[發明專利]醫用鎳鈦記憶合金表面原位除鎳制備納米氧化鈦膜的方法

無效

• 申請號: 200710119704.0
• 申請日: 2007-07-30
• 公開（公告）號: CN101122021A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 蘇向東;王天民;郝維昌;何力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C23C28/00
• 分類號: C23C28/00;C23C22/06;C23C22/78;C23F1/28;A61L27/30;A61L27/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域：

本發明涉及一種對生物醫用鎳鈦記憶合金表面進行選擇性除鎳處理并同時生長納米氧化鈦多孔膜的方法，屬材料表面工程范疇。

(二)背景技術：

鎳鈦記憶合金從發現其具有形狀記憶效應至今已有40余年，針對它的醫學基礎研究開始于70年代，并于80年代初進入臨床應用。近10年來，鎳鈦記憶合金(Shape?Memory?Alloy)以其優良的生物相容性、射線不透性、核磁共振無影響性、力學性能及特殊的形狀記憶效應和超彈性等特點，成為重要的生物醫用金屬材料之一，用其制作的醫療器械有食道、氣管內支架，尿道支架，宮內避孕器，膽道支架，口腔矯正絲，腦動脈瘤夾，血管內支架，加壓騎縫釘，髓內釘、環抱器、聚髕器，哈倫頓棒等幾十種；而且隨著介入醫學的發展，又在介入放射學，介入內窺鏡檢查等諸多醫學領域發揮其獨特的作用，應用前景十分廣闊，是一個極具發展潛力的高新技術領域。

生物醫學材料在植入人體后，除應滿足所需的生物功能外，還應具有良好的生物相容性，尤其是宿主安全性。鎳鈦記憶合金在此問題上一直存有爭議，尤其在含氯條件下，耐點蝕性能不理想；已有的研究結果發現的鎳鈦記憶合金細胞毒性比純鈦、Ti6A14V和316L不銹鋼大。鎳鈦記憶合金中含Ni高(為50.7at％)，鎳是極為有害的重金屬之一，鎳金屬在體外僅表面接觸人體皮膚后就會引起接觸性皮炎，在體內會由于體液腐蝕而產生大量鎳離子溶出。現已有鎳鈦記憶合金在畸齒矯形應用中引起口腔炎癥的報道，國外也有文獻報道，鎳的過敏反應發生率為9-28.5％，且女性多見，這說明總有一部份對鎳毒性敏感的高危人群存在；最近，東南大學呂曉迎等用基因表達芯片技術從基因組水平上研究了Ni²⁺離子對細胞的分子毒性機理，發現200μmol/l濃度的Ni²⁺離子溶液處理L929細胞24小時后，其細胞毒性級別雖然評定為0級，但卻已經引起了636個基因發生差異表達。Ni²⁺離子對細胞正常生命活動的影響主要表現為：影響氨基酸、脂肪酸、鐵的運輸過程，物質的囊泡轉運，影響了細胞線粒體內運輸、生物合成、催化以及呼吸鏈上電子傳遞過程，破壞了線粒體的正常生物功能；促進了細胞凋亡過程的發生；抑制了與G蛋白相關的信號傳導過程，激活了細胞對外界刺激的檢測和應激過程等。因此，鎳鈦記憶合金植入器件在人體環境中由于長期體液腐蝕而產生的大量鎳離子的釋放，在尚未檢測出細胞毒性反應的情況下，就已在基因水平上開始對人體產生危害，從而將會引起較大的宿主慢性負反應，如：致敏，致畸和致癌慢性病變。這些不良負作用使鎳鈦記憶合金在人體內使用的安全性遭到質疑，患者心存顧慮，醫學應用受到影響，已成為鎳鈦記憶合金生物醫學應用的最大障礙。

針對這個問題，材料表面改性是既能保持合金原有性能，又能改善合金表面性質的有效方法之一；而二氧化鈦是已被證實具有良好生物相容性的物質，為此，國內外學者均做了大量的工作，采用了化學、物理、電化學及生物化學等多種方法對鎳鈦記憶合金表面進行改性，如：溶膠-凝膠法制備二氧化鈦膜，水熱合成法制備二氧化鈦膜，熱氧化，化學鈍化，陽極氧化、激光表面重熔、離子注入、物理、化學氣相沉積等等，以此提高鎳鈦記憶合金表面耐蝕性和生物相容性，最大限度地減小鎳離子對人體的危害。

目前采用的這些表面改性技術均在不同程度上改善了鎳鈦記憶合金的表面性質，使合金耐蝕性和生物相容性得到一定提高，但卻各有利弊，物理的方法大多是線束型加工，受到器械復雜幾何形狀的限制，且批量生產成本高；而用化學法吸附、沉積上去的膜層同基體的結合力不高；不采取外加涂層而原位處理的方法，如：熱氧化、化學鈍化等則無法完全消除表面鎳的存在。

(三)發明內容：

本發明的目的在于研發一種既能在鎳鈦記憶合金表面制備出不含鎳的膜層，并具有一定的生物活性，又能使膜層同基體結合良好，制備加工過程也不受器械復雜幾何形狀的限制，同時加工成本也低的技術，即提供一種醫用鎳鈦記憶合金表面原位除鎳制備納米氧化鈦膜的方法，使其具有實際工業應用價值。