本發明涉及(ji)鈦和鈦合金構件的表面改性領域，具體涉及(ji)一種四氧化(hua)三鐵(tie)/二氧化(hua)鈦磁性生物活性涂層的制備方法。

背景技術：

利用磁(ci)場(chang)治療骨(gu)組織疾病(bing)早已(yi)在臨床上廣(guang)泛(fan)開(kai)展起來。大(da)(da)量研(yan)究結果表明外(wai)加(jia)磁(ci)場(chang)能(neng)夠(gou)促(cu)(cu)進(jin)成骨(gu)細胞(bao)的增(zeng)殖和(he)分化，從而(er)促(cu)(cu)進(jin)新骨(gu)形成，還(huan)具有促(cu)(cu)進(jin)植入體與(yu)骨(gu)的整合(he)(he)、提高(gao)骨(gu)密度和(he)鈣含量，促(cu)(cu)進(jin)骨(gu)折愈(yu)合(he)(he)等作用。但(dan)傳(chuan)統(tong)的磁(ci)療通常(chang)需要比較復雜的設備，不方便(bian)使用和(he)攜(xie)帶(dai)，從而(er)極大(da)(da)地(di)限制了(le)其(qi)應用。

磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)納(na)米顆粒因其在蛋白(bai)分離、細胞分離、載藥媒介、核磁(ci)(ci)(ci)(ci)共振(zhen)成像、癌癥磁(ci)(ci)(ci)(ci)熱療、組織(zhi)修(xiu)復等(deng)(deng)(deng)生(sheng)(sheng)物領域(yu)表現出(chu)(chu)潛在的(de)(de)(de)(de)應(ying)用(yong)前景，逐漸受到(dao)科研工作者(zhe)的(de)(de)(de)(de)廣泛關(guan)(guan)注。已經(jing)報(bao)道了很多關(guan)(guan)于(yu)將(jiang)磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)納(na)米顆粒復合到(dao)硬(ying)組織(zhi)替代材(cai)(cai)料(liao)用(yong)作生(sheng)(sheng)物支架，并且顯示出(chu)(chu)了良好的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物相(xiang)容性(xing)及對細胞的(de)(de)(de)(de)增殖、分化等(deng)(deng)(deng)的(de)(de)(de)(de)促(cu)進作用(yong)。目前，國內(nei)(nei)外研究者(zhe)在制備磁(ci)(ci)(ci)(ci)性(xing)硬(ying)組織(zhi)替代材(cai)(cai)料(liao)時(shi)，主(zhu)要采用(yong)靜電紡(fang)絲(si)技(ji)(ji)術、纖(xian)維沉積技(ji)(ji)術、吸附(fu)方(fang)法和(he)球磨混勻方(fang)法等(deng)(deng)(deng)。前兩種(zhong)技(ji)(ji)術主(zhu)要用(yong)于(yu)高分子(zi)材(cai)(cai)料(liao)，后(hou)兩種(zhong)方(fang)法主(zhu)要用(yong)于(yu)陶瓷材(cai)(cai)料(liao)。然而(er)高分子(zi)材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)強度和(he)彈性(xing)模量低(di)(di)，陶瓷材(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂韌度低(di)(di)且在生(sheng)(sheng)理環境抗疲勞性(xing)差(cha)，難以獨立應(ying)用(yong)于(yu)承載部位的(de)(de)(de)(de)硬(ying)組織(zhi)替換。另一方(fang)面，上(shang)述制備方(fang)法得到(dao)的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)植入體(ti)內(nei)(nei)后(hou)會釋(shi)放(fang)出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)納(na)米顆粒，這些納(na)米顆粒對生(sheng)(sheng)物體(ti)的(de)(de)(de)(de)毒副作用(yong)仍然不明確。

鈦(tai)及(ji)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)因其優異的機械強度、化學(xue)穩定性以及(ji)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性，受到了(le)牙科和(he)骨(gu)科植(zhi)(zhi)入(ru)(ru)(ru)研究者的青睞。但和(he)其它金(jin)(jin)屬材料一樣，植(zhi)(zhi)入(ru)(ru)(ru)體(ti)內后(hou)(hou)不能(neng)與(yu)骨(gu)形成直(zhi)接的化學(xue)鍵(jian)合(he)，從而導致種(zhong)植(zhi)(zhi)體(ti)發生(sheng)松動(dong)。采(cai)用微弧氧(yang)化法對鈦(tai)和(he)鈦(tai)合(he)金(jin)(jin)進行表面處理得(de)到多孔二氧(yang)化鈦(tai)涂層，可提(ti)高其耐(nai)(nai)磨損(sun)性能(neng)、耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性能(neng)，提(ti)高生(sheng)物活性，改善種(zhong)植(zhi)(zhi)體(ti)與(yu)骨(gu)組織的結合(he)，已經(jing)得(de)到了(le)商業(ye)化應用。但是在臨(lin)床(chuang)應用上仍(reng)存在生(sheng)物活性不足等問題，植(zhi)(zhi)入(ru)(ru)(ru)體(ti)內后(hou)(hou)易形成包裹性纖維膜，與(yu)組織結合(he)不牢固，從而引起(qi)植(zhi)(zhi)入(ru)(ru)(ru)失敗。

技術實現要素：

本發(fa)明的目的在(zai)于(yu)提供一種四氧化(hua)三鐵/二氧化(hua)鈦(tai)磁(ci)性(xing)生物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)涂層的制(zhi)備(bei)方法，以克服上(shang)述現有技術存在(zai)的缺陷，本發(fa)明制(zhi)備(bei)的涂層內具(ju)(ju)有極小的微區磁(ci)場，具(ju)(ju)有良好的生物(wu)(wu)活(huo)(huo)性(xing)，利于(yu)骨細胞(bao)的附(fu)著、增殖和分化(hua)，使材(cai)料具(ju)(ju)有骨誘導性(xing)，能夠(gou)促進新(xin)骨形成，促進植(zhi)入體與骨的整(zheng)合，促進骨折愈合

為(wei)達到上述目的，本(ben)發明采用如下(xia)技術方案：

一種四氧化(hua)三鐵/二氧化(hua)鈦磁(ci)性生物(wu)活性涂(tu)層的制備(bei)方法，包括以下步驟：

步驟一：利用溶劑熱法(fa)，以乙(yi)二(er)醇為溶劑，以1,6–己二(er)胺、六水合(he)三(san)(san)氯化(hua)鐵(tie)、無水乙(yi)酸鈉為溶質，在反(fan)應釜中進行反(fan)應，反(fan)應結束后得到(dao)水溶性胺基化(hua)四氧化(hua)三(san)(san)鐵(tie)納米顆粒；

步(bu)驟二：采(cai)用微(wei)弧氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)法(fa)，以水為(wei)溶(rong)(rong)劑(ji)，以水溶(rong)(rong)性胺基化(hua)(hua)(hua)四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)三鐵納(na)米顆粒(li)、鈣鹽、磷(lin)鹽和弱酸為(wei)溶(rong)(rong)質，形成電解(jie)液(ye)，以鈦(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)試樣(yang)為(wei)陽極(ji)、不銹鋼為(wei)陰極(ji)，采(cai)用脈沖(chong)電源對(dui)鈦(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)試樣(yang)進(jin)行微(wei)弧氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理，待反應結(jie)束(shu)后，即在鈦(tai)(tai)或(huo)鈦(tai)(tai)合(he)金(jin)試樣(yang)的(de)表層生成四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)三鐵/二氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鈦(tai)(tai)磁性生物活性涂層。

進一步地，步驟1中1,6–己二(er)胺濃度為(wei)0.2–5.0mol/l，六水合氯化鐵(tie)濃度為(wei)0.05-2.0mol/l，無水乙酸鈉(na)的濃度為(wei)0.01-0.5mol/l。

進一步(bu)地，步(bu)驟(zou)一中(zhong)反應溫度為180-220℃，時間為2-24h。

進一步地，步驟一中得(de)到的水溶(rong)性胺基(ji)化四氧化三(san)鐵納米顆粒的粒徑為20-300nm。

進一步(bu)地，步(bu)驟(zou)二中弱酸(suan)為乙酸(suan)、水楊(yang)酸(suan)、檸檬酸(suan)或草(cao)酸(suan)。

進一步地，步驟二所述(shu)的鈣(gai)鹽為(wei)乙酸(suan)(suan)鈣(gai)、氯化鈣(gai)或硝酸(suan)(suan)鈣(gai)；所述(shu)的磷(lin)鹽為(wei)β-甘油磷(lin)酸(suan)(suan)鈉、磷(lin)酸(suan)(suan)鈉或磷(lin)酸(suan)(suan)氫鈉。

進(jin)一步地，步驟二電解液中水溶性胺基化(hua)四氧化(hua)三鐵納米(mi)顆粒的濃(nong)(nong)度為0.2–50g/l，鈣鹽濃(nong)(nong)度為0.1-0.5mol/l，磷(lin)鹽濃(nong)(nong)度為0.1-0.5mol/l，弱酸濃(nong)(nong)度為0.01-0.5mol/l。

進一步地，步驟(zou)二中采用脈沖電(dian)源在電(dian)壓為(wei)350–550v、頻率為(wei)50–500hz、占空比為(wei)5-40％的條件下對鈦(tai)或鈦(tai)合(he)金試樣進行微(wei)弧氧(yang)化(hua)處理。

進(jin)一步地(di)，微弧氧化(hua)處理(li)過程中陰極和陽極之(zhi)間的(de)距離為8-12cm。

進一步地，微(wei)弧氧化處(chu)理(li)的溫度為(wei)5–25℃，處(chu)理(li)時(shi)間1–10min。

與現有(you)技(ji)術相(xiang)比，本發明具有(you)以下有(you)益(yi)的技(ji)術效果：

采用本發明工藝(yi)合(he)成(cheng)的(de)四(si)氧(yang)化三鐵/二氧(yang)化鈦生物活性(xing)涂(tu)層，與鈦及其合(he)金相比，該涂(tu)層內具(ju)(ju)有(you)(you)(you)極(ji)小的(de)微區磁場(chang)，具(ju)(ju)有(you)(you)(you)良好(hao)的(de)生物活性(xing)，利于骨(gu)細(xi)胞的(de)附(fu)著、增殖和(he)分(fen)化，使(shi)材料具(ju)(ju)有(you)(you)(you)骨(gu)誘(you)導(dao)性(xing)，能夠(gou)促進新骨(gu)形成(cheng)，促進植入體(ti)與骨(gu)的(de)整合(he)，促進骨(gu)折愈合(he)；同時，該磁性(xing)材料還能響應外加(jia)磁場(chang)，通(tong)過外加(jia)交變磁場(chang)產(chan)生磁熱(re)效應使(shi)病灶區升溫，殺死腫瘤細(xi)胞，從而實現骨(gu)癌磁熱(re)療(liao)的(de)作用。

進一(yi)步地(di)，通過(guo)控制(zhi)工藝條件，本發明工藝合成的(de)四氧化三鐵(tie)/二氧化鈦涂層解決了(le)目前制(zhi)備(bei)方法制(zhi)備(bei)的(de)磁性(xing)硬組(zu)織植(zhi)(zhi)入材料(liao)植(zhi)(zhi)入后的(de)細(xi)胞(bao)毒性(xing)以及后期粒(li)子(zi)釋放等的(de)問題，在保(bao)證涂層結合力和強度的(de)同(tong)時，使得涂層具有一(yi)定的(de)鐵(tie)磁性(xing)(ms為0.1-0.5emu/g)。

附圖說明

圖1為(wei)本發明實(shi)施例(li)1得到的(de)fe3o4納米顆粒的(de)sem圖；

圖2為本發(fa)明實施例1得到的涂層的sem圖；

圖(tu)3為本發明實(shi)施例(li)1得(de)到的涂層(ceng)的能譜圖(tu)；

圖4為(wei)本發明實施例1得到的涂層磁滯回線。

具體實施方式

下面對本發明的(de)實施方(fang)式做進(jin)一步詳(xiang)細描(miao)述：

一種四氧化(hua)三鐵/二(er)氧化(hua)鈦(tai)磁性生(sheng)物(wu)活性涂層的(de)制備方法，包括以下步驟：

步驟一：利用溶(rong)劑熱(re)法(fa)，以乙二(er)(er)(er)醇為溶(rong)劑，1,6–己二(er)(er)(er)胺、六水(shui)(shui)(shui)合三氯化鐵、無水(shui)(shui)(shui)乙酸(suan)鈉為溶(rong)質(zhi)，其中(zhong)1,6–己二(er)(er)(er)胺濃度(du)(du)為0.2–5.0mol/l，六水(shui)(shui)(shui)合氯化鐵濃度(du)(du)為0.05-2.0mol/l，無水(shui)(shui)(shui)乙酸(suan)鈉的濃度(du)(du)為0.01-0.5mol/l，在高溫高壓反(fan)應(ying)釜中(zhong)進(jin)行反(fan)應(ying)，反(fan)應(ying)溫度(du)(du)為180-220℃，時間(jian)為2-24h，反(fan)應(ying)結(jie)束后得到粒徑為20-300nm的水(shui)(shui)(shui)溶(rong)性胺基化四氧化三鐵納米顆粒；

步驟二(er)：采(cai)用微(wei)(wei)弧(hu)(hu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)法，以(yi)水為(wei)溶(rong)劑(ji)，以(yi)水溶(rong)性胺(an)基化(hua)(hua)四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)三鐵(tie)納(na)米顆粒、鈣鹽、磷鹽和弱酸為(wei)溶(rong)質，形成電(dian)解液，電(dian)解液中水溶(rong)性胺(an)基化(hua)(hua)四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)三鐵(tie)納(na)米顆粒的濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)0.2–50g/l，鈣鹽濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)0.1-0.5mol/l，磷鹽濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)0.1-0.5mol/l，弱酸濃(nong)(nong)度(du)(du)為(wei)0.01-0.5mol/l，以(yi)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合金試樣(yang)為(wei)陽(yang)極(ji)、不(bu)銹鋼為(wei)陰極(ji)，采(cai)用脈沖電(dian)源在電(dian)壓(ya)為(wei)350–550v、頻率為(wei)50–500hz、占空(kong)比為(wei)5-40％對鈦(tai)(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合金試樣(yang)進行微(wei)(wei)弧(hu)(hu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)處(chu)理(li)，處(chu)理(li)過程中陰極(ji)和陽(yang)極(ji)之(zhi)間的距離(li)為(wei)8-12cm，且微(wei)(wei)弧(hu)(hu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)處(chu)理(li)的溫度(du)(du)為(wei)5–25℃，處(chu)理(li)時間1–10min，待反應(ying)結束(shu)后(hou)，即在鈦(tai)(tai)(tai)(tai)或鈦(tai)(tai)(tai)(tai)合金試樣(yang)的表層生(sheng)成四(si)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)三鐵(tie)/二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鈦(tai)(tai)(tai)(tai)磁性生(sheng)物(wu)活性涂層。

下面結(jie)合(he)實施(shi)例對本發(fa)明做進一步詳細描述：

實施例1

第一步：配置180ml以(yi)1,6–己(ji)(ji)二胺、六水合(he)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵、無水乙(yi)酸鈉為(wei)溶(rong)質和以(yi)乙(yi)二醇為(wei)溶(rong)劑的溶(rong)液(ye)，其中1,6–己(ji)(ji)二胺濃度為(wei)1.4mol/l、六水合(he)三(san)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)鐵濃度為(wei)0.1mol/l、無水乙(yi)酸鈉濃度為(wei)0.06mol/l，然后將上述(shu)溶(rong)液(ye)轉(zhuan)入250ml高溫(wen)高壓反應釜內，198℃條件下(xia)保溫(wen)6h，即可制備(bei)得到尺寸為(wei)160nm的水溶(rong)性胺基化(hua)(hua)(hua)四氧化(hua)(hua)(hua)三(san)鐵納米顆粒。

第二步(bu)：在(zai)(zai)由0.2mol/l的(de)乙(yi)(yi)酸鈣(gai)、0.2mol/l的(de)β–甘油磷酸鈉和(he)0.167mol/l乙(yi)(yi)酸的(de)復合溶液中，加入5.0g上(shang)述(shu)制得(de)的(de)胺基化四氧(yang)化三(san)鐵納米顆粒，形成電(dian)解(jie)液，以鈦為(wei)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)、不銹鋼為(wei)陰極(ji)(ji)，采用(yong)脈沖電(dian)源(yuan)在(zai)(zai)電(dian)壓為(wei)500v、頻率為(wei)500hz、占空比為(wei)7.5％、陰陽(yang)(yang)極(ji)(ji)板間距為(wei)8cm的(de)條(tiao)件下對鈦進行微弧等離子處理(li)，處理(li)時(shi)間3min，保持電(dian)解(jie)液的(de)溫度(du)在(zai)(zai)15℃，可在(zai)(zai)鈦表面形成四氧(yang)化三(san)鐵/二氧(yang)化鈦磁性生(sheng)物活性涂層，其(qi)飽和(he)磁化強(qiang)度(du)可達0.207emu/g。

實施例2

第一步：配(pei)置(zhi)180ml以1,6–己二(er)胺、六水(shui)合三氯(lv)化鐵、無水(shui)乙酸鈉為溶(rong)質和以乙二(er)醇(chun)為溶(rong)劑的溶(rong)液，其中1,6–己二(er)胺濃(nong)度(du)為0.2mol/l1,6–己二(er)胺、六水(shui)合三氯(lv)化鐵濃(nong)度(du)為2.0mol/l、無水(shui)乙酸鈉濃(nong)度(du)為0.01mol/l，然后將上述溶(rong)液轉入(ru)250ml高溫高壓反(fan)應(ying)釜(fu)內，220℃條件下保溫2h，即可制備(bei)得到尺寸為20nm的水(shui)溶(rong)性胺基化四氧化三鐵納(na)米顆粒。

第二(er)步：在(zai)由0.5mol/l的(de)氯(lv)化鈣、0.5mol/l的(de)磷酸(suan)鈉和(he)0.01mol/l草酸(suan)的(de)復合溶液(ye)(ye)中，加入0.2g上述制得的(de)胺(an)基化四氧化三鐵(tie)納米顆(ke)粒，形(xing)成電(dian)(dian)解(jie)液(ye)(ye)，以鈦(tai)為(wei)陽極(ji)、不銹(xiu)鋼為(wei)陰極(ji)，采(cai)用(yong)脈沖電(dian)(dian)源在(zai)電(dian)(dian)壓為(wei)550v、頻(pin)率為(wei)350hz、占空比為(wei)5％、陰陽極(ji)板(ban)間距為(wei)10cm的(de)條(tiao)件(jian)下對(dui)鈦(tai)進行微弧等離子處理(li)，處理(li)時(shi)間10min，保持電(dian)(dian)解(jie)液(ye)(ye)的(de)溫度(du)(du)在(zai)25℃，可在(zai)鈦(tai)表(biao)面形(xing)成四氧化三鐵(tie)/二(er)氧化鈦(tai)磁性生物活性涂層，其飽和(he)磁化強(qiang)度(du)(du)可達0.107emu/g。

實施例3

第一(yi)步：配(pei)置180ml以1,6–己(ji)二胺、六水(shui)(shui)(shui)(shui)合三氯化(hua)(hua)鐵(tie)、無(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)乙(yi)酸(suan)鈉為(wei)(wei)溶(rong)(rong)質和以乙(yi)二醇為(wei)(wei)溶(rong)(rong)劑的溶(rong)(rong)液(ye)，其中1,6–己(ji)二胺濃(nong)度(du)為(wei)(wei)5.0mol/l1,6–己(ji)二胺、六水(shui)(shui)(shui)(shui)合三氯化(hua)(hua)鐵(tie)濃(nong)度(du)為(wei)(wei)0.05mol/l、無(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)乙(yi)酸(suan)鈉濃(nong)度(du)為(wei)(wei)0.5mol/l，然后將(jiang)上(shang)述溶(rong)(rong)液(ye)轉入250ml高(gao)溫高(gao)壓反應釜(fu)內(nei)，180℃條件下(xia)保(bao)溫24h，即可制備得到尺寸為(wei)(wei)300nm的水(shui)(shui)(shui)(shui)溶(rong)(rong)性胺基化(hua)(hua)四氧(yang)化(hua)(hua)三鐵(tie)納米(mi)顆粒(li)。

第二步：在(zai)由0.1mol/l的(de)硝(xiao)酸鈣、0.1mol/l的(de)磷酸氫鈉和0.5mol/l水楊酸的(de)復合溶液中，加入50g上述制得的(de)胺基化(hua)(hua)四(si)氧化(hua)(hua)三(san)鐵納米顆(ke)粒，形成電(dian)解液，以(yi)鈦(tai)合金為陽(yang)極(ji)、不銹(xiu)鋼為陰極(ji)，采用脈沖(chong)電(dian)源在(zai)電(dian)壓為350v、頻率(lv)為50hz、占空比為40％、陰陽(yang)極(ji)板間距(ju)為12cm的(de)條(tiao)件下對鈦(tai)進行微(wei)弧(hu)等(deng)離(li)子處理，處理時間1min，保持電(dian)解液的(de)溫度(du)在(zai)5℃，可在(zai)鈦(tai)表面形成四(si)氧化(hua)(hua)三(san)鐵/二氧化(hua)(hua)鈦(tai)磁性生物活(huo)性涂層，其飽(bao)和磁化(hua)(hua)強度(du)可達0.357emu/g。