[发明专利]在金属钛表面制备掺锶羟基磷灰石涂层的电化学方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在金属钛基体表面制备掺锶羟基磷灰石(Sr-HAp)颗粒薄涂层的电化学方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

目前金属钛作为植入体广泛用于骨及口腔科领域，如人工关节和牙种植体等。与纯钛植入体相比，有羟基磷灰石(Hydroxyapatite，Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)涂层的金属钛植入体可有效地诱导成骨细胞向植入体表面生长，从而提高植入体与骨组织的结合强度。但是，通过电化学方法合成的羟基磷灰石(HAp)的结晶程度和结构稳定性比自然骨中的HAp要高，在生理环境下降解较慢，最终残留于骨修复部位，影响骨质缺损的正常愈合。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在金属钛表面制备掺锶羟基磷灰石涂层的电化学方法，使所得到的涂层具有更好的生物活性，并且无需在电解液中添加柠檬酸根离子仍使所制备的掺锶羟基磷灰石涂层与金属钛基体结合优良。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该在金属钛表面制备掺锶羟基磷灰石涂层的电化学方法包括以下步骤：

(1)配制电解液，所述电解液由掺锶羟基磷灰石构成元素和导电剂组成；

(2)在装备了恒温加热系统的容器中加入所述电解液，并将电解液加热到37～90℃后恒温；

(3)将铂作为阳极，金属钛基体作为阴极，所述阳极和阴极浸没在电解液中，两电极之间直流电压设为2.5～3.5V，金属钛基体表面发生阴极还原反应，使所述电解液中的掺锶羟基磷灰石结晶在金属钛基体的表面；

(4)经过30～180min沉积后，在所述金属钛基体表面形成一层与金属钛结合的掺锶羟基磷灰石涂层；

(5)将表面沉积了掺锶羟基磷灰石涂层的金属钛基体取出清洗，去除表面附着的电解液，在干燥箱中干燥。

进一步地，本发明所述阳极与阴极的间距为1cm～4cm。

进一步地，本发明所述掺锶羟基磷灰石构成元素主要为Ca²⁺、Sr²⁺和PO₄^3-，所述Ca²⁺和Sr²⁺的浓度和为0.6～2.4mmol/L，PO₄^3-的浓度为0.36～1.44mmol/L，且Ca²⁺和Sr²⁺的浓度和与PO₄^3-的浓度的比值为1.67。

进一步地，本发明所述电解液的pH值为4.5～8.5。

进一步地，本发明所述导电剂可以为硝酸盐、氯化盐、醋酸盐中的任何一种，所述导电剂的浓度为0.05～3mol/L。

进一步地，本发明所述导电剂为NaCl，电解液温度为85℃，两电极之间直流电压设为为3.0V，所述阳极与阴极的间距为2cm。

本发明相对于现有技术的优点是：(1)本发明所得到的掺锶羟基磷灰石涂层相对于纯的化学计量比的羟基磷灰石，具有更好的生物活性，因而具有更高的骨诱导能力和更快的生物降解率，更能促进成骨细胞的黏附、增殖，有助于骨质缺损的正常愈合；(2)由于锶元素(Sr)是人体中的一种微量元素，在骨中的质量约占0.01％，有防龋和增加骨骼强度的作用，对人体健康有益；(3)所制备的掺锶羟基磷灰石涂层与金属钛基体结合优良；(4)用本发明提供的方法可通过调节电解液的组成对涂层中锶元素的含量进行控制，容易操作。

附图说明：

下面结合附图对本发明予以进一步的详细说明。

图1是本发明实施例1所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片；

图2是本发明实施例2所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片；

图3是本发明实施例3所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片；

图4是本发明实施例4所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片；

图5是本发明实施例5所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片；

图6是本发明实施例6所制得的掺锶羟基磷灰石涂层的扫描电镜照片。

具体实施方式

本发明在传统的钙、磷酸根离子电解液中加入一定量的锶离子，锶离子的作用是进入羟基磷灰石晶格与之形成掺锶羟基磷灰石。锶元素的掺杂可使得植入体的生物活性和生物相容性增强。

下面根据具体的实施例详细说明本发明。

实施例1：

本发明所述的在金属钛表面制备掺锶羟基磷灰石涂层的电化学方法包括以下步骤：