[发明专利]一种镁掺杂多孔纳米氧化钛涂层的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物陶瓷技术领域，具体涉及一种镁掺杂多孔纳米氧化钛涂层的制备方法及其应用。

背景技术

钛及其合金以其较低的弹性模量、优异的生物相容性、耐腐蚀性和力学性能而被广泛用作骨组织修复与替换材料。据报道，钛及其合金优异的生物相容性和耐腐蚀性主要归因于其表面自然存在的一层氧化钛薄膜。因此，氧化钛陶瓷及涂层材料成为了生物材料领域中的研究热点。尤其是近年来，纳米氧化钛在诱导类骨磷灰石形成(参见中国专利ZL 200510029743.2，ZL 200510023170.2，Uchida M，Kim HM，Kokubo T，Fujibayashi S，Nakamura T.Structural dependence of apatite formation on titania gels in simulated body fluid.J.Biomed Mater Res.64A(2003)164-170)和促进造骨细胞粘附与增殖(参见Webster TJ，Siegel RW，Bizios R.Enhanced functions of osteoblasts on nanophase ceramics.Biomaterials 21(2000)1803-1810.)等方面的突出表现，更使其得到了人们越来越广泛的关注。然而，氧化钛在促进造骨细胞增殖与分化、特异性蛋白吸附和基因表达等方面的表现仍有待提高，限制了其在临床上的应用。

镁是人体中含量第四多的元素，也是人体骨骼的基本元素之一。研究表明，镁对人体的新陈代谢和自然骨的形成具有重要作用(参见Staiger MP，Pietak AM，Huadmai J，Dias G. Magnesium and its alloys as orthopedic biomaterials：A review.Biomaterials 27(2006)1728-1734)；哺乳动物新生骨中的镁含量显著高于旧骨；镁的含量在骨骼形成的早期钙化阶段最高，并随着钙化阶段的深入而降低；人体中镁的过度消耗会导致造骨细胞和破骨细胞活性降低，骨骼也会变得脆弱(参见Chaudhry AA，Goodall J，Vickers M，Cockcroft JK，Rehman I，Knowlesd JC，Darr JA.Synthesis and characterisation of magnesium substituted calcium phosphate bioceramic nanoparticles made via continuous hydrothermal flow synthesis.J Mater Chem 18(2008)5900-5908)。研究还发现，镁能够在模拟体液中诱导类骨磷灰石在其表面沉积，表明其具有一定的生物活性(参见Wan YZ，Huang Y，He E，Wang YL，Zhao ZG，Ding HF.Effect of Mg ion implantation on calcium phosphate formation on titanium.Surf Coat Tech 201(2006)2904-2909)；含镁的三磷酸钙表现出显著促进细胞增殖和胶原酶的合成与分泌的特点，含镁的羟基磷灰石则能够显著提高骨结合性能(参见Xu L，Pan F，Yu G，Yang L，Zhang E，Yang K.In vitro and in vivo evaluation of the surface bioactivity of a calcium phosphate coated magnesium alloy.Biomaterials 30(2009)1512-1523)。总之，镁在生物材料中的研究和应用已引起了人们的广泛关注。镁在磷酸钙和羟基磷灰石陶瓷中的掺杂研究已有部分报道，但是镁掺杂氧化钛陶瓷的研究却鲜见报道。将镁掺杂到纳米氧化钛涂层中，有望改善其生物学性能，获得可应用于临床的氧化钛骨组织修复与替换材料。