本发明专利技术涉及一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料及其制备方法和应用。其技术方案是：将打磨和抛光后的含钛金属片作为阳极置入电解液中进行阳极氧化；将阳极氧化后的含钛金属片冲洗干燥后在100~500℃的温度下热处理1~3h小时，自然冷却后超声清洗干燥；将干燥后的含钛金属片置于氢氧化锶、乙酸锶、乙酸锌、或乙酸镁中的一种或者任意两种以上的混合溶液中，在100~300℃条件下于密闭容器中水热反应0.5~12h，自然冷却，取出清洗干燥后在450-550℃的温度下热处理1~3h，即得到具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料。本发明专利技术方法简单可靠，其微量元素在纳米管中的负载量及释放量可控，能很好的促进医用钛及合金表面的生物活性，在医用植入体材料中具有良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于医用钛及钛合金表面纳米生物涂层
具体涉及一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着人口老龄化的加快，骨质疏松性骨折逐年增加，同时骨髓炎、骨关节炎以及工伤、交通事故引起的骨缺损和骨折等在也呈逐年上升的趋势，硬组织植入材料在临床中需求量以每年10-15%的速度高速增长(K. A. Hing, Bone repair in thetwenty-first century: biology, chemistry or engineering, Phil. Trans. R. Soc.Lond. A 2004,362, 2821-2850.)。该领域研究所具有的深远社会影响和巨大经济效益是显而易见的。钛及其合金是临床中广泛使用的骨组织修复和替代材料(X. Y. Liu, P. K. Chu,C. X. Ding, Surface modification of titanium, titanium alloys, and relatedmaterials for biomedical application, Mater. Sci. Eng. R 2004, 47, 49)。才目I匕于不锈钢(189-205GPa)和Co-Cr合金(230GPa)，钛及钛合金的弹性模量(105_117GPa)更接近于人骨(3-20GPa)，有利于降低植入体与人骨界面的应力屏蔽，防止周围骨品质的恶化和假体的松动。同时钛无毒性，具有良好的抗腐蚀性能和生物相容性。因而在骨折固定器(骨板、骨钉)、人工关节(骨关节柄、髋关节、肘关节假体、膝关节股骨、肩关节等)等骨科以及牙齿植体等牙科临床中得到了广泛应用。而目前医用钛植入体材料在临床使用过程中，细菌感染问题是导致植入手术失败的主要原因之一。因此，如何提高钛植入体材料的抗细菌感染的能力成为目前亟待解决的难题。
技术实现思路
本专利技术旨在改善现有技术缺陷，目的是提供一种可提高钛植入体材料抗细菌感染能力的具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料及其制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是 一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料，其特征在于，它包括含钛金属基底，以及在所述含钛金属基底表面设置的纳米管生物涂层，所述纳米管生物涂层可缓释微量元素Sr、Mg、或Zn中的一种或者任意两种以上的混合。—种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤 1)将打磨和抛光后的含钛金属片作为阳极置入电解液中进行阳极氧化； 2)将阳极氧化后的含钛金属片冲洗干燥后在10(T500°C的温度下热处理f3h小时，自然冷却后超声清洗干燥；3)将干燥后的含钛金属片置于氢氧化锶、乙酸锶、乙酸锌、或乙酸镁中的一种或者任意两种以上的混合溶液中，在10(T30(TC条件下于密闭容器中水热反应O. 5^12h,自然冷却，取出清洗干燥后在450-550°C的温度下热处理f 3h，即得到具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料。上述方案中，所述步骤I)中阳极氧化的电压为5飞0V，阳极氧化的时间为O. 5飞小时，电解液为O. I O. 5 wt%的氟化物、I 5 wt%的H2O, Γ5 wt%的CH3OH和90 97· 5 wt%的乙二醇的混合溶液。上述方案中，所述的氟化物为KF、NaF, NH4F、或HF中的一种或者任意两种以上的混合。上述方案中，所述的含钛金属片的钛含量为5(T99. 99wt%0上述方案中，所述步骤I)中的抛光是先将打磨后的含钛金属片分别用乙醇、丙酮·和蒸馏水先后进行超声清洗，再在HF =HNO3 =H2O的体积比为I : (2飞)(4^7)的溶液中进行化学抛光，化学抛光的时间为3 IOmin ;然后用蒸馏水清洗，用氮气吹干。上述方案中，所述步骤2)中的热处理是将含钛金属片置于烘箱内，在空气中进行；所述的超声清洗是依次在甲醇与水的混合溶液和蒸馏水的溶液中超声清洗5min。上述方案中，所述步骤3)中的氢氧化锶溶液的浓度为O. 005、. 025 mol/L,乙酸锶溶液的浓度为O. θΓθ. 4 mol/L、乙酸锌溶液的浓度为O. θΓθ. 6 mol/L、乙酸镁溶液的浓度为 0. θΓθ. 6 mol/L。上述具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料的制备方法所制备得到的具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料。一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料在生物硬组织修复中的应用。本专利技术的原理如下 I. Sr.Zn.Mg是骨组织的必需微量元素，同时Sr元素能够抑制骨转换，促进骨生成，并能促进成骨细胞复制，分化及骨基质矿化，能有效的治疗骨质疏松症；Zn可促进骨细胞分化标志性酶，碱性磷酸酶的辅基活性，促进成骨分化，加速骨组织生长，促进骨组织愈合，适量的锌在促进骨细胞生长的同时，也具有良好的抗菌性能;Mg能促进骨组织细胞的形成，促进碱性磷酸酶活性，并促进维生素D羟化过程，这样便促进了对钙的吸收的能力，促进骨组织愈合。总之，Sr、Zn、Mg微量元素能不同程度的促进骨细胞的生物活性，加速骨组生长、织愈。因此，将Sr、Zn、Mg微量元素引入到钛植入体中，其释放出来的Sr、Zn、Mg微量元素必将提高钛植入体材料的抗细菌感染的能力。2.本专利技术以阳极氧化在钛基底上制备的二氧化钛纳米管为模板，在氢氧化锶或者乙酸锶，乙酸锌，乙酸镁的溶液中，通过简单的水热的方法，在含钛金属片表面分别得到具有微量元素(Sr，Mg，Zn)缓释功能的纳米管生物涂层，通过简易的控制水热的温度和时间，可实现微量元素(Sr，Mg，Zn)在纳米管上的负载量的可控制备。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果 I、本专利技术在含钛金属基底上制备的一类具有微量元素(Sr，Mg，Zn)缓释功能的纳米管生物涂层，其长久地释放微量元素，同时和纳米管的双重作用，能增强骨愈合和骨整合的能力，使医用钛植入体表面获得良好的生物活性，增强抗细菌感染的能力，提高钛植入材料手术的成功率，因此在钛植入体材料中具有潜在的应用前景。2、本专利技术在含钛金属基底上制备的一类具有微量元素缓释功能的纳米管生物涂层，以TiO2纳米管为模板，可简单的通过控制水热反应的温度和时间，实现了微量元素在纳米管中含量的可控，实现微量元素缓释的可控调节，并能通过简单的控制电化学阳极氧化的条件来控制TiO2纳米管的形貌，从而实现了对具有微量元素缓释功能的纳米管生物涂层形貌的可控调节，使其拥有最佳的生物活性。3、本专利技术在含钛金属基底上制备的一类具有微量元素缓释功能的纳米管生物涂层，采用电化学阳极氧化和水热法，并在8(T30(TC较低温度下制备而得到，其工艺条件简单，成本低。4、本专利技术充分利用了二氧化钛纳米管中含有大量较高活性的钛的亚氧化物，及在纳米管内部反应活性高的特点，因此可在温和的水热溶液中，及较低的水热反应温度下制备得到一类具有微量元素缓释功能的纳米管生物涂层。5.本专利技术制备的具有微量元素缓释功能的钛合金作为植入体材料，既具有接近人骨的弹性模量，与人体关节在力学上形成良好的匹配，还能够在植入之后长期缓释多种有益的微量元素，提高钛植入体材料的抗细菌感染的能力，促进骨细胞的生本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料，其特征在于，它包括含钛金属基底，以及在所述含钛金属基底表面设置的纳米管生物涂层，所述纳米管生物涂层可缓释微量元素Sr、Mg、或Zn中的一种或者任意两种以上的混合。
【技术特征摘要】
1.一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料，其特征在于，它包括含钛金属基底，以及在所述含钛金属基底表面设置的纳米管生物涂层，所述纳米管生物涂层可缓释微量元素Sr、Mg、或Zn中的一种或者任意两种以上的混合。2.一种具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤 1)将打磨和抛光后的含钛金属片作为阳极置入电解液中进行阳极氧化； 2)将阳极氧化后的含钛金属片冲洗干燥后在10(T500°C的温度下热处理f3h小时，自然冷却后超声清洗干燥； 3)将干燥后的含钛金属片置于氢氧化锶、乙酸锶、乙酸锌、或乙酸镁中的一种或者任意两种以上的混合溶液中，在10(T30(TC条件下于密闭容器中水热反应O. 5^12h,自然冷却， 取出清洗干燥后在450-550°C的温度下热处理f 3h，即得到具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料。3.根据权利要求2所述的具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料的制备方法，其特征在于，所述步骤I)中阳极氧化的电压为5 60V，阳极氧化的时间为O. 5飞小时，电解液为O. I O. 5 wt%的氟化物、I 5 wt%的H2O, Γ5 wt%的CH3OH和90 97· 5 wt%的乙二醇的混合溶液。4.根据权利要求3所述的具有微量元素缓释功能的医用钛或钛合金植入材料的制备方法，其特征在于，所述的氟化物为KF、NaF、NH4F、或HF中的一种或者任意两种以上的混...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍开富，陈荣生，王海蓉，张旭明，付继江，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。