[發明專利]一種促進Ti6Al7Nb合金表面鈣、磷沉積的表面處理方法

有效

• 申請號: 201410334925.X
• 申請日: 2014-07-14
• 公開（公告）號: CN104152873B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 張靜瑩
• 申請（專利權）人: 大連大學
• 主分類號: C23C18/18
• 分類號: C23C18/18;C23F1/26;C23F17/00;A61L27/32;A61L27/42
• 代理公司: 大連八方知識產權代理有限公司21226
• 代理人: 任洪成

技術領域

本發明屬于生物醫用鈦合金表面制備技術領域，主要涉及的是一種促進Ti6Al7Nb合金表面鈣、磷沉積的表面處理方法。

背景技術

隨著材料學及口腔醫學的快速發展，為了避免傳統口腔修復中存在的基牙損傷、齦緣黑線、牙槽骨吸收等問題，種植修復被越來越多的應用于口腔修復中。由于鈦及鈦合金良好的機械性能及生物相容性，被廣泛用作口腔種植材料。鈦最早應用于整形外科、骨科和口腔醫學等醫學領域是由Bothe等在1940年提出的，1952年Branemar首次把鈦作為種植體材料應用于口腔醫學領域。長期的臨床觀察發現，鈦種植體隨訪10-15年的成功率在89％以上，但隨著鈦種植體的廣泛應用，也逐漸暴露其作為種植體材料的不足，如純鈦的硬度、強度等方面不能完全滿足臨床的需求。Bridgeman研究結果表明鈦合金比純鈦的固位力強，Vallittu研究證實鈦合金比純鈦的抗疲勞斷裂能力強，因此如果鈦合金經過表面處理后，能獲得良好的生物相容性及生物活性，將為種植體材料提供更優異的性能。生物醫學上使用的第一代鈦合金以Ti-6Al-4V為代表由于Al、V對于生物體有毒副作用，作為植入材料對人體存在潛在的毒性，因此，研究者開始選用Nb、Ta、Zr、Sn等無毒性元素，研發出第二代無毒性、低模量的β鈦合金，其主要代表有Ti-6Al-7Nb、Ti-13Nb-13Zr、Ti-15Mo-5Zr-3Al、Ti-35Nb-7Zr-5Ta、Ti-29Nb-13Zr-7.1Zr等。醫用第二代鈦合金就此開始逐漸替代第一代鈦合金Ti-6Al-4V，Ti-6Al-7Nb與Ti-6Al-4V合金都具有α+β相微觀組織結構和良好的機械性能，而且其具有更加致密的鈍化膜，其抗腐蝕性比純鈦和Ti-6Al-4V合金要好。骨—種植體的骨結合是代謝活躍的骨組織和具有生物相容性的金屬兩種不同材料的結合，除了宿主因素(如患者的生理條件和可用骨量等)和醫源性因素(如手術損傷和負重時機等)以外，最主要的影響因素是植入體的表面處理技術，表面處理技術可在保留鈦及其合金原有優良性能的基礎上，改善其臨床使用效果。國內外學者采用不同方法對鈦基種植體表面改性處理，如采用等離子噴涂、微弧氧化、電化學沉積等不同技術在鈦基表面制備生物活性涂層，但這些方法制備的涂層存在與基體結合強度低、涂層長期穩定性等問題，難以滿足臨床應用要求。鈦基種植體經過噴砂/酸蝕復合處理后形成粗糙多孔的表面有利于引導成骨細胞趨化，加速骨結合，增強了種植體的抗扭矩的性能，是目前臨床上的鈦種植體表面處理的主要方法之一。把噴砂/酸蝕復合處理技術經過改良應用于Ti6Al7Nb表面，提高Ti6Al7Nb的生物活性，將為口腔種植體的材料提供更加優越的材料性能及生物相容性。

噴砂/酸蝕表面處理技術采用大顆粒噴砂與特定酸蝕處理相結合，是一種新型非涂層鈦材料植入體表面改性方法，特點在于噴砂后進行酸蝕處理，可清除掉殘留在鈦表面的噴砂顆粒，不但保留了噴砂形成的較大“凹面”(一級孔洞結構)，而且增加了酸蝕形成的較小“凹陷”(二級孔洞結構)，優化了植入體表面的超微孔洞結構。噴砂造成的凹陷能夠促進細胞在材料表面的停留，而酸蝕處理使植入體表面的砂坑深度增加，使骨細胞黏附增強，能達到類似于細胞性偽足的效果，出現細胞黏附現象。和其他類型的表面處理相比，這種表面更能刺激植入體周圍具有成骨細胞的增殖和分裂，產生更多的化學介質和生長因子。與單純酸蝕表面相比，采用噴砂酸蝕技術處理后的表面具有更強的骨結合力及較大的移動轉矩。

鈣、磷是天然骨的無機組成部分，種植體材料表面鈣、磷沉積表面材料具有良好的生物相容性、骨誘導性，可誘導形成羥基磷灰石，利于蛋白質和細胞吸附并提高吸附細胞的活性，對鈦生物活性起著重要作用，有利于骨結合，鈣、磷是人體骨骼和牙齒的主要組成成分，鈣與磷的比值為1.67，因此如果沉積在鈦片表面的Ca、P比值越接近1.67，則骨誘導能力越強，越容易促進種植體與骨結合，有利于種植體植入后的效果，更能提高口腔種植體植入的成功率。

發明內容

本發明針對上述技術內容存在的問題，首次在Ti6Al7Nb表面采用噴砂/酸蝕復合的表面處理工藝制備出一種促進Ti6Al7Nb合金表面鈣、磷沉積的表面處理方法。本發明采取的技術方案：