一种表面改性生物医用镍钛合金及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种表面改性的医用儀铁合金材料及其表面改性方法和应用，具体 说，是设及一种先通过碱热处理制备红色纳米砸溶胶，并进一步将儀铁合金浸泡于含有上 述纳米砸溶胶的强碱介质中进行水热处理，从而对儀铁合金进行表面改性的方法，属于金 属材料表面改性技术领域。
【背景技术】
[0002] 儀铁合金具有良好的生物相容性及独特的形状记忆效应，是制备医用支架的重要 材料，被广泛的应用在由于恶性肿瘤造成的胆管、食道、气管、支气管阻塞的姑息性治疗中 (Radiology1993, 187:661-665.)。但儀铁本身并不具备抑癌抗菌的特性，在支架植入人体 之后，由于细菌感染和恶性肿瘤的侵袭，极易造成支架的再阻塞。频繁的对支架进行更换极 大的增加了病患的痛苦，降低了其生命质量。因此，如何实现材料对癌细胞和细菌的选择性 杀伤，成为植入材料研究热点之一。
[0003] 层状双氨氧化物具有独特阴离子交换能力且生物相容性优异，目前被广泛应用于 生物材料领。通过碱热处理在儀铁合金表面构建的儀铁层状双氨氧化物，被证实可对癌细 胞实现选择性的杀伤。研究表明儀铁层状双氨氧化物的抑癌能力与材料表面儀含量有关， 儀含量越高则其抗癌能力越强。但由于儀是一种致敏性元素，过量的儀释放必然会阻碍其 在生物材料领域的应用与发展。此外，抗菌能力也是评价生物材料性能的重要指标，而目前 尚未出现有关儀铁层状双氨氧化物抗菌性能的研究报道。
[0004] 砸作为一种重要的生命元素，在维持人体健康方面发挥重要作用。研究表明砸具 有抑癌抗菌的能力，是一种天然的无机抑癌抗菌剂度iomaterials2014, 35:1572-1583)。 但是目前还未出现将砸引入儀铁合金表面的报道。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明人经研究发现通过水热法在儀铁合金表面构建 砸渗杂儀铁层状双氨氧化物，可在提高材料抑癌能力的同时赋予材料广谱的抗菌能力，W 满足与肿瘤组织接触的生物医用器械对材料的特殊要求。
[0006] 本发明为了解决现有的医用儀铁合金存在的不能抑癌抗菌，易造成其所制备的医 疗器件发生梗阻的问题，提供一种可实现选择性抑癌抗菌的表面改性儀铁合金材料及其制 备方法和应用。
[0007] 在此，一方面，本发明提供一种具有选择性抑癌抗菌能力的表面改性儀铁合金，其 表面改性层成分为砸渗杂儀铁层状双氨氧化物。
[0008] 本发明的表面改性儀铁合金材料其表面由砸渗杂的儀铁层状双氨氧化物改性层 构成。在该改性层中，儀铁层状双氨氧化物本身可W产生径基自由基，具有一定的选择性抑 癌抗菌作用。渗杂砸W后，砸具有一定的还原性，会与儀铁层状双氨氧化物产生的径基自由 基发生反应，因此通过调节砸的渗杂量可实现对材料径基自由基释放量的调控，进而调节 材料的抑癌抗菌能力。此外由于砸本身就具有较好的抑癌抗菌功能，渗砸W后使得材料的 选择性抑癌抗菌能力得W加强。
[0009] 较佳地，所述砸渗杂的儀铁层状双氨氧化物是原位生成的。
[0010] 较佳地，所述砸渗杂的儀铁层状双氨氧化物中砸W砸酸根离子和/或亚砸酸根 离子的形式渗杂于儀铁层状双氨氧化物板层之间，其渗杂量为1~8at. %，优选为3. 0~ 4.Oat. %。
[0011] 较佳地，所述表面改性儀铁合金材料的表面为片状的纳米结构，其中纳米片的长 度和宽度为150~250皿，厚度为20~40皿。
[0012] 另一方面，本发明还提供上述具有选择性抑癌抗菌功能的表面改性儀铁合金的制 备方法，包括W下步骤： (1) 将儀铁合金置于含有纳米红砸的强碱溶液中进行水热处理； (2) 将经所述水热处理的儀铁合金材料于酸中浸泡进行酸处理。
[0013] 本发明将反应活性高安全性较好的红色纳米砸引入强碱介质中，通过水热法直接 在儀铁合金表面原位生成了砸渗杂的儀铁层状双氨氧化物。之后通过酸处理除去材料表面 的杂质。本发明的制备方法简单易行，成本低廉，稳定性好，安全性高。
[0014] 较佳地，所述含有纳米红砸的强碱溶液是将纳米红砸溶胶与强碱溶液混合而成， 所述纳米红砸溶胶是通过碱热处理灰砸粉末而得到。本发明通过碱热的方式将反应活性较 低、毒性较大的灰砸转变反应活性高安全性较好的红色纳米砸溶胶，之后将纳米红色砸溶 胶引入强碱介质中，运样可W防止纳米红砸发生聚沉从而再次转变为灰砸。
[0015] 较佳地，所述纳米红砸溶胶的制备包括：将一定量的灰砸粉末置于水热蓋内，W强 碱为反应介质进行水热处理，所述强碱为氨氧化钢和/或氨氧化钟溶液，浓度为5~15M，水 热处理的溫度为60~100°C，时间为10~18小时，反应蓋填充度为30~80%。
[0016] 较佳地，步骤（1)中，所述含有纳米红砸的强碱溶液中，纳米红砸的浓度为0. 5~ 2X10 4M,强碱溶液为氨氧化钢和/或氨氧化钟溶液，强碱溶液的浓度为2. 5~15M，水热处 理的溫度为80~160°C，时间为8~16小时，反应蓋填充度为40~80%。
[0017] 较佳地，所述酸处理中，酸为浓度为0. 05~0. 2M的盐酸、硝酸或硫酸，浸泡时间为 0. 5~4小时，浸泡消耗的酸量为3~10血/cm2。
[0018] 再一方面，本发明还提供了上述具有选择性抑癌抗菌作用的表面改性儀铁合金在 与肿瘤组织接触的医用儀铁合金器件中的应用。
[0019] 本发明的表面改性儀铁合金可差异性的调控正常细胞、癌细胞和细菌的生物学行 为。细胞增殖实验表明，经改性的儀铁合金对癌细胞RBE的增殖产生了明显的抑制作用而 对正常细胞HIBEpic的增殖并无明显负面影响。平板计数结果表明本发明的表面改性儀铁 合金对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出优异的抗菌能力。能够满足与肿瘤组织接触的 医用儀铁合金器件对材料抑癌抗菌能力方面的要求。
【附图说明】
[0020] 图1是经实施例1处理后得到的红色纳米砸的扫描电镜形貌图（a)和与之相对应 的EDS谱图化）； 图2是经实施例1处理后得到的红色纳米砸溶胶的照片，从图中可看出所制备溶胶具 有下达尔效应； 图3是经本发明改性处理后的儀铁合金表面的扫描电镜形貌图。图中LDH是指W5M氨氧化钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处 理后得到的样品； 图4是经本发明改性处理后的儀铁合金表面的邸S图谱。图中U)H是指W5M氨氧化 钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处理后得 到的样品； 图5是经本发明改性处理后的儀铁合金表面的XRD图谱。图中U)H表示是指W5M氨 氧化钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处理 后得到的样品； 图6是经实施例3改性处理后的儀铁合金表面的砸的高分辨图谱； 图7是经本发明改性处理后的样品的砸释放情况。图中LDH是指W5M氨氧化钢碱热 处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处理后得到的样 品； 图8是经本发明改性处理前后的儀铁合金抗金黄色葡萄球菌的实验结果。图中对照样 为未处理的儀铁合金，LDH是指W5M氨氧化钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体 系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处理后得到的样品； 图9是经本发明改性处理前后的儀铁合金抗大肠杆菌的实验结果。图中对照样为未处 理的儀铁合金，LDH是指W5M氨氧化钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱热体系中渗 入1X104M红色纳米砸碱热处理后得到的样品； 图10是经本发明改性处理前后的儀铁合金对癌细胞和正常细胞增殖的影响。图中对 照样为未处理的儀铁合金，LDH是指W5M氨氧化钢碱热处理得到的样品，Se-LDH表示在碱 热体系中渗入1X104M红色纳米砸碱热处理后得到的样品。