[发明专利]一种具有抑菌性能的生物活性表面的制备方法

说明书

发明为采用一步微弧氧化技术在钛表面制备不同形貌和粗糙度的羟基磷灰石（HA）层，而后通过浸泡‑干燥法装载CS层，涉及纯钛作为基底、成分为钙磷的电解液在基底表面制得TiO2/HA复合层，及（壳聚糖）CS；TiO2/HA/CS复合层的制备方法是通过改变微弧氧化的电压，采用一步微弧氧化技术，制备出表面形貌和粗糙度不同的TiO2/HA复合层，进而采用浸泡‑干燥的方法装载CS，制备出不同CS装载量的TiO2/HA/CS复合层，克服了传统方法的HA颗粒易团聚与分散不均匀、结晶性差的问题，可控性差的问题，以及工艺流程时间长、效率低的问题。

技术领域

本发明的技术方案涉及生物材料领域，具体的是一种钛基生物材料表面改性方法。背景技术

随着社会经济的发展以及人们生活水平的提高，人类逐渐进入老龄化阶段，患有关节疾病和骨骼疾病的人数逐渐增多，这使得对硬组织修复或替换材料的需求逐渐增加。作为生物医用金属材料，钛及钛合金具有无毒、比强度高、生物相容性好等一系列优点，在医学临床上得到广泛的应用。钛及钛合金广泛应用于承重部位骨缺损的修复和重建。但是钛及钛合金属于生物惰性材料，缺少诱导骨细胞生长的能力，植入人体后与骨骼之间只能形成简单的机械嵌合，容易造成植入体的松动甚至脱落。因此，目前临床上广泛使用的是载有羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)涂层的Ti植入体（Zhong Z, Qin J, Ma J.Electrophoretic deposition of biomimetic zinc substituted hydroxyapatitecoatings with chitosan and carbon nanotubes on titanium[J]. CeramicsInternational, 2015, 41(7):8878-8884；Sun L, Berndt C C, Gross K A, et al.Material fundamentals and clinical performance of plasma-sprayedhydroxyapatite coatings: a review[J]. Journal of Biomedical MaterialsResearch, 2001, 58(5):570-92）。羟基磷灰石是人体骨组织的主要无机组成部分，具有良好的生物学性能。植入人体后能在短时间内与人体的软硬组织紧密结合，因而HA已被广泛应用为骨组织修复与替换材料。但是,HA的力学性能特别是冲击韧性差，还不具备作为理想骨替代材料的能力,因此必须通过与其它材料如钛材料结合来提高其使用性能，成为目前研究的热点（孟德营, 刘金华, 姜丽娜. 羟基磷灰石/壳聚糖生物复合材料研究进展. 齐鲁工业大学学报, 2009, 23(1):33-37）。若在钛基体表层先制备出二氧化钛（TiO2）层，再在其表面上制备HA层，则TiO2作为过渡层，可以在一定程度上提高HA层与钛基体之间的结合力（E. Mohseni, E.Zalnezhad, A.R.Bushroa. Comparative investigation on theadhesion of hydroxyapatite coating on Ti–6Al–4V implant: A review paper.International Journal of Adhesion and Adhesives, 2014, 48:238-257 ），并且TiO2使得基体的耐腐蚀性得到增强（李兆峰, 廖志谦，匡蒙生, 等. Ti-6Al-2Zr-1Mo-3Nb 合金微弧氧化陶瓷膜的结构与性能.稀有金属材料与工程, 2011,40(1):40-44）。

HA 层的制备虽然在一定程度上改善了植入体的生物活性，但植入体不具备抗菌能力。植入人体后，植入体引发的术后感染也高达20%以上，感染严重时甚至会造成患者截肢、死亡的危险，大大增加了患者的痛苦和负担，所以，通过对Ti植入体进行表面处理，使其兼具良好的生物活性和抗菌性能是目前对Ti植入体进行表面改性的研究重点。

发明内容