[發(fā)明專利]一種醫(yī)用抗菌鈦合金的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810793269.8
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109055814A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何正員;胡紅艷;柯尊瑜;蔣業(yè)華
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/04;B22F3/105;B22F9/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種醫(yī)用抗菌鈦合金的制備方法，屬于生物醫(yī)用材料制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法為按Ti 52～62%、Nb 15~38%、Zr 5～13%、Ag 2～10%的質(zhì)量百分比，分別稱取Ti、Nb、Zr、Ag粉，將粉末放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球磨后取出粉末低溫干燥得到混合粉末，將混合粉末裝入石墨模具中，再置入放電等離子燒結(jié)爐中，施加60～70MPa的軸向壓力，在2～10Pa的真空度條件下進(jìn)行燒結(jié)，升溫至燒結(jié)溫度900～1000℃，保溫2～5min，然后繼續(xù)保持真空冷卻至室溫，即得Ti?Nb?Zr?Ag合金。本發(fā)明制備得到Ti?Nb?Zr?Ag合金的彈性模量低（38?49GPa）、強(qiáng)度高（880~1200MPa），同時具有抗菌性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用抗菌鈦合金的制備方法，屬于生物醫(yī)用材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鈦與鈦合金具有高比強(qiáng)度、低彈性模量和良好的耐腐蝕性等特點，尤其是具有優(yōu)良的生物相容性，近年來逐漸成為醫(yī)學(xué)臨床上用于人體硬組織修復(fù)與替代的理想功能結(jié)構(gòu)材料。但是目前臨床用的鈦及鈦合金鈦及鈦合金本身不具有抗菌性，在手術(shù)移植過程中無可避免的導(dǎo)致細(xì)菌感染，在醫(yī)療水平相對較高的美國，因醫(yī)療器械的使用引起的細(xì)菌感染比率非常高，而且涉及很多臨床應(yīng)用，包括心血管介入、骨科、整形、口腔等。醫(yī)用器械引發(fā)的細(xì)菌感染一旦發(fā)生將會對患者造成災(zāi)難性后果：患者需經(jīng)歷1-2次手術(shù)取出植入物并清除病灶，這給患者帶來的沉重的經(jīng)濟(jì)與精神負(fù)擔(dān)。

目前國內(nèi)外學(xué)者針對提高鈦及鈦合金的抗菌性展開了大量的研究。

專利CN201110232843.0發(fā)明了一種抗感染醫(yī)用鈦金屬材料，即在醫(yī)用純鈦（Ti）中添加適量的銅元素，具有獨(dú)特的抗細(xì)菌感染功能，可廣泛應(yīng)用于骨科、口腔科等醫(yī)學(xué)臨床領(lǐng)域中使用的各類鈦金屬醫(yī)療器械，以解決現(xiàn)有臨床中由醫(yī)用純鈦醫(yī)療器械植入引發(fā)的細(xì)菌感染等問題，然而所涉及得純鈦彈性模量高，不利于消除“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象。專利CN201110232840.7和專利CN201110232842.6分別在醫(yī)用鈦合金Ti-6Al-4V和Ti-6Al-7Nb的化學(xué)成分基礎(chǔ)上添加適量的銅元素，經(jīng)過特殊的抗菌熱處理后，在醫(yī)用鈦合金的基體中析出一種鈦銅相，從而賦予醫(yī)用鈦合金抗細(xì)菌感染功能，但是專利所涉及的基體在人體環(huán)境容易釋放Al或者V等有毒元素，容易引起周圍組織的病變；專利CN 107760923 A公開了一種低彈性模量Ti-Ta-Ag生物材料及其制備方法，所涉及鈦合金采用放電等離子燒結(jié)而成，其彈性模量仍在57-108GPa，遠(yuǎn)高于人骨彈性模量（10-30GPa）。純鈦中加入Ag能顯著改善基體的抗菌性（Nakajo K, Takahashi M, Kikuchi M,et al. Inhibitory effect of Ti-Agalloy on artificial biofilm formation. Dental Materials Journal, 2014, 33(3):389.），然而加入5、10、20和30wt%Ag后Ti-Ag合金的彈性模量幾乎都高達(dá)100GPa以上，遠(yuǎn)高于人骨彈性模量（10-30GPa），顯然不利于消除或者避免“應(yīng)力屏蔽”現(xiàn)象，容易導(dǎo)致植入體與周圍機(jī)體組織之間的應(yīng)力協(xié)同傳遞，最終影響植入體的使用壽命和治愈效果。

因此，如何解決臨床用鈦合金彈性模量高、強(qiáng)度低和無抗菌性的系列瓶頸問題，制備一種彈性模量與機(jī)體組織接近，且具有抗菌性能的生物醫(yī)用鈦合金，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前鈦合金在臨床應(yīng)用過程中存在的問題，如應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象、無抗菌性或者制備工藝復(fù)雜等問題，提供了一種低模量高強(qiáng)度醫(yī)用抗菌鈦合金的制備方法，可以進(jìn)一步提高人工植入物的抗菌性，同時降低“應(yīng)力屏蔽現(xiàn)象”，解決植入物與人體機(jī)體組織的彈性模量不匹配和易感染而導(dǎo)致其與周圍機(jī)體組織結(jié)合不良等問題。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種醫(yī)用抗菌鈦合金的制備方法，具體包括以下步驟：