[發明專利]TiZrNb髖關節假體及其制備方法

有效

• 申請號: 201310020878.7
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN103110982A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 田杰謨;張國強;張琳;曹小剛
• 申請（專利權）人: 北京固圣生物科技有限公司
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L27/30;A61L27/06
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技術領域

本發明涉及TiZrNb髖關節假體及其制備方法。

背景技術

現有的骨植入假體通常采用Ti6Al4V、CoCrMo和不銹鋼。這三種材料的彈性模量和人體骨頭相比，仍顯著偏高，導致假體植入后出現應力遮擋，繼而發生骨溶解現象。

另外，在關節置換領域中，為了增強關節假體的長期穩定性，一般是在金屬假體表面上施加多孔鈦涂層，利用長入該多孔鈦涂層的孔隙中的骨組織，起到生物固定的作用。為了促進骨組織的長入，往往在多孔鈦涂層上施加能夠誘導骨組織長入的羥基磷灰石或β-TCP涂層。目前，在本領域中，主要采用等離子噴涂工藝在多孔鈦涂層上施加羥基磷灰石涂層或β-TCP涂層。存在的問題是羥基磷灰石或β-TCP涂層和鈦涂層的結合強度不夠，可能存在羥基磷灰石或β-TCP涂層脫落的問題。

為此，本發明采用低彈性模量的TiZrNb合金來制作骨植入假體，并且采用包括鉭涂層的生物活性復合涂層來改善羥基磷灰石或β-TCP涂層的結合性能。

發明內容

根據本發明的實施方案，公開了髖關節假體，包括TiZrNb合金基體和位于該合金基體上的生物活性復合涂層。該生物活性復合涂層包括位于該合金基體上的第一TiZrNb合金涂層、位于該第一TiZrNb合金涂層上的鉭金屬涂層、和位于該鉭金屬涂層上的羥基磷灰石或β-TCP生物活性涂層。

根據本發明的又一實施方案，本發明涉及髖關節假體，包括TiZrNb合金基體和位于該合金基體上的生物活性復合涂層。該生物活性復合涂層包括：位于該TiZrNb合金基體上的第一TiZrNb合金涂層、位于第一TiZrNb合金涂層上的第二多孔TiZrNb合金涂層、位于該第二TiZrNb合金涂層上的鉭金屬涂層、和位于該鉭金屬涂層上的羥基磷灰石或β-TCP生物活性涂層。

根據本發明的又一實施方案，本發明涉及髖關節假體，包括TiZrNb合金基體和位于該合金基體上的生物活性復合涂層。該生物活性復合涂層包括：厚度為15-50μm的第一致密TiZrNb合金涂層；厚度為25-75μm、孔隙尺寸為100-150μm的第二TiZrNb合金涂層；厚度為50-150μm、孔隙尺寸為150-300μm的鉭金屬涂層；厚度為40-100μm、孔隙尺寸為100-250μm的羥基磷灰石或β-TCP生物活性涂層。

本發明從物理結合方面與生物相容性方面考慮，制備了上述髖關節假體。TiZrNb合金和Ti6Al4V合金、CoCrMo合金以及不銹鋼相比，彈性模量更小。鉭涂層與鈦涂層或者TiZrNb合金涂層相比，和羥基磷灰石或β-TCP涂層結合更牢固。同時，鉭涂層的力學性能和TiZrNb合金涂層不同，因而和僅僅包含TiZrNb合金涂層和羥基磷灰石(或β-TCP涂層)的復合涂層相比，改善了髖關節假體整體的彈性模量，進而改善了髖關節假體的整體生物力學性能。

在本發明中，由于等離子噴涂工藝的限制，描述涂層厚度的數值應該理解為實際上是指“所述數值×(100％±10％)”。

在本發明中，“致密”是指孔隙率小于10％(體積)，反之則為“多孔的”。

在本發明中，在同一髖關節假體中，提及的TiZrNb合金涂層和TiZrNb合金基體的成分相同。

具體實施方式

通過以下實施例進一步具體地闡述本發明，但本發明不限于這些實施例。

TiZrNb合金基體表面處理

在本發明的實施例中，TiZrNb合金基體用氧化鋁顆粒進行噴砂處理，使表面粗糙并除去表面層，然后用丙酮清洗，準備進行噴涂。

等離子體噴涂處理

在本發明的實施例中，采用真空等離子噴涂設備，瑞典的A-3000等離子噴涂機，進行噴涂。機械手為ABB公司的IRB-6型，可以在真空室內自動控制。

實施例1

將彈性模量為65GPa的Ti13Nb13Zr合金關節柄用粒度為50目的氧化鋁噴砂處理4分鐘，使表面變得粗糙并除去表面層。然后放入等離子體真空室，抽真空到0.133Pa，然后充Ar。噴槍距關節柄300mm，等離子體預熱該關節柄4分鐘，達到約400℃，等離子體濺射清洗4分鐘。由送粉器送入300目的Ti13Nb13Zr粉在電壓60V、600A下噴涂到25μm致密層。外層噴涂β-TCP用60目的β-TCP粉，在60V、600A下噴涂厚度為50μm、平均孔徑為150μm。

待冷卻后，取出噴涂有生物活性復合涂層的Ti13Nb13Zr合金關節柄。依據ISO13779-4測得β-TCP涂層的結合強度為35MPa。

實施例2