[发明专利]纳米羟基磷灰石生物复合涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物复合涂层的制备方法，具体涉及一种纳米羟基磷 灰石生物复合涂层的制备方法。

背景技术

生物医用材料用于人体组织和器官的诊断、修复或增进其功能，其作 用是药物不可替代的，是一类新发展的高技术材料。骨替代材料是生物医 用材料产业中重要的组成部分(俞耀庭，张兴栋.生物医用材料[M].天 津：天津大学出版社，2000：121-122)。目前骨替代生物材料中，以陶瓷、 金属和高分子为代表的常规材料仍居主导地位。然而，金属的疲劳性能较 差，释放的离子影响组织的生物功能；有机高分子在生理环境下可降解为 单体，释放有毒物质；而单一陶瓷材料脆性大、疲劳性能差，不能满足骨 替代材料的要求。

碳/碳(C/C)复合材料是国际新材料领域重点发展的一种新型结构材 料，兼具功能和结构特性，综合性能优异，特别是其弹性模量与骨相当， 因此作为骨修复和骨替代材料，极具应用前景(Gao Lin，Lin Jiarui. Histological observation of carbonaceous materials containing hydroxyapatite[C].The International Conference on Carbon2002，2002， Beijing，China.)。但C/C复合材料属于生物惰性材料，不易与宿主组织形成 化学结合。纳米羟基磷灰石(HAp)是自然骨中主要的无机成分，降解后 的钙离子和磷酸根离子能促进骨组织修复，具有骨传导性和诱导性。壳聚 糖是弱碱性多糖，其降解产物是氨基葡萄糖，可被人体完全吸收，具有促 进骨细胞和成纤细胞黏附、分化和增殖的作用。但HAp存在脆性大，难塑 型的问题；壳聚糖材料存在强度低和在湿态环境下强度损失过快的问题。 因此，通过一定的方法在C/C复合材料表面制备HAp和壳聚糖的复合涂层， 将C/C复合材料的优良力学性能与HAp、壳聚糖的良好生物活性结合，制 备出新一代的骨替代和修复材料。

到目前为止，有关C/C复合材料表面纳米HAp生物复合涂层的制备方 法主要有以下几种：等离子喷涂法(Sui Jinling，Li Musen，Peng Yu.The Effect of Plasma Spraying Power on the Structure and Mechanical Properties of Hydroxyapatite Deposited on Carbon/Carbon Composites[J].Surface and Coatings Technology，2005，190：287～292)、仿生法(Lucie Bacakova， Vladimir Stary，Olga Kofronova，et al.Polishing and coating carbon fiber-reinforced carbon composites with a carbon-titanium layer enhances adhesion and growth of osteoblast-like MG63cells and vascular smooth muscle cellsinvitro[J].Journal of Biomedical Materials Research，2000，54：567～ 578)、电化学沉积法(Stoch A，Brozeka A，Blazewicz S.FTIR Study of Electrochemically Deposited Hydroxyapatite Coatings on Carbon Materials[J]. Journal of Molecular Stuucture，2003，651～653)等。等离子喷涂法在高温下 会产生大量的非晶HAp，需经后续热处理工艺转变成结晶良好的HAp，且 所制备的HAp涂层材料植入后会出现涂层松动脱落的现象，造成植入体失 效；仿生法是模拟自然界生理磷灰石的矿化机制，在类似于人体组织内环 境条件的水溶液中自然沉积出磷灰石涂层，该方法虽然可以在低温下获得 成分更接近人体的骨无机质，但工艺较繁琐，且涂层与基体的结合较差； 电化学沉积法克服传统的等离子喷涂时因高温而引起HAp的热分解和喷 涂过程的非线性，且可通过控制电流、电压、温度等实验参数精确控制涂 层的厚度、表面结构和孔隙率等，但该方法制备的涂层与基体之间的结合 力及涂层自身的结合力不足，制约其进一步发展。

发明内容