[发明专利]一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层，该梯度复合涂层依次为多孔钛基体、纳米尺度活化层、预钙化层、HA层和胶原层。该复合涂层的制备方法，由以下步骤组成：(1)酸处理：将多孔钛合金浸入腐蚀液，浸泡至表面呈现亮银白色金属光泽后停止；(2)碱热处理：将多孔钛合金在超声波清洗机中依次用丙酮、酒精、去离子水分别清洗后，放入碱溶液处理；(3)预钙化处理：将多孔钛合金放入Na₂HPO₄、饱和Ca(OH)₂溶液中浸泡；(4)HA涂层制备：将多孔钛合金置于装有模拟体液的试管中放入恒温水浴中浸泡；(5)将多孔钛合金进行高压消毒灭菌，干燥，再浸入水溶性类人胶原溶液中浸泡，即得。

技术领域

本发明涉及一种一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层，属于材料技术领域。

背景技术

植入的材料不能对周围组织产生毒副作用，特别是不能诱发组织致畸和基因病变；反过来，植入体周围的组织也不能对材料产生强烈的腐蚀作用和排斥反应。虽然钛及钛合金是人体硬组织替换中应用最为广泛的金属，且多孔钛合金的多孔结构可通过调控孔隙率使材料的弹性模量接近人骨而减少应力屏蔽，其独特的三维连通孔能使体液和营养物质在多孔植入体中传输，促进组织再生与重建，加快愈合过程，但它们依然是生物惰性金属，直接植入人体只能形成机械锁合，不能与人体自然骨形成骨性结合。现在已有多种表面生物活化方法被用于改进多孔钛合金的表面性能，使其具有表面生物活性，这些方法主要包括物理法、化学法和电化学法三大类。

物理法中研究最为成熟的是等离子喷涂法，但工艺过程温度过高，有损于材料的稳定性；电化学法可以获得均匀涂层，但涂层与具体的结合强度难于满足临床使用要求；化学法与其它两种方法相比，工艺简单，成本低，工艺过程温度低，涂层成分可以控制，并可以获得均匀涂层，易使涂层具有各种功效、涂层结构和成分也与自然骨相似等优点，但是化学法还有待于提高其沉积效率和涂层与基体的结合强度。化学法中的仿生矿化法

是目前生物医学材料学研究中的一个重要领域，采用仿生矿化方法制备生物梯度功能材料，设计一种能调整其结构及相关组成按梯度规律逐渐变化的整体材料，既能满足力学性能要求，又能满足生物相容性和生物活性的要求，是未来生物植入金属材料的一个重要研究方向。

发明内容

本发明提供一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层，该梯度复合涂层依次为多孔钛基体、纳米尺度活化层、预钙化层、HA层和胶原层。

本发明还提供一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层的制备方法，该方法由以下步骤组成：

(1)酸处理：将多孔钛合金浸入腐蚀液，浸泡至表面呈现亮银白色金属光泽后停止，得酸处理多孔钛合金；

(2)碱热处理：将步骤(1)所得酸处理多孔钛合金在超声波清洗机中依次用丙酮、酒精、去离子水分别清洗后，放入碱溶液处理，得碱处理多孔钛合金；

(3)预钙化处理：将步骤(2)所得碱处理多孔钛合金放入Na₂HPO₄溶液中浸泡，随后在饱和Ca(OH)₂溶液中浸泡，清洗，得预钙化处理多孔钛合金；

(4)HA涂层制备：将步骤(3)所得预钙化处理多孔钛合金置于装有模拟体液的试管中放入恒温水浴中浸泡，取出，得HA涂层多孔钛合金；

(5)功能化梯度复合涂层制备：将步骤(4)所得HA涂层多孔钛合金进行高压消毒灭菌，消毒完成后进行干燥，再浸入水溶性类人胶原溶液中浸泡，完成多孔钛合金表面功能化梯度复合涂层的制备。

优选的本发明所述步骤(1)中的腐蚀液为：酒精：硝酸：氢氟酸按照体积比为1:3:7组成的混合溶液。