[发明专利]一种医用金属材料的表面润滑改性方法

说明书

本发明公开了一种医用金属材料的表面润滑改性方法，属于医用金属材料技术领域；包括以下步骤：首先将医用金属材料用氧等离子体预处理进行表面羟基化；其次将反应性硅烷单体二氯二甲基硅烷溶于良溶剂形成混合液；最后将表面羟基化的医用金属置入混合液中一段时间，取出用水冲洗后进行表面聚合形成聚二甲基硅氧烷分子刷涂层。本发明改性的医用金属材料表面具有一层聚合物刷涂层，其对包括生物液体比如血液、尿液等表现出低的侧向粘附力，以及低的滑动角，赋予了医用金属材料良好的拒液和自清洁性，减少细菌粘附；并且涂层与基材的强共价连接使其机械坚固，不易脱落，具有耐紫外线、高温等常规医用消毒手段；且制备方法简便、快捷，无需特殊设备。

技术领域

本发明属于医用金属材料技术领域，具体涉及一种医用金属材料的表面润滑改性方法。

背景技术

钛、镁合金等医用金属材料具有良好的机械性能和生物相容性，在内外科的手术器械以及人工关节替代材料等方面得到了广泛的研究和应用。但是一些医用器械如手术刀、手术剪刀等在使用过程中容易沾染大量血液及组织液，影响手术操作过程。另外一些医用金属材料植入体内后，黏结组织液体，引起材料界面的细菌感染，细菌为适应机体复杂的微环境会在器械表面形成生物膜，生物膜可以有效的保护细菌避免被免疫系统清除，并在一定的时候可以将细菌释放出来，形成悬浮菌，造成细菌感染复发，进一步诱发邻近组织和器官的感染甚至坏死，给患者带来很大的痛苦。因此在医疗系统中开发高效的拒液和自清洁的表面，抑制细菌生物膜的形成，对医用金属材料至关重要。

目前，为了避免医用金属容易黏附血液、组织液以及滋生细菌生物膜的这种现象，构筑能够排斥液体和减少细菌粘附的金属材料表面，近年来学者们采用了物理、化学和电化学等多种表面改性方法，改变医用金属材料表面层的结构、化学成分，以赋予医用金属材料良好的拒液性和抗菌性，但现有的表面改性方法中还存在有以下问题：

1）一种通用的策略是将柔性大分子刷共价连接到光滑表面上以排斥液体，柔性大分子的高流动性使它们能够作为液体状的润滑层，对具有广泛表面张力的液体起作用，例如文献A Statically Oleophilic but Dynamically Oleophobic SmoothNonperfluorinatedSurface[J].AngewandteChemie,2012,51(12):2956-2959.其中公开了柔性大分子共价连接到表面，利用柔性大分子的高迁移率使它们能够对具有广泛表面张力的液体起到类似液体的润滑层的作用，但由于是共价连接到表面，这种润滑层不能被接触液体溶解或置换，在应用过程中不能确保良好的稳定性。

2）例如申请公开号为CN102191454A的一种医用钛金属材料的表面改性方法，公开了将银/氮二元离子注入医用钛金属材料，其硬度和耐腐性能都有不同程度的提高，并且具有很好的抗菌性；申请公开号为CN111020669A的一种医用钛金属表面S-TiO2-x薄膜的制备方法，首次公开采用了非金属元素掺杂，在医用钛金属表面制备了原位生长具有氧缺陷的光声响应能力薄膜，具有良好的抗菌效果；申请公开号为CN102912335A的一种医用金属材料（钛、钛合金、镁及镁合金）的表面改性方法，公开了在医用金属材料表面共价引入具有生物活性和相容性的聚乙烯吡咯烷酮，赋予了医用金属材料良好的生物活性、稳定性和抗菌性。以上方法中虽然可以改善医用金属材料的抗菌性能，但普遍存在修饰涂层与基材表面结合强度弱的问题，并且表面接枝聚合物通常基于复杂且耗时的制备程序，限制了其在实际应用中的使用。

因此，亟需构建一种具有拒液和自清洁特性的医用金属材料，制备方法快速、简便、表面结合强度高，且能满足长期稳定润湿性能，即所选湿滑液体必须与接触的生物液体不混溶且不能被其取代挤出，以避免润滑剂损失和污染。

发明内容

本发明的目的是：克服现有技术中存在的不足，提供一种医用金属材料的表面润滑改性方法，在无需使用引发剂的情况下，仅需将医用金属材料浸泡在反应性硅烷单体的有机溶剂中进行聚合反应，即可在医用金属表面生成具有润滑性能的PDMS刷涂层，不仅制备方法简便快速，且该聚合物刷涂层与基材的强共价连接使其机械坚固不易脱落。