[发明专利]一种纳米CaO-SiO2

说明书

本发明公开了一种纳米CaO‑SiO₂有序点阵的制备方法，其特征在于，将316LSS置于高氯酸‑乙二醇电解液中阳极氧化，得到表面具有有序纳米凹坑阵列的316LSS；将钙源和pH值调节剂加入到去离子水中，搅拌，再加入硅源，搅拌反应，得到纳米CaO‑SiO₂溶液；将纳米CaO‑SiO₂溶液滴加到316LSS基板表面，依次经过静置、清洗、干燥、煅烧工序，在316LSS表面得到纳米CaO‑SiO₂有序点阵。本发明方法简单高效，环境友好，成本低廉；得到的纳米CaO‑SiO₂点阵长程有序、分布规整，可用于生物材料表面功能化改性等领域。

技术领域

本发明涉及一种纳米CaO-SiO₂有序点阵的制备方法，属于生物材料表面功能改性技术领域。

背景技术

生物材料表面的微观结构(物理信号)和化学组成(化学信号)对于诱导骨组织形成并促进骨整合起到至关重要的作用。近年来的研究发现，材料表面的纳米阵列结构作为一种生物物理信号，能够诱导并调控细胞的行为(黏附、铺展、迁移、取向、增殖、分化、基因表达、调亡等)，这种对细胞的物理调控方法为骨修复提供了重要途径。

钙-硅基(CaO-SiO₂)生物材料具有优良的生物活性及可降解性，能够快速诱导类骨磷灰石沉积，并通过活性离子的释放，显著促进骨组织细胞的增殖，分化。近年来众多的研究表明，将CaO-SiO₂生物材料用于医用植入材料的表面改性，可有效地改善植入材料自身生物活性的不足。专利201010600167.3采用等离子喷涂法在钛合金表面制备了一种锌修饰的钙-硅基生物陶瓷涂层，赋予了材料更为优良的生物学性能；李萍等利用循环浸泡法在钛材料表面制备出了硅酸钙涂层，显著提高了钛材料表面的生物活性(Surface andCoatings Technology 2014； 258：624-630)。然而，上述方法所获得的CaO-SiO₂涂层均为无规的随机平面涂层结构，缺乏对CaO-SiO₂纳米颗粒有序排布的有效控制。

本发明人设想在医用植入材料表面引入CaO-SiO₂生物活性材料的同时，构建其有序的纳米阵列结构。这种有序CaO-SiO₂阵列结构在生理环境下可缓慢降解，在提供凸点阵列信号的同时，也发挥着无机活性钙硅离子的生物学功能。从而实现CaO-SiO₂表面化学信号与物理信号的有机融合。前期工作中，我们采用电化学阳极氧化法在医用316LSS表面制备出有序的纳米凹坑阵列，并成功制备出一元SiO₂及TiO₂体系的有序纳米凸点阵列。我们期待利用凹坑结构的诱导成核作用，进一步构建出二元CaO-SiO₂有序纳米点阵，从而可能赋予316LSS更优异的生物学性能。

发明内容

本发明所要解决的是：提供一种医用316LSS表面原位生长纳米CaO-SiO₂有序点阵的制备方法，该制备方法可用于生物医用金属材料的表面功能化改性。

为了解决上述问题，本发明提供了一种纳米CaO-SiO₂有序点阵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将316LSS置于高氯酸-乙二醇电解液中阳极氧化，得到表面具有有序纳米凹坑阵列的316LSS；其中，高氯酸与乙二醇的体积比为(1∶14)～(1∶19)，电解液温度为-5～10℃；

步骤2)：将钙源和pH值调节剂加入到去离子水中，搅拌，再加入硅源，搅拌反应，得到纳米CaO-SiO₂溶液；