[发明专利]载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节

摘要

本发明涉及一种载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节，在这种人工关节金属基体表面有一层具有管状结构的银掺杂的钛酸钠纳米管阵列层，其层内进一步负载有骨形态发生蛋白(BMP)。所述的载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节制备方法为：选用纯钛或钛合金加工人工关节；然后采用两步阳极氧化技术在纯钛或钛合金人工关节表面获得具有管状结构的二氧化钛纳米管阵列层；再将二氧化钛纳米管阵列层采用碱液水热合成技术转化为钛酸钠纳米管阵列层；再通过溶液浸渍离子交换在钛酸钠纳米管阵列层内掺入微量元素银；最后采用离心负载技术在掺银的钛酸钠纳米管阵列层内负载骨形态发生蛋白。

主权项

一种载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节，其特征在于：所述的载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节由纯钛或钛合金人工关节基体以及负载有微量元素银和骨形态发生蛋白的钛酸钠纳米管阵列表面层组成，所述及载银纳米管阵列面抗菌功能化的人工关节制备方法按如下步骤进行：1)首先选用纯钛或钛合金加工好人工关节；2)人工关节表面预处理：表面磨光后，依次用丙酮、去离子水和无水乙醇超声洗涤10-120分钟，随后用HF和HNO3及水的混合溶液(体积比为1∶4∶5)化学抛光20-120秒，再经去离子水彻底冲洗后，吹干待用；3)两步阳极氧化制备二氧化钛纳米管：将表面预处理过的人工关节作为阳极，石墨或铂为阴极，在含水有机电解质溶液中进行第一次阳极氧化，具体阳极氧化参数为：电压20-240V，反应时间12-200小时，两极距离3-10cm，温度保持为室温。第一次阳极氧化后，取出，在体积百分比为5-30vol％的盐酸溶液中超声清洗0.5-3小时，取出吹干后，将人工关节在前述第一次阳极氧化参数条件下再进行第二次阳极氧化，然后取出，用无水乙醇超声清洗10-30分钟，再在体积百分比为5-30vol％的盐酸溶液中浸泡0.5-3小时后取出，用无水乙醇和去离子水交替清洗6-10遍后，再在60-100℃下干燥样品，在人工关节表面获得二氧化钛纳米管阵列层；4)水热合成钛酸钠纳米管阵列层：将上述制备的表面覆盖二氧化钛纳米管阵列层的人工关节在聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中进行水热反应，具体水热反应参数为：反应温度90-180℃，反应时间10-100小时，氢氧化钠溶液浓度5-15mol·L-1，反应溶液体积为反应釜内衬容积的50-80％。水热反应后，待自然冷却，取出，用去离子水洗涤离心，反复数次，直至上层清液呈中性，取出干燥，在人工关节表面获得钛酸钠纳米管阵列层；5)将上述制备的表面覆盖钛酸钠纳米管阵列层的人工关节浸渍在浓度为5×10-2～2×10-1mol/L的AgNO3溶液中通过离子交换掺入微量元素银，溶液液面应淹过人工关节，恒温水浴温度为60～100℃，浸泡时间2～12小时。随后用去离子水清洗几次，以消除剩余的可溶性离子，样品在真空下室温干燥，在人工关节表面获得银掺杂的钛酸钠纳米管阵列层；6)最后采用离心负载技术在银掺杂的钛酸钠纳米管阵列层内负载骨形态发生蛋白，将表面具有银掺杂的钛酸钠纳米管阵列层的人工关节置于离心容器底部，再倒入骨形态发生蛋白和磷酸缓冲盐溶液组成的混合溶液，液面淹过人工关节至离心容器的一半至三分之二的高度，骨形态发生蛋白浓度为0.1-50mg·L-1，室温下离心(1500-80000Rpm)浸泡0.5-10小时，取出，即可得本发明生物活性人工关节。