[發明專利]一種用于骨科植入物的鈦銀合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201710941170.3
• 申請日: 2017-10-11
• 公開（公告）號: CN107739886B
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 白希壯;雷則鳴;張二林;張杭州;牛平;尤俊華;馬笑雪;于國寧
• 申請（專利權）人: 白希壯
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/04;C23F1/26;A61L27/06;A61L27/50
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種用于骨科植入物的鈦銀合金及其制備方法，屬于材料技術領域，合金成分按重量百分比含銀3～5％，余量為鈦，表面分布有凹坑和含銀顆粒；制備方法為：(1)準備原料；(2)將混合物料置于放電等離子燒結系統中，在真空條件下以100±3℃/min的速度升溫至900±10℃，保溫10±1min，隨爐冷卻；(3)置于混合酸溶液中浸泡20～25min后取出。本發明所應用的新型粉末燒結法－放電等離子燒結，具有操作簡單、再現性高、安全可靠、節省空間、節省能源及成本低等優點，有利于將來此抗菌骨科材料在臨床上的推廣。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，特別涉及一種用于骨科植入物的鈦銀合金及其制備方法。

背景技術

金屬鈦及其合金因具有優異的耐蝕性能，較高的機械強度和生物相容性在骨科領域的手術中廣泛使用。術后植入物相關感染是骨科常見且嚴重的并發癥，這主要是由于金屬鈦本身并不具有抗菌性。在最近幾年里，骨折固定術后和骨關節置換術后的移植物相關感染發病率為2％至5％。骨科術后移植物感染發生后一般需要移植物移除，徹底手術清創和大劑量、長時間的抗生素治療。這不僅會對患者造成嚴重的生理和心理創傷，還會給患者的家庭及社會帶來沉重的經濟負擔。

雖然在臨床工作中采用了過濾室內空氣，消毒室內環境，縮短手術時間和注意無菌操作等方法，但是骨科術后發生移植物相關感染的情況并沒有得到明顯改善；目前臨床中應用的骨科材料自身并不具備抗菌性，因此賦予骨科材料本身抗菌性是一種可以解決植入物相關感染并非常有市場前景的方法。現階段研究的應用鑄造法制備的鈦銀合金并不具備令人滿意的抗菌性，當鈦中含20％銀及以上才具有抑制細菌生物膜形成的能力，且并非殺菌作用。同時，使用如此大量的銀會顯著提高生產成本。有研究用傳統粉末冶金法制備含3％銀的鈦合金，雖然具有98.2％抗菌率，但是合金制備過程緩慢、費時。

發明內容

針對現有種用于骨科植入物的鈦銀合金制備技術存在的上述問題，本發明提供一種用于骨科植入物的鈦銀合金及其制備方法，通過簡便、快捷的方法制備鈦銀合金植入物，并達到抗菌的作用。

本發明的用于骨科植入物的鈦銀合金的成分按重量百分比含銀3～5％，余量為鈦，表面分布有凹坑和含銀顆粒，其中凹坑的寬度≤5μm，含銀顆粒的長度≤8μm。

上述的各含銀顆粒的成分按重量百分比含銀10～100％，其余為鈦。

本發明的用于骨科植入物的鈦銀合金的制備方法包括以下步驟：

1、準備原料，其中銀粉占全部原料總重量的3～5％，其余為鈦粉；將鈦粉和銀粉混合獲得混合物料；

2、將混合物料置于放電等離子燒結系統中，在真空度7±1Pa的條件下，將混合物料以100±3℃/min的速度升溫至900±10℃，然后在900±10℃保溫10±1min，進行放電等離子燒結，燒結完成后隨爐冷卻至常溫，獲得鈦銀燒結合金；

3、將鈦銀燒結合金置于混合酸溶液中，浸泡20～25min后取出，獲得用于骨科植入物的鈦銀合金；所述的混合酸溶液按重量百分比含HF 1～2％，含HNO₃ 13～15％，余量為水。

上述的鈦粉粒徑50±5μm，銀粉粒徑10±2μm。

上述的步驟2中，通過放電等離子燒結系統的壓頭對混合物料施加的壓力為50±1MPa。

與現有技術相比，本發明的特點和有益效果是：

通過放電等離子燒結技術可以快速制備鈦銀合金，之后合金表面進行酸蝕處理；產品具有良好的抗菌性；合金表面含銀顆粒與細菌接觸后可導致細菌膜結構和功能破壞，從而導致細菌內物質滲漏并細菌發生溶解，合金表面的凹坑結構有利于此材料的生物相容性。

本發明所應用的新型粉末燒結法－放電等離子燒結，具有操作簡單、再現性高、安全可靠、節省空間、節省能源及成本低等優點，有利于將來此抗菌骨科材料在臨床上的推廣。