[發明專利]一種具有生物活性的鈦基梯度復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 200810027123.9
• 申請日: 2008-04-01
• 公開（公告）號: CN101250634A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 李衛;劉英
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F3/12;A61L27/06
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及生物醫學金屬基復合材料領域，具體涉及一種具有生物活性的鈦基梯度復合材料及其制備方法。

背景技術

生物醫用材料又稱生物材料，它是對生物體進行診斷、治療和置換損壞的組織、器官或增進其功能的材料。

生物材料的開發應用對保障人類的健康、國家的經濟前途和社會的和諧發展具有重要的意義。生物材料的研究近20年來飛速發展，被許多國家列入高技術關鍵新材料發展計劃，并迅速成為國際高技術制高點之一。目前，每年發生創傷的人數在全世界約數千萬，在中國大陸約三百萬，其中相當一部分骨創傷者需要進行不同程度的早期救治或晚期修復，骨組織修復材料對此有著重要意義，市場需求也非常巨大。以骨缺損修復材料為例，1995年世界僅生物陶瓷的市場銷售額就達94億美元。近10年來，生物材料和制品市場一直保持15％左右的年增長率，預計10到15年內將達到藥物市場規模，而我國硬組織替換增長率高達30％，遠高于美國的4％。雖然如此，我國生物材料和制品所占世界市場份額仍不足1.5％，存在巨大落差，具有巨大發展空間。

目前人體骨骼和牙齒等生物硬組織用置換(修復)材料大多為軋制或鑄造鈦材料，雖然鈦材料具有耐腐蝕、強度高和生物相容性等特點，但是軋制或鑄造鈦材料的彈性模量明顯高于人體骨，因而降低了材料的生物力學相容性，限制了鈦材料的應用。粉末冶金方法制備的鈦材料因具有適量的孔隙，因而使材料的彈性模量下降，材料的生物力學相容性有所改善，然而粉末冶金方法制備的鈦材料生物活性依然存在較大欠缺，材料的表面生物力學相容性還有待提高。

羥基磷灰石是一種極有應用前景的材料。它是人體骨骼組織主要的無機成分。植入體內后在體液的作用下，鈣和磷會游離出材料表面被機體組織所吸收，并生長出新的組織。羥基磷灰石能與人體骨骼組織形成化學鍵結合，是一種典型的生物活性材料。研究表明羥基磷灰石的晶粒越細，其生物活性越高。

梯度復合材料是一種材料的化學和結晶學組成、結構、空隙等在空間連續梯變的復合材料，在核能、電子、光學、化學、電磁學、生物醫學以至日常生活領域都有著一定的潛在應用前景。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有生物活性的鈦基梯度復合材料的制備方法，該方法是以鈦為基體，通過粉末冶金方法梯度復合羥基磷灰石從而制備得到一種具有生物活性的鈦基梯度復合材料。

本發明的另一個目的在于提供一種由上述方法制備得到的具有生物活性的鈦基梯度復合材料。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種鈦基梯度復合材料的制備方法，包括如下步驟：

(1)將鈦粉置于模具內腔中心；

(2)將鈦粉與納米羥基磷灰石粉混合均勻，將混合物置于模具內腔邊緣；

(3)將模具內腔的粉末壓制成形，然后真空燒結，即得鈦基梯度復合材料。

上述步驟(1)和步驟(2)中，鈦粉的粒度為5μm～100μm，即鈦粉粒度為-200目。

上述步驟(2)中，鈦粉占混合物總體積的90％～99％，納米羥基磷灰石占混合物總體積的1％～10％；優選，鈦粉占混合物總體積的91％～99％，納米羥基磷灰石占混合物總體積的1％～9％；更優選，鈦粉占混合物總體積的95.1％～98％，納米羥基磷灰石占混合物總體積的2％～4.9％。

上述步驟(3)中，真空燒結的溫度為1050℃～1200℃。

鈦具有優良的生物相容性和高比強度，其彈性模量較之其他金屬更為接近骨組織，而自然條件下機加工后的鈦為一層鈍化態氧化膜，呈生物惰性，不能與骨組織形成生物化學鍵合，一般認為鈦不是生物活性材料。羥基磷灰石能與人體骨骼組織形成化學鍵結合，是一種典型的生物活性材料，可賦予鈦生物活性，且羥基磷灰石的晶粒越細，其生物活性越高。因此，本發明根據上述制備方法，以鈦為基體梯度復合具有生物活性的納米羥基磷灰石，從而制備得到具有生物活性的鈦基梯度復合材料。

本發明的具有生物活性的鈦基梯度復合材料可用于制備人體骨骼和牙齒等硬組織用生物置換(修復)體。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1.粉末冶金方法制備的純鈦材料抗彎強度大于1000MPa，明顯高于人體骨，具備高的承載能力，本發明復合材料的中心采用粉末冶金方法制備的純鈦材料，提高了整個復合材料的承載能力。