[發明專利]一種醫用鈦合金表面生物壓電抗菌涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202110777738.9
• 申請日: 2021-07-07
• 公開（公告）號: CN113502524B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 湯玉斐;程軍華;李伯琛;吳聰;趙康;劉夢瑩
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26;C25D11/16;C25D11/02;C25D11/24;C25D11/18
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

本發明公開了一種醫用鈦合金表面生物壓電抗菌涂層的制備方法，采用陽極氧化技術結合水熱反應法的工藝，在醫用鈦合金表面制備出鈦酸鋇納米棒涂層，并通過浸漬法在納米棒涂層中負載銀納米顆粒，即可在醫用鈦合金表面制備出生物壓電抗菌涂層。本發明制備出的醫用鈦合金表面生物壓電抗菌涂層能夠在匹配人體骨組織的壓電性能的同時，提高鈦合金表面的生物活性，促進成骨細胞的增殖分化，從而促進鈦合金與人體骨的結合，并且可以起到抗菌的作用，防止細菌感染，解決了現有技術中醫用鈦合金表面生物壓電涂層生物性能和壓電性能較差，骨缺損修復周期長，不兼具抗菌性能的問題，對于獲得適配人體骨組織的骨植入材料具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于醫用鈦合金表面處理技術領域，具體涉及一種醫用鈦合金表面生物壓電抗菌涂層的制備方法。

背景技術

鈦及鈦合金由于其優異的力學性能、生物相容性和化學穩定性而被廣泛應用于生物醫用植入材料領域，但是由于鈦及鈦合金的生物惰性，植入人體后不能與人體骨進行良好的骨性結合。研究發現人體骨是一種天然的壓電材料，其壓電效應對人體骨組織的形成、再生、重建以及整合都有促進作用，因此通過表面改性技術在鈦及鈦合金植入體表面構建一層具有生物活性以及壓電性能的涂層，能夠有效誘導成骨，提高骨植入材料與人體骨的骨性結合，促進骨生長，縮短骨缺損的恢復周期。細菌在骨植入材料表面的黏附、繁殖并形成細菌生物膜是導致骨植入材料相關感染的主要原因之一，因此骨植入材料表面涂層需要具備長期的抗菌性能，防止植入體被菌感染而導致失效。目前醫用鈦合金表面的生物涂層并沒有在賦予骨植入材料壓電性能的同時具備抗菌性能，在植入人體后不能兼顧促進骨性結合、促進骨生長以及防止細菌感染的作用，因此需要在醫用鈦合金表面構建一層具備生物活性以及壓電性能的抗菌涂層。

中國專利《鈦基表面兼具抗氧化及自生氧功能的納米棒陣列構形化涂層及其制備方法和應用》(申請號：CN202110162462.3，公開號：CN112791232A，公開日：2021.05.14)公開了一種鈦基表面兼具抗氧化及自生氧功能的納米棒陣列構形化涂層及其制備方法和應用，首先采用微弧氧化在鈦或其合金表層制備含磷和鈣的多孔二氧化鈦涂層，然后用水熱處理法原位生長出羥基磷灰石納米棒構形化涂層，再用氧化自聚合法制備聚多巴胺包覆的羥基磷灰石納米棒陣列，最后通過聚多巴胺吸附金屬離子、水熱法最終得到兼具抗氧化及自生氧涂層的生物醫用材料。雖然制得的涂層同時具有抗氧化和自生氧的雙重功效，但是制備過程復雜，且制備的涂層不具備壓電性能。中國專利《兼具骨修復功能和抗菌性能的醫用鈦基復合涂層及其制備方法》(申請號：CN201610239281.5，公開號：CN107304472A，公開日：2017-10-31)公開了一種兼具骨修復功能和抗菌性能的醫用鈦基復合涂層及其制備方法，該醫用鈦基復合涂層為在醫用鈦基材料表面注入鋅/銅二元離子形成的銅鋅離子注入層，其中在該醫用鈦基復合涂層中，鋅元素以鋅化合物和/或金屬鋅和/或鋅合金的形式存在，銅元素以銅化合物和/或金屬銅和/或銅合金的形式存在。雖然經過本發明改性處理得到的鈦基材料對成骨相關細胞的增殖有明顯的促進作用，并能顯著上調成骨和成血管相關基因的表達，具備良好的抗菌性能，但是該涂層不具備生物活性和壓電性能。中國專利《一種鈦合金表面生物壓電涂層的制備方法》(申請號：CN201910249191.8，公開號：CN110013565A，公開日：2019-07-16)公開了一種鈦合金表面生物壓電涂層的制備方法，采用陽極氧化結合水熱反應法，在鈦合金表面制備出鈣鈦礦結構納米管涂層，并在鈣鈦礦結構納米管涂層中復合羥基磷灰石，即可在鈦合金表面形成生物壓電涂層。本發明制備出的鈦合金表面生物壓電涂層既具有促進成骨分化的壓電效應，同時又兼具優良的生物活性，能夠有效的加快骨修復進程，縮短治療周期，并能和植入體附近組織形成有效的骨性結合，降低松動的發生風險，但是該涂層不具備抗菌性能，不能有效防止骨植入材料的細菌感染問題。中國專利《生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面改性方法》(申請號：CN201710211909.5，公開號：CN107693843A，公開日：2018-02-16)公開了一種生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面改性方法，將鈦或其合金基底置入堿液中，在超聲條件下進行微納刻蝕獲得微納結構后，采用層層自組裝技術將單寧酸與慶大霉素組裝在微納結構，從而對所述鈦或其合金表面進行改性。使用該方法制備的生物活性鈦及其合金能夠有效抑制細菌的感染，用于硬組織的替換能夠提高臨床的成功率，但是該植入體的表面涂層不具備壓電性能，不能誘導和促進骨生長，并且抗菌作用是由抗生素帶來的，存在細菌耐藥性的問題。