钛及钛合金因其良好的生物学性能和力学性能,在临床上被广泛用作硬组织修复与替换材料。然而,长期的临床应用结果表明,植入体周围容易发生松动及术后感染等并发症。因此,对钛表面进行改性,使其具有更好的骨整合性能和抗菌性能具有十分重要的科学意义和应用前景。现阶段研究结果表明,生物活性元素对细胞及细菌行为都有着重要的影响;且在前期研究中我们发现等离子体电解氧化（PEO）可以在钛表面制备硬度大、结合强度高以及抗磨损性能好的涂层,同时,通过调节电解液的组成成分,也可以调控表面氧化层的元素组成。因此,本研究采用PEO技术,在钛基体表面制备含有不同生物活性组分（Si、Zn、Si/Zn）的氧化钛涂层,通过调控元素含量及组成使其表现出不同的生物学效应,通过体外细胞培养实验评价了涂层的成骨性能和成血管性能,通过大鼠骨植入实验评价了涂层的体内骨整合性能,通过体外细菌培养实验评价了涂层的抗菌性能。本论文的主要研究内容和结果如下:1.以钛为基体,采用PEO技术构建了不同硅含量的氧化钛涂层。含硅的氧化钛涂层可以作为一个硅离子缓慢释放平台。与不含硅的氧化钛涂层相比,当氧化钛涂层表面硅含量为1.8 wt%左右时,释放的硅离子能够促进人脐静脉内皮细胞（HUVECs）在材料表面的增殖速率、迁移速率以及成血管能力。此外,还明显提升了血管内皮生长因子（VEGF）蛋白的分泌以及成血管相关基因（HGF,VEGF和HIF-1α）的表达水平。当氧化钛涂层表面硅含量上升为3.2 wt%左右时,内皮细胞的增殖速率、迁移速率、VEGF的分泌以及成血管相关基因（HGF,VEGF和HIF-1α）的表达水平与不含硅的氧化钛涂层相当。上述研究结果表明,适量的硅掺杂氧化钛涂层能够促进材料表面的成血管性能。2.以钛为基体,采用PEO技术构建了氧化钛涂层（PEO）、只含Zn或Si的氧化钛涂层（Zn-PEO、Si-PEO）、及同时含有Zn、Si的氧化钛涂层（Zn/Si-PEO）。Zn/Si-PEO样品可以作为一个Zn离子和Si离子的释放平台。与PEO、Zn-PEO和Si-PEO样品相比,大鼠骨髓间质干细胞（rBMMSCs）在Zn/Si-PEO样品表面的细胞外基质矿化（ECM）、碱性磷酸酶活性（ALP）、骨钙素（OCN）和骨桥素（OPN）的蛋白表达以及基因表达都要更高。同时,HUVECs细胞在Zn/Si-PEO样品表面的VEGF分泌和成血管相关基因（VEGF,HIF-1α）的表达水平也要更好。上述实验结果表明,Zn、Si元素共掺杂的氧化钛涂层具有更好的成骨性能和成血管性能。3.通过大鼠骨内植入实验,评价了 PEO、Zn-PEO、Si-PEO、Zn/Si-PEO样品在体内的骨整合性。实验结果表明,Zn、Si元素共掺杂的氧化钛涂层能与骨组织形成更加完整连续的结合面,表现出更好的体内骨整合性。4.通过体外细菌（金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌）培养实验,评价了 PEO、Zn-PEO、Si-PEO、Zn/Si-PEO样品体外抗菌性能。实验结果表明,Zn、Si元素共掺杂的氧化钛涂层具有一定的抑菌性能。