[发明专利]一种功能化纳米生物陶瓷涂层及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，尤其涉及一种功能化纳米生物陶瓷涂层及其制备工艺。

背景技术

生物医用材料是用于生物体进行诊疗、修复和替换其病损组织、器官或增进其性能的新型高技术材料。随着新型医疗技术的不断进展和关键科学技术的重大突破，生物材料已逐渐成为全球科学家和相关学者争相研究和开发的热点材料之一。

目前钛和钛合金种植体已经在生物医用材料广泛应用于骨修复，然而由于其自身的生物惰性，影响骨愈合率。通常，为了提高钛和钛合金种植体的植入成功率，往往会对其表面进行涂层改性处理。生物陶瓷涂层由于其良好的生物相容性，可促进骨愈合，并且具有良好的耐磨性、耐腐蚀性和硬度，是钛和钛合金种植体理想的涂层材料。此外，还可通过改变陶瓷涂层的成份组成可实现陶瓷涂层功能化，使用灵活，但是通常陶瓷涂层与金属基材的结合强度还有待进一步提高。

发明内容

为此，本发明提供一种功能化纳米生物陶瓷涂层及其制备工艺，解决现有技术中至少一种技术问题。

为此，本发明提供一种功能化纳米生物陶瓷涂层，由如下重量份的组分制备而成：磷酸三钙15-27份、硫酸铬3-9份、氟磷酸锶1-4份、氯化铝1-6份、偏钛酸钠1.3-2.8份、钼酸铵0.6-1.5份、硅凝胶0.3-2份、壳聚糖纤维0.5-1.7份、碳分子筛-220 1-3份、羧甲基甲壳素1.2-3.8份、聚羟基丁酸0.3-1.2份、乙酰谷氨酸0.8-2份、酒石酸0.6-2.4份、乙酸纤维素1.1-3份、3-丙烯酰胺基多巴胺0.4-1.5份、水杨酸甲酯0.1-0.7份、桉油精0.1-0.5份、尿素0.8-1.7份、司盘-80 0.3-1.4份、蒸馏水64-77份。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述硅凝胶为氨丙基硅油、端羟基甲基硅油、甲基乙烯基硅油中的一种或多种。

根据本发明的一个实施方式，其中，由如下重量份的组分制备而成：磷酸三钙17-26份、硫酸铬3.4-8.6份、氟磷酸锶1.2-3.7份、氯化铝1.6-5.4份、偏钛酸钠1.4-2.6份、钼酸铵0.8-1.2份、硅凝胶0.4-1.7份、壳聚糖纤维0.6-1.5份、碳分子筛-220 1.3-2.6份、羧甲基甲壳素1.4-3.5份、聚羟基丁酸0.4-1份、乙酰谷氨酸0.9-1.8份、酒石酸0.8-2.2份、乙酸纤维素1.5-2.8份、3-丙烯酰胺基多巴胺0.6-1.3份、水杨酸甲酯0.2-0.6份、桉油精0.1-0.4份、尿素0.9-1.4份、司盘-80 0.5-1.2份、蒸馏水68-75份。

为此，本发明提供一种功能化纳米生物陶瓷涂层的制备工艺，包括如下步骤：

步骤1、将植入材料先进行等离子体处理，然后将经处理的植入材料加入羧甲基甲壳素和乙酰谷氨酸中，静置2-8小时，取出洗净并吹干，备用；

步骤2、将司盘-80、硅凝胶、水杨酸甲酯、聚羟基丁酸和桉油精加入一半蒸馏水中，然后加入壳聚糖纤维和碳分子筛-220，加热至60-80℃，搅拌20-40分钟，之后加入步骤1中处理的植入材料，在50-60℃下浸泡2-5小时，然后转移至反应釜中，在110-130℃下反应2-24小时，取出，洗净并风干，制得处理植入材料M，备用；

步骤3、将磷酸三钙、硫酸铬、氟磷酸锶、氯化铝、偏钛酸钠、钼酸铵、3-丙烯酰胺基多巴胺和余下蒸馏水混合均匀，然后加入步骤2中处理植入材料M，在80-100℃下静置1-5小时后取出，制得处理植入材料N；

步骤4、将尿素、乙酸纤维素和酒石酸加入步骤3中溶液中，搅拌混合均匀，随后转移至反应釜中，将处理植入材料置于步骤3中，在160-180℃下反应5-24小时，取出，洗净并风干，即制得功能化纳米生物陶瓷涂层。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述步骤2中水热反应条件为：在115℃下反应10小时。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述步骤3中反应条件为：在85℃下静置3小时。

根据本发明的一个实施方式，其中，所述步骤4中水热反应条件为：在175℃下反应8小时。

本发明的有益效果为：

本发明提供的生物陶瓷涂层与种植体的结合强度显著提高，其值达53.8-62.8MPa，且球盘式摩擦试验的最大承受载荷高达105-127N，满足植入体的涂层的力学性能要求，并且该涂层具有良好的生物相容性，可促进成骨细胞的粘附和生长，加快修复愈合速率，缩短愈合周期。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1