Ưu điểm của quy trình sol-gel sản phẩm có độ đồng đều và độ tinh khiết cao từ vật liệu ban đầu, dễ tạo được màng mỏng, tạo sự bám dính tốt giữa đế kim loại và lớp phủ, có khả năng tạo lớp phủ đồng nhất trên các dạng bề mặt phức tạp, các thiết bị sử dụng rất đơn giản và sử dụng nhiệt độ thấp. Bên cạnh đó, chúng cũng cịn tồn tại một số nhược điểm như khó khăn trong việc tạo ra màng dày (> 1 μm) (do màng dày sẽ
20 có nguy cơ hình thành các vết nứt, đặc biệt rất dễ nứt màng trong q trình sấy), các dung mơi có tính độc hại và các tiền chất sử dụng đắt tiền [26,30,31].
1.5.3. Một số loại lớp phủ phổ biến của vật liệu y sinh kim loại
Trong y học ngày nay, xuất hiện nhiều loại lớp phủ có nhiều ưu điểm và khả năng chống ăn mịn vượt trội. Bên cạnh đó vẫn phải lưu ý một vài chi tiết để giúp cho lớp phủ được tối ưu hơn như quá trình phủ phải phù hợp với bề mặt được phủ và phải giữ cho bề mặt được phủ không bị ảnh hưởng và không được xuất hiện các tạp chất trên bề mặt trong quá trình phủ. Điều này gây ra ảnh hưởng đến các tính chất bề mặt. Một số loại lớp phủ phổ biến dùng trong y học như [32].
a) Lớp phủ có cấu trúc kim cương (DLC, diamond-like carbon)
DLC là một loại vật liệu cacbon vơ định hình có một số tính chất đặc trưng của kim cương. DLC chủ yếu được sử dụng làm lớp phủ cho các vật liệu kim loại hay hợp kim. Lớp phủ DLC về cơ bản có nguồn gốc từ màng cacbon được phát hiện bởi vào năm 1953 [33]. Màng cacbon giúp tăng cường bảo vệ bề mặt với độ cứng và khả năng chống trầy xước tốt hơn. DLC đã nổi lên như một vật liệu tiềm năng trong ứng dụng y học do có độ cứng cao, hệ số ma sát thấp, chống mài mịn tốt, trơ hóa học và điện trở suất cao và góp phần làm cho bề mặt kim loại và hợp kim tương thích sinh học tốt hơn [34,35].
Hình 1.21. a) Đĩa đệm cột sống cổ, mặt trên và mặt bên được phủ DLC, b) cấy ghép
hàm đầu xương được phủ DLC và c) đĩa đệm cột sống cổ nhân tạo được phủ DLC. Trong phẫu thuật và cấy ghép, việc sử dụng DLC làm lớp phủ trên các vật liệu y sinh kim loại làm giảm thiểu khả năng ăn mòn và mài mịn của thiết bị. DLC có khả
21 năng chống ăn mịn, mài mịn rất cao, tính trơ hóa học và khả năng tương thích sinh học tốt. Với những đặc tính đó, giúp cho cho DLC trở thành một vật liệu phủ được tin dùng trong bảo vệ bề mặt các dụng cụ y sinh, đồng thời DLC giúp chống lại các tác nhân gây hại và giải quyết các vấn đề về hệ thống (như ma sát và các tính mài mịn) [36,37].
Tuy nhiên, DLC có bề mặt khơng đồng đều do hình thành theo dạng đa tinh thể như Hình 1.22. Do đó, các bề mặt này tạo ra sự hao mòn quá mức cho các vật liệu đối diện và phương pháp mài nhẵn DLC khơng dễ dàng đưa vào sử dụng. Ngồi ra, DLC có độ bám dính chưa tốt, giịn và ứng suất trong cao (lên đến 10 GPa hoặc có thể lớn hơn) [36-38].