[發明專利]醫用鈦基金屬表面載銅微孔納米抗菌生物涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201610088197.8
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105648498A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 趙全明;王坤正;黨曉謙
• 申請（專利權）人: 趙全明
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;A61L27/30;A61L27/54;A61L27/56
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• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及醫用鈦基金屬表面載銅微孔納米抗菌生物涂層的制備方法，該生物活性陶瓷膜不但具有優良的力學性能，而且使得醫用鈦基金屬具有抗菌生物涂層，特別適用于骨組織修復或替換材料的表面改性。

背景技術

隨著經濟社會的快速發展，由創傷、感染或腫瘤等引起的硬組織損傷日益增多，同時人民生活水平的提高，人們對硬組織修復和替代材料的要求越來越高，這些因素迫使研究人員尋求外觀和性能更優越的生物材料。

感染是生物材料在體內植入失敗主要原因，也是困擾臨床外科醫生的最大難題，這其中既與手術中的操作不當有關，也與植入材料部位局部環境發生變化，影響微生物的生長，增加了細菌感染的可能性，因此，如果生物材料本身具有了抗菌生物涂層，不但可以減少種植體炎癥發生，提高植入材料的生物活性，縮短骨愈合時間，進術后組織愈合，提高手術的成功率，減輕病人在精神和物質上的負擔，而且有效地克服了抗生素的大量使用引起的一系列問題。

銅是最早被應用的無機類長效抗菌生物涂層材料之一，因具有較好的環境協調性和抗菌生物涂層持久性而獲得廣泛應用。含銅抗菌生物涂層材料主要是指將銅離子負載到載體上而制備出抗菌生物涂層材料，近年來，有關銅抗菌生物涂層性能的研究逐漸引起關注。

傳統硬組織替代和內固定材料如不銹鋼等金屬材料耐磨性以及生物相容性差，易老化，而且彈性模量大，易產生“應力遮擋”，導致骨質疏松和骨折延遲愈合，限制了其臨床應用；而聚乳酸等高分子材料由于機械強度和耐磨損性能較差，很難承受較大的負重；陶瓷材料如碳化硅陶瓷雖然有著優良的耐磨性能，但是本身的力學性能太差，很容易發生碎裂。鈦及鈦基金屬是目前臨床上應用最廣泛的植入材料之一，其相對密度小，機械強度高、耐腐蝕且抗疲勞性能好，但是鈦及其合金材料為“生物惰性”材料，生物活性差、缺乏骨誘導作用、與周圍組織不存在強有力的化學性結合是種植領域一直未能解決的難題之一，在植入人體內也帶來了許多問題，如骨折延遲愈合、人工關節松動等。

鑒于傳統生物材料表面處理技術如等離子噴涂和電化學沉積等存在涂層與基體的結合強度低、涂層均勻性和穩定性較難控制等問題，而微弧氧化技術具有高效環保、操作方便、涂層和基體結合強度高、可在涂層表面通過高溫燒結和放電擊穿作用形成含有所需功能元素的多孔陶瓷涂層材料等優點，因此本發明主要采用微弧氧化技術來處理鈦基金屬，有效提高涂層和基體的結合強度，同時獲得具有高效抗菌生物涂層性能的生物陶瓷膜。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有鈦基金屬表面微弧氧化制備載銅微孔納米抗菌生物涂層的方法中需對鈦基金屬進行預處理，工藝復雜、成本高，以及得到的涂層與基體結合強度低的問題。本發明提供了一種在醫用鈦基金屬表面制備載銅微孔納米抗菌生物涂層的方法。

本發明在醫用鈦基金屬表面制備載銅微孔納米抗菌生物涂層的方法是通過以下步驟實現的：一、對醫用鈦基金屬依次進行去氧化膜，除油處理；二、配制電解液：0.5-2g/L的葡萄糖酸銅、2-8g/L的氫氧化鈉，3-10g/L的六偏磷酸鈉，1-3g/L檸檬酸鈉，溶劑為去離子水；三、以步驟一處理后的醫用鈦基金屬為陽極，用夾具固定浸入步驟二配置的電解液中，不銹鋼電解液槽為陰極，采用脈沖電源，設置電參數為：脈沖電壓200-500V、脈沖頻率100-600Hz、占空比為10-30%，進行微弧氧化5-30min，即在鈦基金屬表面制備得載銅微孔納米抗菌生物涂層。

本發明步驟二的電解液中六偏磷酸鈉還可以用磷酸鈉代替，多聚磷酸鈉的質量濃度為2-10g/L。

步驟二的電解液中六偏磷酸鈉還可以用多聚磷酸鈉代替，磷酸鈉的質量濃度為5-12g/L。

本發明采用恒電流模式進行微弧氧化，電壓變化范圍為200-500V。

本發明工藝流程簡單，通過選取合適的電解液成分及相應濃度、控制微弧氧化相關參數，即可在醫用鈦基金屬表面實現了載銅微孔納米抗菌生物涂層的制備，該涂層與基底之間是一種冶金結合，具有較強的結合力，本發明不僅提高了醫用鈦基金屬的耐腐蝕性和生物相容性，更重要的是使醫用鈦基金屬具備了抗菌生物涂層生物活性，促進了醫用鈦基金屬植入材料與骨組織的結合，此涂層與基體具有較高的結合強度，擴大了醫用鈦基金屬的應用范圍。

附圖說明

圖1是具體實施方式一中在鈦基金屬表面制備得到的載銅微孔納米抗菌生物涂層的SEM圖片。

具體實施方式

本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式，還包括各具體實施方式間的任意組合。