[發明專利]一種誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體及其成形方法

有效

• 申請號: 201911060091.7
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110773739B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 夏木建;林岳賓;王華玲;姜海林;劉愛輝;李年蓮;丁紅燕
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B22F3/11
• 分類號: B22F3/11;B22F3/20;B33Y10/00;B33Y80/00;A61L27/04;A61L27/06;A61L27/12;A61L27/50;A61L27/56;A61L27/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 丁靜靜

本發明公開一種誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體及其成形方法，屬于功能骨植入體制造領域。在選區激光熔化成形的鈦合金多孔結構植入體孔內擠壓充填具有緩釋的鎂合金和骨誘導生長的納米羥基磷灰石復合材料，形成梯度鈦鎂復合材料植入體。本發明植在鎂合金的緩釋與羥基磷灰石的誘導共同作用下，極易誘導骨骼可控生長，具有良好的市場前景和應用價值。

技術領域

本發明涉及一種誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體及其成形方法，屬于功能骨植入體制造領域。

背景技術

鈦合金因具有較高的力學性能、良好的生物相容性以及在生理環境下較好的耐蝕性能等優良的綜合性能被廣泛用于臨床介入性器械的首選材料之一。個性化治療是21世紀的醫學特征，因患者年齡和性別的差異，且多數人工骨植入體結構較復雜，常見的粉末冶金、鑄造等成型方法已無法滿足鈦合金人工骨植入體的制造要求。基于“逐層累積”原理的3D打印技術具有獨特的柔性制造特點，可成型結構較復雜的構件，尤其適應于小批量、個性化植入體的制造。可見，3D打印技術為鈦合金植入的個性化制造提供了可靠的技術保障。

研究證實，鈦合金屬于生物惰性材料，缺乏生物活性，在生物體內與周圍骨組織之間主要形成機械嵌合，不能形成骨性結合，在體內容易發生松動失效。故眾多表面改性技術被用于提高醫用鈦合金的生物活性，如，通過物理氣相沉積方法在醫用鈦合金表面沉積鎂合金可降解涂層；采用微弧氧化或陽極氧化工藝在醫用鈦合金表面形成二氧化鈦/羥基磷灰石活性涂層，一定程度上提高了醫用鈦合金的生物活性。然而，在人體復雜生理環境中活性涂層與鈦合金基體間的界面易失效，主要歸因于其界面結合強度不足。另一方面，可降解活性涂層隨植入體服役時間的延長而逐漸降解，直至降解完全，骨組織仍依附于鈦合金植入體表面生長，其結合能力有限。

發明內容

發明目的：針對本發明要解決的技術問題是提供一種導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體，基于選區激光熔化3D打印技術，成形多孔鈦合金植入體，并輔以靜液擠壓工藝，在多孔內充分充填可降解鎂合金和骨誘導能力的羥基磷灰石，獲得梯度鈦鎂復合材料植入體，以解決現有技術中人工鈦合金植入體生物活性弱、與骨組織結合能力較弱等不足。

本發明還要解決的技術問題是提供上述誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體的成形方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：

一種誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體的成形方法，在選區激光熔化成形的鈦合金多孔結構植入體孔內擠壓充填具有緩釋的鎂合金和骨誘導生長的納米羥基磷灰石復合材料，形成梯度鈦鎂復合材料植入體。

一種誘導骨生長的梯度鈦鎂復合材料植入體的成型方法，包括以下步驟：

(1)將球形醫用鈦合金粉末采用選區激光熔化技術成形鈦合金多孔結構植入體；

(2)在高純氬氣保護下，將鎂合金粉末和納米羥基磷灰石粉末在高能球磨機中研磨混合，獲得均勻混合的復合材料粉末；

(3)利用步驟(2)中的復合材料粉末包裹步驟(1)得到的鈦合金多孔植入體，置入靜液擠壓機的陶瓷擠壓筒內，進行抽真空至5×10^-3～1×10^-3Pa，對擠壓筒進行加熱至鎂合金粉末熔化后保溫，并在擠壓筒外圈施加磁場；

(4)在擠壓筒兩側循環施加壓應力；

(5)待壓應力施加結束后，擠壓筒停止加熱，鎂合金熔體溫度冷卻至熔點時，將填充鎂合金的鈦合金多孔植入體取出至高純氬氣環境中冷卻凝固，最終獲得梯度鈦鎂復合材料植入體。

步驟(1)中，所述球形醫用鈦合金粉末為醫用純鈦、Ti-Nb合金中的一種或兩種的混合物；所述Ti-Nb合金粉末中Ti的質量分數為65～80％，Nb的質量分數為20～35％。