[发明专利]一种抗氧化生物涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗氧化生物涂层及其制备方法，将二氧化铈粉体通过离子体喷涂技术形成于作为医用金属或医用合金材料的基材的表面作为所述生物涂层以提高基材的生物抗氧化性能。本发明采用等离子体喷涂技术制备二氧化铈涂层，获得抗氧化功能的生物涂层，为提高生物涂层的抗氧化功能提供一种行之有效的解决方案。本发明的涂层不仅具有优良的生物相容性，而且具有抗氧化性。本发明的生物涂层对氧化应激状态下成骨细胞增殖具有明显的保护作用，能够减少活性氧自由基对成骨细胞增殖的不利影响。

技术领域

本发明涉及一种抗氧化生物涂层及其制备方法，具体说，是涉及一种采用等离子体喷涂技术在纯钛、钛合金等金属基材表面制备二氧化铈涂层方法。

背景技术

随着人口老龄化，骨质疏松症的发病率以及随之而来的骨折并发症逐年提高。骨质疏松患者骨折创伤处的环境中含有浓度较高的炎症因子和活性氧自由基，同时因术后患者机体内部抗氧化防御能力的下降，导致氧化能力超过抗氧化能力，最终发生氧化应激。氧化应激是由于机体内活性氧自由基过剩而引起的氧化还原系统失衡，可导致组织损伤。越来越多的证据表明，氧化应激能够提高破骨细胞活性、抑制成骨细胞分化与矿化作用，不利于骨愈合。因此，研制可纠正骨质疏松性骨折部位内部环境(如氧化应激状态)的骨植入涂层材料，对于促进骨修复并改善骨质量具有重要临床意义。

二氧化铈因其优异的催化活性而一直备受关注。它的催化性质来源于表面铈离子可以快速地进行Ce³⁺和Ce⁴⁺转变，能够根据环境很容易地接受或失去电子。铈离子混合价态的共存赋予了二氧化铈生物抗氧化性，使得其能够催化分解生物体内的过量活性氧自由基,从而为治疗氧化应激类疾病提供了一种可能。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中所存在的缺陷问题，提供一种具良好抗氧化功能的生物涂层及其制备方法。

本发明的目的在于提供一种抗氧化生物涂层，将二氧化铈粉体通过离子体喷涂技术形成于作为医用金属或医用合金材料的基材的表面作为所述生物涂层以提高基材的生物抗氧化性能。

本发明采用等离子体喷涂技术制备二氧化铈涂层，获得抗氧化功能的生物涂层，为提高生物涂层的抗氧化功能提供一种行之有效的解决方案。本发明的涂层不仅具有优良的生物相容性，而且具有抗氧化性。本发明的生物涂层对氧化应激状态下成骨细胞增殖具有明显的保护作用，能够减少活性氧自由基对成骨细胞增殖的不利影响。

较佳地，所述二氧化铈粉体是由粒径为10～200微米，更优选地60～150微米的颗粒组成，该尺寸范围内的颗粒有足够的流动性,有利于沉积在基体表面，提高涂层的结合强度。

较佳地，所述基材采用包括纯钛、钛合金、不锈钢或钴铬钼(CoCrMo)合金的医用金属或医用合金材料。这样的材料可以提供较好的强度、韧性和优良的加工性能。

较佳地，所述生物涂层的厚度为几十微米～几百微米。如果涂层厚度太薄，那么在较短的时期内涂层会完全降解，从而无法实现涂层与骨组织的完全结合；如果涂层厚度太厚，那么涂层与基材的结合强度会明显降低，会发生涂层从基材表面剥落的风险。

较佳地，等离子体喷涂工艺参数为：等离子体气体Ar流量为32～50slpm；等离子体气体H₂流量为5～18slpm；粉末载气Ar流量为1.5～5slpm；喷涂距离为100～330mm；喷涂功率为30～55kW；送粉速率为8.0～30g/分钟。所述的slpm是指标准升/分钟。选择合适的工艺条件，可以提高涂层与基材的结合强度，使涂层表面具有微米级的粗糙表面。

较佳地，所述二氧化铈粉体为经烧结破碎后的二氧化铈粉体。烧结破碎后粉体流动性提高，避免了喷涂过程中堵粉现象的发生，这样有利于提高喷涂效率和增强涂层内聚力。

本发明中，二氧化铈粉体的烧结破碎包括：