[發明專利]一種等離子體仿生植入材料及其制備方法

在審

• 申請號: 202010556404.4
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111921015A
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 吳征威
• 申請（專利權）人: 吳征威
• 主分類號: A61L27/32
• 分類號: A61L27/32;A61L27/30;A61L27/06;A61L27/56;A61L27/54;A61L31/02;A61L31/08;A61L31/14;A61L31/16;B22F3/11;C23C26/00;C23C14/48;B33Y10/00
• 代理公司: 合肥律通專利代理事務所(普通合伙) 34140
• 代理人: 吳奇

本發明公開了一種等離子體仿生植入材料及其制備方法，所述仿生鈦合金植入材料以具有低彈性模量的多孔鈦合金材料為基體，通過等離子體多維深度仿生構建和表面多功能化處理，形成三維多孔主體結構和成骨、抗感染等多重表面功能的表層結構。基于等離子體的仿生鈦合金植入材料的制備方法，包括四個步驟：醫用鈦合金粉體金屬熔融快速成型；醫用多孔鈦合金新型微等離子體氧化處理；醫用多孔鈦合金等離子體浸沒離子注入處理；多功能仿生鈦合金等離子體表面改性優化。本發明依托新型等離子體處理對鈦合金進行多維深度功能化處理，形成多重表面功能的多孔結構鈦合金材料，提高仿生鈦合金材料的抗菌性與相容性。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，特別涉及一種等離子體仿生植入材料及其制備方法。

背景技術

鈦(Ti)是20世紀50年代走向工業化生產的一種重要金屬，其性質優良，儲量豐富，被譽為正在崛起的“第三金屬”。由于綜合性能優異，鈦及鈦合金材料在醫療行業得到廣泛應用。目前用于外科植入物和矯形器械的金屬材料主要包括不銹鋼、鈷基合金和鈦合金三大系列，它們占整個生物材料產品市場份額的40％左右。與不銹鋼和鈷基合金相比，鈦合金具有比重小、強度高、彈性模量較低、耐腐蝕、易加工以及較好的生物相容性等特點。20世紀中葉以來，以鈦合金為主的醫用金屬材料開始在人體硬組織(髓內針、接骨板、接骨螺釘、椎間融合器等)的外科植入及人體軟組織(包括心腦血管、外周血管及非血管如肝臟、膽道、尿道等)的介入治療方面顯示出獨特的療效，而鈦合金人工關節、人工股骨頭、牙種植體、血管內支架和心臟瓣膜等具有典型代表性的醫療器械產品的問世，極大改善和提高了患者的生活質量，克服了以往重大疾病只能單純依靠藥物治療的不足。

等離子體是由帶電的正粒子、負粒子組成的集合體，其中正電荷和負電荷的電量相等故稱等離子體。等離子體成分多樣，通常由光子、電子、基態原子或分子、激發態原子或分子以及正離子和負離子這六種基粒子構成。由于具有發光、粒子動能大、化學性質活潑等獨特的物理化學性質，等離子體也常被稱為物質的第四態。目前，已有多種與等離子體相關的技術諸如等離子體浸沒處理、等離子體源離子注入、等離子體物理/化學氣相沉積、微等離子體氧化等用于生物材料的功能構建。

現有技術中，專利CN201210431866.9提供了一種透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法，透明質酸改性的多孔鈦涂層采用生物化學改性方法，通過共價鍵接枝方式，在多孔鈦涂層表面固定有透明質酸，這種方法所提供的透明質酸改性的多孔鈦涂層，具有一定的穩定性和生物學性能，可改善鈦涂層的臨床效果；專利CN201710128008.X提出一種激光預處理與化學氧化復合制備鈦合金表面仿生結構的方法，利用激光掃描鈦合金表面，再將激光預處理后的鈦合金放入無水乙醇中超聲波清洗，獲得表面具有仿生結構的鈦合金，一定程度上提高材料的生物活性和耐蝕性及植入體的使用壽命。雖然以上技術所針對領域比較接近，設計思想各有特點，但這些方法都是基于化學方法，均不是基于等離子體物理方法而設計的，也不符合實現更高層次的組織與器官的“融合替代式”治療的要求。

專利CN104841018A在鈦合金基材上采用機械合金化和燒結相結合的方式，在鈦合金基材上制備了以鈦合金為基體，鈦合金和羥基磷灰石為中間層，羥基磷灰石為生物表層的涂層。此方法能制備梯度涂層，但是技術工藝復雜，陶瓷層并不是中間層原位生長的，粘結性能差；專利CN105458271A在鈦合金基材上采用機械合金化和熱處理相結合的方法，在鈦合金基材上制備了鈦基復合材料，涂層中包含有均勻分布的TiC為增強相。該制備方法中，涂層和基體有良好的冶金結合。但是這種復合涂層耐磨性差，涂層成分復雜，成本較高。

因此現有技術存在著技術工藝復雜，粘結性能差，復合涂層耐磨性差以及成本高的技術問題。

因此，發明一種基于等離子體的仿生鈦合金植入材料及其制備方法來解決上述問題很有必要。

發明內容