[发明专利]一种纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层的制备方法

说明书

一种纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层的制备方法，涉及医用金属领域。将待处理的医用植入材料预处理；对基底进行阴极电化学沉积，在基底表面获得纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层。通过电化学定向沉积在医用金属表面构筑与自然骨结构形似的纳米有序钙磷化合物/锶复合涂层，由此可大幅提高材料的生物相容性和生物活性，并可实现临床应用。建立了制备微纳米有序二级结构磷酸八钙/锶复合涂层的方法。运用电化学沉积方法实现了钙磷化合物/锶复合膜层的表面构筑。本发明为高生物活性纳米有序复合人工骨材料制造提供了一种重要方法。

技术领域

本发明涉及医用金属领域，尤其是涉及通过电化学沉积在医用金属表面可控的一种纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层的制备方法。

背景技术

骨作为人体的硬组织重要成分，是由钙磷盐、胶原和一些微量元素(Mn,Sr,Mg,Zn,Si…)等组分构建而成，特别是自然骨中的钙磷盐通常是呈微纳米有序的多级结构。在治疗由于骨缺损或者外伤导致骨缺损而引起的骨功能丧失时，通常以自体骨移植为金标准。然而自体骨的来源受限，通常采用人工制备的钙磷盐材料作为替代物。从仿生学角度，需要能制备出与人体自然骨结构及成分尽量相近的骨组织替代物。钙磷盐具有高的生物活性，在生理条件下转化为类骨磷灰石，有利于骨细胞的黏附、增殖及分化。随着老龄化社会的到来，骨质疏松症已成为全球健康问题。骨质疏松会导致骨脆性增加和骨折风险增加。其根本原因主要是骨吸收和骨生成失去了平衡。在过去几十年，由于抗骨质疏松药物雷奈酸锶的发展，锶对骨的影响引起了很多研究者的注意。但有报道指出锶的影响主要依赖剂量，低浓度的锶可增加骨生成的速度，高剂量的锶会造成骨矿化代谢异常，因此在制备时锶离子掺入钙磷盐的量需要严格控制。

由于锶离子、钙磷盐在骨代谢中具重要作用，将二者复合具有极其优异的性能，研究者对二者复合产生了极大的兴趣。有研究者采用电化学沉积、微弧氧化、电泳沉积及空气等离子喷涂等方法制备HA(DCPD)与锶离子的复合涂层^[1-5]。在已有众多相关研究中，均不能有效制备具有微纳米有序多级结构的钙磷盐生物材料。电化学沉积法是一种极具潜力的制备骨替代材料方法。它制备条件温和，通过调控电化学沉积法的参数，可实现微纳米有序多级结构的钙磷盐生物材料的可控制备，使之生物相容性和生物活性显著提高。通过在电解液中掺入锶离子，控制一定的沉积模式、沉积温度等条件，可在医用金属表面共沉积得到有序结构的锶离子/钙磷盐复合材料。锶离子的加入可直接参与沉积过程，或影响沉积层的生长，可以调控生成膜层的形貌。通过电化学方法制备的锶/钙磷盐具有优异的生物活性，可有望加速骨骼的生长与植入材料在体内的固定，缩短患者的治疗周期，特别适合于骨质疏松患者。

发明内容

本发明的目的在于提供可在温和条件下，可控制备具有类骨结构和均一化学性质的一种纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层的制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)将待处理的医用植入材料预处理；

2)对基底进行阴极电化学沉积，在基底表面获得纳米有序结构锶掺杂钙磷化合物膜层。

在步骤1)中，所述基底为医用植入材料等，所述医用植入材料可为医用植入金属等；所述医用植入金属可选自钛、钛合金、不锈钢等中的一种；所述基底预处理的具体方法可为：将医用植入材料依次浸泡于丙酮、乙醇和去离子水中超声清洗，在HNO₃与HF溶液中处理并清洗干净；所述HNO₃的浓度可为8％～10％，HF的浓度可为0.8％～1.2％。