[发明专利]一种生物抗氧化性能良好的二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层及其应用

说明书

本发明涉及一种生物抗氧化性能良好的二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层及其应用，采用离子喷涂技术将二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体喷涂在在基体表面，得到所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层，所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体中二氧化铈的质量分数为10～50wt%，优选为10～30 wt%。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，可有效减小骨质疏松症中氧化应激对骨组织的损伤，能促进骨质疏松症患者骨缺损部位骨修复。本发明的制备方法具有操作简单、效率高、可重复性好、适合规模化生产等优点。

技术领域

本发明涉及一种针对骨质疏松症中氧化应激的生物抗氧化涂层及其制备方法，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掺杂羟基磷灰石涂层方法。

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，可导致周围骨组织氧化损伤。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。

等离子体喷涂羟基磷灰石(HA)涂层是临床上应用最广泛的骨植入涂层材料，然而，HA涂层不具备生物抗氧化性能，不能保护成骨细胞免于氧化应激的损伤。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种不仅具有优良的生物相容性能，而且具有良好生物抗氧化性能的陶瓷涂层。

一方面，发明提供了一种二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层，采用离子喷涂技术将二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体喷涂在在基体表面，得到所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层，所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体中二氧化铈的质量分数为10～50wt％。

二氧化铈(CeO₂)具有优异的催化活性。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。羟基磷灰石具有良好的生物相容性能。本发明采用离子喷涂技术制备的二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层不仅具有优良的生物相容性能，而且具有良好生物抗氧化性能。

较佳地，所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体的粒径为10～200微米，优选为60～150微米。

较佳地，所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石涂层的厚度为50～200微米。

较佳地，所述基体为纯钛、钛合金、不锈钢或钴铬钼合金。

较佳地，所述离子喷涂技术参数包括：等离子体气体Ar流量为30～50标准升/分钟；等离子体气体H₂流量为6～18标准升/分钟；粉末载气Ar流量为1.5～5标准升/分钟；喷涂距离为80～330毫米；喷涂功率为30～55千瓦；送粉速率为8.0～30克/分钟；喷涂时间为4～15分钟。

本发明中，所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体的制备过程包括：

将二氧化铈粉体和羟基磷灰石粉体按质量比均匀混合后，再加入粘结剂混合球磨，得到混合粉体；

将所得混合粉体压制成型后在600～1300℃下烧结1～3小时，再经研磨、过筛、烘干后得到所述二氧化铈掺杂羟基磷灰石粉体。

较佳地，所述粘结剂为聚乙烯醇或/和聚氨酯。

又，较佳地，二氧化铈粉体和羟基磷灰石粉体总质量与粘结剂的用量比为10～50g：1～5mL。