[發明專利]一種鈦合金表面涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202210780484.0
• 申請日: 2022-07-04
• 公開（公告）號: CN115074796A
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 郭麗垚;王自強;王景祥;楊晨;姚仲文
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D9/04
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉

本發明公開一種鈦合金表面涂層及其制備方法。方法包括：對鈦合金基體的表面進行預處理；以殼聚糖溶液為電解液，采用恒電位電化學沉積法在經過預處理的鈦合金基體表面制備殼聚糖涂層；以含有鈣離子和磷酸根離子的溶液為電解液，采用恒電位電化學沉積法在殼聚糖涂層表面制備羥基磷灰石涂層。本發明采用恒電位電化學沉積方法在生物醫用鈦合金表面依次制備殼聚糖涂層和羥基磷灰石涂層，得到具有殼聚糖涂層和羥基磷灰石雙層涂層的鈦合金，所制備的具有該雙層涂層的鈦合金充分地發揮了三種材料的各個優勢，不僅具有優異的生物相容性、抗菌性及耐腐蝕性，整體還展現出了與骨骼相匹配的力學性能，同時由于殼聚糖的引入大大提高了涂層在基體上的附著力。

技術領域

本發明涉及生物醫用鈦合金材料表面改性領域，尤其涉及一種鈦合金表面涂層及其制備方法。

背景技術

生物醫用鈦及鈦合金具有優異的機械性能，并且已被證明具有與人體骨骼相匹配的力學相容性以及良好的生物相容性，因此被廣泛作為骨骼和牙種植體等硬組織的主要臨床應用材料。然而，由于生物醫用鈦及鈦合金本身的生物惰性，導致其骨整合能力較差，同時其抗菌性能及耐腐蝕性也需進一步提升。為了使生物醫用鈦及鈦合金能夠適應人體復雜的生理環境，有必要對生物醫用鈦及鈦合金進行表面改性，以完善其性能，使其能夠更好地適應臨床應用。

磷酸鈣是生物硬組織中最重要的無機組成成分，以羥基磷灰石(HA)的形式存在于骨骼和牙齒中。人工合成的羥基磷灰石陶瓷具有優異的生物活性、骨誘導能力和生物相容性，能與骨組織形成化學鍵合，誘導骨組織的生長。然而，羥基磷灰石的脆性限制了其不能用于承重較大的骨骼，因此，通常用于復合材料中的活性成分、直接結合到人體組織中的顆粒狀填充物以及金屬植入物上的涂層等。

殼聚糖(CS)是自然界中存在的唯一天然堿性多糖，存在于甲殼類動物的外殼、昆蟲的角質層和真菌的細胞壁中。殼聚糖具有優異的物理化學性能和生物學特性，比如良好的生物相容性、無毒性、抗菌性以及與蛋白質具有顯著的親和力等。殼聚糖的優異性能促使其成為一種可靠的天然生物活性材料，在醫療、制藥工業、組織工程和農業等領域都得到了廣泛的應用。殼聚糖也因其自身特性不溶于水、堿以及一般有機溶劑，但因其結構單元中存在-NH₂基團，極易與酸反應成鹽，所以其可以溶解在許多稀的無機酸或某共有機酸中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鈦合金表面涂層及其制備方法，所得到的生物醫用鈦合金表面涂層具有優異的生物活性、生物相容性、抗菌性，且涂層與基體的結合力及耐蝕性得到增強。本發明表面具有殼聚糖羥基磷灰石雙層涂層的生物醫用鈦合金，可有效應用于骨科植入物。

本發明的技術方案如下：

本發明的第一方面，提供一種鈦合金表面涂層的制備方法，其中，所述制備方法包括以下步驟：

提供鈦合金基體；

對所述鈦合金基體的表面進行預處理；

配制殼聚糖溶液；

配制含有鈣離子和磷酸根離子的溶液；

以所述殼聚糖溶液為電解液，采用恒電位電化學沉積法在經過預處理的鈦合金基體表面制備殼聚糖涂層；

以所述含有鈣離子和磷酸根離子的溶液為電解液，采用恒電位電化學沉積法在殼聚糖涂層表面制備羥基磷灰石涂層。

可選地，所述對鈦合金基體的表面進行預處理的步驟，具體包括：對鈦合金基體的表面依次進行打磨處理、除油處理、刻蝕處理和活化處理。

可選地，所述配制殼聚糖溶液的步驟，具體包括：

將冰乙酸加入到水中，得到乙酸溶液，所述乙酸溶液中乙酸的體積分數為1～3％；

將殼聚糖粉末加入至所述乙酸溶液中，進行攪拌直至澄清，除去不溶物，得到殼聚糖溶液，所述殼聚糖溶液中殼聚糖的質量分數為1～5％。