钛基生物医用材料的阳极氧化表面改性.pdf

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1、理论·实践钛基生物医用材料的阳极氧化表面改性张海平(国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州215000)摘要：生物医用钛及其合金植入体的骨再生能力差，与周围组织结合能力不佳，因而需要通过表面改性技术赋予其相应的生物相容性、生物活性和抗菌性的同时改善其耐磨性和耐蚀性等。本文旨在对钛基生物医用材料的阳极氧化表面改性进行总结和分析，从而为以后的相关专利审查提供参考。关键词：钛;钛合金;阳极氧化;微弧氧化;生物活性0引言纳米管复合涂层的方法，首先在含HF的二甲亚砜溶液中，通过阳极氧化，在纯钛表面构筑一层氧化钛纳米管阵列膜，然后钛及其合金由于具有良好的可加工性、机械力学性能、耐腐蚀性

2、能，以及较低的弹性模量和优于其它医用金属的生物相将氧化钛纳米管阵列膜置于含CaCl2、NaH2PO4、EDTA的水溶液中，在水热条件下诱导羟基磷灰石在纳米管阵列膜表面容性而在20世纪40年代被引入生物医学领域，70年代中期开[1]结晶沉积，从而制得与基体界面具有良好结合强度的羟基磷始在医学上获得广泛应用。虽然钛及其合金被广泛用作植入灰石涂层。材料，但由于其自身缺乏骨诱导性能，生物活性差，导致植入体使用寿命受到影响，严重影响了钛种植体的稳定性及远期广州南枫生物科技有限公司在2009年的专利成功率。因此，迫切需要通过表面改性技术赋予钛及其合金相CN101624719A中公开了一种用于钛基微

3、弧氧化的电解质溶应的生物相容性、生物活性和抗菌性并改善其耐磨性和耐蚀液及方法，以钛片为阳极，不锈钢为阴极，进行分段式微弧氧性等性能。化；由此制备的膜层生物活性良好；另外，广州南枫生物科技有限公司还在2009年的专利CN101575726A中公开了采用分根据材料表面改性层的形成过程机理，钛及其合金表面改[2]段微弧氧化技术在包含有磷酸根、氟离子和钙离子的电解质溶性技术一般分为机械方法、化学方法和物理方法三大类。而电液中直接在钛及钛合金表面原位生成含TiO2/FHA/HA的梯化学法(阳极氧化和电泳法等)由于其简便、快速和工艺参数控度生物活性膜层，该膜层在在模拟体液中溶解度较小，使材料制灵活

4、等特点而受到广泛关注。本文旨在对电化学法表面改性植入人体后寿命有望延长。绝大多数的阳极氧化法进行总结和分析，从而为以后的相关专利审查提供参考。四川大学的廖晓明和尹光福等人在2010年的专利CN101871118A中公开了一种在医用钛表面制备具有多级孔1国内阳极氧化直接制备生物活性涂层结构二氧化钛层的方法，首先将医用钛在醋酸电解液中采用直中国科学院金属研究所的陶晓杰等人在2005年的专利流缓慢均速升流模式阳极氧化，然后在硫酸或醋酸钠电解液中CN1986003A中公开了一种钛或钛合金表面生物活性涂层及采用直流恒压模式二次阳极氧化，得到具有多级孔结构的二氧其制备方法，通过对钛及其合金在醋酸钙

5、电解液中阳极氧化、化钛层，该结构有利于新骨形成。碱处理和热处理，在其表面生成梯度涂层，钙元素的引入增加中国科学院上海硅酸盐研究所的胡红杰等人在2010年的了膜层的生物相容性，并且由于表面具有粗糙的多孔结构也提专利CN102371005A中公开了一种锌掺杂多孔纳米氧化钛涂高了羟基磷灰石层的结合力以及细胞附着能力。层及其制备方法，在包含有锌元素及至少一种辅助起弧的电解哈尔滨工业大学的王福平等人在2007年的专利质的电解液中，采用直流脉冲电源对钛或钛合金进行微弧氧化CN101063221A中公开了一种应用NiTi合金直接进行微弧氧处理，制得的涂层呈多孔纳米结晶结构形态且其中锌元素的含化处理的

6、方法，将医用NiTi合金放入酸性或碱性体系中进行量在0.01～50wt%，该锌掺杂的多孔纳米氧化钛涂层比现有的双向脉冲微弧氧化，制备得到的陶瓷层与镍钛合金的结合强度氧化钛涂层具有更好的生物相容性；另外，中国科学院上海硅高，生物安全性高；刘福等人在2011年的专利CN102492976A酸盐研究所的刘宜勇等人在2014的专利CN104001207A中公中公开了一种在NiTi合金表面制备富含Ca和P多孔二氧化钛开了一种医用钛表面复合涂层及其制备方法，锰掺杂氧化钛改氧化膜层的方法，在由磷酸、二氧化钛溶胶、钙盐和乙二醇制备性层为通过微弧氧化处理钛基材表面得到的致密多孔结构，该的电解液中进行微弧

7、氧化，制备得到富含Ca和P的多孔二氧改性层对革兰氏阴性的大肠杆菌有较明显的抗菌效果。化钛氧化膜层的NiTi合金，该NiTi合金生物活性好且与人骨厦门大博颖精医疗器械有限公司的王周成等人在2012年骨性结合良好；2013年，魏大庆等人在专利CN103361703A中的专利CN102912357A中公开了一种钛种植体表面制备微纳将经过喷砂处理的钛材料再用硫酸溶液浸泡后置于氟化铵水米结构的方法，其中将进行喷砂酸蚀处理后的医用纯钛作为阳溶液中进行阳极氧