[发明专利]表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料及制备方法和应用

说明书

本发明公开了表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料及制备方法和应用，属于生物材料技术领域。本发明提供的表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料，基底材料为表面对成骨细胞有接触诱导效果的钛材料，覆盖于基底材料上的纳米羟基磷灰石中Ca元素和P元素的摩尔含量之和小于等于10％。本发明还提供了表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料的应用。本发明的制备方法包括：将表面螯合了钙离子的基底材料置于含有钙离子和磷酸根离子的生长溶液中，加热反应。本发明制备成本低，不受基体材料尺寸结构的影响，能够保留原基体材料原有的骨诱导效果，同时能提高其生物活性，增强成骨细胞在表面的增殖分化，同时能抑制癌细胞的增殖与运动。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料及制备方法和应用。

背景技术

现有技术中，在钛基材料表面制备羟基磷灰石涂层是常见的提高其生物活性的方法。但是采用这种方法存在两个弊端：一方面是厚度为微米级别的涂层与基体材料和骨组织的结合强度不匹配，容易造成植入体脱落；另一方面形成的羟基磷灰石的晶粒大小难以形成纳米级，通常在等离子喷涂的方法下形成的羟基磷灰石涂层里的晶粒大小都在微米级别，就会直接覆盖基底材料的表面，形成数微米至几百微米的涂层。

当基体材料本身为对贴附在其表面的成骨细胞有接触诱导作用的同时有骨诱导效果时，则对表面羟基磷灰石涂层要求更高，需要在控制涂层厚度的同时要保留原来基体材料的骨诱导性质。

中国专利CN106435544A公布了一种在钛合金上制备纳米羟基磷灰石涂层的方法，此方法虽然采用梯度涂层的方法，以惰性陶瓷为中间层，解决了钛合金与羟基磷灰石之间热膨胀系数和弹性模量不匹配造成结合强度不佳的问题，但是中间层仍完全覆盖了基底材料，厚度达到接近十微米。上所述基底材料如有骨诱导效果，这种方法就会完全屏蔽基底材料本身的特性。

因此，提供一种在基底材料上制备羟基磷灰石涂层的方法，保留原基底材料的骨诱导效果，提高生物活性，增强成骨细胞在表面的增殖分化，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于，提供一种表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料，不仅能保留原基底材料的骨诱导效果，还提高了生物活性，增强了成骨细胞在表面的增殖分化。

本发明的目的之二在于，提供该表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料的应用。

本发明的目的之三在于，提供该表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料的制备方法，成本低，不需要等离子喷涂机等大型昂贵的设备，不受基体材料尺寸结构的影响，能够保留原基体材料本来就具有的骨诱导效果，不会出现钛合金与羟基磷灰石之间热膨胀系数和弹性模量不匹配造成结合强度不佳的问题，同时能提高其生物活性，增强成骨细胞在表面的增殖分化。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供的种表面原位生长纳米羟基磷灰石的钛材料，基底材料为表面对成骨细胞有接触诱导效果的钛材料，覆盖于基底材料上的纳米羟基磷灰石中Ca元素和P元素的摩尔含量之和小于等于10％。

本发明的部分实施方案中，所述基底材料为表面具有规则微结构的钛材料，优选地，包括表面具有丝状晶拓扑结构的钛材料，或表面刻蚀有规则微槽的钛材料；

优选地，Ca元素的摩尔含量为4～6.3％，P元素的摩尔含量为2.4～3.7％；

优选地，覆盖于基底材料上的纳米羟基磷灰石的厚度小于1μm。

本发明选用表面具有规则微结构的对成骨细胞有接触诱导作用的基底材料，如表面有丝状晶拓扑结构的钛材料和表面刻蚀有规则微槽的钛材料作为基底材料，规则的微结构使基底材料对表面细胞具有接触诱导性，先螯合钙离子能使纳米羟基磷灰石在基底材料表面均匀生长，不团聚，不破坏表面原有的结构，同时能抑制癌细胞的增殖与运动。