[發明專利]一種三維多孔鈦基鎂摻雜涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610021530.3
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN105497990B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發明（設計）人: 馬杰;王長征;黃寶旭;趙性川
• 申請（專利權）人: 聊城大學
• 主分類號: A61L27/56
• 分類號: A61L27/56;A61L27/54;A61L27/06;A61L27/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種三維多孔鈦基鎂摻雜涂層及其制備方法，對純鈦或鈦合金基體表面多孔化處理，然后采用生物活性玻璃改性形成三維多孔鈦基鎂摻雜涂層。本發明的有益效果是：本發明制備的三維多孔鈦基鎂摻雜生物活性涂層，與硬骨組織彈性模量接近，涂層結合強度高，化學性質穩定，具有多孔結構和骨誘導元素，有利于新骨的生長與結合。本發明在鈦或鈦合金基體表面原位生成多孔結構，通過調整電解液組成、濃度和工藝條件，可實現孔徑尺寸的調節；本發明在鈦基多孔結構上脈沖沉積鎂摻雜生物活性玻璃涂層，改變沉積工藝及靶體成分，實現涂層微觀結構、厚度及涂層中鎂元素含量可控、可調；本發明制備工藝簡單、快捷，操作簡便、可控，易于推廣應用。

技術領域

本發明屬于新材料領域，具體的設計一種三維多孔鈦基鎂摻雜涂層及其制備方法。

背景技術

鈦及鈦合金作為一類醫用金屬材料，具有密度小(接近人骨)、比強度高、耐腐蝕、生物相容性好等優點，已成為外科植入體優選的骨替代材料。但臨床研究發現，鈦及鈦合金呈現生物惰性，植入后主要依靠植入體-骨界面新生骨組織的長入，實現機械性嵌合，而新生骨組織長入范圍和程度有限，長期隨訪仍發現較高的無菌松動率；其次，不同年齡階段的種植對象及不同種植部位，對新生骨組織生長速度的要求也不盡相同；此外，還需充分考慮植入體植入后因磨損、腐蝕引發的炎癥反應問題。因此，如何增加鈦及鈦合金種植體與周圍骨床的結合力和范圍，使其長期穩定；實現種植體表面新生骨組織生長速度的可控、可調，已成為迫切需要解決的關鍵問題和硬骨組織修復及替換材料領域的研究焦點。

中國專利201080030957.0公開了一種由生物活性玻璃纖維制造的可吸收性的(resorbable)組織支架，形成一具有生物活性組成的剛性三維多孔性基質。按照互相連接的孔隙空間的形式的孔隙度是由多孔性基質中的生物活性玻璃纖維之間的空間而提供。所述生物可吸收性基質的強度是由熔合及連結所述生物活性玻璃纖維成剛性三維基質的生物活性玻璃而提供。所述可吸收性的組織支架支持組織的向內生長以提供骨傳導性(osteoconductivity)作為可吸收性的組織支架，用于修復受損及/或患病的骨組織。

多孔技術及骨誘導物質修飾有利于改善鈦及鈦合金的生物相容性、促進新生骨組織的長入，實現其體內種植的長期穩定性。多孔結構的構建一方面可有效調節種植體的力學性能，使其在保持足夠強度的條件下實現與硬骨組織彈性模量的匹配；另一方面，材料內部形成貫通孔結構，孔徑小于20μm時允許細胞滲透和軟骨組織的形成。而鈦及鈦合金表面骨誘導物質修飾則可使其多孔化表面活化，實現與骨組織的直接化學鍵合，擴大與周圍骨床間的結合范圍和程度；同時，骨微量元素析出對骨組織細胞的繁殖、生長也起到關鍵作用。鎂(Mg)是一種人體所需的重要微量元素。Mg與Ca為同一種族元素，具有類似的化學性質，且Mg是人體中含量較多的微量元素，其在牙釉質、牙本質及骨骼中的含量分別達到了0.44、1.23和0.72wt％。有關研究表明，Mg²⁺與骨組織礦化相關，適量的Mg²⁺有助于促進骨髓細胞的成骨質分化并增強骨傳導。因此，將鎂摻雜到生物活性涂層中，有望改善其成骨性能，獲得可應用于臨床的鈦基骨組織修復與替換材料。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供一種三維多孔鈦基鎂摻雜涂層及其制備方法。所述基體為純鈦或鈦合金，對基體表面進行多孔化預處理，然后采用鎂摻雜生物活性玻璃表面改性，構建具有良好生物活性及抗腐蝕性的三維多孔鈦基鎂摻雜涂層。該涂層呈現非晶態，表面多孔結構孔徑為2-8μm，生物活性玻璃為鎂摻雜CaO-MgO-P₂O₅-SiO₂系生物活性玻璃。

一種三維多孔鈦基鎂摻雜涂層的制備方法，包括以下步驟：

1)對純鈦或鈦合金基體表面打磨、拋光后，經丙酮、無水乙醇超聲清洗，干燥，備用；

2)配制Na₂SiO₃基電解溶液，備用；