[發(fā)明專利]表面改性多孔金屬植入物及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710118388.9
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107059093B
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏崇斌;張衛(wèi)平;馬小林;李健;王彩梅;許奎雪;李正一
• 申請（專利權(quán)）人: 北京愛康宜誠醫(yī)療器材有限公司
• 主分類號: C25D11/26
• 分類號: C25D11/26
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 趙囡囡;梁文惠

本發(fā)明提供了一種表面改性多孔金屬植入物及其制備方法。該多孔金屬植入物具有結(jié)構(gòu)孔，制備方法包括采用多個電源供電進(jìn)行微弧氧化的步驟，多個電源包括第一電源和第二電源，微弧氧化的步驟包括：將多孔金屬植入物的第一正極接口與第一電源的正極相連；在結(jié)構(gòu)孔中設(shè)置連接負(fù)極，并將連接負(fù)極與第一電源的負(fù)極相連；將多孔金屬植入物的第二正極接口與第二電源的正極相連；將電解槽與第二電源的負(fù)極相連；將多孔金屬植入物浸沒在電解液，利用第一電源和第二電源供電進(jìn)行微弧氧化處理，其中，第一電源和第二電源相互獨(dú)立控制。多電源供電可減小結(jié)構(gòu)孔內(nèi)壁和外壁所處的電場強(qiáng)度差距，以及電場能量密度的差距，從而得到質(zhì)量更優(yōu)的原位生長膜層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種表面改性多孔金屬植入物及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦或鈦合金因其優(yōu)良的綜合力學(xué)性能、耐腐蝕性和生物相容性等，是目前臨床上應(yīng)用最廣泛的骨組織替代材料，但由于與骨的成分不同，直接植入人體后會被一層包囊性纖維膜所包圍，難以短期內(nèi)與宿主骨形成牢固結(jié)合，它與骨之間只是一種機(jī)械嵌連性的骨整合，而非化學(xué)骨性結(jié)合，易產(chǎn)生應(yīng)力集中造成植入體周圍骨吸收等不良后果；此外鈦或鈦合金表面硬度低，耐磨性能差，生物相容性還不能完全令人滿意，在一定程度上限制了其應(yīng)用。

在鈦或鈦合金表面引入微孔的方法，將其制成多孔植入體，多孔植入體的密度、強(qiáng)度和彈性模量可以通過對孔隙率的調(diào)整來達(dá)到與被替換骨組織的力學(xué)性能相匹配(生物力學(xué)相容性),從而有效減輕或消除應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象；此外獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)及粗糙的內(nèi)外表面將有利于成骨細(xì)胞的粘附、增殖和分化，促使新骨組織長入孔隙，使植入體同骨之間形成生物固定，并最終形成一個整體；三維連通孔能夠使體液和營養(yǎng)物質(zhì)在多孔植入體中傳輸，促進(jìn)組織再生與重建，加快愈合過程。特別是近年來，隨著增材制造技術(shù)的迅猛發(fā)展，能夠依據(jù)人體生理結(jié)構(gòu)制造出與人體組織結(jié)構(gòu)相匹配的植入物，同時增材制造技術(shù)既可以實(shí)現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，也可以實(shí)現(xiàn)致密層與多孔層的有機(jī)結(jié)合。

鈦合金(Ti6Al4V)中的釩(V)和鋁(Al)被證明具有潛在的細(xì)胞毒性，并且隨著時間的推移，金屬離子在身體組織中會產(chǎn)生不良反應(yīng)。這些金屬離子可能影響成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞的功能，改變成骨與破骨之間的調(diào)控機(jī)制，導(dǎo)致成骨減弱、破骨增強(qiáng)，引起骨質(zhì)的吸收，最終導(dǎo)致植入物的失敗；此外金屬離子對人體的有害反應(yīng)表現(xiàn)為毒性、致癌性、基因毒性和致敏性。因此在微孔結(jié)構(gòu)的鈦合金表面進(jìn)行改性處理，涂覆合適的涂層提高基體耐蝕性，可以有效抑制有害離子的釋放；同時通過表面改性增強(qiáng)鈦或鈦合金的生物活性，提高鈦或鈦合金的生物安全性和使用壽命。

由于微孔結(jié)構(gòu)的鈦或鈦合金是三維結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的簡單的二維表面改性方法，如等離子噴涂、磁控濺射、激光加工等，不再適用于微孔鈦或鈦合金三維多孔植入物的表面處理。

微弧氧化是近年來迅速發(fā)展的一種表面改性技術(shù)，可在基體表面通過放電擊穿作用，形成含有所需功能元素的多孔生物陶瓷膜，具備等離子噴涂及其它表面改性技術(shù)無法替代的優(yōu)勢而備受重視。通過微弧氧化技術(shù)可在鈦或鈦合金表面原位生長多孔、粗糙的陶瓷氧化薄膜。氧化膜表面粗糙多孔的結(jié)構(gòu)有利于成骨細(xì)胞在其表面的攀附生長，進(jìn)而在骨骼和植入物界面形成牢固的嵌合，防止植入物失效。同時，通過調(diào)節(jié)電解液的成分可以使氧化膜含有人體組織的多種元素，進(jìn)而改善陶瓷膜的生物活性。

申請?zhí)枮?01510520332.7專利申請?zhí)峁┝艘环N具有微弧氧化涂層的多孔金屬植入物及制備方法，在相互連通的多孔金屬內(nèi)外形成了均一的含鈣、磷的微弧氧化涂層，但是，其制備的多孔金屬內(nèi)外的微弧氧化涂層的厚度較薄、且膜厚在一定程度上存在不均一的問題。而更多的微孔鈦或鈦合金植入物為周期性或隨機(jī)排列得到的微孔結(jié)構(gòu)和實(shí)體的結(jié)合體，有較多的微孔為盲孔，相互不連通。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種表面改性多孔金屬植入物及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的表面改性多孔金屬植入物的微弧氧化涂層的厚度不均勻的問題。