CN104645414B - 钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 - Google Patents
钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104645414B CN104645414B CN201510083063.2A CN201510083063A CN104645414B CN 104645414 B CN104645414 B CN 104645414B CN 201510083063 A CN201510083063 A CN 201510083063A CN 104645414 B CN104645414 B CN 104645414B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titanium
- coating
- strontium
- phosphorus
- inductivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 172
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 166
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 128
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 128
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 128
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 title claims abstract description 74
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 43
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 title claims abstract description 41
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 93
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 49
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 47
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 40
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000011164 ossification Effects 0.000 claims abstract description 10
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 60
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 38
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 230000034127 bone morphogenesis Effects 0.000 claims description 20
- LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N ammonium fluoride Chemical compound [NH4+].[F-] LDDQLRUQCUTJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N strontium(2+) Chemical compound [Sr+2] PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 3
- -1 phosphate anion Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 20
- 102000007350 Bone Morphogenetic Proteins Human genes 0.000 abstract description 3
- 108010007726 Bone Morphogenetic Proteins Proteins 0.000 abstract description 3
- 229940112869 bone morphogenetic protein Drugs 0.000 abstract description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010065 bacterial adhesion Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 61
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 46
- DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N Glycerol 2-phosphate Chemical compound OCC(CO)OP(O)(O)=O DHCLVCXQIBBOPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 13
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 13
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 13
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 13
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 230000019552 anatomical structure morphogenesis Effects 0.000 description 7
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 7
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 6
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 5
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 4
- 238000011587 new zealand white rabbit Methods 0.000 description 4
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 2
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000001408 fungistatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 2
- 230000004072 osteoblast differentiation Effects 0.000 description 2
- 230000036299 sexual function Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- UWSONZCNXUSTKW-UHFFFAOYSA-N 4,5-Dimethylthiazole Chemical compound CC=1N=CSC=1C UWSONZCNXUSTKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010011619 6-Phytase Proteins 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 201000010814 Synostosis Diseases 0.000 description 1
- 102000004887 Transforming Growth Factor beta Human genes 0.000 description 1
- 108090001012 Transforming Growth Factor beta Proteins 0.000 description 1
- 206010060872 Transplant failure Diseases 0.000 description 1
- IIUWASLPDJGIAX-UHFFFAOYSA-N [F].[Sr] Chemical compound [F].[Sr] IIUWASLPDJGIAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000000675 anti-caries Effects 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 1
- 230000036782 biological activation Effects 0.000 description 1
- 230000008468 bone growth Effects 0.000 description 1
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 1
- 239000011797 cavity material Substances 0.000 description 1
- 230000003915 cell function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 210000004409 osteocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229940085127 phytase Drugs 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000002980 postoperative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012890 simulated body fluid Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- ZRKFYGHZFMAOKI-QMGMOQQFSA-N tgfbeta Chemical compound C([C@H](NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)CNC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@@H](N)CCSC)C(C)C)[C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(O)=O)C1=CC=C(O)C=C1 ZRKFYGHZFMAOKI-QMGMOQQFSA-N 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明提供一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用，该方法先配好电解液，以钛或钛合金为阳极，不锈钢为阴极，采用微弧氧化技术，制备出含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层，再依次经含氟溶液的水热处理并负载人骨形态发生蛋白‑2，最终得到本发明的目标涂层。该涂层由结合在基体表面的内层和结合在内层表面的表层组成，内层为含钙、磷和锶的多孔TiO2层，表层为负载有人骨形态发生蛋白‑2的三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石层。该涂层与基体之间无不连续界面，不仅具备较好的结合强度和结构稳定性能，而且具有良好的抗菌和诱导骨组织再生的功能，可显著促进细胞的成骨功能，新骨形成，抑制细菌黏附和生长。
Description
技术领域
本发明属于医用金属材料表面改性技术领域，涉及一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用。
背景技术
钛及其合金具有耐蚀性好、化学稳定性强、生物相容性优异等优点，广泛应用于骨科、矫形外科和口腔科等领域。但钛及其合金属于生物惰性材料，植入体后不能与宿主骨形成化学结合，也没有促进新骨形成的能力，严重影响了植入效果；此外，由于钛及其合金不具备抗菌功能，术后容易引起细菌感染，从而导致植入失败。针对上述两点，需对钛金属进行表面生物活化改性，使其具备抗菌与骨组织再生诱导性功能。
羟基磷灰石(HA)化学成分与人体骨组织及牙齿硬组织的无机成分相似，具备良好的生物活性，在材料表面生物活化改性方面倍受青睐。HA的形态对其生物活性有较大影响。众所周知，骨基质主要由胶原纤维和生长于其周围的HA构成，成纳米纤维形态，细胞对此结构组态有着独特的成骨效应。即使是生物惰性材料，细胞在植入材料表面的纳米纤维网络基面上的附着能力不仅远强于同质致密基面，也强于胶原致密基面；相比于微米形态，纳米形态表面更有利于细胞的黏附和生长。另一方面，Sr2+，F-作为人体必需微量元素，可以增强骨细胞成骨功能，提高种植体与骨组织的融合能力。此外，氟离子取代羟基磷灰石中的羟基后形成含氟磷灰石，使磷灰石的结构更为稳定；而且F-具有杀菌作用，能减少细菌的黏附和生长，作为口腔材料时还能起到预防龋齿的作用。人骨形态发生蛋白2(rhBMP-2)隶属于转录生长因子β(TGF-β)超家族，具有促进成骨细胞分化、诱导骨组织再生的能力，目前已广泛应用于骨组织工程研究领域。
现有的等离子喷涂、磁控溅射、溶胶-凝胶法等技术可在致密金属基体表面获得含锶氟羟基磷灰石，但得到的含锶氟羟基磷灰石涂层与基体的结合强度较低、在种植过程中易剥落；涂层物相不纯，存在杂相；而且其不呈纳米纤维形态。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用，该涂层具有高的结合强度和结构稳定性能，同时具有良好的生物活性、成骨功能、及抗菌性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)配制电解液：
将钙源、锶源和磷源溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中钙离子的浓度为0.1～0.4mol/L，锶离子的浓度为0.05～0.2mol/L，磷酸根离子的浓度为0.02～0.06mol/L；
2)微弧氧化：
以钛或钛合金为阳极、不锈钢为阴极，将钛或钛合金以及不锈钢置于步骤1)配制的电解液中，对钛或钛合金进行微弧氧化处理，即在钛或钛合金表面得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层；
3)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将含氟溶液注入水热反应釜中，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在含氟溶液上方，在110～180℃下水热处理20～26h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石(SrF-HA)双层结构涂层；其中含氟溶液中氟离子的浓度为0.005～0.04mol/L；
4)人骨形态发生蛋白-2(rhBMP-2)的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05～6mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润0.5～3h，然后真空干燥，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层。
所述钙源为(CH3COO)2Ca、锶源为(CH3COO)2Sr、磷源为β-C3H7Na2O6P(β-GP)、含氟溶液为NH4F溶液。
在对钛或钛合金进行微弧氧化处理前先对其进行预处理，预处理包括抛光和清洗。
所述步骤2)在进行微弧氧化处理时，采用直流脉冲电源，正电压为360～450V、负电压为50～100V、频率为100～3000Hz、占空比为15～50％、钛或钛合金与不锈钢的间距为8～10cm，电解液的温度为5～40℃，微弧氧化处理的时间为5～20min。
所述步骤3)的水热反应釜中含氟溶液的填充度为10～40％。
所述步骤4)中真空干燥时的温度为4℃，压力为0.01Pa，干燥时间为22～26h。
钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法制得的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，该涂层以钛或钛合金为基体，由结合在基体表面的内层和结合在内层表面的表层组成，且内层与基体之间为连续界面，其中内层为含钙、磷和锶的多孔TiO2层，表层为负载有人骨形态发生蛋白-2的三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石(SrF-HA)层。
该涂层整体为多孔结构，孔径为1～4μm，其与基体的结合强度为32.46～36.25N。
所述表层中三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石的直径为50～100nm，长度为0.9～1.2μm。
钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层作为医用种植体表面多功能涂层的应用；其中多功能涂层为具有生物活性、生物相容性、成骨功能及抑菌效果的涂层。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种在钛基医用种植体表面制备具有双层新型形态结构的生物活性涂层的方法，该涂层即为本发明提供的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层。本发明的制备方法是先要配制好含有钙离子、锶离子和磷酸根离子的电解液；然后以钛或钛合金为阳极，不锈钢为阴极，采用微弧氧化技术，直接在钛或钛合金基体表面制备出含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层，然后通过含氟溶液的水热处理，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层，再负载人骨形态发生蛋白-2，最终得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层。该方法步骤简单、操作简便、重复性高、原料易得、价格低廉，适于工业化的大规模生产，具有很好的应用前景。而且本发明配制的用于微弧氧化处理的电解液和含氟溶液成分简单、易于控制、不含易分解成分、工艺稳定，有利于涂层的大规模批量化生产。另外本发明提供的制备方法对基体材料的形状没有特殊要求，可适用于形状复杂的基体，有效扩大了本发明的使用范围。
本发明提供的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，以钛或钛合金为基体，由结合在基体表面的内层和结合在内层表面的表层组成，其中内层为含钙、磷和锶的多孔TiO2层，表层为负载有人骨形态发生蛋白-2的三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石层。该涂层与基体之间无不连续界面，具有高的结合强度和结构稳定性，在植入使用过程中不易剥落，能够与基体结合构建出具有良好机械和生物学性能的人体硬组织修复或替换器件。而且该涂层具有良好的生物活性、生物相容性、成骨功能及抗菌性能。该涂层中的含锶氟羟基磷灰石，与普通羟基磷灰石相比，在模拟体液中的溶解度较小，使磷灰石的结构更为稳定，能够延长其植入服役年限，为钛金属广泛应用于硬组织修复或替代提供可能。且该涂层中的含锶氟羟基磷灰石中的掺杂元素及其纳米形态和尺寸，均可促进其生物活性，增强其与宿主骨的结合强度，促进细胞的黏附和生长，利于新骨形成，能够改善钛金属骨的融合能力；氟离子不仅具有抗菌功能，而且没有细胞毒性，能增强细胞功能，作为口腔植入材料时，氟元素还能减少细菌黏附，防止龋齿；含锶氟羟基磷灰石的纳米形态能显著提高人骨形态发生蛋白-2的负载量，从而使该涂层具备抗菌与骨组织再生诱导性功能。因此本发明提供的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层能够作为医用种植体表面的多功能涂层进行广泛应用。
附图说明
图1是实施例1所得钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的表面形貌SEM图；其中a的放大倍数为5000倍，b的放大倍数为100000倍；
图2是实施例1所得钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的断面形貌SEM图；其中a的放大倍数为5000倍，b的放大倍数为100000倍；
图3是新西兰大白兔骨间充质干细胞在钛和实施例1所得功能涂层表面培养不同时间后的MTT(3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2)检测结果图；
图4是新西兰大白兔骨间充质干细胞在钛和实施例1所得功能涂层表面培养不同时间后的胞内碱性磷酸酶活性检测结果图；
图5是金黄色葡萄球菌在钛和实施例1所得功能涂层的表面培养24小时后的形貌图；其中a为钛，b为实施例1制得的涂层，放大倍数均为5000倍；
图6是钛和实施例1所得功能涂层植入新西兰大白兔8周后骨结合的染色观察图，其中图中间部分的灰色为骨组织，a为钛，b为实施例1制得的涂层，放大倍数均为20倍。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例1制得的涂层表面和断面SEM形貌如图1和图2所示，表层中含锶氟羟基磷灰石的纤维直径为50～100nm，长度为0.9～1.2μm，该涂层整体呈宏观多孔结构，孔径为1～4μm；该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为32.46N(划痕法)。
骨间充质干细胞在临床广泛使用的钛金属和实施例1所得涂层表面培养5h、24h、72h和168h后细胞MTT结果如图3所示，所有培养时间点，细胞在实施例1所得涂层表面的吸光度值均明显高于钛金属，由此可见，相对于钛金属，实施例1所得涂层能显著增强骨间充质干细胞的黏附增值。
骨间充质干细胞在钛金属和实施例1所得涂层表面培养3d、7d和14d后胞内碱性磷酸酶活性变化情况如图4所示，可以看出，实施例1所得涂层表面细胞中所检测的碱性磷酸酶活性随着培养时间的延长而显著增强，而且在各个培养时间点均明显高于钛金属，由此可见实施例1所得涂层能够显著诱导骨间充质干细胞成骨分化。
金黄色葡萄球菌在钛金属和实施例1所得涂层表面培养24h后的表面形态如图5所示，在钛表面可观察到大量的细菌聚集，而在实施例1所得涂层表面仅有少量细菌，由此可见实施例1所得涂层能显著抑制金黄色葡萄球菌生长，具有良好的抑菌效果。
钛金属和实施例1所得涂层植入新西兰大白兔8周后，骨结合的染色观察结果如图6所示，图中中间部分的灰色为骨组织，可以看出，钛金属表面不能与宿主骨紧密结合，而且仅有少量新骨形成，而实施例1所得涂层表面能与宿主骨组织紧密连接，呈骨性结合，且有大量新骨形成，由此可见实施例1所得涂层能够显著增强体内新骨生长。
实施例2
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.3mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.15mol/L，β-GP的浓度为0.03mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为35.18N(划痕法)。
实施例3
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压400伏特、负电压80伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行10分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为35.37N(划痕法)。
实施例4
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压420伏特、负电压100伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行10分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为36.12N(划痕法)。
实施例5
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.02mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在160℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为34.16N(划痕法)。
实施例6
1)微弧氧化：
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.25mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为36.25N(划痕法)。
实施例7
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.25mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1.5h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为34.13N(划痕法)。
实施例8
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.2mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.1mol/L，β-GP的浓度为0.02mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压380伏特、负电压50伏特、频率150赫兹、占空比25％、阴阳极板间距9厘米、电解液温度10℃的条件下对钛片进行5分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.01mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为10％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在140℃下水热处理24h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为4mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润2h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥24h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
制得的该涂层与钛基底之间无不连续界面，涂层与钛基体的结合强度为33.25N(划痕法)。
实施例9
1)预处理：
将钛合金圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.1mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.05mol/L，β-GP的浓度为0.04mol/L；
3)微弧氧化：
以钛合金片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压360伏特、负电压60伏特、频率100赫兹、占空比15％、阴阳极板间距8厘米、电解液温度5℃的条件下对钛片进行15分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.005mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为20％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在110℃下水热处理26h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为6mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润0.5h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥26h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例10
1)预处理：
将钛合金圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.4mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.2mol/L，β-GP的浓度为0.05mol/L；
3)微弧氧化：
以钛合金片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压450伏特、负电压70伏特、频率3000赫兹、占空比50％、阴阳极板间距10厘米、电解液温度40℃的条件下对钛片进行20分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.04mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为30％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在180℃下水热处理21h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为1mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润3h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥21h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例11
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.15mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.08mol/L，β-GP的浓度为0.06mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压370伏特、负电压90伏特、频率1000赫兹、占空比20％、阴阳极板间距8.5厘米、电解液温度30℃的条件下对钛片进行8分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.03mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为40％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在120℃下水热处理22h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为2mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润2.5h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥22h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例12
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.25mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.12mol/L，β-GP的浓度为0.025mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压390伏特、负电压65伏特、频率2000赫兹、占空比30％、阴阳极板间距9.5厘米、电解液温度20℃的条件下对钛片进行12分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.015mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为15％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在130℃下水热处理23h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.5mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1.8h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥23h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例13
1)预处理：
将钛圆片(尺寸Ф14×2mm)依次用180#、360#、800#、1000#、1500#砂纸打磨抛光，然后依次用99.5％丙酮、99.7％无水乙醇、去离子水各超声20min；
2)电解液配制：
将(CH3COO)2Ca、(CH3COO)2Sr和β-C3H7Na2O6P(β-GP)溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中(CH3COO)2Ca的浓度为0.35mol/L，(CH3COO)2Sr的浓度为0.18mol/L，β-GP的浓度为0.035mol/L；
3)微弧氧化：
以钛片为阳极、不锈钢为阴极，采用直流脉冲电源，在正电压410伏特、负电压85伏特、频率1500赫兹、占空比40％、阴阳极板间距8厘米、电解液温度15℃的条件下对钛片进行18分钟的微弧氧化处理，得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层。
4)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将浓度为0.025mol/L的NH4F溶液注入水热反应釜中，溶液填充度为25％，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在NH4F溶液上方，在150℃下水热处理20h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；
5)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.1mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润1.2h，然后置于冷冻干燥箱中在4℃的温度及0.01Pa的压力下真空干燥20h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，制得的涂层于4℃保存。
实施例可以例举许多，限于篇幅，这里不一一列出，总之，本发明提供的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，具有良好的力学性能、生物活性，抗菌性，骨组织诱导性性；制备方法简单、成本低廉。
Claims (5)
1.一种钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)配制电解液：
将钙源、锶源和磷源溶于水中，混合均匀，配制成电解液；电解液中钙离子的浓度为0.1～0.4mol/L，锶离子的浓度为0.05～0.2mol/L，磷酸根离子的浓度为0.02～0.06mol/L；其中钙源为(CH3COO)2Ca、锶源为(CH3COO)2Sr、磷源为β-C3H7Na2O6P；
2)微弧氧化：
以钛或钛合金为阳极、不锈钢为阴极，将钛或钛合金以及不锈钢置于步骤1)配制的电解液中，对钛或钛合金进行微弧氧化处理，即在钛或钛合金表面得到含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层；其中在进行微弧氧化处理时，采用直流脉冲电源，正电压为360～450V，负电压为50～100V，频率为100～3000Hz，占空比为15～50％，钛或钛合金与不锈钢的间距为8～10cm，电解液的温度为5～40℃，微弧氧化处理的时间为5～20min；
3)含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层的水热处理：
将含氟溶液注入水热反应釜中，将含钙、磷和锶的多孔TiO2涂层悬挂在含氟溶液上方，在110～180℃下水热处理20～26h，得到TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层；其中含氟溶液为NH4F溶液，含氟溶液中氟离子的浓度为0.005～0.04mol/L；
4)人骨形态发生蛋白-2的负载：
将TiO2/纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石双层结构涂层在浓度为0.05～6mg/mL的人骨形态发生蛋白-2溶液中浸润0.5～3h，然后在4℃及0.01Pa的压力下真空干燥22～26h，即得到钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层。
2.根据权利要求1所述的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法，其特征在于：在对钛或钛合金进行微弧氧化处理前先对其进行预处理，预处理包括抛光和清洗。
3.根据权利要求1所述的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3)的水热反应釜中含氟溶液的填充度为10～40％。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层的制备方法制得的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层，其特征在于：该涂层整体为多孔结构，孔径为1～4μm，其与基体的结合强度为32.46～36.25N；该涂层以钛或钛合金为基体，由结合在基体表面的内层和结合在内层表面的表层组成，且内层与基体之间为连续界面，其中内层为含钙、磷和锶的多孔TiO2层，表层为负载有人骨形态发生蛋白-2的三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石层，表层中三维纳米纤维状含锶氟羟基磷灰石的直径为50～100nm，长度为0.9～1.2μm。
5.权利要求4所述的钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层作为制备医用种植体表面多功能涂层材料的应用；其中多功能涂层为具有生物活性、生物相容性、成骨功能及抑菌效果的涂层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510083063.2A CN104645414B (zh) | 2015-02-15 | 2015-02-15 | 钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510083063.2A CN104645414B (zh) | 2015-02-15 | 2015-02-15 | 钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104645414A CN104645414A (zh) | 2015-05-27 |
| CN104645414B true CN104645414B (zh) | 2017-05-31 |
Family
ID=53237375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510083063.2A Active CN104645414B (zh) | 2015-02-15 | 2015-02-15 | 钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104645414B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105327396B (zh) * | 2015-07-27 | 2018-08-10 | 北京大学 | 一种骨科植入类医用器械的表面改性方法 |
| CN106222723B (zh) * | 2016-08-17 | 2018-08-31 | 高孝雪 | 一种植入体复合生物活性涂层及其制备工艺 |
| CN106492271B (zh) * | 2016-12-13 | 2019-11-01 | 温州医科大学附属口腔医院 | 抗菌促骨结合双功能引导骨再生可吸收膜的制备 |
| CN108079381B (zh) * | 2017-12-13 | 2020-11-17 | 西安理工大学 | 一种医用钛合金表面生物压电复合涂层的制备方法 |
| CN110565144A (zh) * | 2018-11-01 | 2019-12-13 | 赵全明 | 一种兼具抗菌和促成骨的多孔生物陶瓷涂层及其制备方法和应用 |
| CN110965108A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-04-07 | 沈兰兰 | 一种Zn-TiO2涂层的制备方法 |
| CN111467572B (zh) * | 2020-04-09 | 2022-07-29 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种种植体材料及其制备方法与应用 |
| CN112169023B (zh) * | 2020-09-30 | 2022-04-22 | 西安交通大学 | 一种兼具热控免疫及抗氧化功能的纳米棒阵列化涂层及其制备方法和应用 |
| CN113018510B (zh) * | 2021-02-02 | 2022-08-09 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种对钛基植入物进行表面改性的方法以及钛基植入物表面复合涂层 |
| CN115305551B (zh) * | 2022-08-31 | 2023-04-21 | 华北理工大学 | 掺Sr/Zn/Mg微弧氧化涂层及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6905723B2 (en) * | 2003-05-30 | 2005-06-14 | Depuy Products, Inc. | Strontium-substituted apatite coating |
| CN1234427C (zh) * | 2004-01-16 | 2006-01-04 | 东南大学 | 生物活性人工关节材料及其制备方法 |
| CN101376036B (zh) * | 2008-09-19 | 2013-03-13 | 江苏大学 | 一种含锶和氟复合纳米羟基磷灰石及其制备方法 |
| CN103184497A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 电子科技大学 | 医用钛表面制备含氟羟基磷灰石/氧化锆过渡涂层的电化学方法 |
| CN103343375A (zh) * | 2013-07-18 | 2013-10-09 | 哈尔滨工业大学 | 钛表面微弧氧化/水汽处理生物活性复合涂层的方法 |
-
2015
- 2015-02-15 CN CN201510083063.2A patent/CN104645414B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104645414A (zh) | 2015-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104645414B (zh) | 钛基表面抗菌与骨组织再生诱导性功能涂层及其制备方法和应用 | |
| Miranda et al. | Three-dimensional culture of rat BMMSCs in a porous chitosan-gelatin scaffold: A promising association for bone tissue engineering in oral reconstruction | |
| CN104726921B (zh) | 二氧化钛/含锶氟羟基磷灰石生物活性纳米复合涂层及其制备方法和应用 | |
| CN103055352B (zh) | 磷酸钙/胶原蛋白复合生物陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN107304472B (zh) | 兼具骨修复功能和抗菌性能的医用钛基复合涂层及其制备方法 | |
| CN102302804B (zh) | 羟基磷灰石基生物复合支架及组织工程骨 | |
| Zhang et al. | Novel mesoporous hydroxyapatite/chitosan composite for bone repair | |
| CN102743789B (zh) | 具有微纳米分级拓扑表面结构的人工牙根及其制备方法 | |
| CN105597157B (zh) | 一种可促进血管形成与抗感染生物活性涂层及其制备方法和应用 | |
| CN102090982B (zh) | 一种人工牙根或关节材料及其微弧氧化制备方法 | |
| CN106606801B (zh) | 一种Zn-ZnO系锌合金及其制备方法与应用 | |
| CN107661544A (zh) | 抗菌促成骨复合功能多孔骨科植入物及其制备方法 | |
| Xing et al. | Improved osteogenesis of selective-laser-melted titanium alloy by coating strontium-doped phosphate with high-efficiency air-plasma treatment | |
| CN107129969B (zh) | 诱导骨髓间充质干细胞定向分化为成骨细胞的方法 | |
| Zhou et al. | F-doped micropore/nanorod hierarchically patterned coatings for improving antibacterial and osteogenic activities of bone implants in bacteria-infected cases | |
| CN109385658A (zh) | 钛基表面多种元素共掺杂的羟基磷灰石纳米棒阵列构型化涂层及其制备方法和应用 | |
| CN110565144A (zh) | 一种兼具抗菌和促成骨的多孔生物陶瓷涂层及其制备方法和应用 | |
| CN103598919B (zh) | 一种牙种植体表面生物梯度涂层的制备方法 | |
| CN107158465B (zh) | 一种骨支架复合材料的制备方法 | |
| Bai et al. | Fabrication and characterization of suspension plasma-sprayed fluoridated hydroxyapatite coatings for biomedical applications | |
| CN100439569C (zh) | 纳米有序羟基磷灰石涂层的电化学制备方法 | |
| CN105497990B (zh) | 一种三维多孔钛基镁掺杂涂层及其制备方法 | |
| Zhang | Biocompatibility and anti-bacterial activity of Zn-containing HA/TiO2 hybrid coatings on Ti substrate | |
| Lu et al. | Three‐dimensional‐printed MPBI@ β‐TCP scaffold promotes bone regeneration and impedes osteosarcoma under near‐infrared laser irradiation | |
| CN106388957A (zh) | 种植牙钉的制造方法以及由该方法制得的种植牙钉 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20170413 Address after: 710061 Xi'an Yanta District, Shaanxi normal road, No. 2005, grade 1 Applicant after: Zhou Jianhong Address before: 721013 Baoji high tech Avenue, Shaanxi, No. 1 Applicant before: BAOJI UNIVERSITY OF ARTS AND SCIENCES |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180214 Address after: 721006 Baoji high tech Development Zone Science and Technology Innovation Park, C, Baoji, Shaanxi Province, No. 3 floor 102 Patentee after: Baoji Custer Medical Technology Co.,Ltd. Address before: 710061 Xi'an Yanta District, Shaanxi normal road, No. 2005, grade 1 Patentee before: Zhou Jianhong |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240617 Address after: No. 44, Baoguang Road, shigu Town, Weibin District, Baoji City, Shaanxi Province 721000 Patentee after: BAOJI University OF ARTS AND SCIENCES Country or region after: China Address before: 721006 No. 102, Level 3, Block C, Science and Technology Innovation Park, Baoji High-tech Development Zone, Shaanxi Province Patentee before: Baoji Custer Medical Technology Co.,Ltd. Country or region before: China |