[发明专利]紫外光照射提高钛及其合金表面生物活性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在医用金属材料表面改性的方法，具体是指一种紫外光照射提高钛及其合金表面生物活性的方法，属于钛及其合金表面改性的方法，改性后的钛及其合金特别适用于颅脑外科。

背景技术

纯钛及其合金因其优良的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性和较好的可加工性能而广泛应用于人体的关节、牙齿、骨等硬组织的替换，但由于钛及其合金都是惰性材料，植入人体后普遍存在生物活性差，与生长骨结合强度低、愈合时间久等问题。钛表面的二氧化钛膜只是一层致密的钝化层，虽有一定的生物相容性，但几乎没有生物活性，诱导磷酸盐沉积的能力极差，甚至不能诱导，肌体与钛及其合金之间的反应主要是这层氧化钛膜与肌体之间的反应。对钛及其合金表面氧化膜进行改性，使其表面具有生物活性，能够与骨形成化学键合，并能长期替代组织功能成为目前此类研究的热点。

TiO₂具有一种特殊的光感应现象就是光催化现象。TiO₂在紫外光的照射下，价带电子可以激发到导带，并产生电子空穴对，该电子空穴对具有较强的氧化还原能力，可氧化空气中很多有机污染物。同时，在紫外光照射下，在钛及其合金的表面形成更多的活性羟基基团，使模拟体液与钛金属表面的接触角大大减小，在模拟体液中，这有利于类骨磷灰石的形成和成长。

中国专利200510023170.2公开了一种制备具有生物活性的纳米氧化钛涂层的方法。由于纳米氧化钛具有良好的生物相容性，在紫外光照射下，表面形成大量的活性羟基基团，浸泡在模拟体液中，类骨磷灰石在表面形成。该发明专利采用的是等离子喷涂纳米氧化钛，涂层与基体结合较好，没有明显裂缝，但是等离子喷涂能耗较大，并且在形状复杂的基体上很难获得均匀的涂层。

中国专利200610015425.5公开了一种紫外光激发钛合金表面氧化膜快速生长HA生物活性膜层的方法。热处理可以获得表面的氧化膜，但是高温处理易使膜层表面产生裂纹，使其与基体的结合强度降低。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种不仅能显著提高材料生物活性，还能使其强度相应提高的紫外光照射提高钛及其合金表面生物活性的方法。

本发明的上述目的是通过如下措施来达到的。

一种紫外光照射提高钛及其合金表面生物活性的方法，其特征在于：在低温化学氧化的基础上进行紫外光照射，其方法包括以下步骤及其工艺条件：

步骤一：低温化学氧化

(1)将钛及其合金打磨至光滑，

(2)依次用丙酮、无水乙醇、去离子水超声洗涤至干净，

(3)过氧化氢和盐酸混合溶液氧化钛及其合金，氧化温度为50～100℃，氧化时间为0.5～8h；

步骤二：紫外光照射

(1)模拟体液的配制：按照Kukubo T的配方，将化学试剂按规定次序加入去离子水中，在37℃下，pH值和离子浓度调节至与人体体液相一致，

(2)紫外光照射：先将氧化后的钛及其合金清洗干燥，然后浸泡在模拟体液中进行紫外光照射，其紫外光的强度为400～700W，钛及其合金与光源之间的距离为30～40cm，照射时间为20min～2h；

步骤三：矿化

将氧化光照后的钛及其合金放入模拟体液中，在37℃恒温摇床中矿化1～7天，至少2天更换一次模拟体液。

步骤一(3)所述过氧化氢和盐酸混合溶液是指30％过氧化氢和36％盐酸的混合溶液，其体积比为1～3∶1。

步骤二(1)所述pH值是用碱性溶液调节pH值至7.40。

所述的步骤二(1)模拟体液的配方是NaCl，NaHCO₃，Na₂CO₃，KCl，K₂HPO₄·3H₂O，N-(2-羟乙基)-对二氮己环N’-(4-丁烷磺酸)，MgCl₂·6H₂O，CaCl₂，Na₂SO₄。