[发明专利]一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学与生物医学的交叉领域，特别涉及一种以表面带有均匀二氧化钛纳米管阵列的钛种植体为基体，在其表面负载有多壁碳纳米管的生物复合涂层的制备方法。 

背景技术

近年来，碳纳米管以其优异的物理化学性质使它在生物医学领域引起了人们的广泛关注。碳纳米管在生物医学领域的应用主要集中在生物传感器、药物载体、生物支架材料等方面。碳纳米管用于支架材料具有明显的优势：①比强度高；②特殊的一维纳米结构，较适合构建细胞生长的环境；③化学性质稳定，易于进行表面修饰。 

钛及钛合金以其良好的生物相容性、机械强度和化学稳定性、抗腐蚀性、与骨组织相近的低弹性模量等成为牙种植体、矫形钢板及人工关节等人体硬组织替代物的首选材料。但钛及钛合金种植体本身属生物惰性材料，直接植入人体后会被一层包囊性纤维膜所包围，难以很快与基体形成牢固结合，影响了植入的成功率。因此，为使钛及钛合金种植体具有诱导体内蛋白、细胞生长粘附和骨组织生长，形成紧密骨键结合的生物活性功能，对其表面进行改性十分必要。 

利用阳极氧化法在钛种植体表面制备二氧化钛纳米管阵列涂层是一种工艺简单、成本低廉、可控性强的表面改性方法。改性后的二氧化钛纳米管阵列不但增加了材料表面的比表面积，而且中空管状结构也有利于生物活性物质的吸附。 

将碳纳米管通过电泳沉积工艺沉积在表面具有二氧化钛纳米管阵列涂层的钛基体表面，有望增加细胞在表面的粘附、增殖能力，同时也有利于加快羟基磷灰石在其表面的的形成速率。 

发明内容

本发明提供一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法，所述方法包括如下步骤： 

首先，利用阳极氧化法在纯钛板表面制备排列整齐、管径为50-100nm的二氧化钛纳米管阵列涂层；然后，利用电泳沉积法将羧基功能化的多壁碳纳米管均匀沉积到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛基体上。 

进一步地，所述方法的具体步骤为： 

1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化，电压20-40V，时间30-120min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管平均管径50-100nm； 

2)将步骤1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热至450-550℃，保温90-120min后，随炉冷却； 

3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中，超声处理30-60min，加热回流8-12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管； 

4)以无水乙醇为溶剂，用超声分散方式将步骤3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管制成分散均匀的悬浮液； 

5)以金属Pt片为阴极，步骤2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，步骤4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20-40V进行电泳沉积，时间5-60s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。 

进一步地，步骤1)中丙三醇电解质溶液中含有的氟化铵和水的浓度分别为1wt.％和20wt.％。 

进一步地，步骤3)中浓硫酸和浓硝酸的体积比为3∶1。 

进一步地，步骤4)中每10mg羧基功能化的多壁碳纳米管加入100-200mL无水乙醇中。 

进一步地，步骤4)超声分散时间为30-60min。 

本发明的有益结果在于：人成骨细胞在碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料表面的粘附、增殖速率增加。 

具体实施方式

在下文中，现在将更充分地描述本发明，示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。 

【实施例1】 

电泳沉积的时间为10s 

(1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为 1cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化电压20V，时间60min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管管径约为80nm；