镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法

文档序号:1098755阅读:497来源:国知局
专利名称:镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法
技术领域
本发明涉及一种镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法,属于生物骨材料制备技术。
背景技术
在分析天然生物材料微组装、生物功能及形成机理基础上,发展起来的生物医用生物材料广泛应用于人体组织器官修复与替代。镍钛记忆合金不仅具有特殊的形状记忆效应,而且强度高、比重小、弹性模量较低,具有良好的疲劳强度,引起了人们的广泛重视。但镍钛合金由于生物相容性较差的而使其应用受到了质疑和限制。如果在镍钛合金表面上覆有生物相容性和稳定性更好的涂层,则可综合镍钛合金良好的力学性能和涂层优异的生物相容性,满足临床应用的人体硬组织修复与替代材料性能,使生物医用材料的研究及其应用发展到一个全新的阶段。骨是由蛋白质(胶原纤维)、磷酸盐(羟基磷灰石)和少量水构成的纳米复合材料。胶原纤维由原胶原分子沿着一个相互错开的的阵列规则排列,原胶原分子由三股螺旋的多肽链相互缠绕构成,纳米级的片状磷酸盐就位于相互错开的的原胶原分子的纳米级间隙处。因此,从生物模拟角度来说,所制备的涂层应为羟基磷灰石/胶原复合层。目前在镍钛合金表面制备的涂层多为单纯的羟基磷灰石涂层,它不能完全模拟人骨的组分;并且以目前一些方法分步制备的羟基磷灰石/胶原复合层,不能近似模拟人骨的生长过程,且与人骨结构存在较大差异,在实际工作中生物相容性不能充分发挥。
物理或化学法是目前改善金属生物材料表面性能的主要方法,应用最为广泛。离子注入、物理喷涂等物理法制备金属生物材料表面改性涂层无法模拟人骨的生长过程;而化学法不仅可以诱导化学反应,最大程度模拟人骨的生长过程,且由于胶原的引入使生物涂层具有良好的生物相容性。

发明内容
本发明目的在于提供一种镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法,该制备过程简单,所制得的羟基磷灰石/胶原复合层材料具备良好的生物活性。
本发明是通过下述技术方案加以实现的,一种镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法,其特征在于包括以下过程以Ni、Ti近等原子比(Ni的原子百分比为49-51%)的NiTi合金为基体,经水砂纸打磨,在去离子水中超声清洗,室温密闭干燥,然后采用浓度为30-65%的HNO3水溶液于40-60℃下进行10-30min处理。再经去离子水超声清洗,室温密闭干燥后,置于浓度为1-5M的氢氧化钠溶液中,于40-150℃下浸泡1-12h,之后对试样再进行去离子水超声清洗、室温密闭干燥处理。此后再将试样依次置于Na2HPO4过饱和水溶液于25-55℃浸泡3-24h和Ca(OH)2过饱和水溶液于25-60℃浸泡3-12h中预钙化,预钙化试样再经去离子水超声清洗以及室温密闭干燥处理后浸泡于组成为Na+142.0-213.0mmol/L、Cl-125.0-187.5mmol/L、HCO3-27.0-40.5mmol/L、K+5.0-7.5mmol/L、Mg2+1.5-2.25mmol/L、Ca2+2.5-3.75mmol/L、HPO42-1.0-1.5mmol/L、SO42-0.5-0.75mmol/L、胶原0.5-1g/L的含胶原模拟体液CSBF(collagen simulated body fluid)中于36-38℃浸泡0.5-7天后取出,经去离子水超声清洗后室温密闭干燥后得到镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层。
本发明的优点该方法具有活化处理工艺简单,酸碱处理温度低的特点。采用含胶原模拟体液中模拟人骨生长,实现了羟基磷灰石与胶原的共同沉积,最终形成羟基磷灰石/胶原复合层。所制备的复合涂层表面均匀,与基体结合强度高,适用于复杂形状的植入体。


图1为本发明实例1所制得的镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层扫描照片。
图2为本发明实例2所制得的镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层扫描照片。
图3为本发明实例3所制得的镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层扫描照片。
具体实施例方式实例1取近等原子比(51%Ni和49%Ti)的NiTi合金基体块状试样(10×10×3mm3),用水砂纸逐级打磨至800#,再在去离子水中超声清洗后室温密闭干燥。经干燥后的试样放入30%的硝酸中在温度为50℃处理30min。再经去离子水超声清洗、室温密闭干燥后,置于浓度为1.2M的氢氧化钠溶液中,于100℃温度下浸泡2h,此后还需对试样进行去离子水超声清洗、室温密闭干燥处理。所得试样置于Na2HPO4过饱和水溶液40℃浸泡8h,然后再在Ca(OH)2过饱和水溶液25℃浸泡8h。之后预钙化试样再经去离子水超声清洗以及室温密闭干燥处理后浸泡于组成为Na+213.0mmol/L,Cl-187.5mmol/L,HCO3-40.5mmol/L,K+7.5mmol/L,Mg2+2.25mmol/L,Ca2+3.75mmol/L,HPO42-1.5mmol/L,SO42-0.75mmol/L,动物胶原1g/L含胶原模拟体液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡24h后取出,经去离子水超声清洗后室温密闭干燥。
实例2取近等原子比(51%Ni和49%Ti)的NiTi合金基体块状试样(10×10×3mm3),用水砂纸逐级打磨至800#,再在去离子水中超声清洗后室温密闭干燥。经干燥后的试样放入50%的硝酸中在温度为60℃处理10min。再经去离子水超声清洗、室温密闭干燥后,置于浓度为2M的氢氧化钠溶液中,于100℃温度下浸泡5h,此后还需对试样进行去离子水超声清洗、室温密闭干燥处理。所得试样置于Na2HPO4过饱和水溶液40℃浸泡4h,然后再在Ca(OH)2过饱和水溶液40℃浸泡12h。之后预钙化试样再经去离子水超声清洗以及室温密闭干燥处理后浸泡于组成为Na+213.0mmol/L,Cl-187.5mmol/L,HCO3-40.5mmol/L,K+7.5mmol/L,Mg2+2.25mmol/L,Ca2+3.75mmol/L,HPO42-1.5mmol/L,SO42-0.75mmol/L,动物胶原0.5g/L含胶原模拟体液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡24h后取出,经去离子水超声清洗后室温密闭干燥。
实例3取近等原子比(51%Ni和49%Ti)的NiTi合金基体块状试样(10×10×3mm3),用水砂纸逐级打磨至800#,再在去离子水中超声清洗后室温密闭干燥。经干燥后的试样放入30%的硝酸中在温度为60℃处理30min。再经去离子水超声清洗、室温密闭干燥后,置于浓度为1.2M的氢氧化钠溶液中,于100℃温度下浸泡6h,此后还需对试样进行去离子水超声清洗、室温密闭干燥处理。所得试样置于Na2HPO4过饱和水溶液40℃浸泡15h,然后再在Ca(OH)2过饱和水溶液25℃浸泡8h。之后预钙化试样再经去离子水超声清洗以及室温密闭干燥处理后浸泡于组成为Na+213.0mmol/L,Cl-187.5mmol/L,HCO3-40.5mmol/L,K+7.5mmol/L,Mg2+2.25mmol/L,Ca2+3.75mmol/L,HPO42-1.5mmol/L,SO42-0.75mmol/L,类人胶原0.56g/L含胶原模拟体液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡3天后取出,经去离子水超声清洗后室温密闭干燥。
权利要求
1.一种镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法,其特征在于包括以下过程以Ni、Ti近等原子比的NiTi合金为基体,经水砂纸打磨、在去离子水中超声清洗、室温密闭干燥;然后采用浓度为30-65%的HNO3水溶液于40-60℃下进行10-30min酸处理;再经去离子水超声清洗、室温密闭干燥后,置于浓度为1-5M的氢氧化钠溶液中,于40-150℃下浸泡1-12h,之后对试样再进行去离子水超声清洗、室温密闭干燥处理;此后再将试样依次置于Na2HPO4过饱和水溶液于25-55℃浸泡3-24h和Ca(OH)2过饱和水溶液于25-60℃浸泡3-12h中预钙化;预钙化试样再经去离子水超声清洗以及室温密闭干燥处理后浸泡于组成为Na+142.0-213.0mmol/L、Cl-125.0-187.5mmol/L、HCO3-27.0-40.5mmol/L、K+5.0-7.5mmol/L、Mg2+1.5-2.25mmol/L、Ca2+2.5-3.75mmol/L、HPO42-1.0-1.5mmol/L、SO42-0.5-0.75mmol/L、胶原0.5-1g/L的含胶原模拟体液中于36-38℃浸泡0.5-7天后取出,经去离子水超声清洗后室温密闭干燥。
全文摘要
本发明公开了一种镍钛合金表面羟基磷灰石/胶原复合层的化学制备方法,属于生物骨材料制备技术。其包括以下过程该方法以Ni、Ti近等原子比的NiTi合金为基体,经打磨、清洗、干燥,然后进行酸碱处理,再将其置于Na
文档编号A61L27/40GK1810306SQ20051013363
公开日2006年8月2日 申请日期2005年12月26日 优先权日2005年12月26日
发明者杨贤金, 崔振铎, 蔡彦丽, 魏强, 朱胜利, 梁春永 申请人:天津大学
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