[发明专利]一种制备微弧氧化涂层的方法

说明书

本发明属于表面改性技术领域，公开了一种制备微弧氧化涂层的方法。该方法具体包括以下步骤：将钛样品置于钙磷钠银系电解液中，经微弧氧化制得双层多孔分级的微弧氧化涂层；钙磷钠银系电解液包括六偏磷酸钠、硝酸银、乙酸钙、磷酸二氢钙。本发明采用一步微弧氧化法制备了一种双层多孔分级涂层，操作步骤简单易行，电解液中含有硝酸银，在微弧氧化过程中，可将银离子氧化形成纳米银颗粒，使得钛基植入体在植入初期起到长期抑菌作用，且电解液中的钙、磷、钠元素能提高植入体表面的生物活性，进而加快骨的内生长和矿化成熟。

技术领域

本发明属于表面改性技术领域，具体涉及一种制备微弧氧化涂层的方法。

背景技术

在目前的临床实践中，骨和牙齿植入后仍然面临无菌性松动和感染性骨缺损两大挑战。导致无菌性松动的关键因素是在植入物和骨组织之间的界面处形成纤维囊而不是新生骨。研究表明22％的骨科植入物翻修手术失败是由于植入物感染造成的。因此，制备具有抗菌性和高促成骨性能的多功能骨再生材料用于骨缺损修复可能是最有前途的策略之一。

钛(Ti)及其合金因其优异的机械强度和良好的生物相容性而被广泛应用于骨科植入物的制备中。然而，医用钛基植入体的一个主要问题是其生物惰性，这大大降低了植入体的临床预期性能。为了解决这一问题，研究者们采用了各种表面改性策略，例如喷砂酸蚀、等离子喷涂和微弧氧化(MAO)。MAO是一种电化学表面处理技术，通过等离子体放电在金属(如钛、铝、镁和钒)表面原位生长一层陶瓷膜。该过程可以在植入体表面产生大量的微米级火山孔结构，以促进骨组织再生。

此外，银、钙和磷酸盐等生物活性元素可以从电解质中同步掺入到涂层中，以实现预期的生物功能。据报道，MAO涂层表面沉积的纳米银颗粒(AgNPs)能够显著促进植入物的抗菌作用。已有研究采用两步或三步MAO法制备分级双孔结构涂层，能有效促进骨的整合却缺乏其长期有效的抗菌性能，为了提高其抗菌性能，大量研究者在植入体表面构建了一层聚多巴胺(PDA)的载药平台，以实现对AgNPs的更多负载和缓慢释放。然而，要同时实现钛植入体的抗菌和促成骨性能，往往需要进行多步表面改性，繁琐且不高效。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种制备微弧氧化涂层的方法，使用一步微弧氧化即可制成具有抑菌和促成骨的多功能钛微弧氧化涂层。

根据本发明的一个方面，提出了一种制备微弧氧化涂层的方法，包括以下步骤：

将钛样品置于钙磷钠银系电解液中，经微弧氧化制得双层多孔分级的微弧氧化涂层；所述钙磷钠银系电解液包括六偏磷酸钠((NaPO₃)₆)、硝酸银(AgNO₃)、乙酸钙(Ca(CH₃COO)₂·H₂O)、磷酸二氢钙(Ca(H₂PO₄)₂·H₂O)。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

本发明采用一步微弧氧化法制备了一种双层多孔分级涂层，操作步骤简单易行；电解液中含有硝酸银，在微弧氧化过程中，可以将银离子氧化形成纳米银颗粒，这将赋予钛基植入体在植入初期起到长期的抑菌作用，而且电解液中引入的钙、磷、钠元素还能提高植入体表面的生物活性，进而加快骨的内生长和矿化成熟。根据本发明方法制备的微弧氧化涂层，在治疗感染性骨缺损和骨整形外科中具有广泛的应用前景。

在本发明的一些实施方式中，所述钛样品包括纯钛或钛合金中的任一种。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述钛样品包括TA1、TA2、TA3、TA4或TC4钛合金中的任一种。

在本发明的一些实施方式中，需对所述钛样品表面进行打磨、清洗后再置于所述钙磷钠银系电解液中。