甘油、磷酸、無水乙醇等，均為分析純。主要實驗儀器為ＩＴ6833型直流穩(wěn)壓電源、ＤＳ-101Ｓ集熱式恒溫加熱磁力攪拌器、燒杯、超聲波清洗儀、玻璃棒等。

1.2電解拋光

絲材預(yù)處理：將絲材試樣浸沒在恒溫50℃的62％磷酸[10]溶液中，攪拌條件下浸泡30min，取出后用無水乙醇超聲清洗10min，干燥后裝入密封袋中。

電解拋光：以預(yù)處理后的絲材試樣為陽極、鉑片（10mm×10mm）為陰極，陰極和陽極均完全浸沒在拋光液中，在ＩＴ6833型直流穩(wěn)壓電源（通過軟件PV6800調(diào)控電壓參數(shù)）上進行電解拋光，拋光液基礎(chǔ)成分為：12ｍＬ高氯酸＋108ｍＬ甲醇。各拋光液添加劑種類及濃度與電解拋光參數(shù)分別如表1與表2所示。

陽性對照組，離心管中10ｍＬ去離子水作為陰性對照組，將試樣浸泡在10ｍＬ生理鹽水中、37℃水浴保溫30min作為實驗組，然后在陽性對照組、陰性對照組和實驗組中分別加入0.2ｍＬ稀釋抗凝兔血（抗凝兔血與生理鹽水體積比4∶5），輕輕搖晃均勻后在37℃下保溫1ｈ，以離心速度2000r/min對溶液離心5min，取上層清液在550nm處測試吸光度值。

式中ＯＤ實驗為實驗組吸光值；ＯＤ陽性為陽性對照組吸光值；ＯＤ陰性為陰性對照組吸光值。

血小板黏附實驗：將樣品放置在12孔板中，取新鮮抗凝兔血加入離心管中，以離心速度1200ｒ/min離心10min，取上層富血小板血漿浸沒孔板中的樣品，37℃恒溫培育2ｈ后取出孔板，用ＰＢＳ漂洗兩次，以去除未黏附的血小板，再加入戊二醛固定12ｈ，經(jīng)過30％、50％、70％、80％、90％和100％酒精梯度脫水和噴金后，在掃描電鏡下觀察血小板黏附情況。

2、結(jié)果與討論

2.1添加劑對拋光過程的影響

為選擇合適的拋光電壓，以拋光液1為例，探究了電解拋光鈦鎳絲材過程中的電壓-電流關(guān)系，如圖1（ａ）所示。圖中ＢＣ段電流隨著拋光電壓升高達到近似平臺值，此階段為鈍化拋光階段；CD段電流隨電壓升高急劇升高，為過鈍化出光階段；ＡＢ段處于活化溶解階段，粗糙度有初步改善；拋光電壓高于Ｄ點后處于過鈍化階段，電壓過大，陽極迅速溶解，氣體劇烈逸出導(dǎo)致拋光液沸騰，拋光效果差。為了獲得更好的拋光效果，結(jié)合鈍化整平和過鈍化出光2個階段，在BCD段電壓中選擇一段連續(xù)變化電壓作為拋光電壓，經(jīng)前期預(yù)實驗確定拋光電壓范圍為5～7Ｖ。

圖1（ｂ）為拋光電壓5～7Ｖ時鈦鎳絲材在不同拋光液中的拋光電壓-電流關(guān)系?？梢园l(fā)現(xiàn)，添加檸檬酸和甘油使電流平臺值更明顯，這是因為拋光液2中檸檬酸與陽極溶解出的Ｎｉ2＋形成可溶性絡(luò)合物，主要以ＮｉＣｉｔ－形式存在[11]，隨著拋光過程的進行，絡(luò)合物逐漸在陽極積累，形成一層液膜，在粗糙的樣品表面凸處液膜薄、電阻小，因此凸處溶解電流大，溶解出的陽離子更易擴散，溶解速度大于凹處，表面得到整平；拋光液3中甘油是表面活性劑且黏度大，溶解的陽離子更容易在陽極積累形成液膜；與單獨添加檸檬酸或甘油相比，兩者同時添加的拋光液4的緩蝕效果更好。

2.2表面形貌

圖2為電解拋光前后鈦鎳絲材表面形貌。拋光前樣品經(jīng)初步機械拋光后留下的劃痕明顯且深淺、分布不均勻，表面粗糙。經(jīng)拋光液1拋光后，樣品表面質(zhì)量已經(jīng)得到很大改善，尤其劃痕數(shù)量明顯減少，表面較為均勻，但依然存在較深的凹坑。經(jīng)過拋光液2、3拋光，樣品表面明顯更均勻平整，劃痕去除，檸檬酸和甘油的添加使拋光效果得到提升，但表面有少量蝕坑，這可能是因為拋光過程中絲材表面局部電流過大，導(dǎo)致腐蝕嚴(yán)重形成蝕坑。經(jīng)拋光液4拋光后樣品表面平整光滑，幾乎觀察不到蝕坑，拋光效果好。

粗糙度可以量化表面平整程度。圖3為電解拋光前后鈦鎳絲材表面粗糙度，圖4為拋光前后鈦鎳絲材表面形貌立體圖。拋光前鈦鎳絲材平均粗糙度為161.3nm，且波動大；拋光后粗糙度大幅度降低，波動也較小，整體較為均勻，其中拋光液4的拋光效果好，平均粗糙度為15.6nm，與圖2結(jié)果相符。

2.3抗腐蝕性

圖5為拋光前后鈦鎳合金絲材在37℃ＰＢＳ中的極化曲線，利用塔菲爾外推法對其進行分析，得到了各樣品的自腐蝕電位與自腐蝕電流，如表3所示。自腐蝕電位從－0.167Ｖ提高至0.045Ｖ，自腐蝕電流密度有所降低，表明經(jīng)電解拋光后，鈦鎳合金絲材抗腐蝕性有所提高。鈦鎳合金在人體中主要發(fā)生點蝕和均勻腐蝕，前者速度遠遠大于后者，拋光前表面粗糙不平，劃痕深度、長度不一，以孔蝕為主；拋光后表面平整、光滑，以均勻腐蝕為主，可見拋光后抗腐蝕性能有所提升。

圖6為拋光前后鈦鎳絲材在37℃PBS中浸泡不同時間時鎳離子溶出量。由圖6可知，5組樣品的鎳溶出量都隨著浸泡時間增加而減少。拋光前樣品的鎳溶出量一直很高，與其抗腐蝕性能差相一致。這是因為自然條件下粗糙表面形成的氧化層并不均勻，電化學(xué)不均勻區(qū)域更容易發(fā)生腐蝕，樣品經(jīng)初步機械拋光，近表面區(qū)域往往會展現(xiàn)較高水平的鎳[12]，腐蝕發(fā)生后鎳的溶出量高。經(jīng)拋光液4拋光后的樣品鎳溶出量在第3ｄ已經(jīng)下降到較低水平，這是因為拋光后樣品表面平整均勻，在PBS中生成一層均勻致密的氧化膜，抗腐蝕性能提高，阻止了鎳離子的溶出。經(jīng)拋光液1、2、3拋光后的樣品表面質(zhì)量雖然有所提高，形成了氧化膜，但依然存在部分坑蝕，鎳離子可能通過坑蝕溶出，鎳溶出量較拋光前樣品有所降低，但依然高于經(jīng)拋光液4拋光后的樣品。

2.4血液相容性

表4為拋光前后鈦鎳絲材表面溶血率。拋光前樣品溶血率達到2.333％，為輕微溶血材料，經(jīng)拋光液1拋光后樣品溶血率沒有明顯降低，但經(jīng)拋光液2、3、4拋光后樣品溶血率明顯下降，其中經(jīng)拋光液4拋光后樣品溶血率降至0.333％。醫(yī)用材料對紅細胞產(chǎn)生的破壞包括機械損傷和材料可溶性離子化學(xué)作用兩方面[14]，拋光前樣品表面粗糙、鎳離子溶出多，劃痕邊角尖銳，造成紅細胞膜機械損傷，鎳離子可通過抑制酶的活性使紅細胞結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，膜的通透性增強，使膜破裂，引起溶血。經(jīng)拋光液1拋光后樣品雖然粗糙度有明顯下降，但鎳離子溶出較多，拋光液1拋光后樣品依然輕微溶血。拋光液2、3、4拋光后樣品表面粗糙度和鎳溶出量明顯降低，材料有較好的血液相容性。圖7為拋光前后鈦鎳絲材表面的血小板黏附情況，圖8為拋光前后鈦鎳絲材表面的血小板形態(tài)。拋光前樣品表面血小板聚集明顯，處于激活狀態(tài)。經(jīng)拋光液1拋光后樣品表面血小板黏附多，部分血小板已經(jīng)伸出偽足，血小板已經(jīng)激活。經(jīng)拋光液2、3、4拋光后樣品表面血小板黏附和聚集明顯減少，血小板有輕微變形，處于初步激活。這是因為拋光前樣品表面粗糙，吸附蛋白質(zhì)的有效面積增加，更容易導(dǎo)致血小板黏附[15]。

3、結(jié)論

1）最佳拋光液組成為高氯酸-檸檬酸-甲醇-甘油，其中檸檬酸濃度為2.91g/L，甘油濃度為83.33ml/L，用優(yōu)化后的拋光液對鈦鎳合金絲材進行電解拋光，表面粗糙度由拋光前的161.3nm降至15.6nm，表面平整光亮。

2）拋光后樣品自腐蝕電位由－0.167Ｖ升至0.045Ｖ，自腐蝕電流密度由10－5.49Ａ/cm²降至10－6.08Ａ/cm²，鎳離子溶出量也明顯低于拋光前樣品，拋光后鈦鎳合金絲材抗腐蝕性能明顯提高。

3）經(jīng)拋光液4拋光后樣品溶血率由2.333％降至0.333％，絲材表面溶血情況得到改善。拋光前樣品表面血小板聚集明顯，已有鋪開跡象，處于激活狀態(tài)；經(jīng)拋光液4拋光后樣品表面血小板黏附數(shù)量顯著減少，血小板有輕微變形，處于初步激活狀態(tài)。綜合可知，拋光后鈦鎳合金的血液相容性得到了改善。

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