[发明专利]一种具有表面有序介孔二氧化硅阵列的医用316L不锈钢的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于医用316L不锈钢的表面改性领域，特别涉及一种具有表面有序介孔二氧化硅阵列的医用316L不锈钢的制备方法。

背景技术

316L不锈钢316LSS因其优良的性能和低廉的价格而广泛应用于临床医疗领域，在其长期临床应用中，仍然存在难以避免的问题和不足，如不具备生物活性和抗菌促成骨等性能。为了赋予316LSS生物活性并改善其生物学性能，一种有效的方法就是对基体材料进行表面改性。近年来的研究表明生物医用材料表面的微观结构(物理信号)和化学组成(化学信号)对于提高其表面的生物学性能起到至关重要的作用。其中材料表面的纳米级有序图案化结构能进一步影响成骨相关细胞的形状，并促进其铺展和定位，从而更好地发挥成骨效应。此外，介孔二氧化硅MSNs具有可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面等特点，适合作为生物活性物质的载体，并能够对活性物质起到缓释作用，提高生物活性物质作用效果的持久性。此外，硅是骨组织生成和钙化代谢过程的必需元素。大量的研究已表明硅扮演着“骨促进剂”角色，其吸收水平直接影响到骨的质量，尤其是在幼骨发育阶段，硅会在新骨钙化区域产生“富集”，促进骨组织的早期钙化。因此，将MSNs用于316LSS表面具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有表面有序介孔二氧化硅阵列的医用316L不锈钢的制备方法，该方法简单高效，成本低廉，环保，可应用于材料表面改性。

本发明的一种具有表面有序介孔二氧化硅阵列的医用316L不锈钢的制备方法，包括：

(1)将316L不锈钢316LSS置于高氯酸-乙二醇电解液中，阳极氧化，得到具有纳米凹坑阵列的316LSS；

(2)将模板剂与pH调节剂加入去离子水中，搅拌，加入硅源，再次搅拌反应，得到含有模板剂的有序介孔二氧化硅MSNs颗粒，其中，模板剂的水溶液浓度为0.25mol/L～0.35mol/L，模板剂、pH调节剂和硅源的摩尔比为8:1:15～18:1:25；将含有模板剂的有序介孔二氧化硅MSNs颗粒置于洗脱剂中，搅拌，将溶液离心得到有序MSNs颗粒；

(3)将步骤(2)中的有序MSNs颗粒加入溶剂中，超声分散得到有序MSNs分散液，其中有序MSNs颗粒与溶剂的比例为1g:50mL～1g:150mL；

(4)将步骤(3)中的有序MSNs分散液滴加到步骤(1)中的具有纳米凹坑阵列的316LSS表面，静置，清洗，干燥，煅烧，得到具有表面有序MSNs阵列的医用316LSS。

所述步骤(1)中高氯酸与乙二醇的体积比为1:15～1:25，电解液温度为-5℃～10℃；阳极氧化的电压为20V～70V，阳极氧化的时间为30s～15min。

所述步骤(1)中具有纳米凹坑阵列的316LSS，其表面坑径为50nm～200nm，坑深为3nm～8nm，坑密度为(1.5±0.3)×10¹⁰(个/cm²)。

所述步骤(2)中模板剂为十六烷基三甲基溴化铵或十六烷基三甲基氯化铵；pH调节剂为三乙醇胺或氢氧化钠；硅源为正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯。

所述步骤(2)中模板剂水溶液的pH值为10～12，反应温度为70℃～100℃；搅拌时间为1～2h；再次搅拌时间为1～2h。

所述步骤(2)中洗脱剂为乙醇酸溶液，其中乙醇与酸的体积比为10:1～15:1，含有模板剂的有序介孔二氧化硅MSNs颗粒与乙醇酸溶液的比例为1g:50mL～1g:200mL；或洗脱剂为乙醇，其中含有模板剂的有序介孔二氧化硅MSNs颗粒与乙醇的比例为1g:1mL～1g:3mL。

所述洗脱剂为乙醇酸溶液，制备得到具有表面结构为紧密堆积的空心管状阵列的医用316LSS，洗脱时间为12h～24h，洗脱温度为50℃～65℃；或洗脱剂为乙醇，制备得到具有表面结构为凸起的点状阵列的医用316LSS，洗脱时间为30min，洗脱温度为70℃～85℃。

所述步骤(3)中溶剂为乙醇。

所述步骤(4)中静置的时间为2～12h；清洗的方式为用乙醇清洗后再用去离子水冲洗；干燥的温度为35℃～80℃，干燥的时间为1h～10h。

所述步骤(4)中煅烧的温度为250℃～550℃，煅烧的升温速率为1℃/min～4℃/min，煅烧的时间为3h～6h；具有表面有序MSNs阵列的医用316LSS表面MSNs的孔径为2.5nm～3.0nm，比表面积为650m²/g～700m²/g。