[發明專利]一種具有表面有序介孔二氧化硅陣列的醫用316L不銹鋼的制備方法

在審

• 申請號: 201710550095.8
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107320769A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 倪似愚;梅琳;崔冉;魏媛媛
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A61L27/04
• 分類號: A61L27/04;A61L27/30;A61L27/50;A61L27/56;C25D11/34
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所31233
• 代理人: 黃志達,魏峯

技術領域

本發明屬于醫用316L不銹鋼的表面改性領域，特別涉及一種具有表面有序介孔二氧化硅陣列的醫用316L不銹鋼的制備方法。

背景技術

316L不銹鋼316LSS因其優良的性能和低廉的價格而廣泛應用于臨床醫療領域，在其長期臨床應用中，仍然存在難以避免的問題和不足，如不具備生物活性和抗菌促成骨等性能。為了賦予316LSS生物活性并改善其生物學性能，一種有效的方法就是對基體材料進行表面改性。近年來的研究表明生物醫用材料表面的微觀結構(物理信號)和化學組成(化學信號)對于提高其表面的生物學性能起到至關重要的作用。其中材料表面的納米級有序圖案化結構能進一步影響成骨相關細胞的形狀，并促進其鋪展和定位，從而更好地發揮成骨效應。此外，介孔二氧化硅MSNs具有可連續調節的均一介孔孔徑、規則的孔道、穩定的骨架結構、易于修飾的內外表面等特點，適合作為生物活性物質的載體，并能夠對活性物質起到緩釋作用，提高生物活性物質作用效果的持久性。此外，硅是骨組織生成和鈣化代謝過程的必需元素。大量的研究已表明硅扮演著“骨促進劑”角色，其吸收水平直接影響到骨的質量，尤其是在幼骨發育階段，硅會在新骨鈣化區域產生“富集”，促進骨組織的早期鈣化。因此，將MSNs用于316LSS表面具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種具有表面有序介孔二氧化硅陣列的醫用316L不銹鋼的制備方法，該方法簡單高效，成本低廉，環保，可應用于材料表面改性。

本發明的一種具有表面有序介孔二氧化硅陣列的醫用316L不銹鋼的制備方法，包括：

(1)將316L不銹鋼316LSS置于高氯酸-乙二醇電解液中，陽極氧化，得到具有納米凹坑陣列的316LSS；

(2)將模板劑與pH調節劑加入去離子水中，攪拌，加入硅源，再次攪拌反應，得到含有模板劑的有序介孔二氧化硅MSNs顆粒，其中，模板劑的水溶液濃度為0.25mol/L～0.35mol/L，模板劑、pH調節劑和硅源的摩爾比為8:1:15～18:1:25；將含有模板劑的有序介孔二氧化硅MSNs顆粒置于洗脫劑中，攪拌，將溶液離心得到有序MSNs顆粒；

(3)將步驟(2)中的有序MSNs顆粒加入溶劑中，超聲分散得到有序MSNs分散液，其中有序MSNs顆粒與溶劑的比例為1g:50mL～1g:150mL；

(4)將步驟(3)中的有序MSNs分散液滴加到步驟(1)中的具有納米凹坑陣列的316LSS表面，靜置，清洗，干燥，煅燒，得到具有表面有序MSNs陣列的醫用316LSS。

所述步驟(1)中高氯酸與乙二醇的體積比為1:15～1:25，電解液溫度為-5℃～10℃；陽極氧化的電壓為20V～70V，陽極氧化的時間為30s～15min。

所述步驟(1)中具有納米凹坑陣列的316LSS，其表面坑徑為50nm～200nm，坑深為3nm～8nm，坑密度為(1.5±0.3)×10¹⁰(個/cm²)。

所述步驟(2)中模板劑為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨；pH調節劑為三乙醇胺或氫氧化鈉；硅源為正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯。

所述步驟(2)中模板劑水溶液的pH值為10～12，反應溫度為70℃～100℃；攪拌時間為1～2h；再次攪拌時間為1～2h。

所述步驟(2)中洗脫劑為乙醇酸溶液，其中乙醇與酸的體積比為10:1～15:1，含有模板劑的有序介孔二氧化硅MSNs顆粒與乙醇酸溶液的比例為1g:50mL～1g:200mL；或洗脫劑為乙醇，其中含有模板劑的有序介孔二氧化硅MSNs顆粒與乙醇的比例為1g:1mL～1g:3mL。

所述洗脫劑為乙醇酸溶液，制備得到具有表面結構為緊密堆積的空心管狀陣列的醫用316LSS，洗脫時間為12h～24h，洗脫溫度為50℃～65℃；或洗脫劑為乙醇，制備得到具有表面結構為凸起的點狀陣列的醫用316LSS，洗脫時間為30min，洗脫溫度為70℃～85℃。

所述步驟(3)中溶劑為乙醇。

所述步驟(4)中靜置的時間為2～12h；清洗的方式為用乙醇清洗后再用去離子水沖洗；干燥的溫度為35℃～80℃，干燥的時間為1h～10h。

所述步驟(4)中煅燒的溫度為250℃～550℃，煅燒的升溫速率為1℃/min～4℃/min，煅燒的時間為3h～6h；具有表面有序MSNs陣列的醫用316LSS表面MSNs的孔徑為2.5nm～3.0nm，比表面積為650m²/g～700m²/g。