CN109280952B - 一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法 - Google Patents

Abstract

本发明申请属于生物医用金属加工技术领域，具体公开了一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，包括以下步骤：(1)选材，选用TA2等级的医用纯钛；(2)医用纯钛加工，将医用纯钛加工至所需形状；(3)医用纯钛打磨；(4)微弧氧化处理；(5)获得医用纯钛陶瓷膜层。与现有技术相比，本方法所制备的医用纯钛陶瓷膜层，可使医用纯钛在作为口腔种植材料时，与缺失牙的结合性好，且作为口腔种植材料在使用过程中，耐磨性、耐腐蚀性较佳，生物活性好，与血液的相容性较好。

Description

一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法

技术领域

本发明属于生物医用金属加工技术领域，具体公开了一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法。

背景技术

牙列缺损或缺失是指牙齿缺失或损坏导致的牙列不完整，现已经成为了人类口腔中较为常见的疾病之一。牙列缺损的患者可能因缺失牙的部位、数量以及该部位骨量情况等，不同程度地影响患者的口腔咀嚼功能以及颌面部美观。对于牙列缺失的患者而言，则更加严重影响患者的咀嚼功能及面部美观。因此，一批又一批的研究者探索用不同的修复方式来修复缺失牙，以期望恢复口腔功能，甚至改善面容。半个多世纪以来，研究者对种植牙修复缺失牙的研究一直未中断过，直到骨结合理论于20世纪70年代由

和Schroeder等提出，这极大地推动了牙种植的发展，为口腔种植技术提供了核心基础。

目前对用于修复缺失或缺损牙的种植材料研究较多，但被广泛用于实验及临床研究的种植材料主要有以下三类：(1)陶瓷类材料，(2)钛及钛合金材料，(3)复合材料。

钛及钛合金材料是最早用于工业领域中的一种，特别是近年来，该材料在航天、航空、航海等领域中的用量十分大，已经占据到了总材料的用量百分之四十左右。因

教授发现其能与骨直接结合，而使得其开始用于口腔作为种植材料。并非所有的钛及钛合金均能作为医用材料，只有其化学成分及相应的性能满足中国国家标准-《外科植入物用钛及钛合金加工材料》(GB/T13810-2007)时，方才可作为医用生物植入材料。

医用纯钛的物理学性能较好，如拉伸强度、显微硬度、屈服强度以及弹性模量等与牙槽骨组织相匹配，还能承受机体内各种动静态的应力，能有效实现缺失牙的功能修复。另外，医用纯钛之所以具有好的化学稳定性能，主要是钛材表面在自然环境的空气中极易被氧化，生成了一层较为致密的氧化膜，且随时间的延长，膜的厚度有所增加，这也能进一步提高其耐腐蚀作用。还有，医用纯钛本身惰性较大，与生命机体之间不易有免疫排斥反应发生。

尽管我们发现医用纯钛作为口腔种植植入材料具有的优点不少，但依然在某些方面存在一些不足或缺陷：

(1)耐磨性较差，医用纯钛其本身耐磨性不佳，制成种植体经喷砂酸蚀处理后，其耐磨性进一步下降，当种植体在植入机体后，容易产生磨屑，被周围骨吸收后可发生炎症反应，影响骨结合。

(2)耐腐蚀性差，医用纯钛经喷砂酸蚀后，其表面氧化膜被破坏，同时表面积增大，当其植入机体内时，医用纯钛容易发生电化学腐蚀作用，使得材料内的金属离子不断游离至周围组织中，不仅对周围骨组织产生影响，导致骨结合效果变差，甚至对机体的健康也可造成一定的影响。

(3)生物活性差，虽然医用纯钛具有良好的生物相容性，但其本身却无生物活性，因而难以促进骨组织快速生长。钛表面也不含钙、磷元素，难以在机体内发生生化反应，使得骨组织不能很好的附着生长，而钛表面在空气中极易形成一层致密的二氧化钛薄膜，其也易被纤维组织包裹与骨细胞分开而不能很好地与周围骨组织结合。此外研究发现，骨与医用纯钛种植体之间的结合并不是黏连，而是机械嵌合，而钛表面结构差，需要通过改性处理制备成多孔结构。

可见医用纯钛作为口腔中修复牙齿的种植材料虽在某些方面存在一定优势，但其部分性能需进一步改善。而目前为了使医用纯钛种植体的骨结合效果达到一个较好的程度，缩短周围骨组织-医用纯钛种植体整合的周期，通过某些技术对医用纯钛种植体的表面进行一定的处理是必不可少的。

发明内容

本发明的目的在提供一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，以解决医用纯钛作为口腔种植材料存在耐磨性、耐腐蚀性较差的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，包括以下步骤：

(1)选材，选用TA2等级的医用纯钛；

(2)医用纯钛加工，将医用纯钛加工至所需形状；

(3)医用纯钛打磨，将医用纯钛表面分别经600#、800#、1000#、1200#的砂纸依次打磨处理，并采用丙酮清洗医用纯钛表面油污，无水乙醇清洗医用纯钛表面丙酮，配制酸清洗液清洗医用纯钛表面，再放入蒸馏水中，超声清洗四遍，吹干、备用；

(4)微弧氧化处理，按乙酸钙0.07～0.08mol/L、磷酸二氢钠0.02～0.04mol/L、EDTA-2Na9～11g/L配制电解液，电磁离心搅拌电解液；将配置的电解液降温至0～4℃，再倒入电解槽中；然后以医用纯钛作阳极即连接于微弧氧化电源的正极，铂片作阴极即连接于电源的负极，医用纯钛和铂片均悬在电解液中，医用纯钛和铂片不与电解槽接触，将微弧氧化电源的电压调至300V～450V，对医用纯钛进行微弧氧化处理，处理的时间为4～6s；

(5)获得医用纯钛陶瓷膜层，医用纯钛完成微弧氧化处理后，医用纯钛的表面生成陶瓷膜层，取下医用纯钛，先置于无水乙醇中，超声清洗15～20min，随后于去离子水中，再超声清洗15～20min，干燥，密封保存。

本基础方案的有益效果在于：

1、通过检测发现，经本方法处理后的医用纯钛表面形成的陶瓷膜层，微观形貌呈多孔状，孔径大小不一，且空隙之间相互连通；有研究发现陶瓷膜层表面的这种多孔不规则微观形貌不仅可促进细胞黏附，利于羟基磷灰石的形成，还可诱导骨组织与其结合，增加两者间牢固程度，采用本方法可制备适合临床上修复缺失或缺损牙的种植体。

2、通过检测发现，经本方法处理后的医用纯钛表面形成的陶瓷膜层，具有一定粗糙度，具有粗糙表面的种植体可减少种植术后早期纤维包绕的发生，可促进磷酸类盐沉积，进而提高了骨结合的速率，从而一定上增加了种植体与牙槽骨之间的结合强度。

3、通过检测发现，经本方法处理后的医用纯钛表面形成的陶瓷膜层，所具有的厚度可使医用纯钛与其结合的强度较好，可以避免根据本方法制备的种植体植入机体内一段时间后，陶瓷膜层从钛基表面剥脱而影响临床应用。

4、通过检测发现，经本方法处理后的医用纯钛表面形成的陶瓷膜层上含有Ti、O、Ca、P、C等元素，且Ca、P元素相对含量会因为本方法的处理方式而增多；钙和磷元素具有很好的生物活性，其不仅作为成熟骨中主要的无机组分，还能在促成骨中发挥十分重要的作用，如成骨细胞的活性被明显提高，而破骨细胞的多种生物学行为被明显降低，此外钙、磷元素的引入也可诱导羟基磷灰石形成；羟基磷灰石可引进钙、磷元素增加其生物活性。

5、经检测医用纯钛的表层经过300V～450V电压下微弧氧化处理后均能提高陶瓷膜层能提高其医用纯钛的自腐蚀电压，也能有效降低医用纯钛基体的自腐蚀电流，所以医用纯钛经微弧氧化处理后都能不同程度提高基体的耐腐蚀性能，可有效保护基体。

6、经试验可知，经本方法处理后的医用纯钛表面形成的陶瓷膜层亲水性较优，用于修复缺失或缺损牙则可快速促进机体内液体的在种植体中的渗透，还可稳定血凝块，继而出现机化成骨。

7、经检测可知，经本方法处理后的医用纯钛表面，因微弧氧化处理过程中电压加载时间短，且整个微弧氧化反应过程电解液温度不超过40℃，而微弧氧化放电反应仅是一个瞬时(约10^-4～10^-5秒)、局部高温的极短暂过程；不易形成需要吸收较多能量的晶相物，从而使所制备的陶瓷膜中物相结晶度十分低，故而陶瓷膜中生成的TiO₂多为无定型以及部分锐钛矿晶相，尚无明显的金红石相生成。锐钛矿TiO₂表面含有Ti-OH基团，因此陶瓷膜层呈现出带有微弱的负电荷，不仅可以通过静电吸附钙离子，同时液体中的磷酸根离子也还可通过氢键被吸引，从而促进磷酸钙异质核的形成，一旦有磷灰石核的形成，则会不断吸收周围的阴、阳离子而生长，使得其较金红石矿相TiO₂更具有促使牙槽骨组织中的羟基磷灰石生成，且锐钛矿相TiO₂对血液，如血红细胞和血小板等表现出较为优良的相容性。

与现有技术相比，本方法所制备的医用纯钛陶瓷膜层，可使医用纯钛在作为口腔种植材料时，与缺失牙的结合性好，且作为口腔种植材料在使用过程中，耐磨性、耐腐蚀性较佳，生物活性好，与血液的相容性较好。

进一步，步骤(3)中的酸清洗液中氢氟酸：浓硝酸：去离子水为1:4:5。

经试验证明，此配比的酸清洗液使用效果较好。

进一步，步骤(4)中，步骤(4)中，将电解液倒入容器中，将容器放入0～4℃的冰水中，并采用磁力搅拌器搅拌降温至0～4℃，微弧氧化处理过程中温度维持在0～40℃，且使电解液各区域浓度保持均匀。

此方式可快速均匀的对电解液进行降温，且便于保证电解液整体温度较为均匀。

进一步，步骤(4)中医用纯钛进行微弧氧化处理的时间为5s。

经过多次试验表面，此时间下最为合适，既能保证无明显金红石相生产，又能保证所形成的陶瓷膜层具有一定的厚度。

进一步，步骤(4)中将微弧氧化电源的电压调至300V，对医用纯钛进行微弧氧化处理。

经试验和检测可知，微弧氧化电源的电压调至300V时，医用纯钛表面所形成的陶瓷膜层所形成的多孔状结构孔径较小，孔隙率低于37％，无堆积物和裂纹产生。

进一步，步骤(4)中将微弧氧化电源的电压调至350V，对医用纯钛进行微弧氧化处理。

经检测可知，医用纯钛表面所形成的陶瓷膜层随电压的升高其耐磨性能均先变好后逐渐变差，但电压为350V时，相对最佳。

进一步，步骤(4)中将微弧氧化电源的电压调至400V，对医用纯钛进行微弧氧化处理。

经检测和试验可知，在直流电源模式下，微弧氧化电压为400V时，其处理医用纯钛后表面形成的陶瓷膜层的组织结构相对较好，理化性能相对较好。

进一步，步骤(4)中将微弧氧化电源的电压调至450V，对医用纯钛进行微弧氧化处理。

经试验和检测可知，微弧氧化电源的电压调至450V时，医用纯钛表面所形成的陶瓷膜层，钙、磷元素相对含量最高，因此生物活性最好，锐钛矿二氧化钛和无定型钙磷化合物含量也较高。

附图说明

图1是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的SEM照片(×500)；

图2是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的SEM照片(×2000)；

图3是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的孔隙率；

图4是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的EDS图谱；

图5是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的元素含量；

图6是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的Ca/P；

图7是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的AFM照片；

图8是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的粗糙度；

图9是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的XRD图谱；

图10是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的接触角照片；

图11是对比例2、对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的划痕形貌；

图12是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的摩擦系数；

图13是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的摩擦磨损SEM形貌；

图14是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的Tafel曲线；

图15是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的MC3T3-E1细胞的SEM图(×2000)；

图16是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的MC3T3-E1细胞的吸光度值；

图17是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的MC3T3-E1细胞的吸光度值；

图18是对比例1-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：a、b、c、d、e、f、g分别对应对比例1、对比例2、对比例3、实施例1、实施例2、实施例3、实施例4所对应的测试或试验结果。

以实施例1为例详细说明一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，其他实施例和对比例在表1中体现，未示出的部分与实施例1相同。

实施例1

本实施例公开了一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，包括以下步骤：

(1)选材，选用TA2等级的医用纯钛；

(2)医用纯钛加工，将医用纯钛加工至所需形状，本实施例中为了检测所制备陶瓷膜层的性能，采用线切割方式将医用纯钛加工成10mm×10mm×1mm长方体形状；

(3)医用纯钛打磨，将医用纯钛表面分别经600#、800#、1000#、1200#的砂纸依次打磨处理，并采用丙酮清洗医用纯钛表面油污，无水乙醇清洗医用纯钛表面丙酮，配制酸清洗液清洗医用纯钛表面，再放入蒸馏水中，超声清洗四遍，吹干、备用；酸清洗液中氢氟酸：浓硝酸：去离子水为1:4:5；

(4)微弧氧化处理，按乙酸钙0.075mol/L、磷酸二氢钠0.03mol/L、EDTA-2Na 10g/L配制电解液，电磁离心搅拌电解液；将配置的电解液倒入容器中，将容器放入0～4℃的冰水中，并采用磁力搅拌器搅拌电解液降温至0～4℃，微弧氧化处理过程中温度维持在0～40℃，且使电解液各区域浓度保持均匀；然后以医用纯钛作阳极即连接于微弧氧化电源的正极，铂片作阴极即连接于电源的负极，医用纯钛和铂片均悬在电解液中，不与电解槽接触，将微弧氧化电源的电压调至300V，对医用纯钛进行微弧氧化处理，处理时间为5s；

(5)获得医用纯钛陶瓷膜层，医用纯钛完成微弧氧化处理后，医用纯钛的表面生成陶瓷膜层，取下医用纯钛，先置于无水乙醇中，超声清洗15min，随后于去离子水中，再超声清洗15min，干燥，密封保存。

表1

分别对实施例1-实施例4，以及对比例1-对比例3所制备的医用纯钛表面的陶瓷膜层进行如下检测或试验，然后分析检测或试验结果，并进行分析。

1、医用纯钛的陶瓷膜层的表征测试分析

测试1：场发射扫描电镜检测

采用型号为ZEISSΣIGMA的场发射扫描电子显微镜来完成陶瓷膜层的表面结构、横截面形貌的检测。并对场发射扫描电镜拍摄的图片上的陶瓷膜层上的孔隙率进行统计，采用Image-Pro Plus 6.0软件，每张图片予以三次统计计算，结果取平均值。

测试结果：如图1、图2、图3和表2所示。

表2不同电压下微弧氧化膜的主要微孔尺寸、平均孔径以及孔隙率

结果分析：从图1、图2观察可知，对比例1所制备的陶瓷膜层表面平整，可见砂纸打磨痕迹；从图1、图2观察可知，对比例2-对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层表面呈多孔状形貌，也呈小火山堆状，孔径大小不等，且空隙之间相互连通；其中对比例2制备的陶瓷膜层表面仍可见打磨痕迹，且有孔的部位多出现在打磨抛光后留下的锐利痕迹处。对比例2、实施例1、实施例2所制备的陶瓷膜层表面形成了大量微孔结构且逐渐变得均匀，实施例4和对比例5所制备的陶瓷膜层表面，微孔大小差距较大，且陶瓷膜层表面不仅可见明显裂纹形成，还可见大量的圆点形状的堆积物，各微弧氧化组膜层尚未明显观察到试样经过如烧结、熔融等遗留痕迹。陶瓷膜层表面的这种多孔不规则形貌不仅可促进细胞黏附，利于羟基磷灰石的形成，还可诱导骨组织与其结合，增加两者间牢固程度。

从表2可知随着微弧氧化处理电压的升高，陶瓷膜层外面小孔的直径逐渐增大。对比例2中陶瓷膜层很薄，生成了数量较多的微孔，但较局限，且孔径直径均小于1.00μm，孔隙率只有17.41％，对比例2、实施例1、实施例2中微孔尺寸分别主要集中在0.50～1.50μm、0.70～1.80μm及0.80～2.00μm，且孔隙率均较高，且无明显差异，分别为37.90％、37.82％和37.61％。实施例3中孔径直径主要集中在1.50～2.50μm左右，但可见一定数量的尺寸小于0.5μm的微孔，孔隙率为25.23％。实施例4中孔洞尺寸大多集中在2.00～3.00μm，但也可见数量较多的小于0.50μm的微孔，孔隙约为20.74％。随着微弧氧化处理电压的不断增大，膜层表面形成了大量火山口形状，凹凸不平，孔洞的直径也随之增大，且微孔尺寸，先变得大小均匀，后逐渐变得差异较大，但数量先增多后减少再增多，而孔隙率则先增大后减小，另外，电压过高时，不仅有裂纹形成，且也有堆积物形成。研究表面，当微孔直径为小于10μm时，利于骨源细胞的黏附和生长，对成骨细胞的生长作用很大。

测试2：能谱系统检测

采用型号为ZEISSΣIGMA的场发射扫描电子显微镜附带的能谱系统(德国卡尔蔡司)，分析陶瓷膜层元素种类及含量的分布特征。

测试结果：如图4、图5、图6和表3所示。

表3不同电压下微弧氧化膜的EDS结果分析

结果分析：从表3可知，医用纯钛经不同电压微弧氧化处理后，其表面陶瓷膜层所含元素一致，主要由Ti、O、Ca、P、C等元素组成，只是元素相对含量有所差别，整体上来看，随着微弧氧化处理的电压升高，Ca、P元素相对含量却呈现出逐渐增多趋势，此外，Ca元素相对含量增加的速率大于P元素相对增加的速率，膜层中的Ti、O元素相对含量却表现为逐渐减少。从中也可知，医用纯钛经不同电压微弧氧化处理后陶瓷膜层表面的Ca、P元素相对含量均随电压升高而增加，Ca、P元素原子比也逐渐增大，但Ca、P比值最大为1.27。

钙和磷元素具有很好的生物活性，其不仅作为成熟骨中主要的无机组分，还能在促成骨中发挥十分重要的作用，如成骨细胞的活性被明显提高，而破骨细胞的多种生目前已知钙和磷元素具有很好的生物活性，其不仅作为成熟骨中主要的无机组分，还物学行为被明显降低，此外钙、磷元素的引入也可诱导羟基磷灰石形成。微弧氧化处理过程中阳离子通过扩散行为进入陶瓷膜层内部，然则阴离子进入膜层内的方法则是以电泳形式。为了使含有钙和磷元素的膜层在医用钛表面形成，则需在微弧氧化的反应液体中添加含有钙和磷活性元素的电解质。因此，本方法中的医用纯钛，于乙酸钙-磷酸二氢钠的反应体系下进行微弧氧化过程处理，上述已知本方法所制备的陶瓷膜层内部主要由钛、氧、钙、磷、碳等元素构成。其中Ca、P、C元素来自电解液，说明电解液中所含成分均都参与到了纯钛阳极表面的氧化成膜过程。结果说明可通过对微弧氧化处理的电压进行调控，进而调节陶瓷膜层中某些元素含量，继而调整陶瓷膜层的质量。本方法中微弧氧化处理电压为450V时，钙、磷元素相对含量最高，因此生物活性最好。

测试3：陶瓷膜层厚度

利用DT-156型号的涂镀层测厚仪，对本方法所制备的医用纯钛中陶瓷膜层厚度测量，其精确值是0.1μm，测量范围在0～1250μm之间。测试前先用对比例1所制备的医用纯钛进行校准处理，又因陶瓷膜层厚度的不均匀性，故采取正反面均予5个不同点测量，然后取平均值±标准差表示陶瓷膜层厚度。

测试结果：如表4所示

表4不同电压下微弧氧化膜的厚度(μm，n＝10，

)

结果分析：本试验可观察到，随微弧氧化处理电压的不断增加，生成的膜层厚度值越来越大，从对比例2中的(0.630±0.241)μm到对比例2的(6.870±0.527)μm，可知膜层厚度是在微米级。

一般认为陶瓷膜厚度越大，强度越低，但本方法中随着电压的升高，陶瓷膜厚度增加的同时，医用纯钛与陶瓷膜层的结合强度却先增加后减少。这也是本方法中期望得到较薄的膜层厚度，而选择了较短的微弧氧化处理时间，当反应还未完全停止就被我们强行中止了，因此陶瓷膜层厚度还没有达到影响降低强度时的值，这时影响陶瓷膜层结合强度的主要因素不是厚度，而是电压，故而随着施加的电压上升，其结合强度表现出先增加后减少的走向。之所以降低微弧氧化处理的反应时间，提高电压，是因为电压过低时，不仅反应速率慢，而且所形成的陶瓷膜层厚度薄、孔径小、孔隙率低；电压过高时，反应速率快，生成了较厚的膜层，其中疏松成分较多，还有可能发生材料烧蚀现象，因此缩短反应时间以制备出较佳的陶瓷膜。此外医用纯钛的高弹性模量对上、下颌牙槽骨的应力大小，因外部较薄的陶瓷膜层而明显减小。故而，对于修复牙齿的种植体，具有一菲薄的陶瓷膜层是有利其长期稳定的，因此本方法中所制备的陶瓷膜层对骨应力的影响均较小。本方法中微弧氧化处理电压在200V～450V时，微弧氧化处理后形成的陶瓷膜层厚度均可满足临床需求。

测试4：粗糙度测试

应用型号TR200粗糙度仪测试各组制备的医用纯钛上陶瓷膜层表面粗糙值，反复5次，以平均值±标准差表示。采用Bruker

Icon^TM原子力显微镜对每组所制备的医用纯钛表面进行扫描分析，得到试样陶瓷膜层微观形貌以及粗糙度数据，该仪器分辨率较高，检测范围为50nm×50nm到90μm×90μm之间(x、y平面)，z方向可检测5μm以内，垂直(z)方向上的RMS值＜0.3埃。

测试结果：如图7、图8和表5所示

表5不同电压下微弧氧化膜的粗糙度(μm，n＝5，

)

结果分析：随着微弧氧化处理电压的逐渐升高，陶瓷膜层外部表面的粗糙度逐渐呈变大趋势，实施例4制备的陶瓷膜层粗糙度最大，即Ra值为(0.499±0.008)μm，对比例1制备的陶瓷膜层粗糙度最低，即Ra值为(0.081±0.007)μm，而对比例2制备的陶瓷膜层粗糙略高于对比例1制备的陶瓷膜层，即Ra值为(0.088±0.010)μm。陶瓷膜层具有一定粗糙度可减少医用纯钛种植术后早期纤维包绕的发生，可促进磷酸类盐沉积，进而提高了骨结合的速率，从而一定上增加了种植体与牙槽骨之间的结合强度；然而临床中却发现粗糙度越大越易出现种植体周围炎，粗糙过大也会使得细胞增殖减弱，对比例3、实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层的粗糙度可满足临床需求。

测试5：X射线衍射

用X射线衍射仪来分析本方法所制备的陶瓷膜层中相成分的分布，Cu靶Kα射线，在管电压为40kV，管电流为30mA，入射波长为0.154178nm下扫描检测过程中所用的扫描速度为2.000°/min所用的衍射角范围为2θ＝20°～80°，然后利用Jade6.5软件并结合PDF卡片对相成分的检测结果进行对比分析，陶瓷膜层中物相的组成最后得以确定。

测试结果：如图9所示。

结果分析：从图9中各膜层的XRD图谱可知，陶瓷膜层可观察到微弱的锐钛矿晶相TiO₂衍射峰以及较为明显的Ti衍射峰，也可见2θ＝10°～20°及25°～35°之间出现较为明显的非晶态峰。

本方法所制备的陶瓷膜层因微弧氧化处理加载电压时间较短，且通过冰水以及搅拌对降温电解液，整个微弧氧化反应过程电解液温度不超过40℃，微弧氧化放电反应仅是一个瞬时(约10^-4～10^-5秒)、局部高温的极短暂过程，整个微弧氧化处理所放出的能量较少；而非晶相物向晶相物转化过程需要吸收较多的能量，因此陶瓷膜中物相结晶度十分低，故而陶瓷膜中生成的TiO₂多为无定型以及部分锐钛矿晶相，尚无明显的金红石相生成。锐钛矿TiO₂表面含有Ti-OH基团，因此膜层呈现出带有微弱的负电荷，不仅可以通过静电吸附钙离子，同时液体中的磷酸根离子也还可通过氢键被吸引，从而促进磷酸钙异质核的形成，一旦有磷灰石核的形成，则会不断吸收周围的阴、阳离子而生长，使得其较金红石矿相TiO₂更具有促使牙槽骨组织中的羟基磷灰石生成，且锐钛矿相TiO₂对血液，如血红细胞和血小板等表现出较为优良的相容性。结合陶瓷膜的厚度及钙磷元素相对含量分析可知，微弧氧化处理电压越高，则锐钛矿二氧化钛和无定型钙磷化合物含量也越高，因此微弧氧化处理电压为450V时较为合适。

陶瓷膜层的表征测试分析小结：上述对本方法所制备的医用纯钛的陶瓷膜层的表征测试分析，研究了电压对于微弧氧化陶瓷膜组织结构的影响，得到结论归纳如下：

(1)医用纯钛的陶瓷膜层表面为多孔状结构，微弧氧化处理电压在为300V和350V时，医用纯钛表面的陶瓷膜孔径大小及孔隙率较适合临床需求。

(2)各试验组医用纯钛的陶瓷膜层厚度均小于10μm，因此微弧氧化处理电压为200V～450V时均可满足需求。

(3)医用纯钛的陶瓷膜层的粗糙度在处理电压在200～450V范围时，随电压升高而不断增加，但处理电压为300V～450V时相对较好。

(4)医用纯钛的陶瓷膜层主要含有O、Ca、P和Ti等元素，且Ca/P元素相对含量之比均小于1.67，但处理电压为450V时，Ca、P元素相对含量最高，且Ca/P比值最大。

(5)医用纯钛的陶瓷膜层中晶相由小部分锐钛矿二氧化钛及大部分非晶相二氧化钛组成，其中Ca、P等元素以无定型钙磷化合物的形式存在。

综上可知，在直流电源模式下，微弧氧化处理电压为350V时，其处理医用纯钛后表面形成的陶瓷膜的组织结构相对最佳。

2、陶瓷膜层的理化性能测试分析

测试6：亲水性测试

取实施例1-实施例4和对比例1-对比例3所制备的医用纯钛，采取接静态触角测量仪器测试纯钛及陶瓷膜层表面的静态接触角大小。将测量的水滴的量控制为1.5μl体积大小，通过控制平台上下左右位置移动的旋钮，缓慢地调节待测材料的位置，以便使待测样表面在无明显冲击力的作用下与水滴接触，通过自带的角度分析软件即可进行测量。每组测试5个试样，以平均值±标准差表示。

测试结果：如图10和表6所示。

表6不同电压下微弧氧化膜的静态水接触角(°，

n＝5)

结果分析：随着电压的升高，陶瓷膜表面接触角的变化呈现出先减小后增大走势，其中对比例1所制备的陶瓷膜层接触角最大，为(80.80±0.57)°，实施例2所制备的陶瓷膜层接触角为(35.00±0.79)°。

本测试发现，对比例1制备的医用纯钛虽经过打磨和除油处理，但表面比较光滑，润湿性较差，假如作为种植体植入人体后，不仅不利于细胞的黏附，而且还有释放金属离子的风险。但医用纯钛外部经过微弧氧化处理之后，材料表面生成陶瓷膜层，该膜层是一种由内向外先密后疏的多孔状的组织结构，其表面粗糙值大小及化学组成均发生变化，亲水性也开始改变。若植入口腔的种植体亲水性较优，则可快速促进机体内液体的在种植体中的渗透，还可稳定血凝块，继而出现机化成骨；有研究显示材料表面若为中等润湿时，即接触角数值大小为10°～80°，其表面能够较为明显的促进细胞在其的黏附。经350V微弧氧化处理后的医用纯钛后，其亲水性均优于其它组，将实施例2所制备的医用纯钛作为种植体植入生命体内，可加速骨结合，在一定程度上应该能缩短愈合时间。

测试7：结合强度测试

运用WS-2005型涂层附着力自动划痕试验仪对陶瓷膜与基体材料的界面结合强度大小进行测量。仪器压头是金刚石，锥角是120°，半径R＝0.2mm。本试验加载载荷为30N/min，同一试样于同一区域相邻的地方测三次，以后两次较稳定值作为可靠值。

测试结果：如图11和表7所示。

表7不同电压下微弧氧化膜的结合力(N，n＝3，

)

结果分析：医用纯钛在不同电压经微弧氧化处理下得到的陶瓷膜层与基体材料之间的结合强度明显有变化。陶瓷膜层与医用纯钛的临界载荷从16N到35N的范围内不等，当微弧氧化处理电压较为350V时，得到的陶瓷膜层结合力相对较好，临界载荷达到了(32.38±1.941)N。随着医用纯钛表面的处理电压的降低，陶瓷膜层和医用纯钛的结合力在一定程度上有所下降。当处理电压分别为300V、250V、200V时，陶瓷膜层和医用纯钛的结合力分别为(25.38±2.62)N、(20.77±0.76)N和(17.00±0.81)N，当微弧氧化处理电压超过350V时，结合力又开始下降。

本方法所制备的陶瓷膜层为医用纯钛材质表层原位长有一陶瓷膜层，两者间的结合强度较大，实施例1-实施例4、对比例2、对比例3所制备的陶瓷膜层与医用纯钛的结合强度，均能满足目前临床需求的标准。

测试8：耐磨性能测试

采用HSR-2M型高速往返式摩擦磨损试验机进行摩擦磨损测试，力大小可在0.3N到200N之间选择，滑动长度为0.5到25mm，转速可在较宽范围内进行调节。GCr15钢球作摩擦副，直径是3mm，参数是：时间30min，载荷1N，频率为2Hz，位移幅值为5mm。计算机全程记录数据，每3秒采集一次。所得数据通过Origin 8.0软件处理，获得摩擦系数-摩擦时间曲线图。

测试结果：如图12、图13所示。

结果分析：对比例1所制备的陶瓷膜层摩擦系数在测试全程基本保持较为稳定，约0.8，其中对比例3、实施例1、实施例2所制备的陶瓷膜层初始一段时间摩擦系数较低，一直在0.4左右波动，而实施例3所制备的医用纯钛初始摩擦系数相对最较为稳定，波动相对较小，且陶瓷膜磨破后摩擦系数仍＜0.8，实施例3和实施例4所制备的陶瓷膜层，摩擦系数不稳定，摩擦系数变化也较大，陶瓷膜层磨穿后，摩擦系数呈明显上升趋势，且＞0.8。其中对比例1所制备的医用纯钛电压处理的医用纯钛表面的摩擦系数过大使得机器保护性停止运行。

实施例1-实施例4、对比例2-对比例3所有陶瓷膜层均较薄，绝大部分为致密层，仅最外一非常薄层稍疏松，微弧氧化处理电压较低，医用纯钛表面所形成的陶瓷膜层容易被磨穿，且磨穿后的摩擦系数≤0.8，而只有实施例1和实施例2的陶瓷膜层在整个试验中摩擦系数基本保持在0.2～0.5左右，因此医用纯钛在微弧氧化处理电压为350V时，其所形成陶瓷膜层后作为种植体生物摩擦学性能相对最佳。

测试9：耐腐蚀性能测试

本试验应用极化曲线方法来评价医用纯钛以及各试验组陶瓷膜层的耐蚀性。实验仪器型号为电化学工作站。应用三电极体系测试：工作极是各试验组所制备的医用纯钛，Pb电极当做辅助电极，Ag/AgCl是参比电极。电解液选用模拟体液，其配制如表8所示，试验采用动电位扫描方法，在-1.0V～1.0V之间扫描，以10mV/s速率进行，各试验组医用纯钛工作电极曝露面积约为1cm²，试验温度为(37±0.5)℃。通过极化曲线图计算各组试样的自腐蚀电压以及自腐蚀电流的大小。

表8配制1000ml模拟体液所需药品剂量及添加顺序

测试结果：如图14和表9所示。

表9各试样材料表面的腐蚀参数

结果分析：医用纯钛的表层经过不同电压下微弧氧化处理后均能提高其材质的自腐蚀电压，也能有效降低医用纯钛的自腐蚀电流，所以医用纯钛经微弧氧化处理后都能不同程度提高医用纯钛的耐腐蚀性能，可有效保护医用纯钛。测试中表现出随着微弧氧化电源电压值的升高，具有陶瓷膜层的医用纯钛自腐蚀电压要比单纯的医用纯钛的自腐蚀电压在一定程度上出现了提高，且呈先升高后下降的趋势。其中实施例2的陶瓷膜层表现出具有最小的自腐蚀电流密度，即是2.5×10^-5(A·cm^-2)、最高的自腐蚀电压-0.309V。而对比例1的医用纯钛自腐蚀电压最小，即为-0.378V，自腐蚀电流最大，为5.2×10^-5(A·cm^-2)。

疏松多孔且伴有裂纹的陶瓷膜层不利于材料的抗腐蚀性能，致密多孔且结构完整同时厚度较大的陶瓷膜层可有效抵抗腐蚀液对医用纯钛基体的腐蚀。综合可知，微弧氧化处理电压为350V时，所形成的陶瓷膜层最耐腐蚀。

陶瓷膜层的理化性能测试分析小结：

(1)医用纯钛的陶瓷膜层在微弧氧化处理电压为200V～450V范围内时，随电压升高、陶瓷膜层的接触角先减小后增大，而陶瓷膜层-医用纯钛结合力先增加后减小，但微弧氧化处理电压为350V时较好。

(2)医用纯钛的陶瓷膜层在SBF液体中的滑动摩擦性能在微弧氧化处理电压为200V～450V范围内，随电压的升高其耐磨性能均先变好后逐渐变差，但微弧氧化处理电压为300V和350V时，相对较好。

(3)在微弧氧化处理电压在200V～450V范围时，医用纯钛的陶瓷膜层在SBF液体中的耐腐蚀性能先增强后减弱，但微弧氧化处理电压为350V时，相对较好。

综上可知，在直流电源模式下，微弧氧化处理电压为350V时，处理医用纯钛后表面形成的陶瓷膜层的理化性能相对最佳。

3、陶瓷膜层的细胞学行为试验分析

本试验采用小鼠胚胎成骨细胞前体细胞组织来源的MC3T3-E1细胞(上海中国科学院细胞库)，这是目前被广泛用来探究成骨细胞黏附、增殖、分化及代谢的细胞之一，多项研究已证明其具有良好的成骨能力。

MC3T3-E1细胞冷冻：先按照FBS:DMSO＝9:1的比例配制冷冻液，镜下观察细胞生长良好，且密度达到80％～90％左右，摈弃原培养液，PBS冲洗3遍；再弃PBS，加入1ml胰酶行2～3min消化，1000rpm离心3min，去上清液；移加先前制好的冻存液，吹打均匀，以每管1～1.5ml细胞悬液，移入管中，最后置于冻存盒中，液氮保存。

MC3T3-E1细胞复苏：于液氮中移出冻存的MC3T3-E1细胞，并将其置于事先打开的37℃恒温水浴锅，待冰块溶解，迅速吸取MC3T3-E1细胞悬液，并放入提前加入含10ml完全培养基的管中，离心机中1000rpm，离心5min，弃上清。再次滴加5ml完全培养基，均匀吹打，再将悬液接种置25cm²无菌培养瓶中，在37℃，5％CO₂恒温箱中行培育。

将复苏后的MC3T3-E1细胞接种至25cm²的培养瓶中，移加α-MEM培养基，并补充10％FBS 5ml，随后放于37℃、含有5％CO₂的恒温箱中，培育48～72小时，当细胞密度达到80％～90％左右，再以浓度为0.25％胰酶-EDTA于37℃条件下进行细胞消化，时间2～3分钟，于镜下观察被消化的细胞状况，当大部分细胞变圆漂浮即表示已被彻底消化。再取10％PBS加入，终止消化，收集液体，并滴入管中，1000rpm速度，离心10分钟。按1:2比例传代，制取悬液，并滴入无菌培养瓶中，摇均匀后，于37℃，含5％CO₂的恒温箱中培育。

将各试验组所制备的医用纯钛进行高温高压灭菌，温度为121℃，时间是30min。并放入24孔无菌培养板，3复孔一组。随后取MC3T3-E1成骨细胞培养后的第三代细胞，按一定细胞数与含小牛血清的α-MEM培养基接种于放有试样的24孔培养板中，随后放入37℃、5％CO₂的恒温箱中，一起培养，在试验约定时间点终止，取各组试验标本并进行相关检测。

在已经放有不同试验组医用纯钛的24孔细胞培养板中移加MC3T3-E1细胞，接种数以4×104个/孔密度标准，并于第24小时时中止培育。去除培养基，PBS小心漂洗3次，10min/次，再将每组试样转移至新的24孔培养板中，用4％戊二醛溶液于4℃中固定24h。去掉固定液，PBS小心冲洗3次，每次10min，用梯度乙醇溶液(30％、50％、70％、80％、90％、100％、100％)脱水，每个浓度脱水两遍，每次10min，最后用梯度叔丁醇液体(25％、50％、100％)置换，每次15min。将试样冷冻干燥3h，金溅射喷镀60s，于扫描电镜下查看。

试验1：细胞黏附试验

MC3T3-E1细胞按上述方法培养，待其密度一定时，采用0.25％胰酶-EDTA消化，配制成细胞悬液，再进行计数，将MC3T3-E1细胞按4×10⁴个的数量滴加入放有各组钛材的24孔无菌细胞培养板中，3复孔成1组，分别加入条件培养基，37℃、5％CO₂的恒温中培养，每2天更换一次培养基。分别于培养的第60、120min时中止培养，按以下步骤进行CCK-8检测：①当细胞培育到至上述时间点，拿取试样，用PBS冲洗3遍以便去除无活力细胞，每次10min；②将试样置入新24孔无菌培养板，每孔移入50ml CCK-8试剂以及500ml完全培养基；③将板置入37℃、含有5％CO₂的恒温培养箱中继续培育4h；④于上述培养板中每孔取100ml溶液，移入新的96孔板中，摇匀后用分光光度计于450nm波长下测定各组吸光度值(OD值)，结果以均数±标准差表示。

试验结果：扫描电镜观察MC3T3-E1细胞黏附形态如图15所示。

结果分析：各试验组医用纯钛表面可见细胞均黏附良好，形态各异，基本上是呈分泌功能状态的形状，如表现为三角形或星形，细胞边缘伸展出伪足，高电压(300V～450V)微弧氧化试验组细胞平铺，与陶瓷膜层表面贴得较为紧密，细胞丝状伪足更加发达，且伸入微孔内。

细胞在各试验组医用纯钛表面均黏附、铺展良好，说明医用纯钛表面及陶瓷膜表面均利于细胞黏附，而细胞与实施例1-实施例4所制备的陶瓷膜层表面更为紧密贴附，且细胞伪足较多同时深入微孔中，说明微弧氧化处理电压为300V、350V、400V及450V时，更利于MC3T3-E1细胞的贴附及生长。当MC3T3-E1细胞与各试验组共同培养60min和120min后，MC3T3-E1细胞均可黏附于各试验组组陶瓷膜层表面，且随时间的增加，细胞的黏附数量增加，这说明各试样组均具有良好的细胞相容性。随着微弧氧化处理电压的升高，细胞黏附的数量呈先增加后减少的趋势，这表明了陶瓷膜层能够有效促进MC3T3-E1细胞的黏附，且实施例2-实施例4所制备的陶瓷膜层促进效果最明显。

试验2：细胞增殖试验

MC3T3-E1细胞按上述方法培育、操作，将MC3T3-E1细胞按1×10⁴个的数量接种于放有各组钛样本的24孔无菌培养板中，3复孔是1组，分别加入条件培养基，37℃、5％CO₂的恒温培养箱中培育，每2天更换一次培养基。于培育的第1、3、5、7天时中止培养，按以下步骤予以CCK-8检测：①当MC3T3-E1细胞培至上述时间点，拿取试样，用PBS冲洗3遍，以便去除无活力细胞，每次10min；②将试样置入新的24孔无菌培养板中，每孔吸加500ml完全培养基以及50ml CCK-8试剂；③将新板处于37℃、含有5％CO₂的恒温箱中继续培养4h；④于上述培养板中每孔取100ml溶液，移入新的96孔板中，摇匀后用分光光度计于450nm波长下进行，测定各组吸光度值(OD值)，结果以均数±标准差表示。

试验结果：如图17和表10所示。

表10不同电压下微弧氧化膜表面MC3T3-E1细胞的吸光度值(OD值，n＝3，

)

结果分析：图17和表10是4个时间点，7个试验组的CCK-8测试结果，空白对照组用以判断细胞是否处于正常状态，不参与统计比较，结果发现该组中细胞活力正常，表明细胞未发生变异。从图17中吸光度平均值可以看出，光滑医用纯钛以及其分别经200V、250V、300V、350V、400V和450V等不同电压微弧氧化处理后形成陶瓷膜层表面细胞随着培养时间的延长而不断增加，第1、3、5和7天的吸光度平均值大小呈阶梯型增长，且随着处理电压的升高细胞增殖速率基本呈先增加后减小的趋势。第1天时，各试验组之间差距不大；第3、5和7天时，实施例2-实施例4所形成的陶瓷膜层吸光度平均值均分别均明显高于对比例1-对比例3，有显著性差异(P＜0.01)；实施例2-实施例4所形成的陶瓷膜层吸光度平均值均分别高于实施例1，差异具有统计学意义(P＜0.05)；在4个时间点中，实施例2所形成的陶瓷膜层吸光度平均值均高于实施例3组和实施例4组，但无统计学差异(P＞0.05)。

MC3T3-E1细胞与各试验组共同培养1d、3d、5d及7d后，MC3T3-E1细胞均可于各试验组陶瓷膜层表面发生增殖行为，且随时间的增加，细胞的增殖数量增加，这也说明试验组陶瓷膜层的细胞相容性。随着微弧氧化处理电压的升高，细胞增殖的数量呈先增加后减少的趋势，这表明了陶瓷膜层能够有效促进MC3T3-E1细胞的增殖，且实施例2-实施例4的陶瓷膜层的促进效果最明显，这与其材料表面形貌、粗糙度、亲水性、化学组成及含量等密切相关。

试验3：碱性磷酸酶活性试验

MC3T3-E1细胞按上述方法培育，待其密度一定后，采用0.25％胰酶-EDTA处理，配制成悬液，再进行计算细胞数，将MC3T3-E1细胞按5×10³个的数量的密度每孔转移于放有各钛材组试样的24孔无菌培养板中，3复孔成为1组，分别加入条件培养基，37℃、5％CO₂的恒温培养箱中培养，每2天更换一次培养基。分别于培养的第7、14天时中止培养，采用ALP试剂盒，并按照说明书如实进行检查：①当细胞按培育至上述时间点处，取拿试样，用PBS冲洗3回以便去除无活力细胞，10min/次；②将试样置入新的24孔无菌细胞培养板中，给予胰酶处理2～3分钟，PBS反复吹打，将消化的细胞置入1.5ml管内，1500rpm，离心5min；③向沉淀中的细胞滴入100ml裂解液，混匀一定，反复冻融直至细胞完全裂开；④将上述裂解液，移入新的EP管中，4℃条件下，12000rpm，离心10min，收集上部液，备用；⑤采取BCA试剂盒，以酶标仪于570nm波长下，分别测定各组上述上清液的吸光值，并绘出各钛组相应的标准浓度曲线，计算出试样的蛋白浓度，备用；⑥严格履行ALP试剂盒说明书操作，转入ALP液，采用酶标仪测算520nm波长下各待测样的OD值，随后按公式算得ALP活性：ALP活性(金氏单位/100ml)＝(试样管OD值/标准管OD值)×酚标准品浓度×(100ml/0.05ml)。

试验结果：如图18和表11所示。

表11不同电压下微弧氧化膜表面MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性(金氏单位/100ml，n＝3，

)

结果分析：空白对照组，用以判断细胞是否处于正常状态，不参与统计比较，结果发现该组中细胞活力正常，表明细胞为发生变异。7天时，与对比例1组比较，其余试验组的ALP有所增高，其中对比例1、对比例2和实施例1试验组ALP增加不明显，差异无统计学意义(P＞0.05)，而实施例2-实施例4试验组ALP明显增加，差异有统计学意义(P＜0.05)；14天时，实施例2-实施例4试验组ALP明显高于医用纯钛组，具有显著性差异(P＜0.01)，但实施例2-实施例4试验组之间ALP差异无统计学意义(P＞0.05)。

MC3T3-E1细胞与各试验组共同培养7d和14d后，通过检测各试验组中MC3T3-E1细胞的ALP情况，得知随着时间的增加，ALP增加；且随微弧氧化处理电压的升高，各试验组中ALP不断增加，呈先增加后减少的趋势，说明陶瓷膜层可促进MC3T3-E1细胞的分化行为，其中实施例2-实施例4试验组的中ALP增加最为明显。

陶瓷膜层的细胞学行为试验分析小结：

(1)成骨细胞在各组表面黏附较好，但实施例1-实施例4试验组中细胞贴得更为紧密，且伪足也较多。

(2)CCK-8法检测成骨细胞黏附中发现，实施例2-实施例4试验组吸光度值相对最高，明显可促进细胞黏附。

(3)CCK-8法检测成骨细胞增殖中发现，实施例2-实施例4试验组吸光度值相对最高，明显可促进细胞增殖。

(4)成骨细胞分化试验中发现，实施例1-实施例4试验组碱性磷酸酶活性相对最高，明显可促进细胞分化。

综上所述，可知当处理微弧氧化处理电压为350V、400V和450V时，医用纯钛表面形成的陶瓷膜层表面能明显增强成骨细胞黏附、增殖及分化的能力。

Claims (4)

1.一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)选材，选用TA2等级的医用纯钛；

(2)医用纯钛加工，将医用纯钛加工至所需形状；

(3)医用纯钛打磨，将医用纯钛表面分别经600#、800#、1000#、1200#的砂纸依次打磨处理，并采用丙酮清洗医用纯钛表面油污，无水乙醇清洗医用纯钛表面丙酮，配制酸清洗液清洗医用纯钛表面，再放入蒸馏水中，超声清洗四遍，吹干、备用；

(4)微弧氧化处理，按乙酸钙0.07～0.08mol/L、磷酸二氢钠0.02～0.04mol/L、EDTA-2Na9～11g/L配制电解液，电磁离心搅拌电解液；将配置的电解液降温至0～4℃，再倒入电解槽中；然后以医用纯钛作阳极即连接于微弧氧化电源的正极，铂片作阴极即连接于电源的负极，医用纯钛和铂片均悬在电解液中，医用纯钛和铂片不与电解槽接触，将微弧氧化电源的电压调至300V，对医用纯钛进行微弧氧化处理，处理的时间为4～6s；

(5)获得医用纯钛陶瓷膜层，医用纯钛完成微弧氧化处理后，医用纯钛的表面生成陶瓷膜层，取下医用纯钛，先置于无水乙醇中，超声清洗15～20min，随后于去离子水中，再超声清洗15～20min，干燥，密封保存。

2.根据权利要求1所述的一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，其特征在于，步骤(3)中的酸清洗液中氢氟酸：浓硝酸：去离子水为1:4:5。

3.根据权利要求2所述的一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，其特征在于，步骤(4)中，将电解液倒入容器中，将容器放入0～4℃的冰水中，并采用磁力搅拌器搅拌降温至0～4℃，微弧氧化处理过程中温度维持在0～40℃，且使电解液各区域浓度保持均匀。

4.根据权利要求3所述的一种医用纯钛表面制备陶瓷膜层的方法，其特征在于，步骤(4)中医用纯钛进行微弧氧化处理的时间为5s。

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