[发明专利]掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层及其制备方法和应用，掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层的制备方法包括：将阴极和作为阳极的基体置于电解液中，采用微弧氧化法对基体处理8～15min，在基体上形成掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层，其中，基体的材质为纯钛或钛合金，电解液为水、锶盐、锌盐、镁盐和无水β甘油磷酸钠的混合物。本发明通过微弧氧化法一步制备掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层，该掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层具有较好的成骨活性、成血管活性和抗菌活性，有效促进前成骨细胞、人静脉血管内皮细胞的黏附、增殖、骨向及血管向分化，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有明显抗菌作用明显。

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域，具体来说涉及一种掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层及其制备方法和应用。

背景技术

医用纯钛及钛合金是最常用的医用体内植入材料，但他们为生物惰性材料，缺乏生物活性，因而在临床应用中常面临以下几个问题：第一，钛种植体植入骨组织内，其愈合(骨结合)过程涉及复杂的信号分子网络，并有免疫细胞、前成骨细胞、破骨细胞等多种细胞参与，由于钛及其合金不具备骨诱导活性，因而如何通过涂层技术调控上述成骨相关细胞参与骨愈合，主动诱导骨形成从而促进骨结合，成为钛种植体成功的关键；第二，局部微血管形成及充足的血液供应也是种植体周围新骨形成及种植体骨结合的必要条件，如何通过表面处理或涂层技术，赋予钛金属表面促血管形成活性，增加局部血液供应，进而促进种植体周新骨形成，也是种植体涂层需要考虑的一个关键问题；第三，牙种植体不可避免的面临口腔微生物群落及牙菌斑的威胁；细菌引起的感染及种植体周围炎(Periimplantitis)是牙种植失败的主要原因之一。如何通过表面处理或涂层技术，赋予钛金属表面良好的抗菌活性，降低种植体周围炎发生率，从而提高种植体长期成功率，也是亟待解决关键问题。

为了改变医用钛及钛合金材料的生物惰性，提高其体内生物活性，常用的方法是通过表面涂层技术(surface coating/modification)改变材料表面微观形貌及化学组成，引入一些化学或生物成分，使之表现出特定的生物学性能或多重生物活性，如良好的生物相容性、成骨活性、成血管活性、抗菌活性等。

在既往研究中，尝试应用磁控溅射(magnetron sputtering)、等离子喷涂(Plasmasprayed)、电化学沉积(electron chemical deposition)、碱热处理(alkali andhydrothermal treatment)等涂层技术，以羟基磷灰石(HA)、钙/磷化合物、β-磷酸三钙等作为载体，将Sr、Zn、Mg单独或两两联合到钛及钛合金表面涂层中，来提高材料表面成骨活性和抗菌活性。

但上述涂层制备的材料存在如下不足：(1)多数涂层成分及生物活性单一，无法同时兼具成骨、成血管、抗菌等多种生物活性；(2)涂层通常需要两种或多种涂层技术联合应用，技术复杂，成本高，难以推广；(3)部分技术制备的涂层结合强度低，涂层在使用过程中易剥脱，容易降低涂层的生物学性能；(4)涂层缺乏成血管活性，一定程度上制约了涂层的功能发挥和应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层的制备方法，该制备方法采用一步法制备掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层，掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层的表面同时掺有Sr、Zn、Mg三种元素，制备方法简单、经济，适宜批量生产。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层，其具有良好理化性能，适合前成骨细胞、人脐静脉血内皮细胞粘附和增殖，结合强度高，体内应用不易剥脱；有适宜的粗糙度、亲水性；生物相容性好且具备良好成骨活性、成血管活性、抗菌活性；从而能长期发挥作用。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层的制备方法，包括以下步骤：