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纯钛及其钛合金由于其与骨近似的弹性模量、良好的生物相容性及在生物环境下的优良耐腐蚀性能等被广泛用于人工髋关节、牙科和整形外科植入物等。然而,钛及其钛合金与骨仅是一种简单嵌合型骨连结,并非化学骨连结,因此它可以导致植入物和宿主骨之间连结的松动而最终导致联结失效。普遍认为,对于人工生物材料,基本安全要求是,在体内环境条件下,生物材料表面类骨磷灰石的形成,能促使其与宿主骨形成化学骨连结。据文献报道,中间过渡层可以对HAP涂层和金属基体之间形成化学骨连结产生重要影响。在钛合金表面制备出稳定的氧化钛纳米结构有望改善其生物活性,并且这种纳米结构将会加强金属基体和磷灰石的结合强度。通过阳极氧化方法可以在纯钛或钛合金表面形成氧化钛基复合纳米结构。本文探讨了纯钛及钛合金(包括Ti35Nb、Ti35Nb5Zr、Ti35Nb10Zr和Ti35Nb15Zr合金,以及时效态Ti35Nb5Zr合金)的阳极氧化工艺,主要研究了复合纳米氧化物非晶纳米结构表面的润湿性、体外生物活性和该纳米结构与细胞相互作用的结果,并对Ti-Nb-Zr-O纳米结构的药物缓释性能作了初步探索。同时比较研究了纯钛金属与Ti-O纳米结构在润湿性和与细胞相互作用上的差异。重点分析了合金元素对该复合纳米氧化物纳米结构的润湿性和体外生物活性的影响,对各种纳米结构的表面润湿性和体外生物活性进行了研究和比较。实验结果表明:通过阳极氧化法制备的复合氧化物纳米结构,可以显著改善钛合金表面的生物性能。对Ti35NbxZr合金氧化体系的研究发现:未经阳极氧化处理的Ti35NbxZr合金表面是属于弱亲水性的,而通过阳极氧化处理得到的Ti-Nb-O和Ti-Nb-Zr-O纳米管结构则表现出较强的疏水性能。合金中Zr含量的增加可以显著改善该纳米管结构的润湿性,相比未掺杂的TiO2纳米管,Nb、Zr掺杂的TiO2纳米管具有更快的诱导磷灰石形成速率,同时Nb、Zr掺杂的纳米结构也具有与未掺杂的TiO2纳米管相类似的细胞贴附性。对于庆大霉素/Ti-Nb-Zr-O纳米结构载药系统的研究表明,高含量载药量的释放过程比低含量载药量的释放过程更为缓慢,持续时间也更长。同时,从药物最终的释放效率来看,载药量越高,纳米管中的药物残留也相对越多。