[发明专利]具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节及其制备方法

权利要求书

1.一种具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节，其特征在于该人工关节是由钛合金为基体，采用微弧氧化方法制备的多孔二氧化钛表面层及其表面孔壁上沉积生长的氧化锌纳米棒或纳米锥复合而成；其中，多孔二氧化钛表面层通过微弧氧化方法在钛金属表面原位氧化生成，二氧化钛表面层中弥散分布有孔径为的微米孔；氧化锌纳米棒或纳米锥通过电沉积方法沉积生长在多孔二氧化钛层表面孔壁上，氧化锌纳米棒或纳米锥直径在之间、长度在之间。

2.如权利要求1所述的具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节，其特征在于所述钛合金是医用Ti6Al4V合金，或是含有Nb、Sn、Mo或Zr中一种或多种元素的医用低弹性模量β型钛合金。

3.一种如权利要求1所述的具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节的制备方法，其特征在于该方法具体通过如下的步骤实现：

1）首先选用钛合金加工好人工关节的模型；

2）微弧氧化电解液配制：采用碳酸盐体系电解质水溶液，包含有2~50g/L的Na₂CO₃、0.5~5g/L的KOH；

3）把人工关节的模型表面打磨抛光，在上述碳酸盐体系特定电解质溶液中以人工关节的模型为阳极，不锈钢为阴极，采用双极脉冲微弧氧化设备对人工关节的模型进行微弧氧化处理，在钛基体表面构建多孔二氧化钛生物活性表面层；

4）配制电沉积电解液：配置包含0.5～10mM的Zn²⁺以及与Zn²⁺等摩尔量的六次甲基四胺(HMT)的电沉积电解质水溶液，置于恒温水浴锅中，调节温度固定在65～95℃之间；

5）将上述微弧氧化处理过的人工关节模型用酒精淋洗后，真空干燥，再作为阴极，石墨电极为阳极，采用二电极阴极电沉积体系，在上述电沉积电解液中进行氧化锌纳米棒或纳米锥的沉积生长，采用沉积电压为1.0～100V，沉积时间10~100min；

6）将上述取出人工关节的模型用酒精淋洗后，真空干燥，消毒后无菌保存，备用，即可得本发明具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节。

4.如权利要求3所述的具有微纳米分级拓扑表面结构的人工关节的制备方法，其特征在于采用双极脉冲微弧氧化设备对人工关节的模型进行微弧氧化处理时，采用正向电压200~1000V、负向电压0~300V，脉冲频率调节范围：正向脉冲50Hz~3000Hz、负向脉冲频率1Hz~3000Hz，占空比：正向4%~80%、负向0%~50%，微弧氧化反应时间为0.5~120min。