[發明專利]鈦表面鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201610847149.2
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106637348B
• 公開（公告）日: 2019-02-05
• 發明（設計）人: 張蘭;張娟;憨勇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C23C18/12;C23C28/04;A61L27/04;A61L27/30
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明提供一種鈦表面鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層的制備方法，以可溶性強堿溶液為反應液，對經微弧氧化的試樣進行水熱處理，得到納米堿式鈦酸/二氧化鈦生物涂層；以可溶性鐵鹽溶液為反應液，對以上處理過的試樣進行二次水熱處理，得到磁性鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層；本發明可在鈦及其合金表面形成鐵鈦石型氧化物幾何構型可控、含量可控、涂層結合強度高的磁性鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物復合涂層，且其對細胞的響應情況較好。

技術領域

本發明屬于生物領域本，涉及鈦及其合金表面處理及細胞響應技術，具體涉及一種鈦表面鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層的制備方法。

背景技術

鈦及其合金具有良好的生物相容性和機械加工性能被廣泛應用于骨組織修復及替換，但鈦為生物惰性材料，無法與骨組織化學結合，也沒有促進新骨組織形成的能力，需要進行表面生物活化改性。骨組織主要由膠原纖維及充塞于纖維束及細胞間的基質組成，呈納米纖維形態，成骨相關細胞對此結構組態呈獨特的響應。

研究表明，納米纖維的尺度、間距和取向強烈地正面或負面影響了細胞的附著、功能表達，即使是生物惰性材料(如聚合物)，一定的三維納米纖維網絡亦能顯著促進成骨細胞附著、繁殖、基因表達及組織形成。實驗表明，鈦酸鈉納米纖維一定程度上可促進成骨細胞的增值、分化，提高其表面的新骨形成能力。鈦合金經熱堿處理后，表面可生長出鈦酸鈉納米纖維層，但該涂層不能牢固附著在鈦合金基體上，采用劃痕法評價膜基結合強度，涂層發生剝落的臨界載荷小于5mN。

另外，Fe作為一種維持人體正常生命活動的元素，摻雜之后新相Fe₂TiO₅是一種電磁性材料，具有亞鐵磁性。據報道，磁場可促進骨髓間充質干細胞的增殖和分化，促進生長因子的表達，促進新骨形成和骨整合。因此，若在微弧氧化涂層上構建鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物活性涂層，則可實現促進植入早期鈦種植體與宿主骨形成骨性結合同時，滿足種植體表面涂層的力學性能要求。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種高結合強度的鈦表面鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層的制備方法，提高鈦及其合金表面的綜合生物學性能并探討磁性對于細胞響應的影響。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是：

鈦表面鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層的制備方法：

首先，以可溶性強堿溶液為反應液，對經微弧氧化的試樣進行水熱處理，在涂層表面生長出納米纖維、納米針或納米片；

其次，以可溶性鐵鹽溶液為反應液，對以上處理過的試樣進行二次水熱處理，得到幾何構型可控、含量可控、涂層結合強度高的磁性鐵鈦石型氧化物/二氧化鈦生物涂層。

進一步，所述可溶性鐵鹽為氯化鐵、氯化亞鐵其中一種或其復配。

進一步，一次水熱處理過程中強堿濃度為0.5M-2M；二次水熱處理過程中可溶性鐵鹽濃度0.01M-0.2M。

進一步，一次水熱處理時反應溫度150-250℃，時間4-24h；二次水熱處理過程中反應溫度50-100℃，時間15min-6h。

進一步，微弧氧化處理時，以0.2M的乙酸鹽和0.02M的β-甘油磷酸二鈉鹽水溶液為電解液，對鈦及其合金進行微弧氧化處理，得到均勻分布的微孔涂層，其中微孔直徑為1～2μm；脈沖電壓300V-480V、頻率50-500Hz、占空比7.5-26％，處理時間1-3min。

進一步，所述可溶性強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀其中一種或其復配。

本發明還具有如下優點：