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一种载Sr和Ag的提高生物相容性的医用钛材制备方法


技术摘要:
本发明公开了一种载Sr和Ag的提高生物相容性的医用钛材制备方法,属于植入性生物材料表面改性技术领域,首先以医用钛材作为阳极,采用电化学氧化的方法在钛材表面制备规整的纳米管涂层,然后将获得的材料在含锶离子的溶液中进行水热处理获得载锶元素的材料,进一步将材  全部
背景技术:
由于钛及其合金具有优异的机械性能和耐生理腐蚀性能,在硬组织材料领域具有 广泛的应用,然而,由于表面生物相容性较差,因此植入体内后与骨组织的整合性较差,并 且不能促进骨组织再生。目前,大量的表面改性技术用于提高医用钛材的生物相容性,包括 等离子体喷涂、离子注入、酸碱处理、沉积Ca-P涂层,制备高分子涂层以及原位固定生物分 子等。但是这些方法步骤复杂,有些方法还需要特殊的设备,并且生物相容性也不够理想。 通过物理化学方法在钛材表面构建多孔的纳米结构,不仅可以促进骨细胞生长和 增殖,而且可以促进骨组织长入,从而提高材料的骨整合性能。电化学氧化是一种经济简便 的在钛表面原位制备纳米结构的重要方法,通过控制适当的工艺条件,可以在钛材表面原 位形成纳米管阵列结构,并且可以调整工艺参数控制纳米管的直径和长度。因此,通过电化 学氧化制备的纳米管阵列涂层可以促进骨组织再生,提高骨整合性。通过在纳米管内部装 载生物活性分子、药物或者纳米粒子可以进一步提高其生物相容性和其它性能。 医用钛材用于骨替代材料,除了要具备良好的骨再生能力外,还需要具有优异的 抗菌性能以便阻止由于植入引发的感染,尽管钛材表面的纳米管结构可以促进成骨细胞的 生长,但其抗菌性能却很差。近年来的研究发现,金属离子在生物材料的生物相容性方面发 挥着十分重要的作用,例如,Cu2 具有良好的抗菌性能,促内皮细胞生长性能和良好的血液 相容性。Sr是一种在人体骨组织中广泛存在的微量元素,在骨组织的生长发育中起到非常 重要的重要,Sr2 可以促进骨细胞生长、增殖和分化。银是一种重要的无机抗菌剂,具有广谱 抗菌特性,并且不产生耐药性。因此,将Sr和Ag同时装载在钛材表面的纳米管阵列结构中, 可以同时赋予材料优异的促成骨性能和抗菌性能。
技术实现要素:
发明目的:本发明的目的在于提供一种载Sr和Ag的提高生物相容性的医用钛材制 备方法,通过钛材表面Sr2 和Ag 的持续释放,促进骨组织再生,提高植入材料的骨整合性 能,并赋予材料优异的抗菌性能,有效预防植入后的感染。 技术方案:为实现上述目的,本发明采用如下技术方案: 一种载Sr和Ag的提高生物相容性的医用钛材制备方法,包括如下步骤: 1)以医用钛材作为阳极,采用电化学氧化的方法在钛材表面制备规整的纳米管阵 列涂层,然后在空气中进行热处理; 2)将步骤1)获得的材料在含Sr2 的溶液中进行水热处理; 3)将步骤2)获得的材料浸没到含银离子的溶液中充分吸附,最后采用高压汞灯进 行紫外照射,将吸附的银离子还原为银纳米颗粒,获得载锶和银纳米颗粒的纳米管涂层材 3 CN 111569146 A 说 明 书 2/4 页 料。 进一步地,步骤1)中,电化学氧化的电压为30-70V,处理时间为1-4小时,电化学氧 化的电解质为含有0.1wt%-1wt%的NH4F和去离子水的乙二醇溶液;所述的热处理温度 400-550℃,热处理时间1-4小时。 进一步地,步骤2)中,水热处理温度为200-400℃,时间0.5小时-2小时。 进一步地,步骤2)中,含Sr2 的溶液为Sr(OH)2的水溶液,浓度为0.01M-0.05M。 进一步地,步骤3)中,含银离子的溶液为AgNO3溶液,浓度为0.01M-0.1M,吸附时间 为5-30分钟。 进一步地,步骤3)中,紫外照射时间为10-60分钟,波长为365nm。 有益效果:与现有技术相比,本发明的一种载Sr和Ag的提高生物相容性的医用钛 材制备方法,通过该方法对骨植入材料进行表面改性,具备以下优势: 1)将促成骨细胞生长的Sr2 以及具有良好抗菌性能的Ag纳米颗粒装载在氧化钛纳 米管中,同时赋予材料优异的成骨性能和抗菌性能,提高材料的骨整合性能和预防植入后 感染的发生; 2)活性金属离子(Sr2 和Ag )的释放时间超过14天,可以更长时间地发挥作用,持 续提高材料的生物相容性; 3)独特的孔状纳米管结构有助于组织快速长入,提高骨整个能力。 附图说明 图1为医用钛材表面装载Sr2 及银纳米颗粒的步骤示意图; 图2为钛材表面纳米管阵列(TNT)、载Sr2 的纳米管阵列(TNT-Sr)以及载Sr/Ag的纳 米管阵列(TNT-Sr/Ag)的表面形貌; 图3为Sr/Ag离子的释放行为示意图; 图4为成骨细胞的增殖行为的示意图; 图5为钛材表面的细菌粘附性能和抗菌性能示意图。
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