[发明专利]在金属植入体表面制备羟基磷灰石颗粒薄涂层的电化学方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备羟基磷灰石颗粒薄涂层的方法，特别地，涉及一种在含柠檬酸根离子添加剂的钙、磷酸根溶液中采用电化学电解的方法使金属植入体表面快速沉积羟基磷灰石颗粒薄涂层的方法。

背景技术

金属植入体广泛用于骨科、口腔科领域，如人工关节和牙种植体。金属植入体植入手术能否成功的关键在于植入体植入骨组织后能否快速地向种植体表面生长并与表面牢固结合。目前使用的钛及钛合金植入体需要长时间愈合生长才能与周围骨组织形成牢固地结合，给植入体的成功带来了风险。因此，针对这一问题的各式各样的表面处理方法随之产生，目的都是加速植入体与骨组织的结合。上世纪六、七十年代主要采用等离子喷涂羟基磷灰石涂层。因为喷涂过程须经历10000℃以上的高温，涂层的相结构复杂、涂层与基体之间存在很大的界面应力，在使用过程中涂层与金属界面结合力不够，因涂层脱离引起的种植失败时有报道。上世纪九十年代以来国内外重点开展了不需高温过程的水热合成、溶胶凝胶、电解或电泳、以及仿生法制备羟基磷灰石涂层。用这些方法制备的羟基磷灰石涂层在成分均匀上有了很大改善。其中电化学电解法是一种快速有效的涂层技术，一般都用Ca(NO₃)₂，NH₄(或Na)H₂PO₄作为钙、磷源，再加入一定量的NH₄(或Na)NO₃以提高电解液的导电性。将钛金属植入体作为阴极，铂片作为阳极，加以一定的直流电压后，钛金属表面发生析氢反应，pH值升高，羟基磷灰石过饱和度增加，从而结晶在钛金属表面。但是，在现有公开的文献资料中采用的电解液中得到的涂层存在着羟基磷灰石颗粒大且与基体金属结合力低、涂层厚且不易控制等缺点，因此一直没有得到实际的临床应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种在金属植入体表面制备羟基磷灰石颗粒薄涂层的电化学方法，使电化学电解过程中在金属钛及钛合金表面快速生长得到羟基磷灰石颗粒涂层，涂层薄且与基体金属结合力高。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种在金属植入体表面制备羟基磷灰石颗粒薄涂层的电化学方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在装备了恒温加热系统的容器中装入电解液，并将电解液加热到30～95℃恒温；

(2)将铂作为阳极均匀分布在容器四周，金属植入体作为阴极置于容器中间，完全浸没在电解液中，两极之间加直流电压2～4V，金属植入体表面发生阴极还原反应，pH值升高，羟基磷灰石过饱和度增加，从而结晶在钛金属表面；

(3)经过0.5～5小时沉积后，在植入体表面即可形成一层与基体金属结合优良的、薄的羟基磷灰石颗粒薄涂层；

(4)取出清洗，去除表面附着的电解液，在60～100℃的干燥箱中干燥。

进一步地，所述电解液成份由Hap构成元素、添加剂和导电剂三部分组成，其pH值为5～12；所述Hap构成元素为Ca²⁺和PO₄^3-，它们的浓度分别为0.3～6.0mM/L和0.18～3.6mM/L，且Ca²⁺/PO₄^3-＝1.67；所述添加剂为柠檬酸盐C₆H₅O₇^3-，其浓度为0.3～60mM/L，且C₆H₅O₇^3-/Ca²⁺＝1～10；所述导电剂为乳酸盐C₃H₅O₃^-、硝酸盐NO₃^-或醋酸盐CH₃COO^-，浓度为0.01～1M/L。

本发明具有以下技术效果：用本发明提供的方法在植入体表面制备的羟基磷灰石涂层厚度薄且均匀，在手术操作过程中不易脱落，植入骨组织后能引导骨组织快速向表面生长，从而提高早期的结合强度，0.5-1年后涂层可被完全吸收，大大提高植入体的临床成功率。

附图说明

图1为本发明实施例1在金属钛表面得到均匀的羟基磷灰石颗粒薄涂层的示意图；

图2为图1的10倍放大图；

图3为本发明实施例2在金属钛表面得到均匀的羟基磷灰石颗粒薄涂层的示意图；

图4为图3的10倍放大图。

具体实施方式