一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法，該醫(yī)用鈦金屬材料包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝1代以上的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。本發(fā)明的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，在醫(yī)用鈦金屬材料表面共價接枝了具有生物活性和抑菌性的樹枝狀大分子，有效改善了鈦金屬材料的生物相容性、穩(wěn)定性和抑菌性，使其對常見菌種如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌率可達98%以上；生物活性涂層結(jié)合牢固，不易脫落，解決了現(xiàn)有技術中鈦金屬表面改性涂層容易脫落，從而導致植入材料失效的問題。
【專利說明】一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料表面改性【技術領域】，具體涉及一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，同時還涉及一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]鈦金屬以及鈦合金以其良好的生物相容性、與骨組織相近的彈性模量及在生物環(huán)境下優(yōu)良的抗腐蝕性，在人工骨替代材料方面得到了廣泛研究和臨床上的應用。但是，鈦金屬材料本質(zhì)上屬于生物惰性材料，本身不具備生物活性，不能誘導磷酸鹽沉積，種植體與骨組織之間不能形成強有力的化學骨性結(jié)合，與骨的結(jié)合只是一種機械嵌合，長期使用后會產(chǎn)生松動現(xiàn)象；另外，植入體在生物體內(nèi)發(fā)生細菌感染依然是導致植入體失效的主要原因之一。為提高植入體與骨組織之間的界面融合，并改善植入體的抑菌性，需要對鈦金屬及鈦合金的表面進行改性，以改善其生物相容性和抑菌性，更好的適應臨床的需要，從而提高植入體的臨床成功率。
[0003]目前，改善鈦金屬生物活性的方法主要是在其表面引入羥基磷灰石或其他生物活性陶瓷涂層，以改變鈦金屬材料表面層的結(jié)構(gòu)、化學成分，從而賦予鈦金屬材料良好的生物活性，實現(xiàn)骨移植材料與硬組織間的生物活性結(jié)合。一般認為，作為骨組織植入材料，在臨床應用中除了由于植入后引起感染需更換外，還由于材料在植入生體后，在受力和體液的共同作用下，涂層部分脫落以及溶解等導致涂層失效，植入體壽命縮短，從而引起植入材料失效。因此，上述方法雖然可以改善鈦金屬材料的生物相容性和抑菌性，但是，其所得到的表面涂層與醫(yī)用鈦金屬之間一般為物理結(jié)合，普遍存在表面改性涂層與鈦金屬材料結(jié)合強度較弱，在臨床應用中存在涂層容易脫落，從而導致植入材料失效的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，解決現(xiàn)有技術中鈦金屬表面改性涂層容易脫落，從而導致植入材料失效的問題。
[0005]本發(fā)明的第二個目的是提供一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代以上的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0007]所述醫(yī)用鈦金屬為純鈦或鈦合金。
[0008]所述生物活性涂層的厚度為50~lOOnm。
[0009]所述帶有氨基的樹枝狀大分子是由丙烯酸甲酯與乙二胺反應制得的。
[0010]一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0011]I)清洗:將醫(yī)用鈦金屬表面打磨、拋光并清洗干凈；
[0012]2)表面氧化:將清洗干凈的醫(yī)用鈦金屬置于氧化性溶液中，在60~90°C條件下進行氧化處理，處理時間為0.1~50h，得表面具有氧化鈦層的醫(yī)用鈦金屬材料；
[0013]3)端氨基化:將步驟2)所得表面具有氧化鈦層的醫(yī)用鈦金屬材料置于甲苯中，加入帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑進行回流反應，反應5~48h后取出并晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gtl-NH2 ；
[0014]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于第一甲醇中，加入丙烯酸甲酯，在惰性氣氛、10~50°C條件下進行第一反應，反應I~6天后取出、醇洗并干燥，再置于第二甲醇中，加入乙二胺，在惰性氣氛與10~50°C條件下進行第二反應，反應I~6天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NH2 ；
[0015]將G1-NH2置于第一甲醇中，重復步驟4)的操作，重復I次后得到表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2 ;重復2次后得到表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2 ;以此類推，重復η-1次后，即得表面共價接枝η代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gn-NH20
[0016]步驟2)中所述氧化性溶液為piranha溶液或堿溶液。
[0017]所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中的任意一種或其組合；所述堿溶液的濃度為2~lOmol/L。
[0018]步驟3)中所述帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨丙基三甲氧基硅烷、Y-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β (氣乙基)_ Y _氣丙基二甲氧基硅烷、N-β (氣乙基)_ Y _氣丙基二乙氧基硅烷中的任意一種。
[0019]所述硅烷偶聯(lián)劑的加入量為使硅烷偶聯(lián)劑與甲苯的體積比為I~10:1000。
[0020]步驟4)中，所述第一甲醇與丙烯酸甲酯的體積比為50:10~30 ;所述第二甲醇與乙二胺的體積比為50:15~40。
[0021]步驟4)中，所述丙烯酸甲酯與乙二醇的體積比為10~30:15~40。
[0022]樹枝狀大分子是一類具有特定三維結(jié)構(gòu)和高度支化結(jié)構(gòu)的新型大分子，其獨特的分子結(jié)構(gòu)和物理化學性質(zhì)以及良好的生物相容性，使之在生物醫(yī)藥領域中具有潛在的應用。本發(fā)明采用樹枝狀大分子對鈦基金屬表面進行共價功能化，所得表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料為樹枝狀大分子雜化的鈦金屬醫(yī)用人工骨替代材料，充分發(fā)揮了鈦金屬與樹枝狀大分子兩者的優(yōu)勢，提高了生物活性涂層與鈦基底材料之間界面的結(jié)合強度。
[0023]本發(fā)明的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，表面具有由氧化鈦層和樹枝狀大分子層構(gòu)成的生物活性涂層，層層之間以共價鍵結(jié)合，在醫(yī)用鈦金屬材料表面共價接枝了具有生物活性和抑菌性的樹枝狀大分子，有效改善了鈦金屬材料的生物相容性和抑菌性，使鈦金屬材料具有良好的生物相容性、穩(wěn)定性和抑菌性，對常見菌種如大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的抑菌率可達98%以上；生物活性涂層結(jié)合牢固，不易脫落，解決了現(xiàn)有技術中鈦金屬表面改性涂層容易脫落，從而導致植入材料失效的問題，滿足植入材料對抗菌性和生物活性的需求。
[0024]本發(fā)明的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，采用清洗、表面氧化、端氨基化、共價接枝樹枝狀大分子的工藝，在醫(yī)用鈦金屬表面形成均勻、化學穩(wěn)定性好的生物活性活性涂層，所得表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，鈦金屬基底與具有抑菌作用的樹枝狀大分子之間以化學作用力結(jié)合，抑菌性好；制備方法工藝簡單，操作方便，無需特殊設備，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，可以擴展到其他醫(yī)用金屬材料的表面改性。
【專利附圖】

【附圖說明】[0025]圖1為Gtl-NH2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為G1-NH2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為G2-NH2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為G3-NH2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為實施例13的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法的工藝流程圖；
[0030]圖6為純鈦片的掃描電鏡圖；
[0031 ] 圖7為實施例7所得氧化鈦片的掃描電鏡圖；
[0032]圖8為實施例7所得Gtl-NH2的掃描電鏡圖；
[0033]圖9為實施例17所得G4-NH2的掃描電鏡圖；
[0034]圖10為不同鈦金屬材料的接觸角示意圖，其中(a)為純鈦片，(b)為實施例7所得氧化鈦片，(c)為實施例7所得Gtl-NH2, Cd)為實施例7所得G1-NH2, Ce)為實施例9所得G2-NH2, Cf)為實施例 13 所得 G3-NH2 ；
[0035]圖11為不同鈦金屬材料的X射線衍射圖，其中(a)為實施例1所得Gtl-NH2, (b)為實施例7所得G1-NH2, (c)為實施例9所得G2-NH2, Cd)為實施例13所得G3-NH2, (e)為實施例17所得G4-NH2 ；
[0036]圖12為純鈦片的抑菌性實驗結(jié)果示意圖，其中，A為細菌計數(shù)，B為純鈦片表面的掃描電鏡圖；
[0037]圖13為實施例17所得G4-NH2醫(yī)用鈦片的抑菌性實驗結(jié)果示意圖，其中，A為細菌計數(shù)，B為G4-NH2醫(yī)用鈦片表面的掃描電鏡圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0039]實施例1
[0040]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0041]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0042]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0043]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于piranha溶液中，在60°C條件下進行氧化處理，處理時間為60min，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0044]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入5ml的Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應15h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gtl-NH2 ；G0-NH2的結(jié)構(gòu)如圖1所示；
[0045]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與10°c條件下進行第一反應，反應6天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與10°C條件下進行第二反應，反應6天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NH2 ；G1-NH2的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
[0046]實施例2
[0047]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0048]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0049]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0050]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于piranha溶液中，在90°C條件下進行氧化處理，處理時間為6min，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0051]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入Iml的Y -氨丙基三乙氧基硅烷進行回流反應，反應48h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為 Gtl-NH2 ；
[0052]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入IOml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與50°C條件下進行第一反應，反應I天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第 二甲醇中，加入15ml乙二胺，在惰性氣氛與50°C條件下進行第二反應，反應I天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0053]實施例3
[0054]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0055]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0056]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0057]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于piranha溶液中，在75°C條件下進行氧化處理，處理時間為30min，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0058]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入IOml的N-β (氨乙基)-Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應5h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gtl-NH2 ；
[0059]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入30ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入40ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0060]實施例4[0061]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0062]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0063]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0064]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于濃度為5mol/L的氫氧化鈉溶液中，在60°C條件下進行氧化處理，處理時間為50h，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0065]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入5ml的N-β (氨乙基)_ Y -氨丙基三乙氧基硅烷進行回流反應，反應15h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gtl-NH2 ；
[0066]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0067]實施例5
[0068]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面 共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0069]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0070]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0071]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于濃度為2mol/L的氫氧化鈉溶液中，在75°C條件下進行氧化處理，處理時間為25h，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0072]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入Iml的Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應48h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為 Gtl-NH2 ；
[0073]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入IOml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入15ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0074]實施例6
[0075]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0076]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0077]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0078]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于濃度為10mol/L的氫氧化鈉溶液中，在90°C條件下進行氧化處理，處理時間為5h，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0079]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入IOml的Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應5h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為 Gtl-NH2 ； [0080]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入30ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與50°C條件下進行第一反應，反應I天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入40ml乙二胺，在惰性氣氛與50°C條件下進行第二反應，反應I天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0081]實施例7
[0082]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0083]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0084]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0085]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于氫氧化鈉濃度為2.5mol/L、碳酸鈉濃度為
2.5mol/L的混合溶液中，在75°C條件下進行氧化處理，處理時間為30h，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；
[0086]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入5ml的Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應15h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為 Gtl-NH2 ；
[0087]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入30ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0088]實施例8
[0089]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0090]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，包括下列步驟:
[0091]I)清洗:取規(guī)格為IOmmXlOmmXlmm的純鈦片，表面打磨、拋光處理后，依次置于丙酮、乙醇、去離子水中各超聲清洗lOmin，得表面清潔的純鈦片；
[0092]2)表面氧化:將表面清潔的純鈦片置于氫氧化鈉濃度為2mol/L、碳酸鈉濃度為2mol/L的、碳酸氫鈉濃度為lmol/L的混合溶液中，在75°C條件下進行氧化處理，處理時間為50h，得表面具有氧化鈦層的氧化鈦片；[0093]3)端氨基化:將步驟2)所得氧化鈦片置于IL的甲苯中，加入5ml的Y -氨丙基三甲氧基硅烷進行回流反應，反應48h后取出并自然晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為 Gtl-NH2 ；
[0094]4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入30ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與50°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與50°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NHy
[0095]實施例9
[0096]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0097]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例7所得G1-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2 ；G2-NH2的結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0098]實施例10
[0099]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0100]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例2所得G1-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與回流條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2。
[0101]實施例11
[0102]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0103]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例3所得G1-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與回流條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2。
[0104]實施例12
[0105]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0106]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例4所得G1-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與回流條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2。
[0107]實施例13
[0108]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0109]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例9所得G2-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2 ；G3-NH2的結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0110]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法的工藝流程圖如圖5所示。
[0111]實施例14
[0112]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0113]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例10所得G2-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2。
[0114]實施例15
[0115]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0116]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例11所得匕-冊12置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2。
[0117]實施例16
[0118]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。[0119]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例12所得匕-冊12置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2。
[0120]實施例17 [0121]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0122]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例13所得G3-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G4-NH2。
[0123]實施例18
[0124]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0125]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例14所得匕-冊12置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G4-NH2。
[0126]實施例19
[0127]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0128]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例15所得G3-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G4-NH2。
[0129]實施例20
[0130]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
[0131]本實施例的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，是將實施例16所得G3-NH2置于50ml干燥的第一甲醇中，加入20ml的丙烯酸甲酯，在惰性氣氛與30°C條件下進行第一反應，反應3天后取出、醇洗并真空干燥，再置于50ml的干燥的第二甲醇中，加入25ml乙二胺，在惰性氣氛與30°C條件下進行第二反應，反應3天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝4代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G4-NH2。
[0132]實驗例I
[0133]本實驗例對實施例7所用純鈦片、所得氧化鈦片、Gtl-NH2以及實施例17所得G4-NH2進行掃描電鏡觀察和能譜分析，所得電鏡圖如圖6-9所示，能譜分析結(jié)果如表1-4所示。
[0134]表1實施例7所用純鈦片的能譜分析結(jié)果(與圖6對應)
【權利要求】
1.一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料，其特征在于:包括醫(yī)用鈦金屬，所述醫(yī)用鈦金屬表面具有生物活性涂層，所述生物活性涂層包括氧化鈦層和樹枝狀大分子層，所述樹枝狀大分子層是在氧化鈦層的表面共價接枝I代以上的帶有端氨基的樹枝狀大分子形成的。
2.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)用鈦金屬材料，其特征在于:所述生物活性涂層的厚度為50 ~lOOnm。
3.根據(jù)權利要求1所述的醫(yī)用鈦金屬材料，其特征在于:所述帶有氨基的樹枝狀大分子是由丙烯酸甲酯與乙二胺反應制得的。
4.一種表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:包括下列步驟: 1)清洗:將醫(yī)用鈦金屬表面打磨、拋光并清洗干凈； 2)表面氧化:將清洗干凈的醫(yī)用鈦金屬置于氧化性溶液中，在60~90°C條件下進行氧化處理，處理時間為0.1~50h，得表面具有氧化鈦層的醫(yī)用鈦金屬材料； 3)端氨基化:將步驟2)所得表面具有氧化鈦層的醫(yī)用鈦金屬材料置于甲苯中，加入帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑進行回流反應，反應5~48h后取出并晾干，得端氨基化的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gtl-NH2 ； 4)共價接枝樹枝狀大分子:將Gtl-NH2置于第一甲醇中，加入丙烯酸甲酯，在惰性氣氛、10~50°C條件下進行第一反應，反應I~6天后取出、醇洗并干燥，再置于第二甲醇中，加入乙二胺，在惰性氣氛與10~50°C條件下進行第二反應，反應I~6天后取出、醇洗并干燥，即得表面共價接枝I代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G1-NH2 ； 將G1-NH2置于第一甲醇中，重復步驟4)的操作，重復I次后得到表面共價接枝2代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G2-NH2 ;重復2次后得到表面共價接枝3代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為G3-NH2 ;以此類推，重復η-1次后，即得表面共價接枝η代的帶有端氨基的樹枝狀大分子的醫(yī)用鈦金屬材料，記為Gn-NH2。
5.根據(jù)權利要求4所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中所述氧化性溶液為piranha溶液或堿溶液。
6.根據(jù)權利要求5所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:所述堿溶液為氫氧化鈉溶液、碳酸鈉溶液、碳酸氫鈉溶液中的任意一種或其組合；所述堿溶液的濃度為2~10mol/L。
7.根據(jù)權利要求4所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:步驟3)中所述帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑為Y-氨丙基二甲氧基硅烷、Y_氨丙基二乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-氨丙基二甲氧基硅烷、N- β (氨乙基)-氨丙基二乙氧基硅烷中的任意一種。
8.根據(jù)權利要求4或6所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:所述帶氨基的硅烷偶聯(lián)劑的加入量為使硅烷偶聯(lián)劑與甲苯的體積比為I~10:1000。
9.根據(jù)權利要求4所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中，所述第一甲醇與丙烯酸甲酯的體積比為50:10~30;所述第二甲醇與乙二胺的體積比為50:15~40。
10.根據(jù)權利要求4或9所述的表面改性的醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其特征在于:步驟4)中，所述丙烯酸甲酯與乙二醇的體積比為10~30:15~40。
【文檔編號】C23C28/00GK103540934SQ201310495808
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權日:2013年10月21日
【發(fā)明者】彭淑鴿, 任萍, 祝迎春 申請人:河南科技大學