[发明专利]一种氧化石墨烯复合钛基医用材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯复合钛基医用材料的制备方法，包括以下步骤：一、将氧化石墨烯放入到去离子水或乙醇中后进行超声，然后冷冻干燥，得到氧化石墨烯粉末；二、将氧化石墨烯粉末和钛基粉末进行球磨，得到混合粉末；三、将混合粉末进行3D打印，得到多孔复合材料；四、将多孔复合材料进行去应力退火；五、在多孔复合材料表面制备微纳米孔洞，得到氧化石墨烯复合钛基医用材料。本发明通过引入氧化石墨烯，保证了氧化石墨烯复合钛基医用材料具有优异的力学性能，通过制备微纳米孔洞，使氧化石墨烯复合钛基医用材料与周围骨组织快速形成良好的骨性结合，提高了氧化石墨烯复合钛基医用材料的适用性。

技术领域

本发明属于医用钛及钛合金材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯复合钛基医用材料的制备方法。

背景技术

钛及钛合金由于其优良的生物相容性、耐腐蚀性以及所具有的良好综合力学性能，特别是较不锈钢、钴铬合金低得多的弹性模量，是人工关节、骨创伤产品、人工牙植入物等硬组织替代或修复医疗器械产品的优选材料。但是临床常用的纯钛和TC4的弹性模量(约110GPa)仍明显高于人体骨组织(10-30GPa)，会导致“应力屏蔽”效应。同时，钛及钛合金又是一种生物惰性材料，与骨的结合是一种机械锁合而非骨性结合，在植入体/骨结合界面容易形成一层缺乏血管的纤维层，导致种植体感染和松动等一系列并发症。另外，钛及钛合金不具备抗菌能力，容易引起细菌的粘附，使植入体感染，从而导致植入失败。

氧化石墨烯是石墨烯经含氧官能团化学修饰得到的衍生物，除兼有石墨烯优良的物理、化学性质外，还可提供较大的表面积，在一定浓度范围内促进干细胞增殖、成骨分化，且具有独特的生物相容性和抗菌性能。氧化石墨烯既可以提高钛及钛合金强度，进一步提升钛及钛合金的耐蚀性，又可以增强钛及钛合金的生物活性，一举多得。所以在生物医学方面的应用提供了广泛的前景。

金属3D打印技术是一种由线到面、又面到体逐渐堆积的新型快速成型制备技术，与传统加工技术相比，3D打印技术具备无模具、快速成型致密或多孔复杂结构的特点。通过3D打印既可以降低复合材料的弹性模量，又可以使其具有生物活性和抗菌性。因此需要一种能够与骨良好结合又有优良力学性能的医用材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种氧化石墨烯复合钛基医用材料的制备方法。该方法充分利用3D打印技术，结合钛基的生物耐蚀性、综合力学性能和氧化石墨烯的生物相容性和抗菌性能，同时在复合材料的表面制备微纳米结构进一步增加复合材料的生物活性，制备的复合材料兼具综合力学性能、生物活性和抗菌性能，应用于骨科等领域。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种氧化石墨烯复合钛基医用材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将氧化石墨烯放入到去离子水或乙醇中后进行超声，得到氧化石墨烯溶液，然后将氧化石墨烯溶液进行冷冻干燥，得到氧化石墨烯粉末；

步骤二、将步骤一中得到的氧化石墨烯粉末和钛基粉末放入到真空球磨罐中进行球磨，得到混合粉末；所述钛基粉末为钛粉末或钛合金粉末；

步骤三、将步骤二中得到的混合粉末装入3D打印机进行3D打印，得到多孔复合材料；

步骤四、将步骤三中得到的多孔复合材料进行去应力退火；

步骤五、在步骤四中经去应力退火后的多孔复合材料表面制备微纳米孔洞，得到氧化石墨烯复合钛基医用材料；所述制备微纳米孔洞的方法为去合金化法或微弧氧化法。