[发明专利]一种二氧化钛纳米管及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛纳米管及其制备方法与应用，涉及生物医用纳米材料技术领域，其技术方案要点是：所制备的二氧化钛纳米管的高度为2μm，内径为128nm，粗糙度为84nm，在加载速率为0.5mm/min、直径为3mm的金属棒推出测试下弹性形变量为0.9％时具有促进干细胞向成骨细胞分化的指向性作用。所制备的二氧化钛纳米管的高度为2μm，内径为92nm，粗糙度为64nm，在加载速率为0.5mm/min、直径为3mm的金属棒推出测试下弹性形变量为0.3％时具有促进干细胞向脂肪细胞分化的指向性作用，为有效控制钛金属弹性形变及其所产生的力学信号应用提供了基础。

技术领域

本发明涉及生物医用纳米材料技术领域，更具体地说，它涉及一种二氧化钛纳米管及其制备方法与应用。

背景技术

随着社会快速发展、人口老龄化进程加快，各种高能量骨创伤及慢性骨病不断增多，已然成为威胁人民健康和致伤致残的主要原因之一。在医疗生物技术高速发展的前提下，骨科内植物应运而生，并在骨科疾病的治疗中发挥着至关重要的作用，无论是对骨科植入物研发投入的人力物力或是骨科植入物的使用量都呈明显上升趋势。因为涉及到骨本身的修复、肢体功能重建、假体返修及术后感染控制等复杂问题，所以对内植物性能的研究始终是骨科临床乃至整个医疗行业面临的巨大挑战。

钛金属材料因具有强度高及生物相容性好等特性，是骨科临床最常用的植入物材料之一。传统对于多孔钛金属植入物的研究主要集中在合金成分改良、支架孔径大小、孔隙连通率控制以及金属表面改性等方面，增加植入物-宿主骨界面骨整合。对于钛金属物理形变与骨组织再生的研究少有报道。研究证明钛金属在适当应力刺激下会发生非线性弹性形变，这种形变受弹性模量、形态、直径、立体构架等物理要素的影响，在负重行走或弹跳等过程中，循环往复的应力会导致钛金属支架产生极其细微的弹性形变，而成骨细胞及干细胞是力学信号敏感或响应的细胞，研究证明在细胞与基底间的各种力学信号可通过干细胞表面受体激活特定的力转导途径进而调节干细胞的分化。即使在缺乏生物化学刺激的情况下，力学因素也能调控干细胞自我更新和谱系分化。

而钛金属弹性形变所引起的力学信号是否会导致粘附在其表面细胞骨架改变进而影响细胞分化及如何控制这种信号使细胞向有利于骨再生的方向分化至今未见报道。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种二氧化钛纳米管及其制备方法与应用。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了一种二氧化钛纳米管，所述二氧化钛纳米管的高度为1.8μm-2.2μm，内径为74nm-148nm，粗糙度为50-110nm，在加载速率为0.5mm/min、直径为3mm的金属棒推出测试下弹性形变量为0.3-0.9％。

优选的，所述二氧化钛纳米管的高度为2μm，内径为128nm，粗糙度为84nm，在加载速率为0.5mm/min、直径为3mm的金属棒推出测试下弹性形变量为0.9％。

优选的，所述二氧化钛纳米管的高度为2μm，内径为92nm，粗糙度为64nm，在加载速率为0.5mm/min、直径为3mm的金属棒推出测试下弹性形变量为0.3％。

第二方面，提供了如第一方面中任意一项所述的一种二氧化钛纳米管的制备方法，包括以下步骤：

将预处理样品固定为阳极，同时在0.15MNH4F和90％乙二醇的电解质水溶液中使用铂片作为阴，保持阴极与工作电极的间距为40mm；

在30V-70V的直流电源电压下，电解液中对阳极钛片进行阳极氧化1小时，水浴池温度为20度；

阳极氧化后用去离子水冲洗30分钟，在超声波清洗机中用无水醇清洗15分钟；

清洗后的样品用120°的高压灭菌消毒1h，得到二氧化钛纳米管。