[发明专利]钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用

摘要

本发明提供一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用，该方法先配好电解液，以钛或钛合金为阳极，不锈钢为阴极，采用微弧氧化技术，制备出含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层，再依次经含氟溶液的水热处理并负载人骨形态发生蛋白‑2，最终得到本发明的目标涂层。该涂层由结合在基体表面的内层和结合在内层表面的表层组成，内层为含钙、磷和锶的多孔TiO2层，表层为负载有人骨形态发生蛋白‑2的三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石层。该涂层与基体之间无不连续界面，不仅具备较好的结合强度和结构稳定性能，而且具有良好的抗菌和诱导骨组织再生的功能，可显著促进细胞的成骨功能，新骨形成，抑制细菌黏附和生长。

主权项

一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)配制电解液：将钙源、锶源和磷源溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中钙离子的浓度为0.1～0.4mol/L，锶离子的浓度为0.05～0.2mol/L，磷酸根离子的浓度为0.02～0.06mol/L；其中钙源为(CH3COO)2Ca、锶源为(CH3COO)2Sr、磷源为β‑C3H7Na2O6P；2)微弧氧化：以钛或钛合金为阳极、不锈钢为阴极，将钛或钛合金以及不锈钢置于步骤1)配制的电解液中，对钛或钛合金进行微弧氧化处理，即在钛或钛合金表面得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层；其中在进行微弧氧化处理时，采用直流脉冲电源，正电压为360～450V，负电压为50～100V，频率为100～3000Hz，占空比为15～50％，钛或钛合金与不锈钢的间距为8～10cm，电解液的温度为5～40℃，微弧氧化处理的时间为5～20min；3)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：将含氟溶液注入水热反应釜中，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在含氟溶液上方，在110～180℃下水热处理20～26h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；其中含氟溶液为NH4F溶液，含氟溶液中氟离子的浓度为0.005～0.04mol/L；4)人骨形态发生蛋白‑2的负载：将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05～6mg/mL的人骨形态发生蛋白‑2溶液中浸润0.5～3h，然后在4℃及0.01Pa的压力下真空干燥22～26h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层。