[發明專利]一種人工關節材料

有效

• 申請號: 201710412556.5
• 申請日: 2017-06-03
• 公開（公告）號: CN107029284B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 鄭超;石曉明;張文平
• 申請（專利權）人: 鄭超
• 主分類號: A61L27/06
• 分類號: A61L27/06;A61L27/04;A61L27/10;A61L27/50
• 代理公司: 北京鼎德寶專利代理事務所(特殊普通合伙) 11823
• 代理人: 潘艷霞

本發明提供一種人工關節材料，其分為關節摩擦接觸表面、關節主體和關節與人體接觸表面三部分，其中三部分采用不同成分的材料構成。其中，關節摩擦接觸表面部分由陶瓷顆粒與鈦合金的復合材料構成，關節主體部分由鈦合金構成，關節與人體接觸表面部分由鈦合金和可降解鎂合金構成。本發明通過使用陶瓷顆粒與鈦合金的復合材料形成關節摩擦接觸表面提高了人工關節的耐磨損特性，通過使用鈦合金和可降解鎂合金形成與人體接觸表面提高了人工關節與宿主骨組織之間的界面穩定性。

技術領域

本發明涉及一種人工關節材料，具體涉及一種成分梯度復合人工關節材料，用于提高人工關節與宿主骨組織之間的生物固定以及人工關節的使用壽命，屬于醫用材料技術領域。

背景技術

人工關節置換術是目前治療骨關節炎等疾病最有效的手段,人工關節在體內服役時間長(10年以上，甚至可能達30年以上)，服役過程中頭-臼結構相對摩擦運動可達數千萬次，摩擦導致的磨損不僅僅會使頭-臼結構尺寸發生改變，最主要的危害是磨損過程中產生各種磨屑會導致炎癥反應及假體失效。目前，人工關節置換術采用的關節主要為金屬材質的關節，其耐磨損特性尚有明顯不足。而陶瓷材料具有高硬度、良好的耐磨損特性以及生物相容性。為了減少磨屑的產生，研究者開發出了陶瓷-陶瓷(COC)類型摩擦配副的人工關節，已經被成功應用于臨床。但是，由于陶瓷材料韌性低，目前臨床應用的陶瓷-陶瓷(COC)類型摩擦配副的人工關節，存在著脆性斷裂和摩擦噪聲大等缺點，這使得陶瓷關節在服役過程中存在較大的安全隱患，會給患者的生活質量造成較大影響。

另外，人體內植入物與宿主骨之間的界面結合是維持內植入物的初期和長期穩定的關鍵因素，增加骨-植入物假體界面間的骨形成，使人工假體與宿主骨形成牢固的骨整合，從而可達到近，遠期固定的效果，減少假體松動的發生。金屬關節臼杯、金屬股骨柄與宿主骨組織的融合程度，直接影響人工關節假體的負載和植入后在體內的長期穩定性，進而影響人工假體的使用壽命。由于骨骼組織結構與金屬結構存在較大差異，臨床實踐中已意識到該問題，主要通過在關節臼外杯和金屬股骨柄表面噴涂羥基磷灰石涂層、鈦合金粉末、生物陶瓷粉、鈦珠燒結、鈦絲燒結等方式提高人工假體界面的粗糙度。但臨床顯示：通過上述方法形成的溝槽及粗糙表面對關節的“骨長入”效果并不理想，存在與宿主骨骼界面結合強度低、容易開裂的問題，直接降低了關節假體的植入壽命，患者存在二次手術的潛在風險。

近年，通過對鈦材料的化學沉積或燒結，開發出一種多孔鈦材料。通過改變多孔鈦的孔隙率，可使多孔鈦成為一種具有良好的生物相容性、生物力學優異，且彈性模量接近骨組織的仿生材料。實驗顯示，對多孔鈦孔隙結構的調整，可使其達到與被替換骨組織近似匹配的力學性能，從而減輕或消除應力屏蔽，同時，仿生物運輸通道的結構調整，可通過連通的三維多孔結構使水分和營養物質在植入體內部傳輸，促進骨組織向內生長形成生物固定，達到人工假體與宿主骨組織融合的功能，從而增強植入人工假體與宿主骨組織之間的界面穩定性。但是，仍存在不足，由于有多孔鈦材料孔隙的存在會影響其強度性能，如果在保證其強度要求的情況下，多孔鈦材料的孔隙率對于穩定人工假體與宿主骨組織的作用來說遠不能達到滿意程度，而如果提高其孔隙率，則多孔鈦材料的強度不足。

基于上述內容，本發明提出一種成分梯度復合人工關節材料，顯著提高了人工關節的使用壽命和與宿主骨組織之間的生物固定性能。

發明內容

本發明提供一種人工關節材料，其分為關節摩擦接觸表面、關節主體和關節與人體接觸表面三部分，其中三部分采用不同成分的材料構成。更具體而言，關節摩擦接觸表面部分由陶瓷顆粒與鈦合金的復合材料構成，關節主體部分由鈦合金構成，關節與人體接觸表面部分由鈦合金和可降解鎂合金構成。通過使用陶瓷顆粒與鈦合金的復合材料形成關節摩擦接觸表面來提高人工關節的耐磨損特性，通過使用鈦合金和可降解鎂合金形成與人體接觸表面來提高人工關節與宿主骨組織之間的界面穩定性，從而解決本發明所要解決的技術問題。