一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法技术

本发明专利技术公开了一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法。该方法在纯钛表面通过金刚砂喷砂、HF/HNO3和HCl/H2SO4双重酸蚀处理，水热法掺杂，从而形成Sr/Zn共掺杂多孔纯钛表面微米/纳米复合级多孔仿生形貌，该表面可促进成骨，同时拥有良好的抗菌性能，可作为骨及牙科植入的新型生物材料。

A method for forming Sr/Zn Co doped micro / nano composite porous structure on the surface of titanium sheet

The invention discloses a method for forming a Sr/Zn co-doped micron/nano composite porous structure on the surface of a titanium sheet. The surface of pure titanium was treated by emery blasting, HF/HNO3 and HCl/H2SO4, and then doped by hydrothermal method. The porous biomimetic morphology of Sr/Zn co-doped porous pure titanium was formed. The surface can promote osteogenesis and has good antibacterial properties. It can be used as a new type of biology for bone and dental implantation. Material Science.

【技术实现步骤摘要】
一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法
本专利技术属于生物医用材料领域，涉及一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法。
技术介绍
纯钛及钛合金因其机械性能，如高度的耐腐蚀性和较低的弹性模量，以及良好的生物相容性，被广泛应用于牙科和骨科。但是，除了其表面易生成氧化膜引起表面活性不足之外，纯钛及钛合金缺乏抗菌能力，易使种植初期发生感染，最终种植失败。故本专利先将纯钛经过表面处理技术(已在种植牙科学中获得最广泛科学证明的表面处理技术之一)，即大颗粒喷砂后酸蚀粗化植体表面，与光滑表面相比，活化后的表面具有微米、纳米级显微结构，如微/纳米级孔隙等，有利于成骨细胞的黏附、增殖和分化，促进种植体骨整合形成。而水热法掺杂生物活性离子也是近年来研究的热点之一，其操作简便、反应条件温和、价格低廉，最大优点可通过对反应参数的调整可以达到表面形貌的可控性。锶和锌都是人体必需微量元素之一。锶提高成骨效果显著，主要通过以下两种方式：1、使成骨细胞增殖、分化，从而促进碱性磷酸酶、胶原I型纤维和骨钙素的形成，钙沉积和骨结节形成；2、减弱破骨细胞活动以降低骨溶解。而锌元素，也有不少文献报道可刺激成骨细胞活动，促进破骨细胞凋亡，同时还具有显著抗菌作用。本专利技术欲通过水热法将锶和锌一起掺杂，制备出Sr/Zn共掺杂多孔纯钛表面，协同刺激成骨同时抑制破骨活动，促进快速而高效的骨整合，以满足临床应用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有国产纯钛种植体研发领域的空缺及表面制备技术的不足，提供一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min-20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min-60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将氢氧化锶(Sr(OH)2)溶解于双蒸水中，制备出0.02M的Sr(OH)2溶液，将步骤(3)清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上后置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Sr(OH)2溶液,将密闭的反应釜置于烘箱120℃加热12小时。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗。接着，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Zn2+水热反应溶液,置于40℃烘箱加热2h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗，N2吹干，备用。此时制备成的样品记为Sr/Zn-Ti。一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min-20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min-60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入上述Zn2+水热反应溶液,置于40℃烘箱加热2h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗。接着，将氢氧化锶(Sr(OH)2)溶解于双蒸水中，制备出0.02M的Sr(OH)2溶液，将钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Sr(OH)2溶液,将密闭的反应釜置于120℃烘箱加热1h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用蒸馏水超声清洗，N2吹干，备用。此时制备成的样品记为Zn/Sr1h-Ti。一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min-20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min-60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入上述Zn2+水热反应溶液,置于40℃烘箱加热2h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗。接着，将氢氧化锶(Sr(OH)2)溶解于双蒸水中，制备出0.02M的Sr(OH)2溶液，将钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Sr(OH)2溶液,将密闭的反应釜置于120℃烘箱加热3h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用蒸馏水超声清洗，N2吹干，备用。此时制备成的样品记为Zn/Sr3h-Ti。进一步地，所述步骤(2)中，喷砂采用的金刚砂为绿碳化硅砂，喷砂压力为4bar。进一步地，所述步骤(5)和(6)中，所有的反应均为水热反应，将预处理的钛片加入聚四氟乙烯内衬的反应釜后置于烘箱在不同温度下反应不同时间；掺杂锶元素用的是Sr(OH)2溶液，掺杂锌元素用的是六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min‑20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min‑60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将氢氧化锶(Sr(OH)2)溶解于双蒸水中，制备出0.02M的Sr(OH)2溶液，将步骤(3)清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上后置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Sr(OH)2溶液,将密闭的反应釜置于烘箱120℃加热12小时。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗。接着，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Zn2+水热反应溶液,置于40℃烘箱加热2h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗，N2吹干，备用。此时制备成的样品记为Sr/Zn‑Ti。...

【技术特征摘要】
1.一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min-20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min-60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将氢氧化锶(Sr(OH)2)溶解于双蒸水中，制备出0.02M的Sr(OH)2溶液，将步骤(3)清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上后置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Sr(OH)2溶液,将密闭的反应釜置于烘箱120℃加热12小时。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗。接着，将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将钛片以喷砂酸蚀面朝上，置于聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中,加入Zn2+水热反应溶液,置于40℃烘箱加热2h。待反应结束，反应釜自然冷却至室温后取出钛片，使用双蒸水超声清洗，N2吹干，备用。此时制备成的样品记为Sr/Zn-Ti。2.一种在钛片表面形成Sr/Zn共掺杂微米/纳米复合级多孔结构的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)对钛片表面进行抛光(依次为240目、600目、800目)、金刚砂(SiC)喷砂处理，压力为4bar；(2)将步骤(1)处理后的钛片依次放入丙酮、75wt％乙醇、双蒸水超声，烘干；(3)将步骤(2)清洗后的钛片放入室温下的HF/HNO3混合溶液中，室温酸蚀处理10min-20min,双蒸水超声清洗，烘箱烘干；接着放入HCl/H2SO4混合溶液，酸蚀处理30min-60min，双蒸水超声清洗，烘箱烘干。此时在钛片表面形成微米/亚微米级多孔仿生结构。其中，所述HF/HNO3混合溶液由蒸馏水、40wt％HF、65wt％HNO3按照体积比500:1:2～500:1:1组成，所述HCl/H2SO4混合溶液由蒸馏水、38wt％HCl、98wt％H2SO4按照体积比3:1:1～3:2:2组成。(4)将六水合硝酸锌(Zn(NO3)26H2O)和氢氧化钠(NaOH)溶解于双蒸水中，配制成Zn2+浓度为0.5M的水热反应溶液,将清洗后的钛片以喷砂酸蚀面朝上，置...

【专利技术属性】
技术研发人员：何福明，陈艳琪，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33