[發明專利]一種多孔鈦基體/羥基磷灰石涂層復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410213144.5
• 申請日: 2014-05-21
• 公開（公告）號: CN104018020A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 李永華;李冰;丁盼盼;李曉龍;鞏令凱
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;C22C14/00;C23C20/08;A61L27/32;A61L27/06;A61L27/56
• 代理公司: 沈陽利泰專利商標代理有限公司 21209
• 代理人: 李樞

技術領域

????本發明涉及生物醫用材料領域，特別是涉及一種多孔鈦基體/羥基磷灰石涂層復合材料的制備方法。

背景技術

某些人需要采用醫用材料進行硬組織如骨骼、牙根等的替換與修復。人體的某些骨骼具有多孔結構特點。醫用多孔鈦因為具有優良的生物相容性、多孔結構有利于組織長入和體液及養分的輸送、力學性能尤其是彈性模量與硬組織匹配等特點而有望成為硬組織植入材料。但金屬材料本身的生物惰性需要通過表面改性等途徑來改善，如在多孔金屬表面沉積羥基磷灰石生物涂層，并提高其生物相容性。

發明內容

本發明的目的是提供一種多孔鈦基體/羥基磷灰石涂層復合材料的制備方法。本方法能夠燒結成多孔鈦，并用溶膠-凝膠法在多孔鈦表面制備含銀和鉀的羥基磷灰石涂層。該復合材料的孔隙結構有利于組織長入和體液及養分輸送；羥基磷灰石涂層具有生物活性，可誘導骨組織的長入，銀具有抗菌作用，鉀為骨骼形成的必需元素。

采用的技術方案是：

一種多孔鈦基體/羥基磷灰石涂層復合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）取平均粒度≤150微米的氫化鈦（TiH₂）粉末備用，再取100-400微米的近立方體的氯化鈉化學試劑顆粒作為造孔劑備用。

（2）將對應質量的TiH₂粉末和造孔劑在混料器中混合8-12小時成混合物，備用。其造孔劑在混合物中的質量分數為5-50%。

（3）將上述混合物放入模具中，在50-100MPa的壓強下壓制成設定形狀的坯料備用。

（4）將上述坯料放入0.01Ｐa≤真空度≤1Ｐa的真空燒結爐中，其燒結規范為：

將坯料以≤20℃/分鐘的速度加熱至800℃保溫1小時，以便氫化鈦粉末分解為鈦和氫氣，氣體排出坯料和爐腔，為保護性氣氛。

將坯料繼續以≤20℃/分鐘的速度加熱至1160—1250℃保溫4—8小時隨爐冷卻至室溫完成多孔鈦燒結。

冷卻后將多孔鈦放入裝有蒸餾水的燒杯中加熱至90℃，每隔1小時換次水，10-15次后即可將造孔劑NaCl溶解。

（5）將清洗后的多孔鈦用HF:HNO₃:H₂O=1:4:10（體積比）的試劑酸洗5-10分鐘后，再用丙酮和蒸餾水分別超聲清洗50-60分鐘，備用。

（6）將摩爾比為10:3的Ca(NO₃)₂·4H₂O試劑和P₂O₅試劑分別在等量的乙醇試劑中溶解成前驅物，經混合并攪拌6-8小時制成羥基磷灰石溶膠。而后加熱至65℃并保持1小時，待羥基磷灰石溶膠變為不透明狀，冷卻至室溫，靜置48小時，備用。其中每摩爾的Ca(NO₃)₂·4H₂O試劑對應600-750ml的乙醇試劑。

（7）將一定量的AgNO₃和KNO₃試劑在乙醇中溶解，并與羥基磷灰石溶膠混合攪拌。而后加熱至85℃保持1小時，使乙醇揮發。其中Ca(NO₃)₂·4H₂O:AgNO₃:KNO₃=10:(1-3):(1-3)（摩爾比）；每摩爾的AgNO₃和KNO₃試劑分別對應500—600ml的乙醇。

（8）將清洗晾干的多孔鈦在上述溶膠中以2-5mm/分鐘的速度浸入/抽出，而后加熱至300℃保持15-20分鐘形成凝膠并冷卻至室溫，完成一個周期。反復6—12次后，加熱至600℃保持10分鐘并冷卻至室溫后即可在多孔鈦表面得到含銀和鉀的羥基磷灰石涂層。從而得到多孔鈦基體/羥基磷灰石涂層復合材料。

上述的步驟（4）所得多孔鈦的孔隙度范圍約為10-70%，平均孔隙尺寸范圍為130—430微米，具有近立方體的孔隙結構。燒結的多孔鈦的平均孔隙尺寸比造孔劑的平均粒度大30微米。

上述的所燒結的多孔鈦的孔隙度（P）與造孔劑在金屬粉末與造孔劑的混合物中的質量百分數（D）間的經驗關系式為P≈0.034+1.316D+0.038D²,例如D=20%，即0.2時，P≈0.299，即29.9%。