一种二氧化钛光催化清洁纯钛表面的方法及系统与流程

本发明涉及医学辅助设备技术领域，具体是指一种二氧化钛光催化清洁纯钛表面的方法及系统。

背景技术：

众多研究均证实，钛种植体表面清洁度在很大程度上影响其生物活性及早期骨整合。然而纯钛表面的二氧化钛膜层在1分钟甚至几秒钟就会吸附空气中无机离子和有机污染物，使得表面化学组成改变，这些污染物降低了表面的生物活性，不利于骨结合的早期形成。另外，纯钛表面存在“老化”的现象，即表面生物活性随着时间的延长而出现降低，骨引导作用下降，抑制了成骨细胞向表面的趋化，以及后期的增殖和分化功能。然而临床上大多数钛种植体的包装使种植体不可避免的与空气接触，造成表面的污染，并出现老化现象。

目前清洗纯钛的方法主要有机械物理清洗和化学清洗，但这些方法会造成表面形貌和表面化学基团的破坏。近几年大量研究证明用紫外辐照纯钛表面可以有效地去除表面吸附的部分碳氢化合物等有机吸附污染物。然而光催化作用仅仅依靠纯钛表面在空气中自发氧化形成的纳米厚度二氧化钛膜层产生的光催化作用还是不够的，尚有很大的提升空间。

因此，一种更加有效的去除纯钛表面污染物的表面清洁系统亟待研究。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种二氧化钛光催化清洁纯钛表面的方法，包括以下步骤：

s1、称取90-100mg纳米二氧化钛颗粒溶于450-500ml的去离子水溶液中，并进行充分搅拌混合；

s2、将s1得到的去离子水溶液置入一容器中，并将一定尺寸的钛片置入其中，且使得钛片全部浸入去离子水溶液中；

s3、对s2中浸入有钛片的去离子水溶液进行流动循环一定时间；

s4、将s3得到的循环后的去离子水溶液的容器置入黑暗环境下，并通过紫外光进行照射；

s5、取出钛片，并进行清洗，而后进行超声清洗三次，去掉表面的二氧化钛颗粒；

s6、将s5得到的超声清洗后的钛片置入装有去离子水的密封瓶中，用γ射线消毒12h后检测备用。

进一步地，在s3中，流动循环的时间为30min。

进一步地，在s4中，紫外光照射的时间为2h。

进一步地，在s5中，每次超声清洗的时间为15min。

进一步地，在s6中，γ射线为co60，辐照剂量为25.0kgy。

本发明还提供了一种技术方案：

一种用于二氧化钛光催化清洁纯钛表面的系统，所述纯钛通过权利要求1所述的方法得到，包括驱动部、照射部、清洗部以及搅拌部，所述照射部位于搅拌部上方，所述驱动部、搅拌部组成一个闭合的回路，其中，

所述驱动部用于使得带有纳米二氧化钛颗粒的去离子水溶液进行流动循环，以达到对纳米二氧化钛颗粒的吸附平衡；

所述照射部用于在黑暗环境下对吸附平衡后的钛片进行紫外光的照射；

所述清洗部用于对紫外光照射后的钛片进行超声清洗；

所述搅拌部用于对混合有纳米二氧化碳颗粒、钛片的去离子水溶液进行搅拌。

进一步地，所述驱动部设为蠕动泵，所述照射部设为紫外灯，所述清洗部设为超声清洗，所述搅拌部设为磁力搅拌器。

进一步地，还包括盛水容器，所述容器用于盛放去离子水溶液，并位于磁力搅拌器上对带有纳米二氧化钛颗粒的去离子水溶液进行搅拌。

进一步地，所述磁力搅拌器设为两个，且串联连接在闭合回路中。

采用以上方法以及装置后，本发明具有如下优点：

本发明提供的方法以及装置能够更加有效的去除纯钛表面污染物，促进纯钛表面早期的细胞反应，从而能促进早期骨整合的建立，提高口腔临床钛种植体的成功率。

附图说明

图1是本发明实施例三组钛片表面静态接触角状态图；

图2是本发明实施例三组钛片表面x-射线光电子能谱谱图及主要元素c1s结合能峰值变化图；

图3是本发明实施例三组钛片表面细胞接种2h后细胞形态；

图4是本发明实施例的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明通过二氧化钛光催化作用对纯钛表面进行清洗，可以有效的去除纯钛表面在空气中吸附的污染物，消除这些影响早期骨整合的因素，促进纯钛表面早期的细胞反应，促进早期骨整合的建立，达到缩短临床治疗时间，从而提高了种植牙的成功率。

一种二氧化钛光催化清洁纯钛表面的方法，包括以下步骤：

s1、称取90-100mg纳米二氧化钛颗粒溶于450-500ml的去离子水溶液中，并进行充分搅拌混合；

s2、将s1得到的去离子水溶液置入一容器中，并将一定尺寸的钛片置入其中，且使得钛片全部浸入去离子水溶液中；

s3、对s2中浸入有钛片的去离子水溶液进行流动循环一定时间；

s4、将s3得到的循环后的去离子水溶液的容器置入黑暗环境下，并通过紫外光进行照射；

s5、取出钛片，并进行清洗，而后进行超声清洗三次，去掉表面的二氧化钛颗粒；

s6、将s5得到的超声清洗后的钛片置入装有去离子水的密封瓶中，用γ射线消毒12h后检测备用。

其中：

在s3中，流动循环的时间为30min。

在s4中，紫外光照射的时间为2h。

在s5中，每次超声清洗的时间为15min。

在s6中，γ射线为co60，辐照剂量为25.0kgy。

本发明在制作钛片的过程中，可制作成25cm×25cm的规格，便于进行实验操作，或者其他尺寸均可实现。

在利用上述方法进行清洗钛片时，利用以下装置实现。

结合附图4，一种用于二氧化钛光催化清洁纯钛表面的系统，包括驱动部1、照射部2、清洗部以及搅拌部3，照射部2位于搅拌部3上方，驱动部1、搅拌部3组成一个闭合的回路，其中，

驱动部1用于使得带有纳米二氧化钛颗粒的去离子水溶液进行流动循环，以达到对纳米二氧化钛颗粒的吸附平衡；

照射部2用于在黑暗环境下对吸附平衡后的钛片4进行紫外光的照射；

清洗部用于对紫外光照射后的钛片4进行超声清洗；

搅拌部3用于对混合有纳米二氧化碳颗粒、钛片的去离子水溶液进行搅拌。

驱动部1设为蠕动泵，照射部2设为紫外灯，清洗部设为超声清洗，搅拌部3设为磁力搅拌器。

本系统还包括盛水容器5，容器5用于盛放去离子水溶液，并位于磁力搅拌器上对带有纳米二氧化钛颗粒的去离子水溶液进行搅拌。

磁力搅拌器设为两个，且串联连接在闭合回路中。

在具体实施的过程中，使得蠕动泵串接在盛放有去离子水溶液的容器5上，其中，磁力搅拌器设为连个，蠕动泵上的软管分别连接在两个容器5中，使得钛片4悬挂在去离子水溶液中，并使得至少有一部分的去离子水溶液与钛片接触，从而使得在启动磁力搅拌器进行搅拌的过程中使得一部分的纳米二氧化钛颗粒粘附在钛片4上。在启动蠕动泵进行流动循环时，去离子水溶液会在蠕动泵的作用下来回循环流动，直至吸附平衡，而后再用紫外灯进行照射，其中，紫外灯设置在容器5的开口上方，并使得发出的灯光朝下。在具体实施的过程中，将其固定在容器5上方即可。

下面对通过本发明提供的方法以及装置的使用效果进行验证。

分别制作三组钛片，进行对比实验：

组a：喷砂酸蚀处理纯钛表面(sla)；

组b：紫外辐照2h处理喷砂酸蚀纯钛表面(uv-sla)；

组c：二氧化钛纳米颗粒光催化清洁喷砂酸蚀纯钛表面(tio2-sla)。

(1)表面亲水性检测

采用表面接触角分析测量仪测量1μl去离子水滴在各组样本表面的静态接触角大小，得到如图1所示的结果。

其中：单纯紫外光照射组(sla)和二氧化钛光催化清洁组(tio2-sla)均可使纯钛表面亲水性增强，接触角均为0度，为超亲水性表面。

(2)表面元素化学状态分析

采用x-射线光电子能谱仪在超真空环境下，对各组钛片表面进行表面元素化学状态分析，得到如图2所示的结果。

其中，c元素中c1s主要结合能峰284.8ev处对应c-h和c-c中的c元素，主要来自空气中碳氢化合物的污染，tio2-sla组钛片表面污染物最少。

(3)扫描电镜观察细胞形态

按一定密度将细胞接种于三组钛片上，置于37℃、5％co2饱和湿度的恒温孵育箱中培养，于第2h时取出钛片置于新的培养板，pbs冲洗，2.5％戊二醛固定2h，pbs清洗6次(20min/次)，室温下用30％、50％、70％、90％酒精和无水乙醇梯度脱水，叔丁醇置换3次(10min/次)，co2临界点干燥3h，采用真空蒸镀金膜技术对钛片表面喷金后，sem观察，得到如图3所示的结果。

经过图3显示的结果可知，通过本发明提供的方法得到的台牌你表面更有利于细胞的黏附伸展。

综上可知，本发明能够更加有效的去除纯钛表面污染物，可促进纯钛表面早期的细胞反应，从而能促进早期骨整合的建立，提高口腔临床钛种植体的成功率。