【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及骨植入體表面改性，具體涉及一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法和應用。
技術介紹
1、目前，骨科植入物材料主要包括陶瓷類、聚合物類、金屬類和復合材料。其中，生物醫用金屬材料因其優異的機械性能和可加工性，成為最為廣泛應用的骨植入材料。傳統醫用不銹鋼成本低、力學性能優越、耐腐蝕性好，但局部腐蝕易釋放有害金屬離子或碎片，對人體造成潛在危害，需進行表面防護。鈦及其合金具備高強度、良好耐腐蝕性和優異生物相容性，廣泛用于骨科和牙科植入物。然而，其高彈性模量易導致應力屏蔽效應，引發植入體松動和感染風險。鈦合金的生物惰性也限制了其骨整合和抗菌性能的提升。第二代骨植入材料，如聚醚醚酮（peek），因其彈性模量接近皮質骨，且具有優良的耐磨性、放射線透過性和生物相容性，成為新興骨植入物材料。然而，peek的生物惰性阻礙了其與骨組織的有效結合，限制了臨床應用。目前的研究主要集中于表面改性和添加活性材料，以提升peek的生物活性和相容性。盡管現有技術在一定程度上改善了金屬和高分子植入材料的性能，但如何在保證材料優異機械性能的前提下，實現更強的生物活性和抗菌效果，仍是骨植入材料研究中的一大挑戰。因此，開發具有更強黏附性和生物活性的仿生礦化涂層，以改善骨植入材料與骨組織的界面結合性能，成為推動該領域臨床應用的關鍵技術方向。
2、水凝膠因其獨特的可調機械性能和優異的生物相容性，在組織工程領域具有廣泛的應用前景。通過引入鈣磷化合物或碳酸鈣等無機礦化物，使得制備的水凝膠在保持水凝膠力學性能的同時，兼具良好的骨誘導能力，從而顯著增強了
3、綜上所述，現有的骨植入體表面的水凝膠涂層改性技術面臨制備過程復雜、周期性長以及涂層與基底結合性能不足等問題。因此，開發一種制備簡單、黏附性強且具有仿生礦化特性的水凝膠涂層對于提升骨植入體的臨床應用潛力具有重要意義。
技術實現思路
1、針對上述
技術介紹
中存在的不足，本專利技術主要解決現有骨植入體表面生物活性差、改性涂層粘附力弱、成骨性能不佳等問題。本專利技術提供一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法和應用。該方法制備的復合涂層能夠與基體材料形成強黏附，顯著提高涂層的穩定性，并提供了一種簡易的仿生礦化方法縮短了礦化的時間，在骨植入體表面形成了均勻沉積的羥基磷灰石涂層。
2、本專利技術第一個目的是提供一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，包括以下步驟：
3、將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液后，再進行單次凍融循環，隨后進行退火處理；
4、將退火處理后的骨植入體交替浸泡于含鈣溶液和含磷溶液中，進行表面礦化處理；隨后將表面礦化處理后的產物進行誘導成為羥基磷灰石；即在骨植入體表面獲得強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層。
5、優選的，表面礦化處理時，包括：
6、將退火處理后的骨植入體置于含磷溶液浸泡2~4分鐘，隨后在去離子水中沖洗10~15秒，再浸入含鈣溶液中2~4分鐘，并在去離子水中沖洗10~15秒，以此重復該循環3~6次。
7、優選的，所述含磷溶液為磷酸氫二鉀溶液，其濃度為200~400mm；
8、所述含鈣溶液為氯化鈣溶液，其濃度為300~600mm。
9、優選的，將表面礦化處理后的產物進行誘導成為羥基磷灰石，包括：
10、將表面礦化處理后的骨植入體置于氯化鈣溶液中浸泡24~36小時，使表面礦化處理后的產物進行誘導成為羥基磷灰石；
11、其中，羥基磷灰石中的鈣磷比為1.60~1.75，顆粒大小為300~500?nm。
12、優選的，在表面礦化處理之前，還包括：將退火處理后的骨植入體分別浸泡在1?m的ph=9的tris緩沖溶液中12~24小時。
13、優選的，將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液時，包括至少一次浸入聚乙烯醇溶液中；其中，每次浸入的過程是將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液中，確保表面無氣泡生成后，取出置于烘箱中干燥10~15分鐘；
14、將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液之后，于室溫靜置0.5~1小時；其中，所述聚乙烯醇溶液的濃度為10?~12wt%。
15、優選的，單次凍融循環，包括：將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液后，置于-20~?-18℃冷凍8~10小時，再于室溫下解凍2~4小時。
16、優選的，退火處理的溫度為100~110℃，退火時長為90~120分鐘。
17、本專利技術第二個目的是提供一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層，是由上述的方法而制得，其中，強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的厚度為15-23?μm，界面韌性可達208.54j/m2。
18、本專利技術第三個目的是提供一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層在骨植入體中的應用。
19、與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：
20、本專利技術提供了一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法和應用，通過退火，誘導水凝膠內部有序納米晶疇和表面氫鍵的產生，提高了涂層的黏附性能；仿生礦化后表面的羥基磷灰石有利于表面成骨細胞的增殖和黏附，進而促進了骨組織的修復。
21、本專利技術采用退火處理增加水凝膠的交聯度，涂層外觀平整，黏附性能優良。
22、本專利技術提供了一種制備礦化水凝膠涂層的方法，工藝簡單，原料廉價且制備時間短，在水凝膠表層形成了均勻的羥基磷灰石涂層，此方法適用于多種骨植入材料，有利于投入工業生產。
23、本專利技術采用浸涂法在骨植入體表面涂覆了強黏附水凝膠涂層，通過調節浸涂次數，可以控制涂層的厚度和表面平整度。
24、本專利技術調控礦化溶液的浸泡時間，可控制礦化涂層的厚度和分布，從而調節骨植入體的生物學性能。
25、本專利技術采用等離子體處理或磺化處理對骨植入材料進行預處理，通過預處理增加骨植入體表面活性基團，提升了材料改性效果。
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1.一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，表面礦化處理時，包括：
3.根據權利要求2所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，所述含磷溶液為磷酸氫二鉀溶液，其濃度為200~400mM；所述含鈣溶液為氯化鈣溶液，其濃度為300~600mM。
4.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，將表面礦化處理后的產物進行誘導成為羥基磷灰石，包括：
5.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，在表面礦化處理之前，還包括：將退火處理后的骨植入體分別浸泡在1?M的pH=9的Tris緩沖溶液中12~24小時。
6.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液時，包括至少一次浸入聚乙烯醇溶液中；其中，每次浸入的過程是將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液中，確保表面無氣泡生成后，取出置于
7.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，單次凍融循環，包括：將表面預處理后的骨植入體浸入聚乙烯醇溶液后，置于-20~?-18℃冷凍8~10小時，再于室溫下解凍2~4小時。
8.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，退火處理的溫度為100~110℃，退火時長為90~120分鐘。
9.一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層，其特征在于，是由權利要求1~8任一項所述的方法而制得，其中，強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的厚度為15-23?μm，界面韌性可達208.54?J/m2。
10.一種權利要求9所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層在骨植入體中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，表面礦化處理時，包括：
3.根據權利要求2所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，所述含磷溶液為磷酸氫二鉀溶液，其濃度為200~400mm；所述含鈣溶液為氯化鈣溶液，其濃度為300~600mm。
4.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，將表面礦化處理后的產物進行誘導成為羥基磷灰石，包括：
5.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，在表面礦化處理之前，還包括：將退火處理后的骨植入體分別浸泡在1?m的ph=9的tris緩沖溶液中12~24小時。
6.根據權利要求1所述的強黏附性的仿生礦化水凝膠涂層的制備方法，其特征在于，將表面預處理后的骨植...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳強，張書群，楊欣玥，蔣曉丹，張鈺涵，盧婷利，
申請(專利權)人：西北工業大學，
類型：發明
國別省市：
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