專利名稱：多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦基醫(yī)用種植體(如鈦和鈦合金牙種植體及骨植入體)表面新型生物活性表層的構(gòu)成及其制備技術(shù)，特別涉及一種多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層材料及其微弧氧化制備工藝。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)解液的制備將0.2-0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02-0.06mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液或0.2-0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02-0.06mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液；2)以鈦或鈦合金為陽極、金屬不銹鋼為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓450-700V、初始電流密度8-15mA/mm2、頻率500-1000Hz、占空比20-60％、陰陽極板間距8-12cm的條件下對鈦或鈦合金進(jìn)行微弧氧化即可。
采用本發(fā)明的制備工藝制成的多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層，由二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，該表層與基體間無界面，在形態(tài)上呈多孔納米結(jié)晶結(jié)構(gòu)，與骨質(zhì)有接近的彈性模量，在類體液環(huán)境中能誘導(dǎo)形成骨磷灰石.
采用本發(fā)明的制備工藝制成的多孔納米氧化鈦復(fù)相生物活性表層，結(jié)合強度高、塑韌性好、具有良好的生物活性，可直接用作鈦基醫(yī)用種植體的生物活性表層。
具體實施例方式
實施例1，將0.2mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O與0.02mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液混合制成電解液。以鈦陽極、不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓450V、初始電流密度8A/mm2、頻率1000Hz、占空比20％、陰陽極板間距8cm的條件下對鈦進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦表面可形成厚度約為15μm的多孔表層。該表層由二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為20nm，在模擬體液環(huán)境中40天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例2，將0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O與0.06mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液混合制成電解液。以鈦合金為陽極、不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓700V、初始電流密度15mA/mm2、頻率1000Hz、占空比60％、陰陽極板間距12cm的條件下對鈦合金進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦合金表面可形成厚度約為40μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為25nm，在模擬體液環(huán)境中20天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例3，將0.2mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.06mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液混合制成電解液。以鈦合金為陽極、不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓550V、初始電流密度10mA/mm2、頻率800Hz、占空比50％、陰陽極板間距10cm的條件下對鈦合金進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦合金表面可形成厚度約為30μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為30nm，在模擬體液環(huán)境中30天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例4，將0.3mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.05mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液混合制成電解液。以鈦為陽極、金屬不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓600V、初始電流密度14mA/mm2、頻率900Hz、占空比40％、陰陽極板間距9cm的條件下對鈦進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦表面可形成厚度約為34μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為28nm，在模擬體液環(huán)境中20天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例5，將0.2mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液。以鈦為陽極、金屬不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓450V、初始電流密度8mA/mm2、頻率500Hz、占空比20％、陰陽極板間距8cm的條件下對鈦進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦表面可形成厚度約為10μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為23nm，在模擬體液環(huán)境中40天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例6，將0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.06mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液。以鈦為陽極、金屬不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓700V、初始電流密度15mA/mm2、頻率1000Hz、占空比60％、陰陽極板間距12cm的條件下對鈦進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦表面可形成厚度約為40μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為28nm，在模擬體液環(huán)境中20天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例7，將0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液。以鈦合金為陽極、金屬不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓600V、初始電流密度12mA/mm2、頻率800Hz、占空比45％、陰陽極板間距11cm的條件下對鈦合金進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦合金表面可形成厚度約為32μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為32nm，在模擬體液環(huán)境中30天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
實施例8，將0.4mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.03mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液，以鈦合金為陽極、不銹鋼片為陰極，采用直流脈沖電源在恒定電壓550V、初始電流密度11mA/mm2、頻率850Hz、占空比45％、陰陽極板間距10cm的條件下對鈦合金進(jìn)行5分鐘的微弧氧化，在鈦合金表面可形成厚度約為23μm的多孔表層。該表層由金紅石型二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，晶粒尺度約為26nm，在模擬體液環(huán)境中30天可誘導(dǎo)沉積出骨磷灰石，具有良好的生物活性。
本發(fā)明微弧氧化生物活性表層與現(xiàn)有羥基磷灰石涂層、生物活性玻璃涂層、二氧化鈦凝膠膜及鈦酸鈉凝膠膜等生物活性表層相比具有良好的生物活性；孔徑較大的多孔結(jié)構(gòu)和納米結(jié)晶形態(tài)；與基體間無界面，具有高的結(jié)合強度；具有高的塑韌性和與骨質(zhì)更為接近的彈性模量，可減小因種植體彈性模量過高而導(dǎo)致的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)、降低骨吸收和種植體松動概率。
權(quán)利要求
1.多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層的制備工藝，其特征在于1)電解液的制備將0.2-0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02-0.06mol/l的β-C3H7Na2O6P·5H2O水溶液或0.2-0.5mol/l的(CH3COO)2Ca·H2O水溶液與0.02-0.06mol/l的C3H7CaO6P水溶液混合制成電解液；2)以鈦或鈦合金為陽極、金屬不銹鋼為陰極置于電解液中；采用直流脈沖電源在恒定電壓為450-700V、初始電流密度為8-15mA/mm2、頻率為500-1000Hz、占空比為20-60％、陰陽極板間距為8-12cm的條件下對鈦或鈦合金進(jìn)行微弧氧化即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備工藝制成的多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層，其特征在于由二氧化鈦、鈦酸鈣、α-磷酸鈣和β-焦磷酸鈣構(gòu)成，該表層與基體間無界面，在形態(tài)上呈多孔納米結(jié)晶結(jié)構(gòu)，與骨質(zhì)有接近的彈性模量，在類體液環(huán)境中能誘導(dǎo)形成骨磷灰石。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層及其制備工藝。本制備工藝采用微弧氧化,即是以含鈣和磷的水溶液為電解液,采用脈沖電源在高電壓下對鈦或鈦合金進(jìn)行微弧氧化、直接合成多孔納米氧化鈦基復(fù)相生物活性表層。該生物活性表層由二氧化鈦、鈦酸鈣、α－磷酸鈣和β－焦磷酸鈣構(gòu)成,厚度可超過30μm、與基體間無界面,在形態(tài)上呈多孔納米結(jié)晶結(jié)構(gòu),具有高的結(jié)合強度、良好的塑韌性和與骨接近的彈性模量,在類體液環(huán)境中能誘導(dǎo)形成骨磷灰石,具有良好的生物活性,可直接用作鈦基醫(yī)用種植體的生物活性表層。
文檔編號C25D11/00GK1381615SQ0211445
公開日2002年11月27日 申請日期2002年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月1日
發(fā)明者憨勇, 徐可為 申請人:西安交通大學(xué)