[发明专利]表面生物功能化修饰的钛/钛合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种表面生物功能化修饰的钛/钛合金及其制备方法和应用，以钛或钛合金为基底，在基底表面沉积聚多巴胺涂层作为中间层，在聚多巴胺涂层表面化学键接有生物分子作为功能化修饰层，共同构成表面生物功能化修饰的钛或钛合金。与现有技术相比，本申请工艺简单，条件温和，绿色环保，解决了传统生物化功能化修饰方法中修饰层稳定性差、生物活性低、生物相容性不好等重要难题，通过这种表面功能化修饰方法得到的钛/钛合金在医疗器械等领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种表面生物功能化修饰的钛/钛合金及其制备方法和应用。

背景技术

钛及钛合金(以下统称钛类金属)因其优异的机械性能、抗腐蚀性能及生物相容性，是经皮植入器械以及心血管支架主要的基底材料，在植入式假肢、种植牙、心脏支架、血管支架领域有着重要的应用。但是钛及钛合金是生物惰性材料，其表面与软组织的相互作用很弱，使得材料无法与软组织发生化学键性的整合，进而无法实现生物密封，在植入到生物体内后会形成窦袋、上皮下行，进而发生感染而导致植入失败。因此有必要对钛类金属进行生物功能化的改性，赋予材料表面一定的生物活性，促进细胞对材料的响应，进而有助于软组织与材料发生相互整合。

根据文献报道，钛类金属的表面生物功能化修饰方法主要通过以下两种方法：方法一，在未经任何表面处理的钛或钛合金表面直接滴加生物分子，通过物理吸附作用达到生物修饰的目的；方法二：使用硅烷偶联剂(如3-氨丙基三乙氧基硅烷)在钛或钛合金表面构建单分子层，以戊二醛或碳化二亚胺为交联剂，将生物分子于钛或钛合金表面化学交联，该方法使用较为普遍。

但是，方法一存在以下缺陷：(1)钛或钛合金表面生物分子吸附量十分有限；(2)生物分子与基底结合力很弱，因而形成的修饰层非常不稳定，将这样的材料植入到生物体内后，修饰层很容易脱落而失效。方法二存在以下缺陷：(1)生物分子的化学交联会降低其生物活性；(2)硅烷偶联剂在钛或钛合金构建单分子层的过程需要使用有毒的有机溶剂，容易导致溶剂在材料中残留而对组织产生毒副作用；(3)戊二醛等交联剂存在细胞毒性。

由于钛类金属表面生物功能化修饰层的稳定性、生物活性和生物相容性会严重影响后续的体外试验与体内试验等，进而严重地阻碍钛及其合金在生物医用材料领域的应用和发展。因此，如何通过简单易行的方法，兼顾修饰层的稳定性、生物活性与生物相容性，进而在钛类金属表面构建高质量的生物功能化修饰层就十分重要。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种表面生物功能化修饰的钛/钛合金及其制备方法和应用，能够构建高质量的生物功能化修饰层，兼顾修饰层的稳定性、生物活性与生物相容性。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种表面生物功能化修饰的钛/钛合金的制备方法，以钛或钛合金为基底，在基底表面沉积聚多巴胺涂层作为中间层，在聚多巴胺涂层表面化学键接有生物分子作为功能化修饰层，共同构成表面生物功能化修饰的钛或钛合金，具体包括以下步骤：

(1)将钛或钛合金进行磨抛预处理、清洗表面；

(2)将预处理后的材料浸于氢氧化钠/过氧化氢混合水溶液中反应，之后取出清洗；

(3)将材料浸于多巴胺水溶液中反应，之后取出清洗、干燥表面，得到表面沉积有聚多巴胺涂层的钛或钛合金；

(4)将生物分子溶液滴加于步骤(3)的材料表面、静置，之后清洗、干燥表面，即得到表面生物功能化修饰的钛或钛合金。

进一步地，所述钛/钛合金为纯钛或钛的合金。

进一步地，所述生物分子为胶原蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、细胞生长因子、纤维蛋白或纤维蛋白原中的一种或多种。