[发明专利]多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物材料领域。尤其涉及一种新型的可用于骨移植或者残损修复的多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料及其制备方法。

背景技术

由于交通意外、运动创伤、社会老龄化等问题的日益突出以及对高水平生活质量的追求，人们对医疗器械以及生物医用材料的需求与日俱增，目前临床上广泛使用的骨移植或者残损修复材料是不锈钢、钛金属或者钛金属及其合金的表面涂覆材料，但其应力屏蔽效应、有害的离子溶出现象以及骨诱导特性和抗腐蚀能力差等往往会导致植入失败。特别是植入材料表面不能很好的为细胞的增殖和分化提供生长场所，并且生物相容性较差，大大的降低了材料的利用率和使用效果。

羟基磷酸钙（Ca₅(PO₄)₃OH; HA）是高级脊椎动物的骨骼、牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性，植入人体后易与新生骨结合，但由于HA性脆使得在临床上很少单独使用HA作为承载的生物材料。近年来，在骨移植或残损修复手术中应运而生的是将金属材料高的强度和韧性以及HA良好的生物相容性相结合的金属表面涂敷HA生物支架材料。然而，这类材料力学性能偏低，表面孔隙残缺，成形加工较难、价格高等问题，使其进一步的应用受到限制。

理想的人造骨移植或者残损修复生物支架材料至少必须具备一下性能：（1）它必需像羟基磷酸钙那样在化学上具有生物相容性；（2）它必需能提供一定的结构完整性，表面具有像人体自身硬组织一样的发达的微孔结构；（3）它必需可以将生物分子或者药物导入该人造材料之中，所说的生物分子例如可以是促进形成骨头的成骨细胞的骨生长蛋白质，所说药物例如可以是细胞的生长因子或者杀菌因子。

现在，从结构和功能化仿生角度出发，研发表面具有发达微孔结构，良好机械性能、加工性能、生物形容性和力学性能优异的生物支架材料已成为当前生物材料前沿领域中的一大研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料是由钛酸盐纳米线生长于钛金属基片上构成网格状微孔结构的钛基钛酸盐纳米线，所述钛基钛酸盐纳米线的表面生长有多孔羟基磷酸钙纳米颗粒涂层。

本发明多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料的制备方法包括如下步骤：

（1）将钛金属基片于室温下依次在丙酮、无水乙醇溶液中超声清洗，后用蒸馏水冲洗干净后将该钛金属基片转移到含有NaOH和Ba(OH)₂﹒8H₂O的混合溶液的聚四氟乙烯反应釜中密封反应，使钛金属基片上生长钛酸盐纳米线得到钛基钛酸盐纳米线，该钛基钛酸盐纳米线呈网格状微孔结构；将钛基钛酸盐纳米线用去离子水冲洗至中性，并在空气中干燥；

（2）恒电流或恒电压模式下，在三电极反应池中，以步骤（1）最终得到的钛基钛酸盐纳米线为工作电极，以类体液为沉积液进行沉积以使所述钛基钛酸盐纳米线的表面生长多孔羟基磷酸钙纳米颗粒，得到多孔羟基磷酸钙纳米颗粒修饰的钛基钛酸盐纳米线生物支架材料。

进一步地，本发明所述NaOH和Ba(OH)₂﹒8H₂O的混合溶液的浓度是0.1～10 mol/L。

进一步地，本发明所述步骤（1）的密封反应时间为1～16 h、反应温度为100～280 °C。

进一步地, 本发明步骤（2）中， 所述类体液（SBF）的组成为NaCl: 8.0g/L、CaCl₂: 0.14 g/L、KCl: 0.40 g/L、NaHCO₃: 0.35 g/L、Glucose: 1.00 g/L、KH₂PO₄: 0.10 g/L、MgCl₂·6H₂O: 0.10 g/L、Na₂HPO₄·2H₂O: 0.06 g/L、MgSO₄·7H₂O: 0.06 g/L。

进一步地，本发明步骤（2）中，所述沉积液的pH为 8.0～12.6，沉积温度为室温～90 °C，沉积电流为–50～50 mA，沉积电压为–4.0～4.0 V，沉积时间为0.5～12 h。