[发明专利]一种在金属表面制备丝素蛋白羟基磷灰石涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在金属表面制备丝素蛋白羟基磷灰石涂层的方法，包括以下步骤：(1)分别配制丝素蛋白溶液、以及同时含有丝素蛋白和羟基磷灰石的混合溶液；(2)第一次电沉积步骤：以丝素蛋白溶液为电沉积液进行电沉积，得到表面附着有丝素蛋白涂层的金属；(3)第二次电沉积步骤：以同时含有丝素蛋白和羟基磷灰石的混合溶液为电沉积液进行电沉积，得到表面附着有丝素蛋白羟基磷灰石涂层的金属。本发明通过对关键的电沉积工艺步骤进行改进，制备得到的丝素蛋白羟基磷灰石涂层与金属基体之间的结合效果好；涂层内的羟基磷灰石呈纳米级分散态，脆性小，可以大大缩短种植体的制作时间。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，更具体地，涉及一种在金属表面制备丝素蛋白羟基磷灰石涂层的方法，该方法尤其适用于在金属种植体(尤其是钛金属种植体)表面构建丝素蛋白羟基磷灰石生物涂层。

背景技术

钛金属种植体已成为目前口腔修复治疗中的主流方法之一。钛金属植入体在全身的应用也逐渐增多，而其临床并发症的发生率也随之增加。在诸多失败原因中，种植体松动是植入物失败的首要原因。因此提供一种理想减少种植体松动以及提高植入物成功率的解决方案十分必要。

由于钛金属种植体本身是生物惰性材料，不具有生物功能，无法诱导骨形成。通过表面改性对钛金属表面进行活化处理，使之具有生物功能性，与骨组织形成早期骨整合，是国内外口腔种植材料研究的热点问题。物理改性、化学改性和生物化学改性可缩短钛种植体种植周期，获得早期骨整合和更高的结合强度。

羟基磷灰石是人骨骼的主要无机组成成分，在人体内具有良好的骨传导性、生物相容性和生物活性，与人体硬组织(骨和牙)的无机质具有相近的物质组成，它植入人体后能在短时间内与人体的软组织形成紧密结合。

近年来各种涂覆技术研究与利用，已经能够将羟基磷灰石涂覆于力学性能较好的生物惰性金属材料表面，得到既可利用金属基体的强度和韧性，又具有生物活性的羟基磷灰石生物陶瓷涂层。

目前制备羟基磷灰石生物陶瓷涂层比较成熟的涂覆方法有：

(1)等离子喷涂法。这种方法的缺点是在形状复杂或表面多孔的基体上难以获得均匀的涂层，喷涂时的高温使涂层的化学组成和结构容易发生变化，而且所用原料是纯羟基磷灰石粉末，费用相对昂贵。

(2)溶胶凝胶法。此方法是将羟基磷灰石制成溶胶后均匀覆盖于基体的表面，利用溶剂的迅速挥发以及后续的缩聚反应进而形成涂层。这种方法的缺点是不易实现通过改变热处理温度来改变涂层中相的结晶度、相的种类、孔隙的大小等微观特性参数。

(3)仿生生长法。这种方法是在仿生环境下，在金属基体表面上生长出羟基磷灰石生物陶瓷涂层，这种方法获得的涂层与基体结合力较低。

(4)电沉积法。电沉积法具有多种优势。首先，电泳沉积是一种温和的表面涂覆方法，可避免采用传统高温涂覆而引起的相变和脆裂；其次，电泳沉积是非直线过程，可以在形状复杂或表面多孔的金属基材表面形成均匀的沉积层，并能精确控制涂层成分、厚度和孔隙率；再者，电泳沉积是带电粒子的定向移动，不会因电解水溶剂时产生的大量气体影响涂层与金属基体的结合力。此外，电泳沉积还具有所需设备简单、成本低、操作方便、沉积工艺易控制等优点。

目前前沿技术主要是通过将羟基磷灰石的醇溶液作为电沉积溶液，在钛金属种植体表面进行电沉积，以获得较高的骨诱导性。

这种羟基磷灰石涂层的制备方法主要有以下两点缺点，一是该涂层电沉积后需要经过烧结使电泳沉积层趋于致密，但烧结过程较难控制，烧结温度对涂层的性质影响很大。烧结温度低，则涂层密度低，与基体材料的结合差；烧结温度高，则会引起羟基磷灰石分解和金属基体性质的恶化，如氧化、相变和晶粒长大等。二是电沉积直接制备的涂层具有一定的脆性，为解决这一问题需要10天左右的陈化时间使羟基磷灰石从高附聚态转化为纳米级分散状以完全消除脆裂。这一要求延长了种植体制作时间。