[发明专利]一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域。具体涉及一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法。

背景技术

钛具有良好的生物相容性，现今已被广泛应用于骨科、口腔科医疗领域以作为骨内的植入体。钛表面与骨组织之间形成快速且稳定的骨结合的关键取决于钛表面的理化性状和生物活性。有学者认为：材料表面的微米级形貌，有利于增加材料的比表面积，能促进钛表面成骨细胞的分化以及细胞外基质的矿化，并能提供细胞生长的支架，而纳米级形貌可增强成骨细胞合成或吸附细胞外基质中某些蛋白，进而促进细胞粘附。

有学者的研究表明，沉积钙离子的喷砂酸蚀钛种植体表面能促进成骨细胞的粘附、迁移、增殖，并且成骨细胞的分化和矿化更快。文献[ChengM,QiaoY,QiW,etal.CalciumPlasmaImplantedTitaniumSurfacewithHierarchicalMicrostructureforImprovingtheBoneFormation.[J].AcsAppliedMaterials&Interfaces,2015,7.]钛表面通过喷砂酸蚀和钙离子沉积形成钛种植体表面多级结构。但其表面没有形成纳米结构，且工艺复杂，制备成本高。

亦有学者用双氧水处理喷砂酸蚀后的纯钛，文献[王永,陈虹羽,张军梅,等.经双氧水处理后的纯钛片对成骨细胞表面附着及增殖活性的影响[J].山东医药,2008,48(17):12-13.]结果显示双氧水处理后的钛具有很好的生物相容性，可提高成骨细胞的早期粘附和增殖。但并没有在其表面修饰钙元素以进一步提高成骨细胞的分化和矿化能力。

现有技术在形成微米、纳米层结构和沉积钙离子的方法还存在不足，必须分为两步或仅形成微米、纳米层结构或沉积钙离子。

发明内容

解决的技术问题：本发明针对上述现有技术的不足，提供一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法，本发明制备的纯钛样品兼具了微米结构、纳米结构以及钙元素修饰，并且仅通过一步完成钙离子沉积和双氧水处理，生成含钙纳米薄片膜层，工艺简单，易于加工，制备成本低廉。

技术方案：一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法，依次包括如下步骤：步骤A）将纯钛打磨抛光，喷砂，超声清洗并干燥；步骤B）采用氢氟酸/硝酸混合液酸蚀，双蒸水超声清洗干燥，再经浓盐酸/浓硫酸混合酸酸蚀，双蒸水超声清洗并干燥，使钛表面形成微米结构；步骤C）将喷砂酸蚀后的纯钛在70℃~90℃水浴温度下进行氢氧化钙双氧水水热溶液反应0.5至24小时，形成含钙纳米薄片膜层，300℃~500℃处理1~3小时。

步骤A）中纯钛试样抛光使用标号依次为600^#，800^#，1200^#，1500^#的砂纸由粗砂到细砂将纯钛逐级打磨抛光。

步骤A）中纯钛试样喷砂使用80目Al₂O₃砂，压力0.4MPa，距离1.5cm，喷砂15s。

步骤B）中氢氟酸/硝酸混合液按体积比为双蒸水:0.22wt.%HF:0.57wt.%HNO₃=1000:2:4。

步骤B）中浓盐酸/浓硫酸混合酸按体积比为双蒸水:37wt.%HCl:98wt.%H₂SO₄=6:1:1。

步骤C）中所述的纯钛在70℃水浴温度下进行氢氧化钙双氧水水热溶液反应。

步骤C）中所述的反应溶液是氢氧化钙饱和溶液与30wt.%双氧水的混合溶液，其中30wt.%双氧水与氢氧化钙饱和溶液的体积比为1:5至1:1，反应时间为12小时，加热处理1小时，温度为450℃

有益效果：本发明工艺简单，成本低廉，纯钛表面兼具了微米结构、纳米结构以及钙元素修饰，丰富的纳米薄片膜层以及所含的钙元素均可增强钛与骨的相容和结合能力，有利于钛表面成骨细胞的粘附、增殖、分化，以提高钛的骨整合能力。

附图说明

图3为本发明实施例3所制得的样本扫描电镜图(a：2000倍；b：10000倍)；

图4为本发明实施例1、2、3所测得的EDX图谱及所含主要元素百分比；