[發(fā)明專利]在3D打印的鈦或鈦合金表面制備生物活性涂層的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010941545.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112048749B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王培;李爭(zhēng)顯;李宏戰(zhàn);王彥峰;李少龍;張長(zhǎng)偉;羅倩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類(lèi)號(hào): C25D11/26
• 分類(lèi)號(hào): C25D11/26;B33Y40/20;A61L27/06;A61L27/30;A61L27/50;A61L27/56
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 魏法祥

本發(fā)明公開(kāi)了一種在3D打印的鈦或鈦合金表面制備生物活性涂層的方法，該方法包括以下步驟：一、將鈦或鈦合金進(jìn)行表面處理，得到表面處理后的鈦或鈦合金；二、將表面處理后的鈦或鈦合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，得到表面具有生物活性涂層的鈦或鈦合金。本發(fā)明通過(guò)表面處理，去除了不良結(jié)合的球形粉末顆粒，提高了后續(xù)陽(yáng)極氧化的成膜速率和穩(wěn)定性，提高了生物活性涂層的質(zhì)量，通過(guò)陽(yáng)極氧化處理，完成了在鈦或鈦合金表面的納米級(jí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，從而提高了鈦或鈦合金的生物活性，制備的生物活性涂層為具有納米級(jí)孔洞的TiO₂類(lèi)骨膜層，與基底結(jié)合牢固，有利于細(xì)胞在其表面更好的黏附、分化和增殖，是理想的醫(yī)用植入材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)用鈦合金表面處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在3D打印的鈦或鈦合金表面制備生物活性涂層的方法。

背景技術(shù)

鈦或鈦合金，由于其優(yōu)良的機(jī)械力學(xué)性能和優(yōu)良的生物相容性，是現(xiàn)在臨床上主流的醫(yī)用材料。但是仍存在彈性模量過(guò)大、生物力學(xué)性能與人體骨組織不匹配等問(wèn)題，而多孔結(jié)構(gòu)恰恰可以解決這一問(wèn)題。多孔結(jié)構(gòu)不僅可以降低鈦或鈦合金的彈性模量，同時(shí)孔洞的存在也為骨細(xì)胞的增殖提供場(chǎng)所，并且孔洞可使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入植入體的內(nèi)部，促進(jìn)植入體與人骨復(fù)合，減少炎癥的發(fā)生。而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了契機(jī)。近年來(lái)，3D打印技術(shù)的出現(xiàn)不但可以根據(jù)患者拍攝的X線三維影像數(shù)據(jù)，在術(shù)前預(yù)制與患者形態(tài)大小一致的醫(yī)用置換材料，減少手術(shù)過(guò)程和手術(shù)創(chuàng)傷，縮短愈合時(shí)間，實(shí)現(xiàn)理想的即刻病灶置換；而且在該醫(yī)用材料制造過(guò)程中通過(guò)電腦控制激光束直接完成種材料表面微米級(jí)多孔粗糙表面的構(gòu)建。

已有的研究表明，微米級(jí)的結(jié)構(gòu)能夠增強(qiáng)與骨組織的機(jī)械結(jié)合，調(diào)節(jié)骨細(xì)胞的遷移和生長(zhǎng)；而納米結(jié)構(gòu)能夠促進(jìn)細(xì)胞的粘附、分化和基因表達(dá)。相對(duì)單一的微米或納米結(jié)構(gòu)，微納雙極結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出微米和納米的協(xié)同效應(yīng)，獲得更加優(yōu)異的生物相容性。目前有多種表面改性技術(shù)可以在醫(yī)用鈦或鈦合金表面構(gòu)建出不同尺度的微結(jié)構(gòu)。

因此，考慮將二者結(jié)合起來(lái)使用，先通過(guò)3D打印技術(shù)構(gòu)建出微米級(jí)多孔粗糙表面，再通過(guò)表面技術(shù)在微米級(jí)多孔粗糙表面構(gòu)建出納米級(jí)結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮其優(yōu)點(diǎn)。但是由于3D打印制備的材料表面存在粗糙及各向異性的特性，并不能在3D打印制備的材料表面制備出理想的納米級(jí)結(jié)構(gòu)，所以需要一種在3D打印制備的材料表面構(gòu)建生物活性涂層的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在3D打印的鈦或鈦合金表面制備生物活性涂層的方法。該方法通過(guò)表面處理，去除了在3D打印制備的鈦或鈦合金表面不良結(jié)合的球形粉末顆粒，提高了后續(xù)陽(yáng)極氧化的成膜速率和穩(wěn)定性，提高了生物活性涂層的質(zhì)量，通過(guò)陽(yáng)極氧化處理，完成了在鈦或鈦合金的表面上構(gòu)建具有納米級(jí)孔洞的TiO₂類(lèi)骨膜層，從而提高了鈦或鈦合金的生物活性，制備的生物活性涂層與基底結(jié)合牢固，有利于細(xì)胞在其表面更好的黏附、分化和增殖，應(yīng)用于醫(yī)用植入材料領(lǐng)域。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：在3D打印的鈦或鈦合金表面制備生物活性涂層的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將鈦或鈦合金進(jìn)行表面處理，得到表面處理后的鈦或鈦合金；所述鈦或鈦合金為3D打印制備的鈦或鈦合金；所述表面處理的過(guò)程為：將鈦或鈦合金采用高壓水清洗，之后在刻蝕溶液中進(jìn)行刻蝕處理，然后采用流水清洗，再在去離子水中超聲后烘干；

步驟二、將步驟一中得到的表面處理后的鈦或鈦合金進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，得到表面具有生物活性涂層的鈦或鈦合金，所述生物活性涂層為具有納米級(jí)孔洞的TiO₂類(lèi)骨膜層。