[发明专利]一种纯钛基纳米管表面纳米磷灰石棒晶的制备方法

说明书

一种纯钛基纳米管表面纳米磷灰石棒晶的制备方法，包括：（1）阳极氧化：通过电化学阳极氧化的方法在纯钛材料表面制备一层氧化钛纳米管；（2）真空钙化处理：将样品浸泡在钙盐的醇溶液中进行真空处理，让钙粘附在钛纳米管内壁及表面上；（3）退火热处理：将以上制得的样品置于热弗炉中进行高温退火处理，使无定型氧化钛转变为锐钛矿相的同时将钙离子结合上去；（4）磷酸盐溶液处理：将上述处理后的样品垂直浸于磷酸盐溶液中，控制反应温度和反应时间，即在纯钛基纳米管表面制得了纳米磷灰石棒晶涂层。本发明成本低，制备工艺简单，可实现安全、高效、大规模生产。

技术领域

本发明属于骨植入体、牙种植体表面改性技术，涉及一种纯钛基纳米管表面纳米磷灰石棒晶的制备方法，属于生物医学工程领域，可用于生物材料的表面改性。可促进植入体进行骨整合、增强涂层与基底结合强度。

背景技术

钛及钛合金由于其低密度、优异的耐腐蚀性和机械性能，常作为负载条件下的骨植入材料，但由于其具有生物惰性，不能与周围机体组织形成化学骨性结合，植入后容易发生脱落，长期会引发感染，引起周围组织坏死，从而造成植入失败。为了改善钛金属的这种只能依靠机械结合而引起结合性差的临床应用缺陷，探究一种合适的表面改性方法势在必行。羟基磷灰石是天然骨和牙齿的主要无机成分，因此在钛材料的表面合成磷灰石涂层，来提高材料的骨整合性能和骨诱导性，改善其生物活性，是近年来钛材料表面改性研究最多的内容。

目前，在钛金属表面制备磷灰石涂层的方法有很多，通过这些方法在钛金属表面制备了磷灰石涂层后，种植材料的性能有所改善，植入成功率提高，但当宿主的植入条件不佳时，对植入材料的性能就提出了更高的要求。为了更好地确保植入的成功率，涂层的稳定性、与基底的结合力、制备成本成为了其市场推广应用的决定性因素。目前已经常用的等离子喷涂技术制备的羟基磷灰石涂层结晶度低、构相不均匀，与基底无化学作用，结合强度低，涂层内部存在热应力，植入后涂层容易崩解、脱落，引发局部炎症，影响种植体性能。为了提高钛基底与羟基磷灰石涂层的结合强度，主要从以下几个方面来考虑：一，通过在钛基底表面制备氧化钛纳米管层，让磷灰石涂层尽可能的深入纳米管内部，来增大基底与涂层的机械咬合力，同时缓解钛基体与羟基磷灰石涂层因热膨胀系数及弹性模量不同而引起的应力差；二，将单纯的机械结合转变为机械加化学的双重作用，可通过对基底进行化学处理，为磷灰石的形成提供成核位点，通过化学键合提高磷灰石涂层与基底的结合强度。

发明内容

本发明提供在温和、稳定的条件下，通过化学的方法在纯钛基纳米管表面制得与基底紧密结合的纳米磷灰石晶体涂层。

纯钛基纳米管表面纳米磷灰石晶体涂层的制备方法，其步骤如下：

（1）表面预处理：纯钛片依次用400目，800目，1000目的碳化硅砂纸逐次打磨至表面光滑，丙酮、乙醇和去离子水依次超声清洗10 min，洗净后在酸洗液中进行化学抛光，取出后用去离子水超声清洗10 min，自然晾干备用。

（2）钛基纳米管制备：以处理后待用的光滑纯钛片为阳极，铂电极为阴极，稳定电压20-40V的条件下在含氟电解液中阳极氧化1-3 h，取出样品，去离子水冲洗，自然晾干。

（3）真空钙化处理：将样品置于钙盐的无水乙醇溶液中，放置于真空干燥箱中，抽真空至0.1-90 Pa，保压处理30 min后取出，自然晾干。

（4）退火热处理：将钙化后的钛基纳米管样品置于马弗炉中，以0.5-10℃/min的升温速率由室温升温至500℃，保温2 h后自然降温，冷却后取出备用。

（5）磷酸盐溶液处理：按0.01-0.1 M的浓度配制磷酸盐溶液，将结合了钙离子的钛基纳米管材料垂直浸于磷酸盐溶液中，75~95℃下水浴2-5 h，取出样品，用去离子水冲洗5次，置于电热鼓风干燥箱中37℃下干燥后，即得纯钛基表面纳米磷灰石晶体涂层。