[發明專利]鈦涂層表面快速生成磷灰石的活化方法

無效

• 申請號: 200810042045.X
• 申請日: 2008-08-25
• 公開（公告）號: CN101342387A
• 公開（公告）日: 2009-01-14
• 發明（設計）人: 陳益凱;鄭學斌;謝有桃;季珩;丁傳賢
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/06;A61L27/04;A61L27/30;A61L27/32
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技術領域

本發明涉及一種鈦涂層表面快速生成磷灰石的活化方法，更確切地說涉及一種金屬植入體表面能快速誘導生成磷灰石層的生物活性鈦涂層制備方法，屬于醫用生物涂層領域。

背景技術

鈦合金、CoCrMo、不銹鋼等金屬或合金具有優良的機械強度和加工性能，是臨床上應用較廣的骨植入材料。然而，由于金屬材料不具有生活活性，其與骨組織的結合主要通過簡單的物理形態固定。

為改善與骨組織間的結合，金屬植入體需要增加表面粗糙度以增強其與骨組織的機械嵌合作用。表面粗糙化較常用的方法是采用等離子體噴涂技術在植入體表面制備鈦涂層。目前鈦合金等金屬(合金)表面鈦涂層材料已成為較為有效的骨植入材料。然而鈦涂層不具備生物活性，植入體內后仍然難以與骨組織產生骨性結合。為進一步提高鈦涂層的生物固定效果，常利用化學處理的方法對其進行生物活化，使其在體液中能誘導生成類骨磷灰石層。但目前報導的處理方法，仍然存在處理后涂層在模擬體液試驗中表面生成類骨磷灰石層速度偏慢等問題。

S.W.Ha等(S.W.Ha，et?al.Journal?of?Materials?Science：Material?inMedicine?1997；8：881-886)報道采用堿熱處理對鈦涂層進行改性處理使其具有生物活性，改性后的鈦涂層浸入模擬體液10天后表面方有較明顯的磷灰石層生成。即使是在1.5倍濃度的模擬體液中，改性鈦涂層也需浸入4后表面才有明顯的磷灰石層生成(J.M.Shi，et?al.Surface?and?Coating?Technology2000；137：97-103)。這種在模擬體液中誘導生成類骨磷灰石的能力，與臨床上廣泛應用的生物活性羥基磷灰石涂層相比(一般為一天：J.Weng，et?al.Biomaterials?1997；18：1027-1035)，存在明顯的差距。

本發明擬利用堿-水-熱鈣化的方法改性鈦涂層，使其在浸入模擬體液一天后表面即能快速生成較為明顯的磷灰石層。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦涂層表面快速生成磷灰石的活化方法。現已知道采用真空等離子體噴涂技術在鈦合金、CoCrMo合金、不銹鋼等金屬植入體表面制備的鈦涂層具有良好的機械強度(特別是結合強度)和生物相容性，但不具生物活性。本發明采用化學方法對所述的鈦涂層進行改性，使改性后的涂層具有優良的生物活性，在模擬體液中其表面能快速誘導生成磷灰石層。

本發明所述的鈦涂層表面生成磷灰石的活化方法，也即鈦涂層化學處理方法主要包含四個步驟：堿液浸泡、去離子水浸泡、熱處理和過飽和磷酸鈣溶液預鈣化等。采用堿液浸泡可在鈦涂層表面形成具生物活性的Ti-O-Na三元化合物(Y.K.Chen，et?al.Surface?and?Coating?Technology2007；202：494-498)。去離子水中浸泡可使其表面生成較多Ti-OH，有助于在模擬體液中誘導類骨磷灰石層形成。隨后的熱處理后可使鈦涂層具有網狀結構，在涂層植入體內后預計可增加其與骨組織問的結合。預鈣化可使涂層表面含有鈣磷組份，進一步增加其生物活性。

具體工藝過程如下：采用真空等離子體噴涂技術，在優化的工藝參數條件下將鈦粉末沉積于已清洗和噴砂的金屬基體(如鈦合金)上生成鈦涂層，所述的金屬基體為鈦合金、CoCrMo或合金或不銹鋼等。所制備的鈦涂層浸入濃度為3-10摩爾/升(M)的NaOH溶液中，在40-80℃下保溫12-72h。取出后用去離子水超聲清洗2-6次，每次3-10分鐘，再浸入去離子水中，在20-80℃下保溫12-72h，然后于40-80℃下干燥12-48h。干燥后的鈦涂層在200-800℃下熱處理1-3h，而后樣品浸入過飽和磷酸鈣溶液，預鈣化條件為20-37℃下保溫12-72h，取出自然干燥。磷酸鈣過飽和溶液配制過程如下：依次稱取NaCl，CaCl₂和K₂HPO₄·3H₂O使其溶于去離子水中，用三羥基氨基甲烷和鹽酸溶液在20-37℃下調節溶液的PH值至7.40-7.50。

模擬體液浸泡實驗表明，經本發明提供的方法對鈦涂層表面改性后，涂層具有優良的生物活性，在模擬體液中其表面能在一天內快速誘導生成類骨磷灰石的新生層。(詳見實施例)

附圖說明

圖1改性鈦涂層及浸入模擬體液1天后的SEM圖，(a)為浸泡前；(b)為經1天浸泡在表面生成新生層；(c)為(b)的截面形貌圖。

圖2改性鈦涂層浸入模擬體液1天后的XRD圖譜。

具體實施方式