[发明专利]氯化胆碱基类离子液体中电沉积羟基磷灰石的制备方法

说明书

本发明提出了一种氯化胆碱基类离子液体中超声‑脉冲电沉积羟基磷灰石（HA）的制备方法。其技术方案是采用氯化胆碱基类离子液体为溶剂，将含Ca、P的化合物按Ca2+的浓度为2～50 mmol∙L‑1，H2PO42‑的浓度为1～30 mmol∙L‑1的量比加入该溶剂中，并加入1%～10%的添加剂H2O2，配制HA的电沉积溶液。在超声条件下，采用单向正脉冲电沉积方法制备HA涂层。本发明的制备方法能有效降低析氢现象，减弱浓差极化，提高HA的结构致密性，具有操作简单、制备容易，安全可靠等优点。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种采用氯化胆碱基类离子液体为溶剂，超声-脉冲电沉积羟基磷灰石涂层的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）具有与人体骨和牙齿中主要矿物质磷灰石相类似的化学组分和晶体结构，是构成人体骨组织的主要无机质成分，是最有代表性的具有良好的生物相容性和生物活性的生物医用材料，其植入人体后在短时间内能诱导骨组织在其表面生长，并与骨组织形成良好的化学键合，可作为人体骨骼的替代材料，并已在临床上应用。但HA材料力学性能较差，本身脆性高，将其附着在钛或钛合金表面，作为硬组织植入材料是提高HA涂层在医学领域应用的有效方法，已引起广泛关注。目前，制备HA涂层的方法主要有等离子喷涂、激光熔覆、离子束辅助沉积、水热合成、仿生沉积、溶胶-凝胶处理等非电化学方法和电结晶、电泳沉积、电镀共沉积、阳极氧化等电化学制备方法。其中，电沉积方法由于具有反应条件温和、操作简单、可控性强、非线性工艺等优点，在医用金属表面制备HA涂层上引起了高度重视。

目前，HA的电沉积制备大多以钛、钛合金或镁合金为基体，在含钙、磷离子的水体系中，通过外加电场的作用，使水在阴极表面电化学还原，从而使得阴极附近的pH值升高，进而使得钙、磷离子在阴极表面相对较高的pH值条件下达到一定过饱和，从而由溶液中结晶析出，沉积在阴极表面，形成HA涂层。但水在阴极表面还原时，会伴随有析氢现象，而且阴极电化学沉积过程中因溶液本体中的离子向电极表面扩散速度太慢而造成浓差极化，造成膜层疏松，甚至脱落。

与传统溶剂相比，离子液体具有较好的热稳定性、导电性、溶解性以及较宽的电化学窗口等特点，为采用电沉积方法制备HA涂层提供了一条新的途径。非水离子液体（咪唑盐离子和吡咯盐离子类等）尽管可以避免析氢而产生的氢脆及pH值改变等现象，但其对空气和水敏感，要在真空和惰性气体保护等较苛刻的条件下操作，且很难提供HA制备所需的羟基，实际应用受到限制。由氯化胆碱与尿素、丙二酸、甘油、乙二醇等熔融制备的低共熔溶剂，既具有非水离子液体的蒸气压低、热稳定性高、基本不析氢等优点，又具有对水和空气稳定、容易制备等非水离子液体所不具备的优点，更具有实际应用价值。

鉴于现有技术的缺点，本发明提出了一种在氯化胆碱基类离子液体中超声-脉冲电沉积制备HA涂层的方法。在超声条件下，采用氯化胆碱基类离子液体为溶剂，通过控制脉冲电沉积过程中的占空比，让阴极周围的离子快速恢复到初始浓度，降低析氢现象，减弱浓差极化，以提高HA的结构致密性和生物活性。该电沉积HA涂层的方法具有操作简单，制备容易，安全可靠，绿色环保等优点。

发明内容