專利名稱：一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料的表面改性領(lǐng)域，具體為一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層及其制備方法。
背景技術(shù)：
在生物醫(yī)用材料中，多孔含鈦材料(如，鈦、鈦合金、含鈦金屬間化合物和含鈦陶瓷材料)憑借其優(yōu)良的生物相容性、耐腐蝕性、綜合力學(xué)性能和工藝性能逐漸成為牙種植體、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品以及人工關(guān)節(jié)等人體硬組織替代物和修復(fù)物的首選材料。多孔含鈦醫(yī)用材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，允許新骨細(xì)胞組織在內(nèi)生長及體液的傳輸，多孔立體結(jié)構(gòu)能促進(jìn)成骨細(xì)胞在含鈦醫(yī)用種植材料表面和孔隙中的生長，新的骨組織在植入物孔內(nèi)生長形成交錯連鎖的連接，能夠加強(qiáng)植入物與自體骨的連接強(qiáng)度，并且其強(qiáng)度及楊氏模量可以通過對孔體積分?jǐn)?shù)的調(diào)整同自然骨相匹配，因此是較為理想的生物醫(yī)學(xué)植入材料。但是含鈦材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與骨組織相差很大，鈦是一種生物惰性材料，通常不能像生物活性材料那樣與骨組織發(fā)生化學(xué)鍵性的結(jié)合，它與骨的結(jié)合是一種機(jī)械鉚合，對機(jī)體組織的組織愈合無明顯促進(jìn)作用，愈合時間較長，利用表面改性技術(shù)不僅可以提高多孔含鈦材料表面的穩(wěn)定性和耐蝕性，還可以賦予其生物活性，可以使新骨直接沉積于材料表面，而無纖維締結(jié)組織的中間隔層。因此有必要對含鈦材料表面進(jìn)行改性，以改善其生物學(xué)性能，更好的適應(yīng)臨床需要。針對含鈦材料存在的不足，采用表面工程的方法對其進(jìn)行改性，有望大幅度提高其綜合性能，從而更適合于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。近年來，國內(nèi)外學(xué)者就醫(yī)用含鈦材料的表面改性開展了大量的工作，其總體思路是在含鈦材料表面生成有機(jī)(如蛋白質(zhì)、酶等)或無機(jī) (如羥基磷灰石、二氧化鈦等)生物活性涂層。表面改性的方法大致分為三類物理改性法、 化學(xué)改性法以及生物化學(xué)方法。物理改性法如等離子噴涂法等生產(chǎn)成本高，制得的羥基磷灰石涂層與含鈦材料之間為物理結(jié)合，存在結(jié)合力較弱，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，且絕大部分噴涂為直線噴涂，對復(fù)雜形貌的含鈦材料容易造成涂層厚度不均勻問題?；瘜W(xué)改性法如酸堿處理法等對含鈦材料的腐蝕性大，而且制得的二氧化鈦涂層結(jié)構(gòu)疏松，結(jié)合牢固性有待提高。 生物化學(xué)方法是將蛋白質(zhì)或酶等有機(jī)高分子物質(zhì)通過物理吸附、化學(xué)鍵合、以及載體附著等方法結(jié)合到含鈦材料表面，其優(yōu)勢在于能夠直接、有效地提高含鈦材料的生物活性，但在如何保證反應(yīng)后蛋白質(zhì)或酶等的生物活性方面還需要進(jìn)行大量的研究。更為重要的是，由于多孔含鈦醫(yī)用材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，常規(guī)改性手段很難在其表面制備負(fù)載均勻、結(jié)合牢固的改性涂層。迄今為止，還沒有一種表面改性的多孔含鈦材料成功應(yīng)用于臨床。分子篩是具有均勻孔結(jié)構(gòu)的結(jié)晶硅鋁酸鹽，一般作為催化劑、催化劑載體或吸附劑在石油化工、環(huán)保等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。同時，分子篩晶體還具有較好的生物相容性、 對生物分子有著極高的固定能力，是一種良好的蛋白、酶固定化以及轉(zhuǎn)移載體且分子篩晶體為化學(xué)惰性、無有毒物質(zhì)釋放，表現(xiàn)出其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛力。將分子篩晶體以涂層形式負(fù)載于多孔含鈦材料表面并應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有以下三點(diǎn)好處第一，分子篩具有良好的生物活性及離子交換能力，有利于蛋白質(zhì)、鈣、磷離子在分子篩表面富集，促進(jìn)骨細(xì)胞的形成于分化。第二，分子篩晶體為化學(xué)惰性，可以作為防腐涂層，防止多孔含鈦材料受體內(nèi)電解質(zhì)的侵蝕，而引起的有毒物質(zhì)釋放。第三、分子篩晶體的彈性模量為30 40GPa，與骨頭的彈性模量具有更好的匹配性能?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，在多孔含鈦材料表面制備分子篩涂層有利于提高材料的生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性，解決多孔含鈦材料植入人體過程中存在的微量離子釋放、污染組織、引起發(fā)炎等不良反應(yīng)的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層及其制備方法，解決現(xiàn)有多孔含鈦材料表面改性技術(shù)的涂層與載體結(jié)合力較弱，涂層抗腐蝕性、生物活性差等問題。采用本發(fā)明方法制備的沸石分子篩涂層在多孔含鈦材料表面負(fù)載均勻、結(jié)合牢固； 沸石分子篩涂層具有微孔和沸石晶體之間搭接形成的微米、亞微米的多重孔道結(jié)構(gòu)且具有較強(qiáng)的親水性，有利于細(xì)胞在其表面附著；沸石分子篩涂層負(fù)載均勻、結(jié)合牢固，有利于提高材料的抗腐蝕性能，減少材料毒性物質(zhì)的釋放。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，所述分子篩涂層具有多重孔道結(jié)構(gòu)，具有良好的成骨細(xì)胞相容性，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化；所述分子篩涂層在材料表面負(fù)載均勻、結(jié)合牢固，有利于提高材料的抗腐蝕性能，減少材料毒性物質(zhì)的釋放。所述分子篩涂層的制備方法為原位水熱合成法，通過控制水熱合成溶液組成、合成條件，可調(diào)控分子篩硅鋁比、晶體取向、晶間孔體積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到調(diào)控涂層表面形貌、表面能、表面電荷和親(疏)水性能。該方法適用于復(fù)雜形貌的材料，且制備條件溫和，工藝簡單、能耗低，顯示了進(jìn)一步開發(fā)成新型硬組織植入材料的潛力。本發(fā)明中，分子篩涂層通過原位水熱合成的方式生長于多孔含鈦材料表面。分子篩涂層在醫(yī)用多孔含鈦材料表面負(fù)載均勻、結(jié)合牢固；沸石分子篩涂層具有由沸石分子篩的微孔以及沸石晶體相互搭接形成的微米、亞微米級孔隙所組成的多重孔道結(jié)構(gòu)，分子篩晶體之間互相搭接形成的孔隙尺寸為5納米 50微米(優(yōu)選為20納米 10微米)，分子篩涂層厚度為20納米 100微米(優(yōu)選為50納米 20微米)，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)為10 90% (優(yōu)選為20 60%)，。所述沸石分子篩包括ZSM-5型沸石、silicalite-1 型沸石、TS-I型沸石、絲光型沸石、Y型沸石、β型沸石或A型沸石等。所述醫(yī)用多孔含鈦材料包括鈦、鈦合金、含鈦金屬間化合物或含鈦陶瓷材料。本發(fā)明醫(yī)用多孔含鈦材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為0. 1 20毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為10 90%。本發(fā)明沸石分子篩涂層的多重孔道結(jié)構(gòu)中，沸石分子篩微孔的孔徑為0. 2納米 2納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為10 50% ；微米級孔隙的孔徑為1 10微米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為20 80% ；亞微米級孔隙的孔徑為2 1000納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為50 90%。本發(fā)明中，含鈦載體表面原位生長分子篩涂層的方法可以使用中國發(fā)明專利申請 (申請?zhí)朲L201010199071. 0)中提到的多孔碳化硅載體表面高晶間孔隙率ZSM-5型沸石涂層材料及其制備方法。含鈦載體表面原位生長分子篩涂層的方法可以使用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?ZL 201010199076. 3)中提到的多孔碳化硅載體表面單層、b軸取向ZSM-5型沸石涂層材料及其制備方法。含鈦載體表面原位生長分子篩涂層的方法可以使用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)朲L 200910013245. 7)中提到的碳化硅陶瓷表面多孔沸石分子篩涂層材料及其制備方法。以上方法通過在醫(yī)用多孔含鈦材料表面預(yù)置晶種膠體，并控制二次生長溶液的堿度、營養(yǎng)物質(zhì)濃度及堿金屬離子加入量，實(shí)現(xiàn)沸石晶體在醫(yī)用多孔含鈦材料表面擇優(yōu)生長并控制沸石晶體形貌。本發(fā)明中，含鈦載體表面原位生長分子篩涂層的方法還可以使用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)朲L201110156980.0)中提到的一種基于多孔碳化硅載體的超細(xì)分子篩結(jié)構(gòu)化催化材料及其制備方法。該方法將膠態(tài)分子篩前軀體涂覆在經(jīng)改性處理的泡沫碳化硅載體表面，通過蒸汽相處理，將分子篩前軀體轉(zhuǎn)化為超細(xì)分子篩晶體并實(shí)現(xiàn)涂層與載體之間的牢固結(jié)合?？刂颇z態(tài)分子篩前軀體的合成條件及添加造孔劑的方法， 可以控制分子篩晶體尺寸、娃招比及晶間孔體積分?jǐn)?shù)。本發(fā)明中，泡沫碳化鈦陶瓷材料可以使用中國發(fā)明專利申請(申請?zhí)?CN201110061463. 5)中提到的一種TiC/Ti復(fù)合泡沫材料及其制備方法。將剪裁后的泡沫塑料浸入由含鈦粉料、高殘?zhí)悸蕵渲?、無水乙醇混合制成的漿料中，取出后除去多余漿料，經(jīng)半固化-高溫固化-熱解，得到與原始泡沫形狀一樣的，由碳化鈦與熱解碳組成的泡沫狀骨架。上述泡沫骨架經(jīng)浸掛含鈦漿料-烘干-高頻感應(yīng)加熱增鈦，循環(huán)若干次，最終制得TiC/ Ti復(fù)合泡沫材料。該技術(shù)工藝簡單，無需復(fù)雜設(shè)備。所制備的復(fù)合泡沫材料致密度和抗壓強(qiáng)度較高，具有一定的韌性以及良好的焊接性能。本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明中分子篩涂層在多孔含鈦材料表面的生長機(jī)制是，分子篩晶體在多孔含鈦材料表面形核、生長的過程，分子篩晶體與含鈦載體材料之間實(shí)現(xiàn)了化學(xué)結(jié)合，分子篩層負(fù)載均勻、結(jié)合牢固，有利于提高材料的抗腐蝕性能，減少材料毒性物質(zhì)的釋放。2、本發(fā)明通過在醫(yī)用多孔含鈦材料上預(yù)制沸石前軀體溶膠層，沸石晶體可以在載體表面有取向性的生長，互相搭接，形成了雙重孔道結(jié)構(gòu)，見圖lb。這樣的結(jié)構(gòu)有利于細(xì)胞在其表面附著，提高了多孔含鈦材料的生物活性。3、分子篩晶體具有較強(qiáng)的親水性，有利于蛋白質(zhì)在其表面吸附；同時，分子篩晶體具有較強(qiáng)的離子交換能力，易于和Ca、P離子進(jìn)行交換，具有良好的成骨細(xì)胞相容性，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化，顯示了進(jìn)一步開發(fā)成新型硬組織植入材料的潛力。4、本發(fā)明中分子篩涂層制備條件溫和，對多孔含鈦材料的力學(xué)性能影響很小，且該涂層制備工藝不受基體形狀限制，可以在形狀復(fù)雜的基體上制備所需要的生物活性涂層。


圖l(a)_(b)為ZSM-5/泡沫碳化鈦復(fù)合材料的宏觀及微觀形貌。其中，圖1(a)圖為宏觀形貌；圖1(b)圖為微觀形貌。圖2為ZSM-5/泡沫碳化鈦復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)分析結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例詳述本發(fā)明。
實(shí)施例1
本實(shí)施例所用泡沫碳化鈦陶瓷TiC/Ti復(fù)合材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔尺寸為1. 5毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為80%。泡沫碳化鈦陶瓷表面ZSM-5型沸石分子篩涂層材料的制備方法首先，制備沸石前軀體溶膠。將正硅酸乙酯、四丙基氫氧化銨、去離子水按摩爾比 1 0. 32 32混合。待正硅酸乙酯完全水解后，在反應(yīng)釜中，在110°C，水熱合成4h。將泡沫碳化鈦載體在用上述方法制備的沸石前軀體溶膠中浸漬、用離心機(jī)甩去多余溶膠、室溫干燥12h，沸石前軀體溶膠的厚度為0. 5 1微米。配制二次生長溶液，正硅酸乙酯、四丙基氫氧化銨、去離子水按摩爾比1 0.110 110混合。將泡沫碳化鈦陶瓷放入上述溶液， 泡沫碳化鈦陶瓷與反應(yīng)溶液的重量比為1 10;泡沫碳化鈦用聚四氟支撐架固定在距反應(yīng)釜底部1. 5厘米處，溶液體積為40毫升，反應(yīng)釜容積為100毫升。水熱反應(yīng)所用的溫度為 160°C，時間為36小時，壓力為溶液汽化產(chǎn)生的自生壓力。反應(yīng)完成之后，試樣在100°C的去離子水中反復(fù)清洗數(shù)次，再用頻率為40Hz超聲波清洗機(jī)，清洗20分鐘，以除去殘余溶液和與基體弱連接的分子篩晶體。將清洗后試樣放入烘干箱，在100°C條件下干燥12小時。烘干后試樣在馬弗爐中，600°C焙燒6小時(升溫速度為2°C/min，隨爐冷卻)。得到的ZSM-5 型分子篩晶粒大小為 1X5X10微米，分子篩涂層厚度為 10微米。如圖l(a)-(b)所示，本實(shí)施例中，沸石分子篩涂層具有由沸石分子篩的微孔以及沸石晶體相互搭接形成的微米、亞微米級孔隙所組成的多重孔道結(jié)構(gòu)，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)為60%。所述沸石分子篩涂層的多重孔道中，沸石分子篩微孔的孔徑為0. 51 0. . 56納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為26% ；微米級孔隙的孔徑為1 2微米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為14% ；亞微米級孔隙的孔徑為2 50納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為60%。如圖2所示，從ZSM-5/泡沫碳化鈦復(fù)合材料的物相結(jié)構(gòu)分析結(jié)果可以看出，經(jīng)過水熱合成后，由樣品X射線衍射峰由原始樣品的TiC單相，變?yōu)門iC與ZSM-5型分子篩的兩相結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步說明了 ZSM-5型分子篩在泡沫碳化鈦表面生長的事實(shí)。實(shí)施例2本實(shí)施例中，泡沫鈦合金(Ti-6A1_V)的制備過程如下將泡沫塑料切割成所需形狀后浸泡在含有Ti-6A1-4V合金粉末的漿料中，干燥浸漿泡沫塑料使溶劑揮發(fā)后，加熱使有機(jī)海綿體分解或熱解，進(jìn)一步加熱使留下的Ti-6A1-4V合金粉末燒結(jié)，冷卻后即得到具有連通孔隙的泡沫Ti-6A1-4V合金材料。泡沫鈦合金(Ti-6A1-V)具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為1. 0毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為70%。泡沫鈦合金(Ti-6A1_V)表面ZSM-5型沸石分子篩涂層材料的制備方法首先，原位生長沸石晶種膠體。將正硅酸乙酯、四丙基氫氧化銨、去離子水按摩爾比1 0.25 四混合。待正硅酸乙酯完全水解后，將泡沫鈦合金及上述溶液置于反應(yīng)釜中，在100°C，水熱合成5.證。原位生長沸石晶種膠體后、用離心機(jī)甩去多余溶膠、室溫干燥 12h。配制二次生長溶液，正硅酸乙酯、四丙基氫氧化銨、硝酸鋁、氯化鈉、去離子水按摩爾比 1 0. 17 0. 026 0. 1 200混合。泡沫碳化鈦陶瓷與反應(yīng)溶液的重量比為1 25，泡沫鈦合金用聚四氟支撐架固定在距反應(yīng)釜底部2厘米處；溶液體積為55毫升，反應(yīng)釜容積為100毫升。水熱反應(yīng)所用的溫度為165°C，時間為36小時，壓力為溶液汽化產(chǎn)生的自生壓力。反應(yīng)完成之后，試樣在100°C的去離子水中反復(fù)清洗數(shù)次，再用頻率為40Hz超聲波清洗機(jī)，清洗20分鐘，以除去殘余溶液和與基體弱連接的沸石晶體。將清洗后試樣放入烘干箱，在100°C條件下干燥12小時。烘干后試樣在馬弗爐中，550°C焙燒6小時(升溫速度為2°C /min,隨爐冷卻)。得到的ZSM-5型分子篩晶粒大小為 2. 3 X 1. 2 X 0. 8 μ m3微米， 分子篩涂層厚度為 2微米。本實(shí)施例中，沸石分子篩涂層具有由沸石分子篩的微孔以及沸石晶體相互搭接形成的微米、亞微米級孔隙所組成的多重孔道結(jié)構(gòu)，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)為56%。所述沸石分子篩涂層的多重孔道中，沸石分子篩微孔的孔徑為0. 51 0. 56納米， 所占孔體積分?jǐn)?shù)為22%;微米級孔隙的孔徑為1 2微米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為10%;亞微米級孔隙的孔徑為2 50納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為68%。實(shí)施例3本實(shí)施例所用多孔含鈦金屬間化合物(TiB)具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)參數(shù)如下三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)孔尺寸為1. 0毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為70%。多孔含TiB表面β型沸石分子篩涂層材料的制備方法首先，利用陽離子聚合物對多孔TiB材料進(jìn)行表面改性，具體過程為將多孔TiB材料在50wt%的十六烷基三甲基溴化銨水溶液中浸漬2小時。將正硅酸乙酯、偏鋁酸鈉、四乙基氫氧化銨、去離子水按摩爾比1 0.5 0.5 20混合，待正硅酸乙酯完全水解后，將經(jīng)過表面改性的多孔TiB材料及上述溶液置于反應(yīng)釜中，在140°C，水熱合成48h，制成β超細(xì)分子篩前軀體。在其中加入占前軀體的聚乙烯胺、1.5Wt%的聚乙烯醇為造孔劑。 將硼化鈦載體在上述膠體中浸漬20分鐘，吹去多余料漿，65°C干燥處理2小時。將上述浸漬超細(xì)分子篩前軀體的多孔TiB材料用聚四氟支撐架固定在距反應(yīng)釜底部6. 5厘米處；在反應(yīng)釜內(nèi)加入50毫升去離子水，反應(yīng)釜容積為500毫升。蒸汽相轉(zhuǎn)化所用的溫度為180°C， 時間為48小時，壓力為溶液汽化產(chǎn)生的自生壓力。反應(yīng)完成之后，試樣在100°C的去離子水中反復(fù)清洗數(shù)次，再用頻率為40Hz超聲波清洗機(jī)，清洗20分鐘，以除去殘余溶液和與基體弱連接的分子篩晶體。將清洗后試樣放入烘干箱，在100°C條件下干燥12小時。烘干后試樣在馬弗爐中，550°C焙燒6小時(升溫速度為2°C/min，隨爐冷卻)。得到的超細(xì)β分子篩涂層的晶體尺寸為70 80nm，涂層厚度為1 2微米。本實(shí)施例中，沸石分子篩涂層具有由沸石分子篩的微孔以及沸石晶體相互搭接形成的微米、亞微米級孔隙所組成的多重孔道結(jié)構(gòu)，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)為70%。所述沸石分子篩涂層的多重孔道中，沸石分子篩微孔的孔徑為0. 56 0. 67納米， 所占孔體積分?jǐn)?shù)為45%;微米級孔隙的孔徑為1 1. 5微米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為10%;亞微米級孔隙的孔徑為2 30納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為45%。實(shí)施例結(jié)果表明，采用不同外形尺寸、不同材料的醫(yī)用多孔含鈦材料，通過在載體表面預(yù)制沸石前軀體溶膠，利用低濃度溶液二次生長的方法，可以在載體表面制備具有多重孔道結(jié)構(gòu)的沸石分子篩涂層，通過控制二次生長溶液的組成可以合成不同類型的沸石分子篩涂層?；蛲ㄟ^，首先，將膠態(tài)分子篩前軀體涂覆在經(jīng)改性處理的泡硼化鈦載體表面；而后，通過蒸汽相處理，將分子篩前軀體轉(zhuǎn)化為超細(xì)分子篩晶體并實(shí)現(xiàn)涂層與載體之間的牢固結(jié)合的方法，制備納米分子篩涂層。本發(fā)明中，分子篩涂層具有多重孔道結(jié)構(gòu)，具有良好的成骨細(xì)胞相容性，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化；所述分子篩涂層在材料表面負(fù)載均勻、結(jié)合牢固，有利于提高材料的抗腐蝕性能，減少材料毒性物質(zhì)的釋放。分子篩涂層的制備方法為原位水熱合成法。通過控制水熱合成溶液組成、合成條件，可調(diào)控分子篩硅鋁比、晶體取向、晶間孔體積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到調(diào)控涂層表面形貌、表面能、表面電荷和親(疏)水性能。該方法適用于復(fù)雜形貌的材料，且制備條件溫和，工藝簡單、能耗低，顯示了進(jìn)一步開發(fā)成新型硬組織植入材料的潛力。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，醫(yī)用多孔含鈦材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，分子篩涂層在醫(yī)用多孔含鈦材料表面負(fù)載均勻，沸石分子篩涂層具有由沸石分子篩的微孔以及沸石晶體相互搭接形成的微米、亞微米級孔隙所組成的多重孔道結(jié)構(gòu)。
2.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，醫(yī)用多孔含鈦材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，孔徑為0. 1 20毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為10 90%。
3.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，分子篩晶體之間互相搭接形成的孔隙尺寸為5納米 50微米，分子篩涂層厚度為20納米 100 微米，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)為10 90%。
4.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，分子篩晶體之間互相搭接形成的孔隙尺寸優(yōu)選為20納米 10微米，分子篩涂層厚度優(yōu)選為50 納米 20微米，沸石分子篩涂層的孔體積分?jǐn)?shù)優(yōu)選為20 60%。
5.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，沸石分子篩涂層的多重孔道結(jié)構(gòu)中，沸石分子篩微孔的孔徑為0. 2 2. 0納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為10 50% ；微米級孔隙的孔徑為1 10微米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為20 80% ；亞微米級孔隙的孔徑為2 1000納米，所占孔體積分?jǐn)?shù)為50 90%。
6.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，沸石分子篩包括ZSM-5型沸石、silicalite-1型沸石、TS-I型沸石、絲光型沸石、Y型沸石、β 型沸石或A型沸石。
7.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，醫(yī)用多孔含鈦材料包括純鈦、鈦合金、含鈦金屬間化合物或含鈦陶瓷材料。
8.按照權(quán)利要求7所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料，其特征在于，含鈦陶瓷材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔尺寸為0. 5 10毫米，孔體積分?jǐn)?shù)為 10% 90%。
9.按照權(quán)利要求1所述的醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料的制備方法，其特征在于，采用原位水熱合成法在醫(yī)用多孔含鈦材料表面制備分子篩涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料的表面改性領(lǐng)域，具體為一種醫(yī)用多孔含鈦材料表面分子篩涂層材料及其制備方法。醫(yī)用多孔含鈦材料具有開放多孔狀結(jié)構(gòu)，分子篩涂層具有多重孔道結(jié)構(gòu)，具有良好的成骨細(xì)胞相容性，可促進(jìn)成骨細(xì)胞的增殖和分化；所述分子篩涂層在材料表面負(fù)載均勻、結(jié)合牢固，有利于提高材料的抗腐蝕性能，減少材料毒性物質(zhì)的釋放。所述分子篩涂層的制備方法為原位水熱合成法，通過控制水熱合成溶液組成、合成條件，可調(diào)控分子篩硅鋁比、晶體取向、晶間孔體積分?jǐn)?shù)，從而達(dá)到調(diào)控涂層表面形貌、表面能、表面電荷和親(疏)水性能。該方法適用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的材料，且制備條件溫和，工藝簡單、能耗低，顯示了進(jìn)一步開發(fā)成新型硬組織植入材料的潛力。
文檔編號A61L27/30GK102266584SQ20111021081
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者張軍旗, 張勁松, 徐興祥, 楊振明, 矯義來, 高勇 申請人:中國科學(xué)院金屬研究所