[发明专利]一种利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法

说明书

本发明公开一种利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，利用悬浮液等离子喷涂法在钛或钛合金基体表面制备硅酸钙/氟代羟基磷灰石连续梯度生物涂层。利用硅酸钙涂层与钛基体间的高结合强度以及氟代羟基磷灰石的较低溶解性，通过调整两种悬浮液的送液速率，渐变改变混合液的固相成分，采用悬浮液等离子喷涂技术在钛或钛合金基体表面制备连续梯度涂层，即涂层的底部为硅酸钙，涂层的顶部为氟代羟基磷灰石，顶部与底部之间实现梯度成分过渡，这种梯度设计可极大降低涂层的内应力，减少界面处的敏感性。硅酸钙/氟代羟基磷灰石梯度涂层与钛基体的结合力明显提高，溶解速率明显降低，且涂层表现出了良好的生物活性和抗菌活性。

技术领域

本发明涉及生物涂层技术领域。具体地说是一种利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法。

背景技术

利用等离子喷涂技术在钛基体表面制备羟基磷灰石生物涂层在临床上已获得应用。但所面临的问题是羟基磷灰石涂层与钛基体的热膨胀系数差别较大，涂层内部存在较高的残余应力，导致涂层与基体的结合强度不高；羟基磷灰石喷涂过程中产生的非晶相在生理环境下发生溶解，使得涂层稳定性相对较差，影响植入体的长效稳定性。因此提高涂层的结合强度，降低涂层溶解速率已成为生物涂层研究的重要内容。

硅酸钙凭借良好的生物活性与生物相容性已得到了广泛的关注。通过等离子喷涂技术在钛合金表面制备的硅酸钙涂层具有优异的结合强度(30-40MPa)，高于羟基磷灰石与钛基体的结合强度(10-20MPa)。但该涂层在生理环境下降解过快，常需要引入降解速率较低的第二相形成结构相对稳定的硅酸盐化合物。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，可逐渐改变混合液的固相成分，实现无级梯度渐变的硅酸钙/氟代羟基磷灰石生物涂层，从而提高涂层与钛或钛合金基体的结合力和降低涂层溶解速率。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，利用悬浮液等离子喷涂法在钛或钛合金基体表面制备硅酸钙/氟代羟基磷灰石连续梯度生物涂层。

上述利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，包括如下步骤：

(1)氟代羟基磷灰石悬浮液制备；

(2)硅酸钙悬浮液制备；

(3)钛或钛合金基体表面处理；

(4)悬浮液等离子喷涂连续梯度生物涂层。

上述利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，在步骤(1)中：

(1-1)以硝酸钙、磷酸氢二铵和氟化铵为原料，按照物质的量之比为Ca:P:F＝16.7:10:1，进行反应原料水溶液的配制；

(1-2)反应温度为60℃，pH值为9-10；

(1-3)反应结束后，将获得的粉体陈化，水洗，得到氟代羟基磷灰石；

(1-4)将氟代羟基磷灰石分散于水中得到氟代羟基磷灰石水性分散液；向氟代羟基磷灰石水性分散液中加入聚丙烯酸铵作为分散剂，氟代羟基磷灰石水性分散液中氟代羟基磷灰石的质量分数为10-30wt％，聚丙烯酸铵的加入量为氟代羟基磷灰石质量的1-5wt％；

(1-5)将制备好的氟代羟基磷灰石悬浮液球磨2-4h或者向制备好的氟代羟基磷灰石悬浮液中加入聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚和羟丙基二淀粉磷酸酯后球磨2-4h；聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚的加入量为氟代羟基磷灰石质量的1-2wt％，羟丙基二淀粉磷酸酯的加入量为氟代羟基磷灰石质量的0.5-2wt％。

上述利用悬浮液等离子喷涂制备连续梯度生物涂层的方法，在步骤(2)中，