[发明专利]一种硒掺杂钛基金属及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硒掺杂钛基金属及其制备方法和应用，所述硒掺杂钛基金属由纯Ti基体、设置于纯Ti基体表面的硒化的TiOsubgt;2/subgt;纳米管阵列，以及覆盖在TiOsubgt;2/subgt;纳米管阵列表面的纳米羟基磷灰石组成。本发明提供的硒掺杂钛基金属，利用与纯Ti基体结合稳定的TiOsubgt;2/subgt;纳米管阵来增加钛的生物活性，同时掺入硒元素，进一步增加钛基金属的氧化性能、抗肿瘤性能，然后表面再覆盖纳米羟基磷灰石，纳米羟基磷灰石可以使硒元素缓慢释放，可以满足机体骨骼生物活性和生物相容性。

技术领域

本发明属于生物医用钛基合金技术领域，特别涉及一种硒掺杂钛基金属及其制备方法和应用。

背景技术

据报道，到2030年，全球髋骨置换总数将增加174％(约572000例)，同时膝关节置换数将达到348万例，增长比例高达673％，生物医用材料及其制品产业已经成为世界经济中最有生气的朝阳产业。在中国，创伤等意外伤害的病人人数每年快速增长，其中增长率高达7.2％，需要住院治疗人数全球排名前两位。因此，在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中提出：“重点开发新型治疗和常规诊疗设备，数字化医疗技术、个体化医疗工程技术及设备，研究纳米生物药物释放系统和组织工程等技术，开发人体组织器官修复与替代等新型生物医用材料”。我国又进一步明确提出：推进健康中国建设。

钛基金属材料具有较低的弹性模量，高的比强度，良好的耐腐蚀性能和生物相容性，作为生物移植材料有着广泛的应用前景。对于骨移植材料，要求材料具有良好的生物相容性以促进骨细胞的黏附生长，以及良好的生物活性以促进骨组织快速结合。但是，钛及其合金生物医用材料仍存在以下不足而限制其进一步的使用：耐磨性差，表面惰性，与其它金属接触时易发生接触腐蚀，作为生物医用材料在人体生理环境下易发生点蚀、电偶腐蚀、缝隙腐蚀等。

因此，可从两方面着手对以上医用钛金属材料所存在的不足进行性能改进：①从材料本体着手，开发综合性能更加优异的新型钛合金；②从材料表面着手，通过表面改性处理钛金属材料使其综合性能得到大幅度提高，改善其生物学性能，提高钛材表面的稳定性、耐磨性，使其更适合生物医学应用的要求。钛金属材料表面改性处理已经成为生物材料学科中最活跃、最引人注目、发展最迅速的领域之一。

目前发现TiO₂纳米管阵列因为其表面特殊的形貌结构，组织成分以及优良的生物相容性，在生物医学领域也具有潜在的应用价值。但是目前关于纳米管阵列在生物医学方面的应用仍处于起步阶段。

硒(Se)是人体必需的微量元素之一，正常人体的硒摄入量为50～250μg/d，机体硒营养水平低时会致使克山病的发生。硒的作用机理主要是通过各种硒酶和硒蛋白来实现。硒与金属的结合力很强，能抵抗镉对肾、生殖腺和中枢神经的毒害。硒与体内的汞、铅、锡、铊等重金属结合，形成金属硒蛋白复合而解毒、排毒。研究表明谷胱甘肽过氧化物酶参与生物体的氧化过程，并且对氧化过程中产生的有毒物质具有解毒作用，而硒正是谷胱甘肽过氧化物酶的重要组成部分。硒作为带负电荷的非金属离子，在生物体内可以与带正电荷的有害金属离子相结合，形成金属硒蛋白质复合物，把能诱发癌变的有害金属离子直接排出体外，消解了金属离子的毒性，起到解毒和排毒作用。硒作为一种多功能的生命营养素，还具有清除自由基、抗氧化(VE的50-100倍)、强力抑制过氧化脂质的产生、增强免疫功能(20-30倍)、保护生物细胞膜、增强前列腺调节功能、防止血凝、清除胆固醇、具有与胰岛素相同的作用，能明显促进细胞摄取糖的能力、血液循环防止皮肤老化、降低致癌物的诱癌性、消除体内突变的异常细胞、组织癌细胞的分裂与生长等。近年来，大量的临床实践证明，硒在人体中参与多种生物与免疫学功能，具有抗癌防癌、重金属解毒、提高免疫力和防治心血管疾病等功能。