专利名称：一种晶体硅表面生物学改性的新方法
技术领域：
本发明属于晶体硅表面改性领域，特别是涉及一种晶体硅表面生物学改性的新方法。
背景技术：
由于具有体积小、精度高、响应快速等优点，晶体硅是制作生物芯片(Biochips)、 微传感器(Micro-sensors)、微电子机械系统(MEMS)等微型器件的关键材料，而这些器件 在生物学和医学领域具有广泛的用途。以晶体硅为核心部件的微型器械可实现疾病的快速 诊断与精确治疗，减轻病患者的痛苦，提高医疗效率与效果，预计不久将应用于临床医疗。 但是，晶体硅自身为生物惰性材料，在与人体组织直接接触时会产生不良生理反应，如引起 炎症、凝血障碍、组织病变等问题，不能应用于人体内，因而改善晶体硅表面的生物学性能 是目前和今后研发和应用微型生物和医学器件的关键之一。 目前，仅有少量研究工作涉及改善晶体硅的表面生物学性能，包括通过表面离子 注入法使晶体硅表面具备诱导羟基磷灰石沉积的能力[Liu X Y et al.Biomaterials， 2004,25(6) :5575]以及采用化学沉积[Chen S et al. Appl. Surf. Sci. ， 2004， 230 (5): 418]、溶胶-凝胶(sol-gel)法[Hwang K et al. Surf. Coat. Technol. ， 1999， 115 (2) :172]、 激光熔覆[Guillot N 0 et al. J. A卯l. Phys， 1996， 80 (6) : 1803]、仿生沉积[Hata K et al. J. Ceram. Soc. Jpn. ，2002,110(11) :990]等几种方法在晶体硅表面制备具有生物相容 性的羟基磷灰石(Hydroxy即atite， HA)生物涂层。但离子注入需要昂贵的专用设备，而且 对产生离子的原材料的纯度要求很高，因此离子注入方法更适合实验研究而难以获得广泛 应用；化学沉积法需以悬浮液为前驱体，所制备的HA层厚度难以控制，而高温烧结处理常 导致其它磷酸钙盐的生成，这将使HA层的生物活性下降；溶胶-凝胶(sol-gel)法同样需 经过高温后处理，HA涂层成分多样化使其生物相容性降低；而激光熔覆法在制备过程中产 生的超高温使HA容易出现分解，涂层生物相容性会相应减弱，此外激光辐照部分与未照射 部分的巨大温差则会在HA涂层中产生残余应力，导致HA涂层脆性增大；仿生沉积法需要在 晶体硅表面预吸附OH—形成Si-OH负电活性中心，从而在仿生理溶液中诱导沉积形成硅基 HA涂层，但晶体硅表面非常稳定，难以吸附负电基团，因此目前的研究也还局限于将仿生沉 积法应用于具有一定离子吸附性能的多孔晶体硅的表面生物学改性。 此外，采用以上方法制备的硅基HA涂层，涂层与基材之间因成分差异且没有中间 过渡层，通常存在明显的分界面，HA涂层容易剥离。 基于上述晶体硅表面生物学改性方法的不足，非常需要发展用于生物医用晶体硅 表面生物学改性的新方法。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种晶体硅表面生物学改性的新方法，以解决以往 生物医用硅片的涂层与基材之间因成分差异且没有中间过渡层，通常存在明显的分界面，生物涂层容易剥离，或者在涂层过程中因采用高温技术导致涂层的生物相容性差的技术问 题，从而实现晶体硅表面的生物学改性。 本发明公开了一种晶体硅表面生物学改性的新方法，主要原理是利用晶体硅与热 的碱性溶液反应，在晶体硅表面形成薄的硅酸盐胶体层，再将其在模拟体液中浸泡诱导沉 积骨状磷灰石层，形成硅基硅酸盐_骨状磷灰石复合生物涂层，从而实现晶体硅的表面生 物学改性。
新方法的特征在于，包括以下步骤 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备将无机或有机碱性试剂溶于纯净水、去离子水或 蒸馏水中配制碱性溶液；将晶体硅在所配制的碱性溶液中浸渍，致晶体硅表面形成硅酸盐 胶体薄层； ii)模拟体液(Simulated Body Fluid, SBF)的制备配制SBF， SBF的pH值用缓 冲液调节； iii)骨状磷灰石生物活性层的制备将i)中已制得的表面附有硅酸盐胶体薄层 的晶体硅直接放入到ii)中已配制好的SBF中，在接近人体温度下浸泡，在硅酸盐胶体薄层 表面诱导形成骨状磷灰石生物活性层； iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层的形成将iii)中已制得的同时附 有硅酸盐胶体薄层和骨状磷灰石生物活性层的晶体硅用纯净水、去离子水或蒸馏水反复淋 洗后干燥，在晶体硅表面形成以硅酸盐为过渡层和以骨状磷灰石为外层构成的复合生物涂 层，即最终形成硅基硅酸盐_骨状磷灰石复合生物涂层。 将晶体硅在一定浓度的碱性溶液中，在一定温度和压力下浸渍一定时间，可在晶 体硅表面形成0. 1 200nm厚的硅酸盐胶体层，随后将表面附着硅酸盐胶体层的晶体硅在 成分、pH值以及温度均与人体体液相近的模拟体液中浸泡不同时间，硅酸盐胶体层表面可 诱导沉积形成骨状磷灰石层，骨状磷灰石层的构成物为直径10 80nm、长30 300nm的针 状羟基磷灰石晶体，从而在晶体硅表面形成由硅酸盐胶体中间过渡层和骨状磷灰石外层构 成的复合生物涂层，使生物惰性的晶体硅具备优良生物相容性。 所述碱性试剂为能与晶体硅在一定温度、压力条件下反应的无机碱、碱性盐或有 机碱。优选地，碱性试剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化锶、氧化钡、氢 氧化钡、氢氧化铝和氨中的一种或几种。 根据所用碱性试剂的溶解度和碱强度优选浸渍温度和浸渍时间。
优选地，所述的碱性水溶液浸渍温度为40 150°C 。
优选地，所述的碱性水溶液浸渍温度为45 130°C 。
更优选地，所述的碱性水溶液浸渍温度为50 90°C 。 优选地，所述的浸渍压力范围为常压至浸渍温度下碱性水溶液的饱和蒸汽压。
优选地，所述的浸渍压力范围为0. 05 2MPa。
更优选地，所述的浸渍压力范围为0. 1 0. 5MPa。 —般说来，采用密闭式浸渍器晶体硅表面反应速度较快，形成薄硅酸盐胶体层时 间较短；采用常压浸渍器晶体硅表面反应速度较慢，形成薄硅酸盐胶体层的时间较长。
优选地，所述的在碱性水溶液中浸渍的时间为1 200分钟。
优选地，所述的在碱性水溶液中浸渍的时间为20 120分钟。
根据所用碱性试剂的溶解度、碱强度、浸渍温度、浸渍时间、价格和薄硅酸盐胶体 层的形成情况优选碱性水溶液的浓度。 优选地，所述的碱性水溶液的浓度为3 60wt % 。
优选地，所述的碱性水溶液的浓度为10 55wt % 。
更优选地，所述的碱性水溶液的浓度为20 50wt % 。
优选地，所述的晶体硅为单晶硅或多晶硅。 优选地，所述的晶体硅为浸渍前经过处理的表面洁净的晶体硅。浸渍前的处理主 要是为了获得清洁的表面，可以是用各种常规清洗方法，比如在无水乙醇和丙酮等溶剂清 洗，也可以用超声波清洗。 所述的模拟体液和缓冲液选自有利于形成骨状磷灰石生物活性层的模拟体液和 缓冲液。 优选地，所述的模拟体液中含有Na+、 K+、 Mg2+、 Ca2+、 Cl—、 HC03—、 S042—、 HP042—离子中 的全部或一部分。 优选地，所述的模拟体液中所包含的离子及各自浓度分别为Na+138 142毫摩 尔/升，K+2 5毫摩尔/升，Mg2+0. 5 1. 5毫摩尔/升，Ca2+0. 5 2. 5毫摩尔/升;C1—141 149毫摩尔/升，HC(V3 4. 2毫摩尔/升，S042—0. 1 0. 5毫摩尔/升，昍042—0. 5 1. 0毫 摩尔/升。 优选地，所述的模拟体液中所包含的离子及各自浓度分别为Na+139 141毫摩 尔/升，K+3 4. 5毫摩尔/升，]\%2+1 1. 4毫摩尔/升，0&2+1. 0 2. 0毫摩尔/升;C1—143 148毫摩尔/升，HC03—3. 5 4. 0毫摩尔/升，S042—0. 2 0. 4毫摩尔/升，HP042—0. 6 0. 9 毫摩尔/升。 优选地，所述的缓冲液为由盐酸与三羟甲基氨基甲烷组成。 优选地，所述的盐酸的浓度为0. 5 1. 5摩尔/升，三羟甲基氨基甲烷的浓度为 20 60毫摩尔/升。 更优选地，所述的盐酸的浓度为0. 6 1. 2摩尔/升，三羟甲基氨基甲烷的浓度为 30 50毫摩尔/升。 优选地，所述的缓冲液ra值为6 8 。 优选地，所述的缓冲液ra值为6. 8 7. 6。 更优选地，所述的缓冲液ra值为7. 2 7. 5。 优选地，所述的接近人体温度是指35 39°C 。 优选地，所述的接近人体温度是指36 38°C 。 更优选地，所述的接近人体温度是指36. 5 37. 4°C 。 优选地，所述的在接近人体温度下浸泡，其浸泡时间为1 10天。 更优选地，所述的在接近人体温度下浸泡，其浸泡时间为3 8天。 采用本发明的热碱浸渍_模拟体液浸泡的复合处理方法，在晶体硅表面制备的硅
酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层具有良好生物相容性。其中硅酸盐胶体中间过渡层实际
是由晶体硅表面的硅原子与热碱性溶液中的氢氧根反应而生成，可视为晶体硅表面的一种
"原位"薄层，"原位"生成效应使硅酸盐胶体薄层与硅基底之间具有较好的结合性能，而硅
酸盐胶体层中的部分碱性阳离子在水溶液中容易因电离进入溶液中，从而硅酸盐胶体层的
5某些部位暴露出硅酸根，带负电的硅酸根可通过静电与化学作用力吸附模拟体液中的钙离 子，钙离子进一步吸附磷酸根与氢氧根离子形成由磷灰石晶体构成的骨状磷灰石沉积层。
由于硅酸盐薄层的"原位"形成特性及其诱导骨状磷灰石沉积的能力，与在晶体 硅表面直接制备的磷灰石生物涂层相比，通过本发明方法在晶体硅表面制得的硅酸盐_骨 状磷灰石复合生物涂层，不仅能显著提高晶体硅的生物相容性，还能有效避免诱导沉积的 骨状磷灰石生物涂层从晶体硅基表面剥落。因此本发明可生物芯片(Biochips)、微传感器 (Micro-sensors)、微电子机械系统(Micro-electro-mechanical System, MEMS)等微型生 物与医学器件中的关键材料——晶体硅提供了一种改善其表面生物学性能的新方法。
本发明最大的创新点在于采用热碱溶液对晶体硅表面进行浸泡处理，使晶体硅表 面"原位"生成硅酸盐层，该"原位"生成硅酸盐层能够在仿生溶液中诱导沉积骨状磷灰石 生物层，从而显著改善晶体硅表面的生物相容性；虽然文献报导采用离子注入技术也能实 现晶体硅表面的"原位"生物学改性，提高晶体硅的生物相容性，但该技术需采用较昂贵的 等离子体设备，操作技术要求高，因此本发明提出的热碱溶液直接浸泡处理在使用成本、工 艺条件控制的方便性与可实施性等方面都比离子注入具有明显的优势。
具体实施方式
实施例1 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备 先准确称取3克分析纯氢氧化钠，在常压容器中溶于约97克的蒸馏水中形成强碱 性溶液，强碱溶液的浓度约为3wt%。 再将表面洁净的单晶硅片在所配制的氢氧化钠强碱溶液中浸渍180分钟，浸渍过 程中强碱溶液的温度保持在9(TC，压力约0. lMPa，得到硅基硅酸盐胶体薄层。 [OOM] ii)模拟体液(SBF)的制备 首先，按照2000mL模拟体液(SBF)中Na+的浓度为138毫摩尔/升，K+的浓度为 2毫摩尔/升，Mg2+的浓度为0. 5毫摩尔/升，Ca2+的浓度为0. 5毫摩尔/升，HC03—的浓度 为3毫摩尔/升，S042—的浓度为0. 1毫摩尔/升，HP042—的浓度为0. 5毫摩尔/升，分别准 确称取相应数量的分析纯级氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、三水磷酸氢二钾、无水氯化钙、六水 氯化镁和无水硫酸钠。先将前四种试剂在搅拌条件下溶于37t:左右、约800毫升的去离子 水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A ;接着，向溶液A中滴加浓度为0. 5摩尔/升盐酸溶液约 40毫升，得到溶液B ;随后将后三种试剂在搅拌条件下溶入B溶液中，最后滴加浓度为20毫 摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷的水溶液调节溶液的PH值至7. 2，加入去离子水至2000毫 升，即得到模拟体液(SBF)。
iii)骨状磷灰石生物活性层的制备 将表面附着硅酸盐胶体薄层的硅片放入SBF中浸泡，浸泡温度为35t:，浸泡时间 为l天。 iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层晶体硅的形成 在SBF中浸泡后的样品用蒸馏水反复淋洗，在电阻炉中烘干，在单晶硅片表面形 成由硅酸盐过渡层和骨状磷灰石外层构成的复合生物涂层，其中骨状磷灰石层由直径约 10nm、长30nm的针状羟基磷灰石晶体构成，即制得单晶硅基硅酸盐_骨状磷灰石复合生物涂层材料。 实施例2 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备 先准确称取3克分析纯氢氧化钡，在密闭容器中通氨气，溶解于约70克的纯净水 中形成碱性溶液，配制浓度约为30wt%。 再将表面洁净的单晶硅片在所配制的碱性溶液中于密闭容器中浸渍5分钟，浸渍 过程中温度保持在15(TC，维持压力约2MPa，得到硅基硅酸盐胶体薄层。
ii)模拟体液(SBF)的制备 首先，按照2000mL模拟体液(SBF)中Na+的浓度为138毫摩尔/升，K+的浓度为 2毫摩尔/升，Mg2+的浓度为0. 5毫摩尔/升，Ca2+的浓度为0. 5毫摩尔/升，HC03—的浓度 为3毫摩尔/升，S042—的浓度为0. 1毫摩尔/升，HP042—的浓度为0. 5毫摩尔/升，分别准 确称取相应数量的分析纯级氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、三水磷酸氢二钾、无水氯化钙、六水 氯化镁和无水硫酸钠。先将前四种试剂在搅拌条件下溶于37t:左右、约800毫升的去离子 水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A ;接着，向溶液A中滴加浓度为0. 55摩尔/升盐酸溶液 约40毫升，得到溶液B ;随后将后三种试剂在搅拌条件下溶入B溶液中，最后滴加浓度为20 毫摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷的水溶液调节溶液的PH值至6. 5，加入去离子水至2000毫 升，即得到模拟体液(SBF)。
iii)骨状磷灰石生物活性层的制备 将表面附着硅酸盐胶体薄层的硅片放入SBF中浸泡，浸泡温度为35t:，浸泡时间 为3天。 iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层晶体硅的形成 在SBF中浸泡后的样品用纯净水反复淋洗，在电阻炉中烘干，在单晶硅片表面形 成由硅酸盐过渡层和骨状磷灰石外层构成的复合生物涂层，其中骨状磷灰石层由直径约 30nm、长50nm的针状羟基磷灰石晶体构成，即制得单晶硅基硅酸盐_骨状磷灰石复合生物
涂层材料。 实施例3 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备 先准确称取250克化学纯级的氢氧化钾，将其溶于约750毫升去离子水中得到浓 度约为25wt^的强碱溶液。 再将表面洁净的多晶晶体硅在所配制的氢氧化钾溶液中浸渍30分钟，浸渍过程 中强碱溶液的温度保持在70°C，压力为常压，得到硅基硅酸盐胶体薄层。
ii)模拟体液(SBF)的制备 首先，按照2000mL模拟体液(SBF)中Na+的浓度为139毫摩尔/升，K+的浓度为3 毫摩尔/升，Mg2+的浓度为1. 0毫摩尔/升，Ca2+的浓度为1. 0毫摩尔/升，HC03—的浓度为 3. 5毫摩尔/升，S042—的浓度为0. 2毫摩尔/升，HP042—的浓度为0. 6毫摩尔/升，分别准 确称取相应数量的分析纯级氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、三水磷酸氢二钾、无水氯化钙、六水 氯化镁和无水硫酸钠。先将前四种试剂在搅拌条件下溶于37t:左右、约700毫升的去离子 水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A ;接着，向溶液A中滴加浓度约为1. 0摩尔/升盐酸溶液 10毫升，得到溶液B ;随后，将后三种试剂在搅拌条件下溶入B溶液中，并滴加浓度约为30
7毫摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷的水溶液调节已溶入前述七种试剂的溶液的pH值至7. 25， 补充去离子水至2000毫升，得到模拟体液(SBF)。
iii)骨状磷灰石生物活性层的制备 将硅基硅酸盐胶体薄层直接放入SBF中浸泡，浸泡温度为36°C ，浸泡时间为5天。
iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层晶体硅的形成 在SBF中浸泡后的样品用去离子水反复淋洗，在电阻炉中烘干，在多晶晶体硅表 面形成由硅酸盐过渡层和骨状磷灰石外层构成的复合生物涂层，其中骨状磷灰石层由直径 约40nm、长约130nm的针状羟基磷灰石晶体构成，即制得硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物
涂层材料。 实施例4 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备 先准确称取450克分析纯氢氧化钠，将其溶于约550毫升去离子水中得到浓度约 为55wt^强碱性溶液。 最后，将表面洁净的单晶晶体硅在所配制的强碱溶液中浸渍120分钟，浸渍过程 中强碱溶液的温度保持在6(TC，压力约常压，即可得到硅基硅酸盐胶体薄层。
ii)模拟体液(SBF)的制备 首先，按照2000mL模拟体液(SBF)中Na+的浓度为141毫摩尔/升，K+的浓度为 4毫摩尔/升，Mg2+的浓度为1. 2毫摩尔/升，Ca2+的浓度为2. 0毫摩尔/升，HC03—的浓度 为4. 0毫摩尔/升，S042—的浓度为0. 3毫摩尔/升，HP042—的浓度为0. 8毫摩尔/升，分别 准确称取相应数量的分析纯级氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、三水磷酸氢二钾、无水氯化钙、六 水氯化镁和无水硫酸钠。先将前四种试剂在搅拌条件下溶于37t:左右约600毫升的去离 子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A ;接着，向溶液A中滴加浓度约为1. 2摩尔/升的盐酸 溶液20毫升，得到溶液B ;随后，将后三种试剂在搅拌条件下溶入B溶液中，并滴加浓度约 为50毫摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷的水溶液调节已溶入前述七种试剂的溶液的pH值至 7. 3，补充去离子水至2000毫升，得到模拟体液(SBF)。
iii)骨状磷灰石生物活性层的制备 最后将硅基硅酸盐胶体薄层直接放入SBF中浸泡，浸泡温度为38°C ，浸泡时间为8 天。 iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层晶体硅的形成 在SBF中浸泡后的样品用去离子水反复淋洗，在电阻炉中烘干，在单晶晶体硅表 面形成由硅酸盐过渡层和骨状磷灰石外层构成的复合生物涂层，其中骨状磷灰石层由直径 约55nm、长约220nm的针状羟基磷灰石晶体构成，即制得硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物
涂层材料。 实施例5 i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备 先准确称取600克分析纯氢氧化钾，将其溶于约400毫升去离子水中得到浓度约 为30wt^的强碱溶液。 最后，将表面洁净的多晶晶体硅在所配制的强碱溶液中浸渍20分钟，浸渍过程中 强碱溶液的温度保持在40°C ，得到硅基硅酸盐胶体薄层。
ii)模拟体液(SBF)的制备 首先，按照2000mL模拟体液(SBF)中Na+的浓度为142毫摩尔/升，K+的浓度为 5毫摩尔/升，Mg2+的浓度为1. 5毫摩尔/升，Ca2+的浓度为2. 5毫摩尔/升，HC03—的浓度 为4. 2毫摩尔/升，S042—的浓度为0. 5毫摩尔/升，HP042—的浓度为1. 0毫摩尔/升，分别 准确称取相应数量的分析纯级氯化钠、碳酸氢钠、氯化钾、三水磷酸氢二钾、无水氯化钙、六 水氯化镁和无水硫酸钠。先将前四种试剂在搅拌条件下溶于37t:左右约600毫升的去离子 水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A ;接着，向溶液A中滴加浓度约为1. 3摩尔/升的盐酸溶 液5毫升，得到溶液B ;随后，将后三种试剂在搅拌条件下溶入B溶液中，并滴加浓度约为60 毫摩尔/升的三羟甲基氨基甲烷的水溶液调节已溶入前述七种试剂的溶液的PH值至7. 7， 补充去离子水至2000毫升，得到模拟体液(SBF)。
iii)骨状磷灰石生物活性层的制备 最后将硅基硅酸盐胶体薄层直接放入SBF中浸泡，浸泡温度为39t:，浸泡时间为 10天。 iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层晶体硅的形成 在SBF中浸泡后的样品用去离子水反复淋洗，在电阻炉中烘干，在多晶晶体硅表 面形成由硅酸盐过渡层和骨状磷灰石外层构成的复合生物涂层，其中骨状磷灰石层由直径 约80nm、长约300nm的针状羟基磷灰石晶体构成，即制得硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物
涂层材料。 以上通过具体实施例对本发明进行了细节的说明，但本发明不仅仅限于这些实施 例，在不脱离本发明构思的前提下，还可以有更多其他实施方式。本发明的保护范围由权利 要求的范围所确定。
权利要求
一种晶体硅表面生物学改性的新方法，其特征在于，包括以下步骤i)硅基硅酸盐胶体薄层的制备将碱性试剂溶于纯净水、去离子水或蒸馏水中配制碱性溶液；将晶体硅在所配制的碱性溶液中浸渍，致晶体硅表面形成硅酸盐胶体薄层；ii)模拟体液(Simulated Body Fluid，SBF)的制备配制SBF，SBF的pH值用缓冲液调节；iii)骨状磷灰石生物活性层的制备将i)中已制得的表面附有硅酸盐胶体薄层的晶体硅直接放入到ii)中已配制好的SBF中，在接近人体温度下浸泡，在硅酸盐胶体薄层表面诱导形成骨状磷灰石生物活性层；iv)硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层的形成将iii)中已制得的同时附有硅酸盐胶体薄层和骨状磷灰石生物活性层的晶体硅用纯净水、去离子水或蒸馏水反复淋洗后干燥，在晶体硅表面形成以硅酸盐为过渡层和以骨状磷灰石为外层构成的复合生物涂层，即最终形成硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层。
2. 根据权利要求1中所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所述的碱性试 剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、氧化钙、氢氧化钙、氢氧化锶、氧化钡、氢氧化钡、氢氧化铝和氨 中的一种或几种。
3. 根据权利要求2中所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所述的碱性水 溶液的浓度为3 60wt%。
4. 根据权利要求3中所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所述的碱性水 溶液中浸渍，其浸渍温度为40 150°C。
5. 根据权利要求4中所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所述的在所配 制的碱性水溶液中浸渍，其浸渍时间为1 200分钟。
6. 根据权利要求1至5中任意一项所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所 述的模拟体液中所包含的离子及各自浓度分别为Na+138 142毫摩尔/升，K+2 5毫摩 尔/升，Mg2+0. 5 1. 5毫摩尔/升，Ca2+0. 5 2. 5毫摩尔/升;C1—141 149毫摩尔/升， HC03—3 4. 2毫摩尔/升，8042—0. 1 0. 5毫摩尔/升，HP042—0. 5 1. 0毫摩尔/升。
7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于 所述的缓冲液由盐酸与三羟甲基氨基甲烷组成。
8. 根据权利要求7所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于所述的盐酸的浓 度为0. 5 1. 5摩尔/升，三羟甲基氨基甲烷的浓度为20 60毫摩尔/升，缓冲液ra值 为6 8。
9. 根据权利要求1至8中任意一项所述的晶体硅表面生物学改性方法，其特征在于 所述的接近人体温度是指35 39°C 。
10. 根据权利要求1，2，3，4，5，7，8，9中任意一项所述的晶体硅表面生物学改性方法， 其特征在于所述的在接近人体温度下浸泡，其浸泡时间为1 10天。
全文摘要
本发明公开了一种晶体硅表面生物学改性的新方法，即先将碱性试剂溶于水中配制碱性溶液，将晶体硅在所配制的碱性溶液中浸渍，致晶体硅表面形成硅酸盐胶体薄层；然后，将经过碱性溶液浸渍的晶体硅直接放入到事先配制好的模拟体液中浸泡，在硅酸盐胶体薄层表面诱导形成骨状磷灰石生物活性层；最后，将制得的同时附有硅酸盐胶体薄层和骨状磷灰石生物活性层的晶体硅用水反复淋洗后干燥，在晶体硅表面形成以硅酸盐为过渡层和以骨状磷灰石为外层构成的复合生物涂层，即最终形成硅基硅酸盐-骨状磷灰石复合生物涂层。该方法操作方便，成本低，所得到的晶体硅表面的生物涂层具备良好的生物相容性，并且不易脱落。
文档编号C30B33/00GK101787567SQ20091004258
公开日2010年7月28日 申请日期2009年1月22日 优先权日2009年1月22日
发明者任艳群, 吴振军, 周小平, 李文生, 王慧, 袁剑民 申请人:湖南大学