[發明專利]一種具有多孔可控低模量的骨缺損修復支架及其制備方法

有效

• 申請號: 201410048456.5
• 申請日: 2014-02-12
• 公開（公告）號: CN103751840A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 吳志宏;魯雄;丁冉;謝超鳴;邱貴興;吳貴;尹博
• 申請（專利權）人: 吳志宏
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L27/06;A61L27/56;A61L27/54;C25D5/18;C25D9/04
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技術領域

本發明涉及醫用多孔金屬支架及其制備方法，特別涉及由多孔鈦合金支架及在其表面沉積的羥基磷石灰涂層或摻鍶羥基磷石灰涂層組成的骨缺損修復支架及其制備方法。

背景技術

目前金屬鈦及其合金作為植入體廣泛用于骨科及口腔等領域。但其彈性模量較高(110GPa)，與人體骨組織的彈性模量不相匹配，易出現應力遮擋現象阻止骨愈合。為了克服這一問題，許多學者應用傳統的方法制作出多孔金屬支架，的確在很大程度上降低了彈性模量，但是其缺乏對孔的內部結構及材料外形的精確控制，常常不能滿足醫療內植物的需求。隨著快速成型技術的發展，不但可以實現復雜外形的構建，而且能夠精確控制內部的結構，如孔徑大小、孔的連通性及形狀等，在很大程度上降低了彈性模量，極大提高了本身的生物相容性。

醫用生物金屬表面沉積生物活性涂層能夠充分發揮金屬材料和生物活性材料的優點，也是骨組織工程學研究的熱點之一。羥基磷灰石(HA)作為磷酸鈣陶瓷的一種，它的化學結構與天然骨礦物質相近，因此具有良好的骨誘導性和骨傳導性。鍶(Sr)離子是正常骨組織的一種微量離子，其本身具有促進成骨和抑制破骨細胞的雙重作用，雷尼酸鍶作為一種治療和預防絕經后婦女的骨質疏松藥物已經應用于臨床。摻鍶的羥基磷灰石指傳統的羥基磷灰石中加入鍶元素。不僅有利于細胞增殖和黏附，而且增強了體內的骨誘導能力。

目前關于金屬表面沉積HA的方法主要有等離子噴涂、高速氧焰噴涂法、溶膠-凝膠法和電化學沉積等。前兩種方法均為線性工藝，對于形狀復雜尤其是內部多孔的結構難以實現均一涂覆。溶膠-凝膠法則存在涂層與基底結合力差，易脫落等缺點。電化學沉積具有設備簡便、成本低、工藝簡便等優點。王小祥等采用直流電模式的電化學沉積在結構單一的鈦表面制備了摻鍶的羥基磷灰石涂層，但是這種恒電流或是恒電壓的電沉積模式容易出現涂層的不均一性，尤其針對于內部結構復雜的多孔基體。

脈沖電化學沉積方法的工作原理主要是利用電壓脈沖的張弛增加陰極的活化極化和降低陰極的濃差極化，它通過周期的連續重復脈沖電壓能夠得到均勻致密涂層。在很大程度上克服了上述缺點，大大提高了生物涂層的均勻性，尤其針對于結構復雜的金屬基體。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種具有多孔可控低模量的骨缺損修復支架的制備方法。本發明的另一目的在于提供一種通過上述制備方法制備而成的骨缺損修復支架。該骨缺損修復支架由鈦合金支架及在其表面沉積的生物活性涂層組成。在金屬支架表面沉積生物活性涂層使這種高強度、低模量的金屬支架達到良好的骨整合，為臨床大塊骨缺損的修復提供方法。

為了實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：

1.具有多孔可控低模量的鈦合金支架的制備

制備多孔可控低模量的鈦合金支架使用的快速成型技術包括選擇性激光燒結技術(SLS)、選擇性激光熔融技術(SLM)、電子束熔融技術(EBM)。制備的鈦合金支架孔徑為100μm～2000μm，優選300μm～500μm，彈性模量小于10GPa。

本發明提供了一種利用激光燒結技術制備的鈦合金支架，具體制備過程如下：首先利用Unigraphics軟件設計構建出三維圖形，輸入至選擇性激光燒結設備，

設置特定的激光波長，在氬氣的保護下，采用CO₂激光束將Ti6A14V粉末進行選擇性燒結成型，然后對Ti6A14V實心部分粉末進行燒結，不斷循環，層層堆積成型，后期采用線切割和熱處理的應力釋放，最后進行超聲波清洗去除殘留粉末，得到與所需形狀不一致的多孔支架。優選地，Ti6A14V粉末的顆粒為徑為26μm-53μm。

2.生物活性涂層的制備

(1)步驟1制備的具有多孔可控低模量的鈦合金支架經過超聲波清洗后酸、堿表面處理；

(2)把鈣鹽和磷酸鹽用蒸餾水溶解，混合溶液中鈣/磷摩爾比為1.67，然后用氨水調節溶液pH為6.0，將此溶液作為電解液；或把鈣鹽、磷酸鹽和鍶鹽用蒸餾水溶解，混合溶液中(鈣+鍶)/磷摩爾比為1.67，用氨水調節溶液pH為6.0，將此溶液作為電解液。以經過步驟(1)處理的鈦合金支架作為工作電極，環形鈦絲作為對電極，飽和甘汞電極作為參比電極，在三電極的電解槽中進行電沉積。脈沖電沉積過程均在室溫或恒溫加熱條件下進行；

(3)經過步驟(2)處理的鈦合金支架取出后利用超聲波清洗去除表面附著的電解液并干燥。

優選地，電沉積中電化學參數為：脈沖寬度為1s～200s，脈沖低電位為-1.2V～-2.0V，脈沖高電位為0V，沉積時間為3600s。