[发明专利]一种促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面

说明书

技术领域

本发明涉及医用生物材料领域，具体地，本发明涉及一种促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面。

背景技术

生物基底材料植入生物体内，基底材料的表面会与生物组织产生非常复杂的生理作用，而生物基底材料的表面物理化学性质，如表面形貌、粗糙度以及表面能等性质均可影响其生物学反应。

钛合金为Ti-6Al-4V，属于α+β型钛合金，具有优越的力学性能，抗腐蚀性强，生物相容性好，是目前骨科常用的内固定材料，但是直接将钛合金作为替代修复材料植入人体尚存在着不少问题，钛合金与骨之间虽具有良好的生物相容性，在金属中与骨弹性模量最相近，但由于成分的截然不同，弹性模量仍远高于骨，故钛合金与骨之间仅为机械嵌连性的骨结合，而非强有力的化学骨性结合。

另外，钛合金在生物医学方面的应用不只是对其力学性能有所要求，在保证生物安全性的基础上，还对与生物体内环境的生物相容性、耐蚀性等有更具体的要求，并且在不同方面应用中差异较大。

因此，针对上述问题，本发明提供可以显著提高其骨结合速度，促进间充质干细胞的活力、粘附、增殖、碱性磷酸酶活性和成骨相关信号通路的新型钛。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面，所述促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面由纳米离子形态的钽沉积在酸蚀喷砂后的钛基底表面上制备得到，所述纳米离子形态沉积的钽为类珊瑚状结构。

在一种实施方式中，所述纳米离子形态沉积的钽的厚度为10～300nm。

在一种实施方式中，所述纳米离子形态沉积的钽的厚度为100～200nm。

本发明另一方面提供一种促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面的制备方法，包括以下步骤：

(1)使用金刚砂颗粒对商业化4级纯钛片进行喷砂，然后用盐酸和硫酸混合产生的气体对喷砂后的表面进行酸蚀处理1～5h，用无水乙醇清洗，烘干，得酸蚀喷砂钛基底；

(2)将沉积室抽至真空状态，将加热至150℃的钽片置放于离酸蚀喷砂钛基底8～13cm处，通入氩气清洗3～10min，然后用电流轰击钽片使钽以纳米离子形态沉积在酸蚀喷砂钛基底表面，用无水乙醇和去离子水清洗，烘干，即得所述促进骨整合和抗菌能力的新型钛表面。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中所述金刚砂颗粒的粒径为200～600μm。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中所述金刚砂颗粒的粒径为250～500μm。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中所述盐酸与硫酸混合的重量比为(2～5)：1，其中，所述盐酸为质量分数为18％盐酸，所述硫酸为质量分数为98％的浓硫酸。

在一种实施方式中，所述步骤(2)中沉积室的压力为2×10^-5Pa～8×10^-5Pa。

在一种实施方式中，所述步骤(2)中电流为0.0375～4A。

在一种实施方式中，所述步骤(2)中使用电流轰击钽片的时间为0.5～2h。

参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。

附图说明

图1为实施例1中钽修饰SLA(SLA-Ta)表面扫描电镜图及不同放大倍数下钽修饰SLA(SLA-Ta)表面横截面图与对比例1中SLA表面扫描电镜图。

图2为实施例1中SLA-Ta表面的细胞粘附图和对比例1中SLA表面的细胞粘附图。

图3为实施例1中SLA-Ta表面的成骨蛋白图和对比例1中SLA表面的成骨蛋白图。

图4为实施例1中在第3天和第10天SLA-Ta表面接种rBMSC的ALP活性和对比例1中在第3天和第10天SLA表面接种rBMSC(大鼠骨髓间充质干细胞)的ALP活性。

图5为实施例1在第10天SLA-Ta表面接种rBMSC的ALP活动显示结果和对比例1中SLA表面接种rBMSC的ALP活动显示结果。

图6为实施例1在SLA-Ta表面培养1天的rBMSCs中WNT/β-catenin信号通路蛋白的表达谱和对比例1中在SLA表面培养1天的rBMSCs中WNT/β-catenin信号通路蛋白的表达谱。

图7为实施例1中将粘附的细菌从SLA-Ta中分离并根据细菌计数方法在琼脂板上再培养金黄色葡萄球菌、聚合梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌的菌落图和对比例1中将粘附的细菌从SLA中分离并根据细菌计数方法在琼脂板上再培养金黄色葡萄球菌、聚合梭杆菌、牙龈卟啉单胞菌的菌落图。

具体实施方式