[发明专利]一种羟基磷灰石纳米棒生物涂层及其制备方法

说明书

本发明一种羟基磷灰石纳米棒生物涂层及其制备方法，所述方法包括步骤1，将锌或锌合金置于乙酸钙的水溶液中进行水热反应，乙酸钙的水溶液放置在反应釜中，锌或锌合金与反应釜的底部接触，锌或锌合金与反应釜底部接触的一面形成一层氧化锌纳米棒涂层；将NaOH的水溶液加入到钙盐和磷酸盐的水溶液中形成混合体系A，使混合体系A为碱性，钙盐和磷酸盐的水溶液放置在反应釜中；步骤2，将步骤1得到的锌或锌合金置于混合体系A中，氧化锌纳米棒涂层朝上放置，在70‑180℃进行水热处理，在氧化锌纳米棒涂层表面形成了结合牢固、生物活性良好的羟基磷灰石纳米棒生物涂层，对开发锌合金在硬组织修复和替换，植入体的应用具有重要的意义。

技术领域

本发明属于锌及锌合金表面处理技术领域，具体为一种羟基磷灰石纳米棒生物涂层及其制备方法。

背景技术

研究表明，锌作为人体必需的微量元素，可通过促进成骨细胞的增殖，抑制破骨细胞生成，剌激新骨的形成和矿化。锌及其合金具有良好的力学性能及可降解性，在骨科修复和心血管支架领域具有广阔的应用前景。然而，锌降解过程中Zn²⁺在局部环境中积累，引起显著的细胞毒性。因此，控制Zn²⁺的大量释放是降低Zn植入物毒性、提高其生物相容性的关键。为了实现这一目标，可以在锌及锌合金表面制备了一种均匀的羟基磷灰石纳米棒生物涂层，该涂层化学性质稳定，表面形貌均匀且具有良好的生物相容性。

羟基磷灰石(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，HA)是骨骼及牙齿的主要无机成分，具有良好的生物活性，多用于人体硬组织(骨、牙)的修复与替换。羟基磷灰石纳米棒是一种模拟人体组织的纳米几何构型，可促进成骨相关细胞响应，有利于新骨的形成。羟基磷灰石纳米棒生物涂层的制备方法有很多种，如等离子喷涂、溶胶-凝胶、生物仿生矿化、微弧氧化等等，然而这些方法或因为工艺条件，如等离子喷涂温度过高，不适用于熔点较低的锌及锌合金的表面处理，或因为工艺特点，如微弧氧化，得到的HA涂层结合强度弱，无法应用于锌及锌合金表面改性。

水热合成法是在特定的密闭反应容器(即高压釜)里，用水溶液作反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并重新结晶的一种方法。用水热法制备纳米晶体有许多优点，晶核生长速度也较其他水溶液体系更高，有利于制备结晶度高、晶体结构不同的产物。

到目前为止，水热法在其他金属表面(如钛合金)制备HA纳米棒生物涂层的研究虽有大量的报道，但关于在锌及锌合金表面制备HA纳米棒生物涂层尚未见报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种羟基磷灰石纳米棒生物涂层及其制备方法，要求简单，易于操作，能够在锌合金表面制备一层分布均匀的HA纳米棒涂层，使基体具有良好的生物相容性。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

一种羟基磷灰石纳米棒生物涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将锌或锌合金置于乙酸钙的水溶液中进行水热反应，乙酸钙的水溶液放置在反应釜中，锌或锌合金与反应釜的底部接触，锌或锌合金与反应釜底部接触的一面形成一层氧化锌纳米棒涂层；

将NaOH的水溶液加入到钙盐和磷酸盐的水溶液中形成混合体系A，使混合体系A为碱性，钙盐和磷酸盐的水溶液中钙离子的浓度为0.05-0.3mol/L，磷酸根离子的浓度为0.03-0.18mol/L，钙盐和磷酸盐的水溶液放置在反应釜中；

步骤2，将步骤1得到的锌或锌合金置于混合体系A中，氧化锌纳米棒涂层朝上放置，在70-180℃进行水热处理，在氧化锌纳米棒涂层表面形成羟基磷灰石纳米棒生物涂层。

优选的，步骤1中所述乙酸钙的水溶液中，乙酸钙的浓度为0.023-0.17mol/L。

优选的，步骤1中所述的锌或锌合金的形状为圆柱形、圆台或长方体。