[发明专利]具有良好抗癌抗菌性能的医用钛材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用材料领域，涉及一种功能化钛材的制备方法。

背景技术

钛及钛合金是常用的医用金属材料，由于其具有与人骨近似的弹性模量、优良的耐蚀性、良好的生物相容性和加工性能，自70年代起就在牙科植入体、牙齿植入支架、骨种植体及人工关节等方面得到广泛应用。临床上治疗骨癌的方法通常是用骨种植体替代癌变的骨头。由于手术后植入的骨种植体附近可能仍然存在未被完全移除的癌细胞，而且细菌引起的炎症反应容易导致植入后松动，因此，开发一种具有良好的抗癌和抗菌性能的骨植入材料相当重要。

既往研究结果显示，合适的纳米管管径和管长可以促进细胞功能；二氧化钛纳米管可以用作药物载体，通过冷冻真空干燥法使二氧化钛纳米管加载抗生素后表现出了良好的抗菌性能，但由于抗生素的快速释放，不能达到持久的抗菌效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有良好抗癌抗菌性能的医用钛材及其制备方法，操作简单，无需特殊设备，成本低，所得产品可以在较长时间内抑制骨肿瘤细胞的生长，同时促进正常成骨细胞的生长，还具有良好的抗菌性能。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1．具有良好抗癌抗菌性能的医用钛材的制备方法，包括以下步骤：

a．将钛材清洗得到洁净的金属表面；

b．采用阳极氧化法在步骤a所得钛材表面形成规则有序的二氧化钛纳米管阵列；

c．采用电化学沉积法在步骤b所得钛材表面的二氧化钛纳米管内原位生成硒纳米颗粒；

d．采用旋涂法在步骤c所得钛材表面修饰5~15层壳聚糖，即得具有良好抗癌抗菌性能的医用钛材。

优选的，所述步骤a是将钛材依次用丙酮、异丙醇和甲醇超声清洗10~20分钟，再用水清洗2~4次，干燥备用。

优选的，所述步骤b是以步骤a得到的钛材作为阳极，铂作为阴极，用浓度为0.25~0.30 mol/L、以体积比为1:1的丙三醇-水混合液为溶剂的氟化铵溶液作为电解液，在恒电压30V条件下阳极氧化反应30~60分钟；处理后的钛材清洗、干燥备用。

更优选的，所述步骤b是用浓度为0.27mol/L、以体积比为1:1的丙三醇-水混合液为溶剂的氟化铵溶液作为电解液，在恒电压30V条件下阳极氧化反应30分钟。

优选的，所述步骤c是以步骤b得到的钛材作为阴极，铂作为阳极，以浓度为1~3mmol/L的亚硒酸水溶液作为电解液，在恒电压1~2V条件下电沉积0.5~2小时；处理后的钛材清洗、干燥备用。

更优选的，所述步骤c是以浓度为1mmol/L的亚硒酸水溶液作为电解液，在恒电压1.5V条件下电沉积1小时。

优选的，所述步骤d是用质量分数为0.4~0.6%的壳聚糖溶液通过旋涂的方式处理步骤c得到的钛材，旋涂次数为5~15次，每次以400~600转/分钟旋涂10~20秒。

更优选的，所述步骤d是用质量分数为0.5%的壳聚糖溶液通过旋涂的方式处理步骤c得到的钛材，旋涂次数为10次，每次以500转/分钟旋涂15秒，使钛材表面修饰上10层壳聚糖。

2．采用上述制备方法制得的产品即为具有良好抗癌抗菌性能的医用钛材。

在上述制备方法中，步骤b采用阳极氧化法制备二氧化钛纳米管阵列。在阳极氧化过程中，诸多因素可以影响纳米管阵列的形成，例如电解液体系、氧化电压等，不同制备条件可能得到具有不同形貌特征的纳米管阵列。本发明对电解液体系进行了考察，包括氟化铵丙三醇体系，氢氟酸水体系和氟化铵丙三醇/水(体积比为1:1)体系。结果显示，用氟化铵丙三醇体系制备相同管径管长的二氧化钛纳米管阵列，需要较长时间和较高电压；用氢氟酸水体系制备二氧化钛纳米管阵列，纳米管阵列的形貌难以控制；而用氟化铵丙三醇/水(体积比为1:1)制备二氧化钛纳米管阵列，通过改变氧化电压等途径可以较容易地控制纳米管的管径管长；因此，本发明的电解液体系优选氟化铵丙三醇/水(体积比为1:1)体系。氟化铵的浓度会影响所生成的二氧化钛纳米管的形态，研究表明，采用浓度为0.25~0.30特别是0.27 mol/L的氟化铵电解液，所制得的二氧化钛纳米管具有良好的形态。本发明还对氧化电压进行了考察，分别为5、10、15、20、25、30、40V。结果显示，氧化电压小则生成的二氧化钛纳米管的管径小，不利于硒纳米颗粒的加载，随着氧化电压的升高，二氧化钛纳米管的管径增大，当氧化电压大于40V时，二氧化钛纳米管被破坏，因此，本发明优选氧化电压为30V。