[發明專利]一種二氧化鈦納米管及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110478709.2
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113198048A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 程文丹;李慧武;王琛;荊玨華;劉言暢;蔡德超;謝武昆;許新忠;張積森;葉曙明;于浩然
• 申請（專利權）人: 安徽醫科大學第二附屬醫院
• 主分類號: A61L27/50
• 分類號: A61L27/50;A61L27/02;C25D11/26
• 代理公司: 北京眾允專利代理有限公司 11803
• 代理人: 沈小青

本發明公開了一種二氧化鈦納米管及其制備方法與應用，涉及生物醫用納米材料技術領域，其技術方案要點是：所制備的二氧化鈦納米管的高度為2μm，內徑為128nm，粗糙度為84nm，在加載速率為0.5mm/min、直徑為3mm的金屬棒推出測試下彈性形變量為0.9％時具有促進干細胞向成骨細胞分化的指向性作用。所制備的二氧化鈦納米管的高度為2μm，內徑為92nm，粗糙度為64nm，在加載速率為0.5mm/min、直徑為3mm的金屬棒推出測試下彈性形變量為0.3％時具有促進干細胞向脂肪細胞分化的指向性作用，為有效控制鈦金屬彈性形變及其所產生的力學信號應用提供了基礎。

技術領域

本發明涉及生物醫用納米材料技術領域，更具體地說，它涉及一種二氧化鈦納米管及其制備方法與應用。

背景技術

隨著社會快速發展、人口老齡化進程加快，各種高能量骨創傷及慢性骨病不斷增多，已然成為威脅人民健康和致傷致殘的主要原因之一。在醫療生物技術高速發展的前提下，骨科內植物應運而生，并在骨科疾病的治療中發揮著至關重要的作用，無論是對骨科植入物研發投入的人力物力或是骨科植入物的使用量都呈明顯上升趨勢。因為涉及到骨本身的修復、肢體功能重建、假體返修及術后感染控制等復雜問題，所以對內植物性能的研究始終是骨科臨床乃至整個醫療行業面臨的巨大挑戰。

鈦金屬材料因具有強度高及生物相容性好等特性，是骨科臨床最常用的植入物材料之一。傳統對于多孔鈦金屬植入物的研究主要集中在合金成分改良、支架孔徑大小、孔隙連通率控制以及金屬表面改性等方面，增加植入物-宿主骨界面骨整合。對于鈦金屬物理形變與骨組織再生的研究少有報道。研究證明鈦金屬在適當應力刺激下會發生非線性彈性形變，這種形變受彈性模量、形態、直徑、立體構架等物理要素的影響，在負重行走或彈跳等過程中，循環往復的應力會導致鈦金屬支架產生極其細微的彈性形變，而成骨細胞及干細胞是力學信號敏感或響應的細胞，研究證明在細胞與基底間的各種力學信號可通過干細胞表面受體激活特定的力轉導途徑進而調節干細胞的分化。即使在缺乏生物化學刺激的情況下，力學因素也能調控干細胞自我更新和譜系分化。

而鈦金屬彈性形變所引起的力學信號是否會導致粘附在其表面細胞骨架改變進而影響細胞分化及如何控制這種信號使細胞向有利于骨再生的方向分化至今未見報道。

發明內容

為解決現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種二氧化鈦納米管及其制備方法與應用。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

第一方面，提供了一種二氧化鈦納米管，所述二氧化鈦納米管的高度為1.8μm-2.2μm，內徑為74nm-148nm，粗糙度為50-110nm，在加載速率為0.5mm/min、直徑為3mm的金屬棒推出測試下彈性形變量為0.3-0.9％。

優選的，所述二氧化鈦納米管的高度為2μm，內徑為128nm，粗糙度為84nm，在加載速率為0.5mm/min、直徑為3mm的金屬棒推出測試下彈性形變量為0.9％。

優選的，所述二氧化鈦納米管的高度為2μm，內徑為92nm，粗糙度為64nm，在加載速率為0.5mm/min、直徑為3mm的金屬棒推出測試下彈性形變量為0.3％。

第二方面，提供了如第一方面中任意一項所述的一種二氧化鈦納米管的制備方法，包括以下步驟：

將預處理樣品固定為陽極，同時在0.15MNH4F和90％乙二醇的電解質水溶液中使用鉑片作為陰，保持陰極與工作電極的間距為40mm；

在30V-70V的直流電源電壓下，電解液中對陽極鈦片進行陽極氧化1小時，水浴池溫度為20度；

陽極氧化后用去離子水沖洗30分鐘，在超聲波清洗機中用無水醇清洗15分鐘；

清洗后的樣品用120°的高壓滅菌消毒1h，得到二氧化鈦納米管。