[發明專利]一種脈沖電化學沉積制備羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層的方法

無效

• 申請號: 200710049944.8
• 申請日: 2007-09-05
• 公開（公告）號: CN101381881A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: 魯雄;王英波;翁杰;汪建新;馮波;屈樹新;姜麗麗
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C25D9/04
• 分類號: C25D9/04;C25D5/18;A61L27/32
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所屬技術領域

本發明涉及一種醫用生物材料表面的改性方法，尤其是適用于人體骨損傷修復的生物金屬材料表面涂層的制備。

背景技術

磷酸鈣系列陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性，已經成功地被應用于臨床。尤其是羥基磷灰石(HA)備受關注。在醫用金屬表面涂覆具有生物活性的磷酸鈣陶瓷可賦予硬組織生物材料良好的力學性能和合適的生物性能。近年來得到廣泛研究。現有的涂層方法包括等離子噴涂法、激光覆熔法、粉漿涂層燒結法、溶膠凝膠法、電泳法、電化學沉積法等。其中，電化學沉積方法具有設備簡便、均覆性好、工藝簡便等優點，成為近年來生物涂層研究的熱點之一。

殼聚糖(CS)是甲殼質脫乙酰衍生物，是一種來源豐富、無毒、可吸收降解的天然聚氨基葡萄糖，全世界殼聚糖的年產量高達數百億噸。它是少見的帶正電荷的高分子化合物，又是自然界中唯一存在的堿性多糖。殼聚糖安全無毒，可止血、抗菌、抗癌和抗腫瘤，與人體細胞有良好的親和性，具有良好的生物相容性，而且價格適宜、用途廣泛。近年來，已有采用電化學沉積制備羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層的報道。然而，文獻的報道采用單一的恒電流或恒電壓模式。該方法不能解決制備的涂層的不均勻性、殼聚糖分布不均勻等缺點。

鑒于現有技術的以上缺點，本發明的目的是提供一種在生物醫用金屬表面制備涂層方法。該方法在不改變基材力學性能的同時，實現磷酸鈣陶瓷/殼聚糖在微觀尺寸上的均勻雜化復合，獲得具有優良綜合性能的新型生物醫學材料，且操作簡便，成本低廉。

發明內容

本發明的目的是提供一種在醫用生物材料表面通過脈沖電沉積制備羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層的改性方法，以鈣離子、磷酸根離子和殼聚糖為原料經電化學沉積制得均勻羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層。包括如下步驟：

(1)生物醫用金屬，經丙酮超聲后再酸、堿處理；

(2)用鈣鹽、磷酸鹽和殼聚糖，其中殼聚糖用酸溶解，其它用蒸餾水溶解。上述溶液混合后用氨水調節pH＝6.0后，將此溶液作為電解液，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑金片為對電極，待涂層的生物醫用金屬為工作電極，在三電極系統的電解槽中進行電沉積。

(3)上述(2)中電化學沉積的參數為：脈沖高電位：-1.2V，脈沖低電位：-2.0V，脈寬：100s，沉積時間：25min。

整個制備過程均在室溫或恒溫加熱(100℃以下)的條件下完成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：由于整個電化學沉積過程是采用脈沖電位，另外殼聚糖在酸性條件下帶正電，所以殼聚糖和磷酸鹽在脈沖電場的作用下能夠很好的共沉積，并互相編織雜化復合，且分布均勻，無團聚現象，最終得到均勻涂層。

對需處理的生物醫用金屬進行以上步驟的操作之前，仍先清除材料表面的油污及其它污漬，使涂層與底材之間能更緊密結合。上述的基底的清洗、干燥。

附圖說明

圖1為本發明脈沖電位方法制備的羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層與恒電壓制備涂層的XRD對比圖譜。

a.脈沖電壓-1.2～-2.0V、沉積時間25min、殼聚糖的乙酸水溶液

b.實驗條件：恒電壓-2.0V、沉積時間25min、殼聚糖的乙酸水溶液

圖2為恒電位方法制備的羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層的SEM圖片。a.實驗條件：恒電壓-2.0V、沉積時間25min、殼聚糖的乙酸水溶液。

圖3為本發明脈沖電位方法制備的羥基磷灰石/殼聚糖復合涂層的SEM圖片。b.實驗條件：脈沖電壓-1.2~-2.0V、沉積時間25min、殼聚糖的乙酸水溶液

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1

(1)取鈦板作為工作電極。

(2)用2％的乙酸溶解得到濃度為1％的殼聚糖均相溶液，取其10ml；

(3)取分析純四水硝酸鈣0.1416g、磷酸氫二氨0.0792g，分別用乙醇和蒸餾水溶解，和(2)混合，配置成pH＝6.0(用氨水調節)的鈣磷溶液200ml，將燒杯置于磁力攪拌器上攪拌，最后得到均勻電解液；

(4)將(3)中的均勻電解液，以飽和甘汞電極為參比電極，鉑金片為對電極，待涂層的生物醫用金屬為工作電極，在三電極系統的電解槽中進行電沉積。相關參數為：脈沖高電位：-1.2V、脈沖低電位：-2.0V、脈沖寬度：100s、沉積時間：25min。