一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法。首先通過前體水熱置換法制備出羥基磷灰石納米線，并將其用作構(gòu)建模擬自然骨層狀薄膜的插層材料；其次，利用層層自組裝技術(shù)(旋涂法)將羥基磷灰石納米線組裝到明膠/殼聚糖多層膜中，從而在鈦材表面構(gòu)建出一種從仿生學(xué)角度模擬自然骨納米層狀結(jié)構(gòu)的薄膜，以調(diào)控成骨細(xì)胞的生物學(xué)功能，并提高鈦合金移植體的生物相容性和骨整合性。
【專利說明】一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域，涉及一種功能性鈦合金界面的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦及鈦合金移植體，因?yàn)槠涑錾牧W(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于骨修復(fù)等外科手術(shù)中。然后，鈦移植體植入體內(nèi)后，與骨以機(jī)械整合的方式結(jié)合，這種被動的方式將會引發(fā)炎癥、移位，最終導(dǎo)致移植失敗。為了解決這一難題，對鈦材進(jìn)行表面改性以提高其骨整合性成為醫(yī)用材料研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。
[0003]研究表明，自然骨的鈣化層由骨單位組成，而骨單位是一種由羥基磷灰石納米顆粒和膠原分子(主要)組裝成的層狀結(jié)構(gòu)，即環(huán)骨板。這種分層的結(jié)構(gòu)為在納米尺度上為細(xì)胞提供結(jié)合位點(diǎn)，并為細(xì)胞提供適當(dāng)?shù)募?xì)胞外微環(huán)境。從仿生學(xué)角度出發(fā)，利用羥基磷灰石以及生物活性大分子，在鈦材表面構(gòu)建模擬自然骨的界面，會促進(jìn)細(xì)胞的生物學(xué)功能，并提高鈦移植體的骨整合性。
[0004]目前此類研究存在一下問題:第一，在鈦材表面以物理化學(xué)方法覆蓋羥基磷灰石涂層，能提高成鈦材的生物相容性，但是這類方法難以控制羥基磷灰石的形貌，而有研究表明自然骨中羥基磷灰石呈針狀，另一方面，其苛刻的物理化學(xué)條件，不利于生物活性分子的引入，不能為細(xì)胞提供適當(dāng)?shù)募?xì)胞外微環(huán)境，同時(shí)此類方法也難以控制羥基磷灰石的厚度；第二，將羥基磷灰石納米顆粒與生物活性分子混合，制備成含有羥基磷灰石顆粒的支架材料，這類方法能為細(xì) 胞提供良好的微環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞的功能，但是此類結(jié)構(gòu)忽略了自然骨特有的納米尺度的結(jié)構(gòu)，不利于誘導(dǎo)后期環(huán)骨板的生成。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是公開一種在鈦合金表面構(gòu)建促進(jìn)成骨細(xì)胞分化的仿生多層結(jié)構(gòu)的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而采用的技術(shù)方案是這樣的，一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，包括以下步驟:
[0007]I)制備硬硅鈣石納米線:將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成溶液，再將硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，磁力攪拌，得到白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液加熱，使其發(fā)生反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，并將分離出的反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥后，得到硬硅鈣石納米線；
[0008]2)制備羥基磷灰石納米線:先將磷酸三鈉配成溶液，再將步驟I)獲得的硬硅鈣石納米線加入至磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液加熱，使其發(fā)生反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，并將分離出的反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥后，獲得羥基磷灰石納米線；
[0009]3)利用層層自組裝方法，在醫(yī)用鈦合金表面構(gòu)建明膠/殼聚糖多層膜，并以步驟
2)獲得的羥基磷灰石納米線作為其插層材料。
[0010]進(jìn)一步，步驟I)的具體過程是:將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成溶液，濃度均為0.2~0.8mol/L ;其次將硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液轉(zhuǎn)入四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，油浴加熱反應(yīng)，180~220°C下反應(yīng)20~28h后，分離反應(yīng)產(chǎn)物；將本步驟的反應(yīng)產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三遍，干燥，得到硬硅鈣石納米線。優(yōu)選地，更為優(yōu)選地，首先，將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成濃度均為
0.5mol/L的溶液；其次將硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將懸濁液轉(zhuǎn)入四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，油浴加熱反應(yīng)，200°C反應(yīng)24h ;將產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三遍，抽濾、冷凍干燥過夜，得到硬硅鈣石納米線。
[0011]進(jìn)一步,步驟2)的具體過程是:將磷酸三鈉配成濃度為0.1~0.5mol/L的溶液；將0.8~1.2g步驟I)獲得的硬娃鈣石納米線加入至70~IOOmL磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，100~140°C下反應(yīng)20~28h后，收集反應(yīng)產(chǎn)物；將本步驟的反應(yīng)產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三次，干燥，收集羥基磷灰石納米線。更為優(yōu)選地，將磷酸三鈉配成濃度為0.2mol/L的溶液；將Ig硬硅鈣石前體加入至85mL磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，120°C反應(yīng)24h;收集產(chǎn)物，無水乙醇、二蒸水分別清洗三次，抽濾、冷凍干燥，收集羥基磷灰石納米線。
[0012]進(jìn)一步，步驟3)的具體過程是:以1% (v/v)醋酸溶液制備殼聚糖溶液(gel溶液)，殼聚糖溶液中殼聚糖的 濃度為I~10mg/mL，用磷酸緩沖液(PBS緩沖液)制備濃度為I~10mg/mL的明膠溶液(chi溶液),二蒸水制備濃度為I~10mg/mL的聚乙烯亞胺溶液(PEI溶液)，二蒸水制備濃度為0.5~5mg/mL的羥基磷灰石納米線懸濁液(HA懸濁液)；
[0013]采用旋涂儀將gel溶液、chi溶液、PEI溶液和HA懸濁液噴涂到醫(yī)用鈦合金(Ti6A17Nb)表面:先噴涂一層PEI溶液，再交叉噴涂若干層gel溶液和chi溶液，每噴涂10~20次Chi溶液時(shí)，噴涂一層HA懸濁液，使得醫(yī)用鈦合金(Ti6A17Nb)表面形成多層膜系統(tǒng)。即PEI為引發(fā)層，其后為gel/chi多層膜，每隔10~20個(gè)gel/chi雙層膜夾一層HA納米線，最終薄膜系統(tǒng)為PEI/((gel/chi)mHA)n(gel/chi)m, m和n為大于10的自然數(shù)。
[0014]優(yōu)選地，旋涂儀(spin-coater)設(shè)置為100 ~400rpm/min(l ~5s),2000-5000rpm/min(15~40s)。更為優(yōu)選地，以1% (v/v)醋酸溶液制備殼聚糖溶液(濃度為5mg/mL)，PBS緩沖液(pH = 7.4)制備明膠溶液(5mg/mL)，二蒸水制備PEI溶液(5mg/mL), 二蒸水制備羥基磷灰石懸池液(2mg/mL)。將旋涂儀(spin-coater)設(shè)置為200rpm/min(3s), 3000rpm/min (20s)。引發(fā)層為 PEI,其后為 gel/chi 多層膜，每隔 15 個(gè) gel/chi 雙層膜夾一層HA納米線，最終薄膜系統(tǒng)為PEI/ ((gel/chi) 15HA) 50 (gel/chi) 15。
[0015]本發(fā)明還要求保護(hù)上述方法獲得的表面構(gòu)建有明膠/殼聚糖多層膜的醫(yī)用鈦合金材料。
[0016]本發(fā)明在鈦合金表面構(gòu)建模擬自然骨的層狀結(jié)構(gòu)，克服了目前此類研究的缺點(diǎn)，在本發(fā)明中，我們運(yùn)用層層自組裝技術(shù)在鈦合金表面構(gòu)建了含有羥基磷灰石納米線插層的層狀薄膜。其中，羥基磷灰石納米線與自然骨中羥基磷灰石顆粒形貌類似，且納米線與傳統(tǒng)的羥基磷灰石顆粒相比，具有更大的比表面積，親和力以及活性更強(qiáng)。同時(shí)，利用層層自組裝技術(shù)，我們能很好地控制膜的厚度以及結(jié)構(gòu)；其溫和的組裝條件，使得gel/chi保持生物活性，有利于構(gòu)建細(xì)胞外微環(huán)境。因此，本專利中所構(gòu)建的層狀薄膜，既為成骨細(xì)胞提供了良好的微環(huán)境，促進(jìn)細(xì)胞功能，又模擬了自然骨的結(jié)構(gòu)，隨著gel/chi多層膜的降解，能夠誘導(dǎo)環(huán)骨板的形成，從而促進(jìn)鈦合金植入體的骨整合性。該制備方法不需要特殊設(shè)備，操作簡單、成本低廉、可控性強(qiáng)。利用該方法構(gòu)建的功能化鈦材界面具有良好的生物相容性以及骨整合性，在骨移植技術(shù)中有重要的研究價(jià)值和臨床意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1A:前體硬硅鈣石納米線(a)和羥基磷灰石納米(b)線透射電鏡圖。B:鈦材表面PEI/ ((gel/chi) 15HA) 50 (gel/chi) 15薄膜的橫截面掃描電鏡圖。
[0018]圖2不同修飾表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)4天、7天后細(xì)胞活性，η = 6。
[0019]圖3不同修飾表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)4天、7天后堿性磷酸酶活性，η = 6, *ρ〈0.05 ；**ρ〈0.01。
[0020]圖4㈧不同修飾表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)7天(a)、14天(b)茜素紅染色。(B)不同修飾表面成骨細(xì)胞培養(yǎng)7天、14天后礦化定量檢測，n = 6，*ρ〈0.05 ;**ρ〈0.01。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)該理解為本發(fā)明上述主題范圍僅限于下述實(shí)施例。在不脫離本發(fā)明上述技術(shù)思想的情況下，根據(jù)本領(lǐng)域普通技術(shù)知識和慣用手段，做出各種替換和變更，均應(yīng)包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例中，首先采用水熱法制備出硬硅鈣石納米線，作為合成羥基磷灰石納米線的前體；后利用水熱置換法將硬硅鈣石轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基磷灰石，并保持其納米線結(jié)構(gòu)；再利用層層自組裝技術(shù)將羥 基磷灰石納米線插入到鈦合金表面明膠/殼聚糖多層膜中，制備出模擬自然骨層狀結(jié)構(gòu)的功能化鈦材界面。
[0023]值得說明的是，在構(gòu)建流程中，諸多因素會影響羥基磷灰石納米線的合成以及鈦材表面層狀薄膜的構(gòu)建。例如，水熱合成硬硅鈣石的反應(yīng)溫度以及時(shí)間、置換時(shí)硬硅鈣石與磷酸鈉溶液的比例、層層自組裝時(shí)聚陽/陰離子的濃度、羥基磷灰石納米線濃度、旋涂的轉(zhuǎn)速與時(shí)間等，不同的控制條件將影響到模擬自然骨層狀結(jié)構(gòu)的薄膜的形成狀況。本發(fā)明著重對層層自組裝過程中聚陽/陰離子的濃度、羥基磷灰石納米線濃度、旋涂采用的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了考察。結(jié)果顯示，當(dāng)旋涂設(shè)置為200rpm(3s)，3000rpm(20s)時(shí)，明膠、殼聚糖的在鈦材表面能形成均勻的單層膜，且有利于羥基磷灰石顆粒均勻分布與多層膜之間；當(dāng)明膠和殼聚糖的濃度為5mg/mL時(shí)，15個(gè)明膠/殼聚糖雙層能包埋住羥基磷灰石納米線，且不會使膜的表面過于光滑，影響細(xì)胞粘附；當(dāng)羥基磷灰石納米線的濃度為2mg/mL時(shí)，能在明膠/殼聚糖膜之間形成均勻且厚度適當(dāng)?shù)耐繉?，從而得到模擬自然骨層狀結(jié)構(gòu)的薄膜。
[0024]實(shí)施例1.鈦合金表面促進(jìn)成骨細(xì)胞分化的仿生多層結(jié)構(gòu)構(gòu)建
[0025]I)硬硅鈣石納米線的制備:將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成0.5mol/L的溶液；其次將硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將白色懸濁液轉(zhuǎn)入四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，油浴加熱反應(yīng)，200°C下反應(yīng)24h ;將產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三遍，抽濾、冷凍干燥過夜，得到硬硅鈣石納米線。
[0026]2)羥基磷灰石納米線的制備:將磷酸三鈉配成濃度為0.2mol/L的溶液；將Ig硬硅鈣石前體加入至85mL磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；將白色懸濁液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，120°C反應(yīng)24h;收集產(chǎn)物，無水乙醇、二蒸水分別清洗三次，抽濾、冷凍干燥，得到羥基磷灰石納米線。
[0027]3)鈦合金表面層狀薄膜的構(gòu)建:以I % (v/v)醋酸溶液制備殼聚糖溶液gel (濃度為5mg/mL)，PBS緩沖液(pH = 7.4)制備明膠溶液chi (5mg/mL)，二蒸水制備PEI溶液(5mg/mL), 二蒸水制備羥基磷灰石懸池液HA(2mg/mL)。將旋涂儀(spin-coater)設(shè)置為200rpm/min(3s), 3000rpm/min (20s),按以下步驟向鈦合金表面噴涂gel溶液、chi溶液、PEI溶液和HA懸濁液:
[0028]1.向鈦合金表面噴涂一層PEI溶液，即在鈦合金表面形成一層PEI層作為引發(fā)層；
[0029]I1.重復(fù)A~B步驟η次后，進(jìn)入步驟II1:
[0030]Α.交叉噴涂gel溶液和chi溶液各m次后，進(jìn)入步驟B ；
[0031]B.噴涂HA懸濁液；
[0032]II1.交叉噴涂gel溶液和chi溶液各m次。
[0033]通過I~III步驟,在鈦合金表面形成PEI/((gel/chi)mHA)n(gel/chi)m多層膜結(jié)構(gòu)。
[0034]實(shí)施例中，m= 15,η= 10，即先向鈦合金表面噴涂一層PEI溶液，即在鈦合金表面形成一層PEI層作為引發(fā)層，其后交叉噴涂gel溶液和chi溶液；使得所述PEI層外形成若干層gel/chi雙層膜。本實(shí)施例中，引發(fā)層外形成15層gel/chi雙層膜。在第15層gel/chi雙層膜外表面噴涂一層羥基磷灰石納米線。其后為gel/chi多層膜，每隔15個(gè)gel/chi雙層膜夾一層HA納米線，最終得到的薄膜系統(tǒng)為PEI/ ((gel/chi) 15HA) 50 (gel/chi) 15，完成鈦材表面層狀薄膜的構(gòu)建。即在鈦合金表面形成PEI/ ((gel/chi) 15HA) 50 (gel/chi) 15多層膜結(jié)構(gòu)。
[0035]以上步驟I)制備所得的硬硅鈣石和步驟2)制備所得的羥基磷灰石納米線的透射電鏡掃描圖分別為圖1.Aa和圖l.Ab ;可見本發(fā)明制備的硬硅鈣石和羥基磷灰石均有相似的結(jié)構(gòu)，與硬硅鈣石納米線相比，水熱置換后的羥基磷灰石納米線具有更光滑表面和更細(xì)的直徑，從圖1.Ab中可以發(fā)現(xiàn)，羥基磷灰石納米線直徑約為30nm，長幾百納米至一微米。將羥基磷灰石組裝到明膠/殼聚糖多層膜中后，從圖1.B中薄膜的橫截面的掃描電鏡圖可以發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明在鈦材表面構(gòu)建的薄膜具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，且膜的厚度約為3.5 μ m。由此可以證明，本發(fā)明成功構(gòu)建了模擬自然骨層狀結(jié)構(gòu)的功能化鈦材界面。
[0036]實(shí)驗(yàn)例1.層狀多層結(jié)構(gòu)改性后鈦合金的細(xì)胞相容性
[0037]本研究探究成骨細(xì)胞在構(gòu)建有多層結(jié)構(gòu)的鈦合金表面的細(xì)胞活性。
[0038]以MTT表征不同修飾的鈦材表面的細(xì)胞相容性。當(dāng)原代成骨細(xì)胞培養(yǎng)至第三代時(shí)，以IX IO4Cell/孔的密度接終至不同修飾鈦合金片表面以及TCPS上，37°C、5% C02培養(yǎng)。4天和7天后，分別吸棄培養(yǎng)液，加入ImL新鮮不含血清的培養(yǎng)基以及100 μ LMTT溶液(5mg/mL)，繼續(xù)培養(yǎng)4h。吸棄培養(yǎng)液，加入500 μ L 二甲基亞砜(DMSO)，徹底溶解結(jié)晶物時(shí)，測定各孔在490nm處的吸光值。
[0039]MTT即四唑鹽，是一種黃色染料，能夠透過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞?；罴?xì)胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能夠使外源性的MTT還原為藍(lán)紫色的甲瓚(Formazan)并沉積在細(xì)胞中，而死細(xì)胞則無該還原能力。二甲基亞砜能溶解甲瓚，通過其在490nm處吸光值的大小，判斷活細(xì)胞的數(shù)量。從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過4天、7天的培養(yǎng)，Ti/LbL組與Ti/LbL/HA組比未經(jīng)修飾的Ti組具有更高的細(xì)胞活性，且4天后，Ti/LbL/HA組的成骨細(xì)胞活性顯著高于Ti/LbL組。由此，結(jié)果表明明膠/殼聚糖修飾后的鈦材與包埋有羥基磷灰石納米線的明膠/殼聚糖薄膜均無無毒副作用，且具有良好的細(xì)胞相容性。
[0040]實(shí)驗(yàn)例2.成骨細(xì)胞在層狀多層結(jié)構(gòu)改性后鈦合金表面的堿性磷酸酶活性[0041 ] 將第三代成骨細(xì)胞以2 X IO4Cell/孔的密度接種于各鈦片表面以及TCPS上。分別培養(yǎng)4天、7天后，以1% TritonX-1OO裂解細(xì)胞，得到細(xì)胞裂解液。以p_硝基苯酚為堿性磷酸酶的催化底物，在堿性磷酸酶的作用下，其反應(yīng)生成黃色水溶性產(chǎn)物，在405nm波長下測定吸光值，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)組的堿性磷酸酶活性。從圖3中可以發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)4天后，Ti/LbL/HA組比Ti以及Ti/LbL組表現(xiàn)出更高的ALP活性，且存在極顯著差異，而Ti與Ti/LbL組之間沒有差異，這個(gè)結(jié)果說明培養(yǎng)4天后，含有HA納米線插層的薄膜能夠更好地促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，而單純的gel/chi多層膜的促進(jìn)作用則不明顯。培養(yǎng)7天后，Ti/LbL/HA組仍表現(xiàn)出最高的ALP活性，與Ti組存在極顯著差異，與Ti/LbL存在顯著差異。綜上，該研究結(jié)果表明，含有羥基磷灰石納米線插層的層狀薄膜在成骨細(xì)胞分化前期促進(jìn)了堿性磷酸酶活性的表達(dá)，為提高鈦移植體與骨組織間的整合性提供了基礎(chǔ)。
[0042]實(shí)驗(yàn)例3.成骨細(xì)胞在層狀多層結(jié)構(gòu)改性后鈦合金表面的生物礦化
[0043]為進(jìn)一步考查含有羥基磷灰石納米線插層的薄膜對成骨細(xì)胞分化的促進(jìn)作用，本研究對成骨細(xì)胞的礦化進(jìn)行了檢測。礦化是成骨細(xì)胞分化的后期階段，被認(rèn)作是體外異位骨的一種功能。本研究采用茜素紅染色方法，通過對比各基底表面鈣結(jié)節(jié)的多少來表征礦化程度。茜素紅以螯合方式與鈣離子結(jié)合，形成橘紅色復(fù)合物，從而識別成骨細(xì)胞礦化而產(chǎn)生的鈣結(jié)節(jié)。為了排除層狀 薄膜中包埋的HA的對茜素紅染色的影響，本研究增加了對照組，即在Ti/LbL/HA不接種細(xì)胞，而在相同的條件下孵育，染色后進(jìn)行對比。圖4.A中分別是成骨細(xì)胞在不同表面培養(yǎng)7天和14天后鈣結(jié)節(jié)染色情況，圖4.B是相應(yīng)的礦化定量結(jié)果。從圖4.B中可以發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)7和14天后，Ti/LbL/HA組的成骨細(xì)胞表現(xiàn)出最大的礦化能力，且與其他組相比具有顯著性差異，同時(shí)定量的結(jié)果與圖4.A中鈣結(jié)節(jié)染色結(jié)果相一致。以上結(jié)果說明，本研究在鈦材表面構(gòu)建的以羥基磷灰石為插層的層狀薄膜對成骨細(xì)胞的礦化有明顯的促進(jìn)作用。
[0044]因此，本發(fā)明一方面，為成骨細(xì)胞提供了良好的微環(huán)境，增加了鈦材的生物相同性，另一方面，層狀膜模擬了自然骨的層狀結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了成骨細(xì)胞的分化，誘導(dǎo)后期環(huán)骨板的形成，有利于提高鈦合金移植體的骨整合性。
【權(quán)利要求】
1.一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)制備硬硅鈣石納米線:將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成溶液，將所述硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，攪拌，得到白色懸濁液；再將本步驟得到的白色懸濁液加熱，使其發(fā)生反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，并將分離出的反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥后，得到硬硅鈣石納米線； 2)制備羥基磷灰石納米線:先將磷酸三鈉配成溶液，再將步驟I)獲得的硬硅鈣石納米線加入至磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液加熱，使其發(fā)生反應(yīng)，分離反應(yīng)產(chǎn)物，并將分離出的反應(yīng)產(chǎn)物洗滌、干燥后，獲得羥基磷灰石納米線.3)利用層層自組裝方法，在醫(yī)用鈦合金表面構(gòu)建明膠/殼聚糖多層膜，并以步驟2)獲得的羥基磷灰石納米線作為其插層材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，其特征在于:步驟I)的具體過程是:將硝酸鈣和硅酸鈉分別配成溶液，濃度均為0.2~0.8mol/L ;其次將硝酸鈣溶液逐滴加入硅酸鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液轉(zhuǎn)入四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，油浴加熱反應(yīng)，180~220°C下反應(yīng)20~28h后，分離反應(yīng)產(chǎn) 物；將本步驟的反應(yīng)產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三遍，干燥，得到硬硅鈣石納米線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，其特征在于:步驟2)的具體過程是:將磷酸三鈉配成濃度為0.1~0.5mol/L的溶液；將0.8~1.2g步驟I)獲得的硬娃鈣石納米線加入至70~IOOmL磷酸三鈉溶液中，磁力攪拌2h，生成白色懸濁液；再將本步驟的白色懸濁液轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，100~140°C下反應(yīng)20~28h后，收集反應(yīng)產(chǎn)物；將本步驟的反應(yīng)產(chǎn)物以無水乙醇、二蒸水分別清洗三次，干燥，收集羥基磷灰石納米線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有生物仿生多層結(jié)構(gòu)界面的醫(yī)用鈦合金制備方法，其特征在于:步驟3)的具體過程是:以1% (v/v)醋酸溶液制備殼聚糖溶液(gel溶液)，殼聚糖溶液中殼聚糖的濃度為I~10mg/mL，用磷酸緩沖液(PBS緩沖液)制備濃度為I~10mg/mL的明膠溶液(chi溶液)，二蒸水制備濃度為I~10mg/mL的聚乙烯亞胺溶液(PEI溶液)，二蒸水制備濃度為0.5~5mg/mL的羥基磷灰石納米線懸濁液(HA懸濁液)； 采用旋涂儀將gel溶液、chi溶液、PEI溶液和HA懸濁液噴涂到醫(yī)用鈦合金(Ti6A17Nb)表面:即先噴涂一層PEI溶液，再交叉噴涂若干層gel溶液和chi溶液，每噴涂10~20層chi溶液時(shí)，就噴涂一層HA懸濁液，使得醫(yī)用鈦合金(Ti6A17Nb)表面形成多層膜系統(tǒng)。
5.采用I~4任一項(xiàng)權(quán)利要求所述方法獲得的表面構(gòu)建有明膠/殼聚糖多層膜的醫(yī)用鈦合金材料。
【文檔編號】C01B25/32GK104013997SQ201410187059
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】蔡開勇, 奚興鳳, 楊維虎 申請人:重慶大學(xué)