專利名稱：鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法，屬于生物骨材料制備技術。
背景技術：
在分析天然生物材料微組裝、生物功能及形成機理基礎上，發(fā)展起來的生物醫(yī)用生物材料廣泛應用于人體組織器官修復與替代。鎳鈦記憶合金不僅具有特殊的形狀記憶效應，而且強度高、比重小、彈性模量較低，具有良好的疲勞強度，引起了人們的廣泛重視。但鎳鈦合金由于生物相容性較差的而使其應用受到了質(zhì)疑和限制。如果在鎳鈦合金表面上覆有生物相容性和穩(wěn)定性更好的涂層，則可綜合鎳鈦合金良好的力學性能和涂層優(yōu)異的生物相容性，滿足臨床應用的人體硬組織修復與替代材料性能，使生物醫(yī)用材料的研究及其應用發(fā)展到一個全新的階段。骨是由蛋白質(zhì)(膠原纖維)、磷酸鹽(羥基磷灰石)和少量水構(gòu)成的納米復合材料。膠原纖維由原膠原分子沿著一個相互錯開的的陣列規(guī)則排列，原膠原分子由三股螺旋的多肽鏈相互纏繞構(gòu)成，納米級的片狀磷酸鹽就位于相互錯開的的原膠原分子的納米級間隙處。因此，從生物模擬角度來說，所制備的涂層應為羥基磷灰石/膠原復合層。目前在鎳鈦合金表面制備的涂層多為單純的羥基磷灰石涂層，它不能完全模擬人骨的組分；并且以目前一些方法分步制備的羥基磷灰石/膠原復合層，不能近似模擬人骨的生長過程，且與人骨結(jié)構(gòu)存在較大差異，在實際工作中生物相容性不能充分發(fā)揮。
物理或化學法是目前改善金屬生物材料表面性能的主要方法，應用最為廣泛。離子注入、物理噴涂等物理法制備金屬生物材料表面改性涂層無法模擬人骨的生長過程；而化學法不僅可以誘導化學反應，最大程度模擬人骨的生長過程，且由于膠原的引入使生物涂層具有良好的生物相容性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法，該制備過程簡單，所制得的羥基磷灰石/膠原復合層材料具備良好的生物活性。
本發(fā)明是通過下述技術方案加以實現(xiàn)的，一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法，其特征在于包括以下過程以Ni、Ti近等原子比(Ni的原子百分比為49-51％)的NiTi合金為基體，經(jīng)水砂紙打磨，在去離子水中超聲清洗，室溫密閉干燥，然后采用濃度為30-65％的HNO3水溶液于40-60℃下進行10-30min處理。再經(jīng)去離子水超聲清洗，室溫密閉干燥后，置于濃度為1-5M的氫氧化鈉溶液中，于40-150℃下浸泡1-12h，之后對試樣再進行去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥處理。此后再將試樣依次置于Na2HPO4過飽和水溶液于25-55℃浸泡3-24h和Ca(OH)2過飽和水溶液于25-60℃浸泡3-12h中預鈣化，預鈣化試樣再經(jīng)去離子水超聲清洗以及室溫密閉干燥處理后浸泡于組成為Na+142.0-213.0mmol/L、Cl-125.0-187.5mmol/L、HCO3-27.0-40.5mmol/L、K+5.0-7.5mmol/L、Mg2+1.5-2.25mmol/L、Ca2+2.5-3.75mmol/L、HPO42-1.0-1.5mmol/L、SO42-0.5-0.75mmol/L、膠原0.5-1g/L的含膠原模擬體液CSBF(collagen simulated body fluid)中于36-38℃浸泡0.5-7天后取出，經(jīng)去離子水超聲清洗后室溫密閉干燥后得到鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層。
本發(fā)明的優(yōu)點該方法具有活化處理工藝簡單，酸堿處理溫度低的特點。采用含膠原模擬體液中模擬人骨生長，實現(xiàn)了羥基磷灰石與膠原的共同沉積，最終形成羥基磷灰石/膠原復合層。所制備的復合涂層表面均勻，與基體結(jié)合強度高，適用于復雜形狀的植入體。


圖1為本發(fā)明實例1所制得的鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層掃描照片。
圖2為本發(fā)明實例2所制得的鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層掃描照片。
圖3為本發(fā)明實例3所制得的鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層掃描照片。
具體實施例方式實例1取近等原子比(51％Ni和49％Ti)的NiTi合金基體塊狀試樣(10×10×3mm3)，用水砂紙逐級打磨至800#，再在去離子水中超聲清洗后室溫密閉干燥。經(jīng)干燥后的試樣放入30％的硝酸中在溫度為50℃處理30min。再經(jīng)去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥后，置于濃度為1.2M的氫氧化鈉溶液中，于100℃溫度下浸泡2h，此后還需對試樣進行去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥處理。所得試樣置于Na2HPO4過飽和水溶液40℃浸泡8h，然后再在Ca(OH)2過飽和水溶液25℃浸泡8h。之后預鈣化試樣再經(jīng)去離子水超聲清洗以及室溫密閉干燥處理后浸泡于組成為Na+213.0mmol/L，Cl-187.5mmol/L，HCO3-40.5mmol/L，K+7.5mmol/L，Mg2+2.25mmol/L，Ca2+3.75mmol/L，HPO42-1.5mmol/L，SO42-0.75mmol/L，動物膠原1g/L含膠原模擬體液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡24h后取出，經(jīng)去離子水超聲清洗后室溫密閉干燥。
實例2取近等原子比(51％Ni和49％Ti)的NiTi合金基體塊狀試樣(10×10×3mm3)，用水砂紙逐級打磨至800#，再在去離子水中超聲清洗后室溫密閉干燥。經(jīng)干燥后的試樣放入50％的硝酸中在溫度為60℃處理10min。再經(jīng)去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥后，置于濃度為2M的氫氧化鈉溶液中，于100℃溫度下浸泡5h，此后還需對試樣進行去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥處理。所得試樣置于Na2HPO4過飽和水溶液40℃浸泡4h，然后再在Ca(OH)2過飽和水溶液40℃浸泡12h。之后預鈣化試樣再經(jīng)去離子水超聲清洗以及室溫密閉干燥處理后浸泡于組成為Na+213.0mmol/L，Cl-187.5mmol/L，HCO3-40.5mmol/L，K+7.5mmol/L，Mg2+2.25mmol/L，Ca2+3.75mmol/L，HPO42-1.5mmol/L，SO42-0.75mmol/L，動物膠原0.5g/L含膠原模擬體液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡24h后取出，經(jīng)去離子水超聲清洗后室溫密閉干燥。
實例3取近等原子比(51％Ni和49％Ti)的NiTi合金基體塊狀試樣(10×10×3mm3)，用水砂紙逐級打磨至800#，再在去離子水中超聲清洗后室溫密閉干燥。經(jīng)干燥后的試樣放入30％的硝酸中在溫度為60℃處理30min。再經(jīng)去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥后，置于濃度為1.2M的氫氧化鈉溶液中，于100℃溫度下浸泡6h，此后還需對試樣進行去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥處理。所得試樣置于Na2HPO4過飽和水溶液40℃浸泡15h，然后再在Ca(OH)2過飽和水溶液25℃浸泡8h。之后預鈣化試樣再經(jīng)去離子水超聲清洗以及室溫密閉干燥處理后浸泡于組成為Na+213.0mmol/L，Cl-187.5mmol/L，HCO3-40.5mmol/L，K+7.5mmol/L，Mg2+2.25mmol/L，Ca2+3.75mmol/L，HPO42-1.5mmol/L，SO42-0.75mmol/L，類人膠原0.56g/L含膠原模擬體液CSBF(collagen simulated body fluid)中于37℃浸泡3天后取出，經(jīng)去離子水超聲清洗后室溫密閉干燥。
權(quán)利要求
1.一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法，其特征在于包括以下過程以Ni、Ti近等原子比的NiTi合金為基體，經(jīng)水砂紙打磨、在去離子水中超聲清洗、室溫密閉干燥；然后采用濃度為30-65％的HNO3水溶液于40-60℃下進行10-30min酸處理；再經(jīng)去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥后，置于濃度為1-5M的氫氧化鈉溶液中，于40-150℃下浸泡1-12h，之后對試樣再進行去離子水超聲清洗、室溫密閉干燥處理；此后再將試樣依次置于Na2HPO4過飽和水溶液于25-55℃浸泡3-24h和Ca(OH)2過飽和水溶液于25-60℃浸泡3-12h中預鈣化；預鈣化試樣再經(jīng)去離子水超聲清洗以及室溫密閉干燥處理后浸泡于組成為Na+142.0-213.0mmol/L、Cl-125.0-187.5mmol/L、HCO3-27.0-40.5mmol/L、K+5.0-7.5mmol/L、Mg2+1.5-2.25mmol/L、Ca2+2.5-3.75mmol/L、HPO42-1.0-1.5mmol/L、SO42-0.5-0.75mmol/L、膠原0.5-1g/L的含膠原模擬體液中于36-38℃浸泡0.5-7天后取出，經(jīng)去離子水超聲清洗后室溫密閉干燥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎳鈦合金表面羥基磷灰石/膠原復合層的化學制備方法，屬于生物骨材料制備技術。其包括以下過程該方法以Ni、Ti近等原子比的NiTi合金為基體，經(jīng)打磨、清洗、干燥，然后進行酸堿處理，再將其置于Na
文檔編號A61L27/40GK1810306SQ20051013363
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月26日
發(fā)明者楊賢金, 崔振鐸, 蔡彥麗, 魏強, 朱勝利, 梁春永 申請人:天津大學