CN113384750A - 降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法，所述构建方法具体为一种提高钛合金与皮质骨界面摩擦学特性以及钛合金表面耐体液腐蚀性能的医用钛合金表面构建方法。所述构建方法包括以下步骤：步骤S1：对钛合金表面进行羟基化处理；步骤S2：羟基化处理后的钛合金表面依次放入硅烷偶联剂水溶液以及多巴胺溶液中，以获得粘附层；步骤S3：通过溶胶与粘附层的结合，以使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。此外，本发明还公开了一种钛合金复合水凝胶涂层，所述钛合金复合水凝胶涂层采用上述构建方法构建获得。

Description

降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法
技术领域
本发明涉及医疗器械表面涂层制备领域，尤其涉及一种改善钛合金与皮质骨摩擦体系的水凝胶涂层的构建方法，特别是涉及一种改善钛合金与皮质骨摩擦体系的摩擦学性能以及提高钛合金表面耐体液腐蚀性的PVA/PAA/GO/PDA复合水凝胶涂层构建方法。
背景技术
钛及其合金材料因其优良的力学性能、较好的生物相容性以及良好的耐生物腐蚀性，已经广泛应用在骨科内固定系统、人工关节置换等人体硬组织植入领域。然而，钛合金表面的耐磨性较差，其在体内因摩擦磨损产生的磨屑易与周围骨组织发生反应，进而引起骨溶解和植入物的无菌松动，导致植入物失效。而且，钛合金植入物长期在体液中，还会因表面腐蚀释放出有害离子，也会影响人类的健康。因此，改善钛合金表面的耐磨性和耐体液腐蚀性，可有效延长钛合金植入物的寿命，改善其使用的舒适性。
在脊柱整形、骨折修复等系统中，钛合金植入物植入体内，长期与人体骨接触。该种组织系统存在的摩擦配副方式为钛合金/皮质骨，属于硬质材料/软质材料摩擦体系。然而，由于骨骼材料具有各项异性的特点，对于改善钛合金/皮质骨摩擦体系下性能的涂层改性技术研究相对较少。因骨组织和钛合金之间物性参数的差异，尤其是表面硬度和弹性模量相差较大，使其在接触过程中产生大的残余应力，进而造成骨头磨损严重。因此，为了降低骨组织以及钛合金摩擦过程中的磨损率，可以通过在钛合金表面构建软质弹性涂层来优化其表面硬度，从而实现与皮质骨材料的力学性能匹配。
近年来，具有三维网络结构的柔软性水凝胶因其表面优异的化学稳定性、粘弹性以及亲水性，在生物医用材料领域已经成为了研究的热点。
例如：公开号为CN111363167A，公开日为2020年7月3日，名称为“一种RGO/HA/PVA形状记忆水凝胶的制备方法及其产品”的中国专利文献公开了一种RGO/HA/PVA形状记忆水凝胶的制备方法及其产品。在该专利文献所公开的技术方案中，以聚乙烯醇(PVA)为主交联形成的水凝胶具有较低的硬度以及杰出的生物相容性，而且具有形状记忆的功能，暗示了该类水凝胶具有较好的粘弹性。
但是需要指出的是，在该专利文献所公开的技术方案，虽然可以实现PVA水凝胶，但是其为一种单一的PVA水凝胶，因此，存在力学性能差、与硬基质材料的结合强度尚未达到要求等缺陷，而且无法实现改善钛合金与皮质骨摩擦系数的效果。
又例如：公开号为CN107841778A，公开日为2018年3月27日，名称为“一种医用金属材料的表面改性方法”的中国专利文献仅验证了氧化石墨烯(GO)较强的耐腐蚀性，同时GO在生物医用材料应用领域也具有极大的潜力。但是需要指出的是，该专利文献并未公开如何选择适量的GO添加，以进一步优化水凝胶的性能，而涂层与基底间的结合强度也会影响钛合金与皮质骨表面的摩擦学性能和钛合金表面的耐腐蚀性能。
基于此可以看出，现有技术中缺乏一种行之有效的方法可以极好地改善水凝胶涂层与钛合金表面间的界面结合力。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法。该构建方法通过化学组装法与溶胶凝胶法相结合的手段，获得了一种钛合金表面复合水凝胶涂层，以此改善了钛合金与皮质骨之间的生物摩擦学性能，并且提高了钛合金表面耐蚀性。
为了实现上述目的，本发明通过以下几个方面实现：
第一方面，本发明提出了一种降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法，其包括以下步骤：
步骤S1：对钛合金表面进行羟基化处理；
步骤S2：羟基化处理后的钛合金表面依次放入硅烷偶联剂水溶液以及多巴胺溶液中，以获得粘附层；
步骤S3：通过溶胶与粘附层的结合，以使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
在本发明所述的技术方案中，本案发明人通过化学组装法与溶胶凝胶法相结合，首先可以对钛合金表面进行双过渡层处理，随后充分利用水凝胶材料例如聚乙烯醇树脂(PVA)、丙烯酸树脂(PAA)以及氧化石墨烯(GO)的粘弹性以及柔软性，或是利用水凝胶材料例如聚多巴胺(PDA)的粘附性，在钛合金表面通过溶胶凝胶法形成牢固的钛合金表面复合水凝胶涂层(该种复合水凝胶涂层是由多种水凝胶材料复合而成的)。
构建获得的该种复合水凝胶涂层可有效降低钛合金和皮质骨在模拟体液中对磨时的磨损率，减小该摩擦体系的摩擦系数，提高钛合金表面的耐体液腐蚀性。
为增强水凝胶涂层与钛合金表面间的界面结合力，对钛合金表面进行粘附层接枝处理以及在水凝胶涂层中添加一些粘附力较强的材料，本案发明人通过化学组装法与溶胶凝胶法相结合的手段在医用钛合金表面构建诸如PVA、PAA、GO以及PDA的复合水凝胶涂层，其是一种创新性的改善钛合金与皮质骨摩擦学特性的表面处理工艺，此前本领域内技术人员并无法实现的技术方案。
此外，通过该种涂层的构建可以显著提高钛合金材料表面的耐体液腐蚀性能。
最后需要指出的是，本发明中提到的表面构建方法具有较好的理论研究价值，为有效改善钛合金/皮质骨的生物摩擦学性能、提高钛合金表面的耐腐蚀性提供了一条全新的思路，从而也将进一步拓宽该构建方法在骨科医学领域的应用前景。
优选地，在所述步骤S1前，还包括步骤S0：对钛合金表面进行机械抛光以及去油污处理。
优选地，在所述步骤S1中，采用食人鱼溶液进行羟基化处理，处理时间为1～10min,处理温度为50～90℃。
优选地，所述食人鱼溶液采用质量百分比为98％的浓硫酸与质量百分比为30％的过氧化氢溶液以7:3的体积比例混合。
在一些实施方式中，具体可以为：先将清洗干净的钛合金放置于提前配置好的食人鱼溶液中1～10分钟，控制反应温度为50～90℃。钛合金取出后用去离子水清洗若干次(例如三次)，通过N2吹干后，即完成了羟基化处理。
优选地，在所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
步骤S21：将羟基化处理后的钛合金表面放入质量百分数为1～10％的硅烷偶联剂中进行化学组装以使得钛合金表面形成硅烷薄膜，放入时间为1～10h，随后清洗，氮气吹干；
步骤S22：将经过步骤S21处理后的钛合金表面放入浓度为0.01～5g/L多巴胺溶液中，以使得钛合金表面组装形成粘附层，放入时间为1～24h，所述粘附层为聚多巴胺粘附层。
优选地，在所述步骤S3中，所述溶胶包括聚乙烯醇树脂(PVA)、丙烯酸树脂(PAA)、氧化石墨烯(GO)以及聚多巴胺(PDA)的至少其中之一。优选地，氧化石墨烯占溶胶的质量分数为0.1～1％,更为优选地，质量分数为0.5～1％。
优选地，所述溶胶采用以下方法配置获得：
称取溶胶固体粉末，溶于去离子水，得到水溶液；
超声1～5h后放置于油浴条件下反应若干小时，反应温度为80～100℃,直至反应结束；
反应结束后，冷却至室温，得到溶胶。
优选地，所述步骤S3具体包括如下步骤：
步骤S31：通过旋涂法将溶胶均匀涂覆于带有粘附层的钛合金表面；
步骤S32：对经过旋涂后的钛合金表面进行冷冻解冻循环操作，以最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
优选地，所述冷冻解冻循环操作具体为：先在-20～-10℃下冷冻12～48h，并在2～8℃下解冻12～24h，重复上述冷冻解冻操作3～5次，然后，在室温下放置5h，并放在80～120℃烘箱中脱水退火，再冷却至室温，最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
第二方面，本发明还提出了一种钛合金复合水凝胶涂层，所述钛合金复合水凝胶涂层采用上述的降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法构建获得。
与现有技术相比，本发明所述的降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法具有以下优点及效果：
1、本发明创新性地通过化学组装与溶胶凝胶相结合的方法在钛合金表面构建了PVA/PAA/GO/PDA复合水凝胶涂层。该构建方法简单可行，环保无毒。
2、与现有技术相比，通过此构建方法在钛合金表面成功制备PVA/PAA/GO/PDA水凝胶涂层后，其表面的润湿性能明显得到改善，显微硬度显著降低。
3、与现有技术相比，通过此构建方法在钛合金表面成功制备PVA/PAA/GO/PDA水凝胶涂层后，其表面的耐体液腐蚀性能更加优异。
4、与现有技术相比，通过此构建方法在钛合金表面成功制备PVA/PAA/GO/PDA水凝胶涂层后，其表面的生物摩擦学性能明显改善。体现为钛合金/皮质骨摩擦体系下的摩擦系数有所减小，骨组织样品和钛合金表面的磨损率显著降低。
5、与现有技术相比，通过本发明所述的构建方法构建获得的钛合金表面复合水凝胶涂层与钛合金基底表面结合力牢固，并且可以看出，本案的钛合金表面复合水凝胶涂层可以形成更加稳定的互穿网络水凝胶。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为钛合金表面的PVA/PAA/GO/PDA水凝胶涂层的结构表征图，包括ATR-FTIR光谱图(a)和拉曼光谱图(b)；
图2为钛合金表面水凝胶涂层的粘附力对比图，其中，(a)显示的是溶胶为PVA/PAA/PDA，(b)显示的是溶胶为PVA/PAA/0.1GO/PDA，(c)显示的是溶胶为PVA/PAA/0.5GO/PDA，(d)显示的是溶胶为PVA/PAA/1GO/PDA；所述测试方法为采用划痕法，通过涂层附着力自动划痕测试仪(型号为WS-2005，兰州物理化学研究所)对样品进行了测试；其中，测试条件为：载荷速度为70N/min，划痕速度为5mm/min，最大载荷为70N；每组样品进行五次测试，通过估算涂层的临界载荷来评估样品与基底间的平均粘接强度；
图3为钛合金表面水凝胶涂层的润湿性能对比图；
图4为钛合金表面水凝胶涂层的显微硬度对比图；
图5为模拟体液润滑条件下钛合金样品与皮质骨的生物摩擦学性能对比图，其中，包括平均摩擦系数对比图(a)和骨组织样品的磨损率结果(b)；
图6为钛合金表面水凝胶涂层样品的电化学腐蚀性能对比图，其中图6(a)为尼奎斯特曲线图，图6(b)为塔菲尔曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1-4的降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法，其包括以下步骤：
步骤S1：对钛合金表面进行羟基化处理，其中，采用食人鱼溶液进行羟基化处理，处理时间为1～10min,处理温度为50～90℃；
步骤S2：羟基化处理后的钛合金表面依次放入硅烷偶联剂水溶液以及多巴胺溶液中，以获得粘附层；
步骤S3：通过溶胶与粘附层的结合，以使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层，所述溶胶包括聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂、氧化石墨烯以及聚多巴胺的其中之一；所述溶胶采用以下方法配置获得：
称取固体溶胶粉末，溶于去离子水，得到水溶液；
超声1～5h后放置于油浴条件下反应若干小时，反应温度为80～100℃,直至反应结束；
反应结束后，冷却至室温，得到溶胶。
其中，在所述步骤S1前，还包括步骤S0：对钛合金表面进行机械抛光以及去油污处理。
所述食人鱼溶液采用质量百分比为98％的浓硫酸与质量百分比为30％的过氧化氢溶液以7:3的体积比例混合。
在一些实施方式中，所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
步骤S21：将羟基化处理后的钛合金表面放入质量百分数为1～10％的硅烷偶联剂中进行化学组装以使得钛合金表面形成硅烷薄膜，放入时间为1～10h，随后清洗，氮气吹干；
步骤S22：将经过步骤S21处理后的钛合金表面放入浓度为0.01～5g/L多巴胺溶液中，以使得钛合金表面组装形成粘附层，放入时间为1～24h，所述粘附层为聚多巴胺粘附层。
在一些实施方式中，所述步骤S3具体包括如下步骤：
步骤S31：通过旋涂法将溶胶均匀涂覆于带有粘附层的钛合金表面；
步骤S32：对经过旋涂后的钛合金表面进行冷冻解冻循环操作，以最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
其中，所述冷冻解冻循环操作具体为：先在-20～-10℃下冷冻12～48h，并在2～8℃下解冻12～24h，重复上述冷冻解冻操作3～5次，然后，在室温下放置5h，并放在80～120℃烘箱中脱水退火，再冷却至室温，最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
实施例1
本实施例所用的医用钛合金板材为某医疗器械公司的原材料Ti-6Al-4V合金，所用的聚多巴胺和氧化石墨烯为某实验室制得。制备方法包括以下步骤：
将Ti-6Al-4V合金表面抛光至粗糙度为0.1μm，去离子水清洗数次后，放入食人鱼溶液中浸泡10min,处理温度为60℃；随后放入到1％氨丙基三乙氧基硅烷水溶液中组装硅烷粘附层，时间6h。用氮气吹干表面后，放入5g/L多巴胺溶液中组装聚多巴胺过渡层，时间为6h。取出并清洗后氮气吹干，获得的样品备用。
在25mL三口烧瓶中分别称取0.8g PVA、0.2g PAA以及0.05g PDA溶于5mL去离子水中，随后依次加入质量分数为0.1％(0.005g)的GO，超声2h后放置在油浴条件下反应3h，控制反应温度为90℃。反应结束后冷却至室温，得到PVA/PAA/GO/PDA溶胶。
通过旋涂法将准备好的PVA/PAA/0.1GO/PDA溶胶均匀的涂覆在经过上述步骤获得的钛合金表面。然后，将上述样品放置在-10℃下冷冻24h，并在2～8℃下解冻12h。重复冷冻解冻过程3次。取出样品后在室温下放置5h，随后放在120℃烘箱中脱水退火，最后冷却至室温即可。得到PVA/PAA/0.1GO/PDA样品；
采用FTIR傅里叶红外光谱仪以及DXR拉曼光谱仪表征表面PVA/PAA/0.1GO/PDA样品表面水凝胶的化学成分；
通过接触角的测量，分别对上述PVA/PAA/0.1GO/PDA样品表面的润湿性进行表征。发现，与空白Ti组相比，钛合金表面涂覆PVA/PAA/0.1GO/PDA水凝胶后的接触角值均有所减小；
通过对PVA/PAA/0.1GO/PDA样品表面显微硬度的测试，发现与钛合金样品相比(303HV)，构建了水凝胶涂层的钛合金样品表面的显微硬度显著降低。
采用往复摩擦试验机对钛合金与牛皮质骨在模拟体液中的生物摩擦学性能进行测试，结果证明，构建了PVA/PAA/0.1GO/PDA水凝胶涂层的钛合金与皮质骨在对磨过程中的摩擦系数较小，且骨组织表面的磨损率显著降低；
通过电化学工作站测试钛合金表面水凝胶涂层的电化学腐蚀性能，结果表明，构建了PVA/PAA/0.1GO/PDA水凝胶涂层的腐蚀电流显著降低。
实施例2
本实施例选用Ti-6Al-7Nb合金，提供一种钛合金表面PVA/PAA/GO/PDA涂层的制备方法，用来改善其表面的耐腐蚀性和生物摩擦学特性。制备方法包括以下步骤：
抛光Ti-6Al-7Nb合金至其表面粗糙度为0.5μm，经丙酮和去离子水分别清洗三次，氮气吹干后放入食人鱼溶液中8min，处理温度为70℃；然后放入到5％3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷乙醇溶液中反应2h，组装硅烷薄膜。
将上述获得的试样水洗后，放入2g/L多巴胺溶液中反应12h，在表面组装聚多巴胺粘附层。随后取出清洗后备用。
称取2g PVA、0.6g PAA以及0.2g PDA溶于15mL去离子水中，放置在50mL三口烧瓶中，随后加入质量分数为0.5％(0.09g)的氧化石墨烯粉末，超声5h后将三口烧瓶放在油浴锅中缓慢升温至95℃，并反应3.5h后冷却至室温，获得温度为90℃。反应结束后冷却至室温，获得PVA/PAA/0.5GO/PDA溶胶。
将得到的PVA/PAA/0.5GO/PDA溶胶旋涂在钛合金表面。随后，将试样置于-18℃下冷冻20h，取出后解冻12h，控制温度在2-8℃。重复该过程5次后取出放置8h，随后在80℃真空干燥箱中退火3h，取出冷却至室温得到PVA/PAA/0.5GO/PDA样品。
通过FTIR红外光谱仪以及DXR拉曼光谱仪表征PVA/PAA/0.5GO/PDA样品的化学成分。
测试样品的接触角。并发现，与空白Ti组相比，钛合金表面涂覆PVA/PAA/0.5GO/PDA水凝胶后的润湿性能有所改善。
测试PVA/PAA/0.5GO/PDA样品表面的显微硬度，结果表明，构建了水凝胶涂层的钛合金样品表面的显微硬度显著降低；
通过往复摩擦试验机测试了钛合金/牛皮质骨在SBF溶液中的生物摩擦学性能。测试结果表明，构建了PVA/PAA/0.5GO/PDA水凝胶涂层的样品表面展示出较低的摩擦系数和磨损率；
采用上海辰华工作站测试Ti-6Al-7Nb合金表面水凝胶涂层的电化学腐蚀性能，结果表明，构建了PVA/PAA/0.1GO/PDA水凝胶涂层的耐腐蚀性能显著改善。
实施例3
本实施例提供一种改善硬质材料与软质材料摩擦体系的摩擦学性能以及提高耐体液腐蚀性的表面构建方法。具体步骤与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本实施例中加入的GO的质量分数为1％(0.05g)。
实施例4：
本实施例提供一种改善硬质材料与软质材料摩擦体系的摩擦学性能以及提高耐体液腐蚀性的表面构建方法。具体步骤与实施例1基本一致，不同之处仅在于：本实施例中没有加入的GO。
实施例1～4采用FTIR傅里叶红外光谱仪以及DXR拉曼光谱仪表征表面PVA/PAA/0.1GO/PDA样品表面水凝胶的化学成分，其测试结果如图1所示，其中，图1为ATR-FTIR光谱图，图1(b)为拉曼光谱图(b)。
实施例1～4采用的粘附性测试采用划痕法，通过涂层附着力自动划痕测试仪(型号为WS-2005，兰州物理化学研究所)对样品进行了测试；其中，测试条件为：载荷速度为70N/min，划痕速度为5mm/min，最大载荷为70N；每组样品进行五次测试，通过估算涂层的临界载荷来评估样品与基底间的平均粘接强度
其测试结果如图2所示，其中，其测试结果如图2所示，其中，(a)显示的是溶胶为PVA/PAA/PDA，(b)显示的是溶胶为PVA/PAA/0.1GO/PDA，(c)显示的是溶胶为PVA/PAA/0.5GO/PDA，(d)显示的是溶胶为PVA/PAA/1GO/PDA，
通过接触角的测量，分别对上述PVA/PAA/0.1GO/PDA样品表面的润湿性进行表征，图3为钛合金表面水凝胶涂层的润湿性能对比图。通过接触角的测量，分别对实施例1～4的样品表面的润湿性进行表征。经过比较可以发现，与空白Ti组相比，钛合金表面涂覆水凝胶后的接触角值均有所减小；
图4为钛合金表面水凝胶涂层的显微硬度对比图。由图4可以看出，当构建了水凝胶涂层的钛合金样品表面的显微硬度显著降低。
通过往复摩擦试验机测试了钛合金/牛皮质骨在SBF溶液中的生物摩擦学性能，测试结果如图5所示。其中，图5(a)显示了平均摩擦系数对比图，图5(b)显示了骨组织样品的磨损率结果(b)。并且由图5的测试结果可以看出，构建了水凝胶涂层的钛合金与皮质骨在对磨过程中的摩擦系数较小，且骨组织表面的磨损率显著降低在对磨过程中的摩擦系数较小。
通过电化学工作站测试钛合金表面水凝胶涂层的电化学腐蚀性能，测试结果见图6，其中图6(a)为尼奎斯特曲线图，图6(b)为塔菲尔曲线图。由图6的结果表明，构建了水凝胶涂层的腐蚀电流显著降低。
结合实施例1-3以及实施例4可以看出，利用聚多巴胺的粘附性与PVA、PAA以及GO的粘弹性以及柔软性在钛合金表面形成了牢固的钛合金表面复合水凝胶涂层，该种钛合金表面复合水凝涂层为结构稳定的互穿网络水凝胶，表现出与皮质骨在对磨过程中的摩擦系数较小，且骨组织表面的磨损率显著降低的优异表现，并且使得钛合金表面更耐体液腐蚀性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法，其特征在于，其包括以下步骤：
步骤S1：对钛合金表面进行羟基化处理；
步骤S2：羟基化处理后的钛合金表面依次放入硅烷偶联剂水溶液以及多巴胺溶液中，以获得粘附层；
步骤S3：通过溶胶与粘附层的结合，以使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S1前，还包括步骤S0：对钛合金表面进行机械抛光以及去油污处理。
3.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用食人鱼溶液进行羟基化处理，处理时间为1～10min,处理温度为50～90℃。
4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，所述食人鱼溶液采用质量百分比为98％的浓硫酸与质量百分比为30％的过氧化氢溶液以7:3的体积比例混合。
5.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S2中，具体包括以下步骤：
步骤S21：将羟基化处理后的钛合金表面放入质量百分数为1～10％的硅烷偶联剂中进行化学组装以使得钛合金表面形成硅烷薄膜，放入时间为1～10h，随后清洗，氮气吹干；
步骤S22：将经过步骤S21处理后的钛合金表面放入浓度为0.01～5g/L多巴胺溶液中，以使得钛合金表面组装形成粘附层，放入时间为1～24h，所述粘附层为聚多巴胺粘附层。
6.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述溶胶包括聚乙烯醇树脂、丙烯酸树脂、氧化石墨烯以及聚多巴胺的至少其中之一。
7.根据权利要求6所述的构建方法，其特征在于，所述溶胶采用以下方法配置获得：
称取溶胶的固体粉末，溶于去离子水，得到水溶液；
超声1～5h后放置于油浴条件下反应若干小时，反应温度为80～100℃,直至反应结束；
反应结束后，冷却至室温，得到溶胶。
8.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括如下步骤：
步骤S31：通过旋涂法将溶胶均匀涂覆于带有粘附层的钛合金表面；
步骤S32：对经过旋涂后的钛合金表面进行冷冻解冻循环操作，以最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
9.根据权利要求8所述的构建方法，其特征在于，所述冷冻解冻循环操作具体为：先在-20～-10℃下冷冻12～48h，并在2～8℃下解冻12～24h，重复上述冷冻解冻操作3～5次，然后，在室温下放置5h，并放在80～120℃烘箱中脱水退火，再冷却至室温，最终使得钛合金表面具有钛合金复合水凝胶涂层。
10.一种钛合金复合水凝胶涂层，其特征在于，所述钛合金复合水凝胶涂层采用如权利要求1-9中任意一项所述的降低骨组织磨损的钛合金表面复合水凝胶涂层的构建方法构建获得。
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