[發(fā)明專利]鈦基表面含羥基磷灰石復(fù)合生物膜的制備工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310486828.8
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103498183A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙全明;程力
• 申請（專利權(quán)）人: 趙全明
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鈦及其鈦合金的表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過微弧氧化-微波水熱技術(shù)在鈦基表面快速制備含羥基磷灰石復(fù)合生物膜的制備工藝。

背景技術(shù)

鈦和鈦合金因其密度小、強度高、比重與人體的骨組織相近、并具有良好的生物相容性等優(yōu)點，是目前外科領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的金屬植入材料，如骨科常見的人工關(guān)節(jié)，骨折接骨板、螺釘和髓內(nèi)釘?shù)葍?nèi)固定器械，口腔科使用的種植牙、義齒支架，冠橋以及正畸弓絲等。目前，鈦和鈦合金的研究已經(jīng)成為了骨科、口腔，矯形外科以及整個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的一個熱點。但是，鈦和鈦合金也并非盡善盡美，也存在一些缺點：（1）缺乏生物活性，不能誘導(dǎo)鈣磷鹽沉積，與周圍骨組織不能形成強有力的化學(xué)結(jié)合，因此植入體內(nèi)容易松動；（2）耐磨性能差，容易產(chǎn)生無菌性炎癥；（3）易產(chǎn)生應(yīng)力集中造成種植體周圍骨吸收等不良后果，這些缺點限制了其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的進一步擴展應(yīng)用，因此，必須對鈦和鈦合金進行表面改性。

羥基磷灰石是是人體骨骼和牙齒中最主要的無機物成分，骨骼成分中約有65%是羥基磷灰石，牙齒釉質(zhì)中羥基磷灰石則在95%以上。羥基磷灰石具有良好的生物活性和組織相容性，植入人體后不會引起機體的排斥反應(yīng)，并且能與骨組織形成強有力的化學(xué)結(jié)合。羥基磷灰石植入骨組織主要起兩方面的作用：一方面能誘導(dǎo)未分化間充質(zhì)細胞分化成成骨細胞，成骨細胞可以直接附著于輕基磷灰石表面，在其表面生長和增殖，加速新骨的形成；另一方面輕基磷灰石可以抑制破骨細胞的增殖和活動，在植入體的周圍，加速新骨的形成，抑制骨吸收，所以輕基磷灰石可以用作骨替代材料，為新骨的形成提供支架，發(fā)揮骨傳導(dǎo)作用，是最理想的硬組織替代材料。

目前鈦或鈦合金的表面改性技術(shù)，主要包括涂覆-燒結(jié)法，等離子噴涂，電化學(xué)沉積，溶膠-凝膠，激光熔覆，離子注入、燒結(jié)低溫燃燒法，離子濺射法等，但是這些方法都存在不同的缺陷，不能完全滿足臨床的需要，如涂覆-燒結(jié)法的涂層與基體的結(jié)合強度較差，涂層容易開裂和剝落；等離子噴涂價格昂貴，涂層難以達到均勻一致，易產(chǎn)生產(chǎn)生雜質(zhì)相，而且涂層結(jié)構(gòu)致密度較低，容易引起涂層剝落；電化學(xué)沉積涂層和基底的結(jié)合力較低；溶膠-凝膠法在凝膠干燥過程中易開裂，難以得到較厚的涂層；激光熔覆法涂層的均勻性和穩(wěn)定性較難控制；仿生溶液法沉積的時間較長等。

???微弧氧化技術(shù)是一種直接在有色金屬表面原位生長氧化物陶瓷膜的新技術(shù)，又稱微等離子體氧化，它主要通過等離子體高溫高壓瞬間的燒結(jié)作用，使得無定形的氧化物變成晶態(tài)相，也就是所說的陶瓷相。通過表面微弧氧化處理，提高了材料的表面硬度、耐腐燭性，改變材料的表面能，并且可以通過在電解液中添加所需的成份，達到所需的生物學(xué)性能。該技術(shù)具有如下優(yōu)點：（1）陶瓷層從基體上生長，與基體的結(jié)合緊密，不容易脫落；（2）陶瓷膜層厚度易于控制，從而提高了微弧氧化的可操作性；（3）處理效率高，操作簡單，工序少，性價比高，適用于自動化生產(chǎn)。目前微弧氧化技術(shù)在醫(yī)用生物材料領(lǐng)域，主要通過電解液配方，導(dǎo)入生物活性元素，提高其生物學(xué)性能。

微波作用的本質(zhì)是電磁波對帶電粒子的作用，是物質(zhì)在外加電磁場作用下內(nèi)部介質(zhì)極化產(chǎn)生的極化強度矢量滯后于電場變化而導(dǎo)致與電場同相的電流產(chǎn)生，導(dǎo)致了材料的內(nèi)耗，因此微波作用與其頻率和功率密度密切相關(guān)，也與介質(zhì)的介電性能密切相關(guān)。微波之所以能在化學(xué)合成領(lǐng)域中應(yīng)用，是因為化學(xué)反應(yīng)所涉及的反應(yīng)物中帶有水、醇類、羧酸類等各種極性分子。微波加熱作為一種新的合成納米材料技術(shù)，具有其它方法無可比擬的優(yōu)點：（1）微波加熱速率快、反應(yīng)條件溫和，避免了材料合成過程中晶粒的異常長大，能夠在短時間、低溫下合成純度高、粒度細、分布均勻的材料；（2）微波可直接穿透一定深度的樣品，在不同深度同時加熱，不需傳熱過程，這種“體加熱作用”使加熱快速、均勻；(3)?微波加熱的熱慣性小，降溫速度快；（4）熱能利用率高，可大大節(jié)約能量。

微波水熱技術(shù)是近幾年興起的一種新型的納米材料制備方法，是一種特殊的液相合成方法，它把傳統(tǒng)的水熱合成法與微波場結(jié)合起來，利用微波對水的介電作用進行能量傳遞，而且加熱過程從物質(zhì)內(nèi)部開始，能產(chǎn)生與常規(guī)傳熱過程相反的溫度梯度。因此，和常規(guī)水熱法相比，微波水熱法具有加熱速度快、反應(yīng)靈敏、受熱均勻、對很多反應(yīng)體系具有加速化學(xué)反應(yīng)的優(yōu)點，而且合成的材料不但粒徑分布窄、分散性好、團聚少，而且合成速率快，反應(yīng)溫度低，能效高，具有其他方法不可比擬的優(yōu)越性。

發(fā)明內(nèi)容