[发明专利]具有高血液相容性的微观结构表面制备方法及微观结构

说明书

本发明公开了具有高血液相容性的微观结构表面制备方法及微观结构，其技术方案为：对纯钛试样进行抛光清洗；将抛光后的试样进行酸蚀处理，并对酸蚀处理后的试样进行超声清洗、高温干燥；将干燥后的试样进行一次阳极氧化处理，使试样表面生成TiO₂纳米管层；将一次阳极氧化获得的试样放入去离子水中进行超声处理，直到试样表面的TiO₂纳米管层全部脱落；并对氧化层脱落后的试样进行清洗、干燥；采用与一次阳极氧化不同的电解液对试样进行二次阳极氧化处理，将氧化处理后的试样进行清洗、干燥，获得蜂窝状纳米孔结构表面。本发明能够在纯钛表面精确制备基于蛋白尺度下的规则性微观结构，实现高血液相容性医用纯钛表面的改性。

技术领域

本发明涉及医用纯钛加工领域，尤其涉及一种具有高血液相容性的微观结构表面制备方法及微观结构。

背景技术

钛和钛合金作为一种血液相容性的材料，被广泛应用于一些植/介入医疗设备，如心血管支架、导线以及人工心脏泵等。但对于植入体材料而言，当血液与植入体材料接触时将会发生一系列不利的临床反应，如血栓、溶血、组织炎症等其他临床现象。其中，在这些临床症状中，血栓是一种最具有危险性的临床病症。在植入体表面生成的血栓一旦脱落进入血液循环系统中，它将会阻碍血液流动，引起组织局部缺血、梗死、甚至是死亡等一些严重的临床反应。血栓的形成是一个比较复杂的多级联反应，植入体材料与血液接触时，首先引起的是血液蛋白的粘附，如纤维蛋白、球蛋白以及其他促凝血蛋白等。然后，粘附在材料表面的蛋白发生构象变化，如纤维蛋白原在凝血酶的作用下转变为纤维蛋白丝。这些发生构象变化的血液蛋白将提供大量的血细胞结合靶点，进而引起血液中血细胞(血小板)的激活与粘附，最终在植入体表面产生血栓。

近年来，为了提高钛及钛合金的血液相容性，一些研究者开始研究不同的表面改性技术，如化学处理、溶胶凝胶、阳极氧化、化学气相沉积、生物大分子嫁接、热喷涂、物理气相沉积以及离子注入等改性方式。这些改性技术的目的往往是在钛及钛合金表面制备微纳复合结构、引入生物分子及元素从而实现理化性能的改变。其中，材料表面微观结构是影响材料血液相容性的重要因素。根据凝血机制，在不同在微观尺度下，这些表面微观结构的形状及尺寸等因素对血小板的粘附、聚集、变形以及血液蛋白的吸附又将会呈现出不同的结果。然而，考虑到血液蛋白作为凝血反应的触发因子，因此如何精确的调控基于蛋白尺度的表面微观结构尺寸，进一步影响材料表面对蛋白的粘附特性，减少材料表面血小板的粘附与激活，从而制备出高血液相容性的钛及钛合金表面仍然具有很大的挑战。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有高血液相容性的微观结构表面制备方法及微观结构，能够在纯钛表面精确制备基于蛋白尺度下的规则性微观结构，实现高血液相容性医用纯钛表面的改性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种具有高血液相容性的微观结构表面制备方法，包括：

对纯钛试样进行抛光清洗；

将抛光后的试样进行酸蚀处理，并对酸蚀处理后的试样进行超声清洗、高温干燥；

将干燥后的试样进行一次阳极氧化处理，使试样表面生成TiO₂纳米管层；

将一次阳极氧化获得的试样放入去离子水中进行超声处理，直到试样表面的TiO₂纳米管层全部脱落；并对氧化层脱落后的试样进行清洗、干燥；

采用与一次阳极氧化不同的电解液对试样进行二次阳极氧化处理，将氧化处理后的试样进行清洗、干燥，获得蜂窝状纳米孔结构表面。

作为进一步的实现方式，抛光清洗包括对纯钛试样进行热镶嵌、物理抛光和超声清洗，其中，热镶嵌温度为120℃～130℃，镶嵌时间为6～8分钟；物理抛光直到试样表面粗糙度达到Ra0.2-Ra0.3μm；超声清洗时，将试样从镶嵌块中取出，分别放入丙酮、无水乙醇和去离子水中清洗设定时间。