[發(fā)明專利]一種鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810036424.1
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108042846B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王翠翠;殷海榮;郭宏偉;喬蔭頗;馬振輝;白建光;李明陽;高楊
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: A61L27/04
• 分類號: A61L27/04;A61L27/30;A61L27/50;C23C22/34;C23C22/64
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 齊書田

本發(fā)明公開了一種鉭表面鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層的制備工藝，首先以含氫氟酸、硝酸和雙氧水的水溶液為水熱溶液，采用不同的水熱條件對鉭基體進(jìn)行水熱處理，然后在含鍶的水熱環(huán)境條件下再次對獲得的鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)涂層進(jìn)行水熱處理，得到的涂層微觀結(jié)構(gòu)呈納米棒狀，物相為五氧化二鉭，納米棒結(jié)構(gòu)涂層中摻雜有鍶元素，該鍶摻雜納米棒結(jié)構(gòu)涂層與基體之間具有高的結(jié)合強(qiáng)度，且獲得的涂層表面粗糙度較小，鍶元素從涂層中的析出呈現(xiàn)出先快后慢的規(guī)律，在類體液環(huán)境中能快速誘導(dǎo)形成骨磷灰石，具有良好的生物活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)用金屬表面生物活化改性技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鉭基醫(yī)用植入體表面生物活性涂層的制備技術(shù)，具體涉及一種鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層的制備方法。

背景技術(shù)

鉭金屬在大氣中放置時表面會形成氧化鉭(Ta₂O₅)膜，氧化鉭(Ta₂O₅)膜的存在會使其具有優(yōu)異的耐蝕性能，在很廣范圍的pH值中保持穩(wěn)定，并且長期放置于含鹽的液體中(比如血液)亦不會破壞這層氧化膜。另外，鉭金屬植入人體后，生物組織易在其表面上生長，所以鉭又有“親生物金屬”之稱，具有良好的生物相容性。與現(xiàn)有醫(yī)用金屬材料相比，鉭金屬優(yōu)異的耐蝕性和生物相容性作為硬組織植入體吸引了醫(yī)學(xué)工作者和材料科研人員的關(guān)注，尤其是近些年來低彈性模量、高容積孔隙率和高摩擦系數(shù)的多孔鉭的發(fā)展，使鉭在人造骨、髖或膝關(guān)節(jié)頭假體、整形外科等方面有了更為重要的應(yīng)用潛力。但鉭作為一種金屬，生物活性較差，植入體內(nèi)后無法與骨組織形成骨性結(jié)合，使得需要的治愈時間較長，為了獲得生物活性優(yōu)異的鉭植入體，需對其表面進(jìn)行生物活化改性。已經(jīng)知道，骨基質(zhì)主要由膠原纖維和生長于其周圍的羥基磷灰石(HA)構(gòu)成，成納米纖維形態(tài)，細(xì)胞對此納米纖維結(jié)構(gòu)組態(tài)呈獨(dú)特的成骨效應(yīng)。鍶是人體中必需的微量元素之一，有防齵和增強(qiáng)骨強(qiáng)度的作用，而且鍶元素的摻雜能夠提高成骨細(xì)胞的附著、增殖和分化。因此通過在納米纖維結(jié)構(gòu)中摻雜鍶元素可以提高其生物活性及成骨性能。近期關(guān)于納米結(jié)構(gòu)在成骨細(xì)胞分化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，納米結(jié)構(gòu)表面可促進(jìn)對骨重構(gòu)起到重要作用的RUNX2、OSX和骨唾液蛋白的表達(dá)。納米形態(tài)表面相比于微米形態(tài)更有利于細(xì)胞的粘附和生長。現(xiàn)有的溶膠-凝膠、陽極氧化、堿熱處理、生物仿生礦化、等離子體噴涂、磁控濺射等技術(shù)均可對鉭金屬進(jìn)行表面改性，但均不能在鉭金屬表面獲得納米纖維形態(tài)。通過在含鈣、磷的電解液中進(jìn)行微弧氧化，然后再在含鈣磷水溶液中進(jìn)行水熱處理后可在鉭表面獲得納米棒狀羥基磷灰石，生物活性較好，但制備過程略為復(fù)雜、設(shè)備要求高，期望可以有一種較為簡單的方法可以在鉭表面制備出納米棒/納米纖維結(jié)構(gòu)生物活性涂層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層的制備方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明制備的納米結(jié)構(gòu)生物活性涂層與基體之間結(jié)合緊密，具有高的結(jié)合強(qiáng)度，且具有良好的生物活性，在類體液環(huán)境中能快速的誘導(dǎo)出骨磷灰石，以構(gòu)建具有良好力學(xué)和生物學(xué)性能的人體硬組織修復(fù)與替換器件。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：將HF溶液、HNO₃溶液和H₂O₂溶液中的兩種或三種的復(fù)配溶液制成水熱溶液，并將鉭樣品浸泡入水熱溶液中，對其進(jìn)行水熱處理，即在鉭基表面得到鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)涂層，即得到處理后的鉭樣品；

步驟二：將乙酸鍶溶液、硝酸鍶溶液和氫氧化鍶溶液中的一種或其復(fù)配溶液制成含鍶溶液，并將處理后的鉭樣品浸泡入含鍶溶液中，對其進(jìn)行水熱處理，即在鉭表面得到鍶摻雜鉭氧化物納米棒結(jié)構(gòu)生物活性涂層。

進(jìn)一步地，步驟一中HF溶液的濃度為0.1～0.6mol/L，HNO₃溶液的濃度為0.1～0.4mol/L，H₂O₂溶液的濃度為1～4mol/L。