[發明專利]一種制備納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料的方法

有效

• 申請號: 201810067760.2
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108015283B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 徐淑波;厲宗偉;劉鵬;韓金湘;潘志輝
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/20;B22F5/00;C22C1/08;C22C1/04;C22C14/00;A61L27/06
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本發明涉及一種制備塊體納米級抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料及其制備方法，尤其是涉及一種結合高壓扭轉法和粉末冶金的方法制備納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料的方法；其中鎂、鋅、鈣、鉀、銀、硅、磷的質量分數比為（12%?16%）：（0.1%?0.4%）：（2.5%?3.2%）：（0.5%?0.8%）：（0.8%?1.4%）：（23%?27%）：（0.5%?1.3%），其余為金屬鈦，確定單次扭壓過程金屬粉末的量為20?500g；調整扭壓過程參數為扭頭的扭轉轉矩800?1500Nm，扭頭轉速為1?5r/min，調節單次扭壓的時間10?30min，扭壓次數2?6次；添加適量的質量分數為4%的氫氧化鈉溶液化學腐蝕造孔；加熱到380?400℃燒結處理；該發明所得的材料可被做醫用骨骼材料。

技術領域

本發明涉及一種制備塊體納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼制備方法，尤其是涉及一種結合高壓扭轉法和粉末冶金的方法制備納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料的方法。通過適當調整壓頭的轉速、轉矩和扭轉的時間及次數，可制備出和晶粒細化程度均勻的塊體納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料。

背景技術

鈦，化學符號Ti，原子量47.867，比重4.506-4.516，熔點1668±4°C。鈦是一種銀白色的過渡金屬，具有良好的耐高溫、耐低溫、抗強酸、抗強堿，以及高強度、低密度，儲量在所有元素中居第十位。在各方面有著廣泛的應用，尤其是在醫學方面可用于制作義肢、骨科移植與填充物等。多孔鈦具有耐腐蝕性，自潔性，此外還具有很高的生物相容性。此前，Arensburger等研究室溫下多孔鈦在20%鹽酸、20%和40%硫酸中腐蝕性能，發現多孔鈦具有良好的耐腐蝕性，并且通過對多孔鈦的氮化，顯著提高了其在20%鹽酸溶液中的耐腐蝕性能。多孔鈦可用于制作過濾與分離元件、流體分布元件以及充當電極材料、醫用骨骼材料。

據悉，此前臨床醫學應用的生物材料有醫用高分子材料、醫用無機材料以及醫用金屬材料。強度，生物親和度以及耐腐蝕性是衡量生物醫用材料的三個至關重要的性能指標。在臨床應用中往往同時需要高強度，高生物親和度以及高耐腐蝕性。例如人工制造的顱骨，既要有很好的生物親和性和耐腐蝕性，又要有很高的強度。然而，在常規金屬材料中這三種性能往往相互抵觸，不可兼得。純金屬鈦具有較為良好的耐腐蝕性，生物親和性和抗疲勞性，有較好的應用前景。實現金屬鈦的強度，耐腐蝕性，生物親和度的進一步提高是一項長期以來有待解決的重大科學難題。現有加工工藝通過燒結方法制備多孔鈦，但是這樣制備的多孔鈦孔隙的孔徑和形態不能得到控制，制得的是孔壁光滑的不規則的孔，不同程度的降低鈦的強度、生物親和度以及耐腐蝕性。有機泡沫浸漬法制得的多孔鈦孔隙率高，但是有很多的空隙被堵塞，降低了多孔鈦生物親和度。目前，添加造孔劑材料法，制得的多孔鈦各方面性能比較良好，但是對造孔劑材料得選擇極為嚴格。

針對金屬鈦性能有待提高和目前制備的多孔鈦的性能下降或者是條件高的問題，雖然現有提出制造多孔鈦的發明專利，但是由于幾何尺寸和性能的限制，不能廣泛的應用于臨床醫學。本發明采用一種結合高壓扭轉法和粉末冶金法制備抗菌可再生醫用多孔鈦鎂骨骼材料的方法，開發具有高強度，高耐腐蝕性，高生物親和度的可再生醫用多孔鈦鎂的塊體骨骼材料。使得金屬鈦的力學性能和生物親和性進一步提高，保證高強度和高生物親和性的同時，具有高耐腐蝕性和抗菌性和可再生性能。

發明內容

本發明的目的是：針對上述存在的技術問題，提供一種通過適當調整單次加入的金屬粉末的量、扭頭轉矩、扭頭轉速、扭壓時間，扭壓次數以及加入適當用量的化學腐蝕劑，最終獲得開孔率高、孔洞粗糙不規則的塊體納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料。在保證高生物親和度的情況下，同時具有高的耐腐蝕性、高強度、抗菌性和可再生性能。

本發明專利的技術方案是：本發明是高壓扭轉法和粉末冶金法結合制備塊體納米級可再生抗菌醫用多孔鈦鎂骨骼材料的方法，包括粉末配置過程、扭壓過程、多孔鈦鎂成形過程、清洗與烘干過程、燒結過程，共五個過程和八個具體相應的階段。