[发明专利]一种四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层的制备方法，首先利用溶剂热法，以乙二醇为溶剂，以1,6–己二胺、六水合三氯化铁、无水乙酸钠为溶质，在反应釜中进行反应，反应结束后得到水溶性胺基化四氧化三铁纳米颗粒；其次采用微弧氧化法，以水为溶剂，以水溶性胺基化四氧化三铁纳米颗粒、钙盐、磷盐和弱酸为溶质，形成电解液，以钛或钛合金试样为阳极、不锈钢为阴极，采用脉冲电源对钛或钛合金试样进行微弧氧化处理，待反应结束后，即在钛或钛合金试样的表层生成四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层。该磁性材料能够响应外加磁场，通过外加交变磁场产生磁热效应使病灶区升温，杀死肿瘤细胞，从而实现骨癌磁热疗的作用。

技术领域

本发明涉及钛和钛合金构件的表面改性领域，具体涉及一种四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层的制备方法。

背景技术

利用磁场治疗骨组织疾病早已在临床上广泛开展起来。大量研究结果表明外加磁场能够促进成骨细胞的增殖和分化，从而促进新骨形成，还具有促进植入体与骨的整合、提高骨密度和钙含量，促进骨折愈合等作用。但传统的磁疗通常需要比较复杂的设备，不方便使用和携带，从而极大地限制了其应用。

磁性纳米颗粒因其在蛋白分离、细胞分离、载药媒介、核磁共振成像、癌症磁热疗、组织修复等生物领域表现出潜在的应用前景，逐渐受到科研工作者的广泛关注。已经报道了很多关于将磁性纳米颗粒复合到硬组织替代材料用作生物支架，并且显示出了良好的生物相容性及对细胞的增殖、分化等的促进作用。目前，国内外研究者在制备磁性硬组织替代材料时，主要采用静电纺丝技术、纤维沉积技术、吸附方法和球磨混匀方法等。前两种技术主要用于高分子材料，后两种方法主要用于陶瓷材料。然而高分子材料的强度和弹性模量低，陶瓷材料的断裂韧度低且在生理环境抗疲劳性差，难以独立应用于承载部位的硬组织替换。另一方面，上述制备方法得到的材料植入体内后会释放出的纳米颗粒，这些纳米颗粒对生物体的毒副作用仍然不明确。

钛及钛合金因其优异的机械强度、化学稳定性以及耐腐蚀性，受到了牙科和骨科植入研究者的青睐。但和其它金属材料一样，植入体内后不能与骨形成直接的化学键合，从而导致种植体发生松动。采用微弧氧化法对钛和钛合金进行表面处理得到多孔二氧化钛涂层，可提高其耐磨损性能、耐腐蚀性能，提高生物活性，改善种植体与骨组织的结合，已经得到了商业化应用。但是在临床应用上仍存在生物活性不足等问题，植入体内后易形成包裹性纤维膜，与组织结合不牢固，从而引起植入失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层的制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明制备的涂层内具有极小的微区磁场，具有良好的生物活性，利于骨细胞的附着、增殖和分化，使材料具有骨诱导性，能够促进新骨形成，促进植入体与骨的整合，促进骨折愈合

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：利用溶剂热法，以乙二醇为溶剂，以1,6–己二胺、六水合三氯化铁、无水乙酸钠为溶质，在反应釜中进行反应，反应结束后得到水溶性胺基化四氧化三铁纳米颗粒；

步骤二：采用微弧氧化法，以水为溶剂，以水溶性胺基化四氧化三铁纳米颗粒、钙盐、磷盐和弱酸为溶质，形成电解液，以钛或钛合金试样为阳极、不锈钢为阴极，采用脉冲电源对钛或钛合金试样进行微弧氧化处理，待反应结束后，即在钛或钛合金试样的表层生成四氧化三铁/二氧化钛磁性生物活性涂层。

进一步地，步骤1中1,6–己二胺浓度为0.2–5.0mol/L，六水合氯化铁浓度为0.05-2.0mol/L，无水乙酸钠的浓度为0.01-0.5mol/L。

进一步地，步骤一中反应温度为180-220℃，时间为2-24h。

进一步地，步骤一中得到的水溶性胺基化四氧化三铁纳米颗粒的粒径为20-300nm。