[發明專利]一種激光誘導口腔鈦合金植入物高生物活性表面的方法

在審

• 申請號: 202111208355.6
• 申請日: 2021-10-18
• 公開（公告）號: CN113798678A
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 管迎春;王翼猛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23K26/352
• 分類號: B23K26/352;B23K26/60;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種激光誘導口腔鈦合金植入物高生物活性表面的方法。利用超快激光在鈦合金表面制造微納結構，改善口腔鈦合金植入物的生物活性，減輕植入物在口腔的排異反應。本方法加工靈活，加工速度快，通過激光織構的工藝，在鈦合金表面獲得多種精確的微結構，控制細胞生長，提高口腔鈦合金植入物的生物活性，達到植入物預期的設計功能。

技術領域

本發明涉及一種激光誘導口腔鈦合金植入物高生物活性表面的方法，屬于材料表面加工技術領域。

背景技術

鈦和鈦合金具有密度低、無毒性、強度高及韌性好的優點，同時其還具有金屬材料中與口腔組織相近的彈性模量。并且，在組織液中鈦的表面會被氧化，從而形成一層致密的氧化膜，使得鈦的抗腐蝕能力得到了極大增強，而這層氧化膜同時還賦予了鈦優異的生物相容性。以上種種優點使得鈦及鈦合金成為人體口腔植入物的首選材料。

但是，鈦及鈦合金同大多數金屬材料一樣，也是生物惰性材料，這意味著其與骨組織并沒發生化學性結合，在臨床使用中會出現與口腔組織結合強度低、創傷難愈合的問題。同時，雖然鈦及鈦合金表面生成的氧化膜給予了其一定的抗腐蝕性，然而長期處于人體復雜的生理環境下，氧化膜還是會被腐蝕，從而失去它的作用，并且縮短種植體的壽命。并且，鈦和鈦合金被腐蝕后產生的金屬離子還會引發組織變質等問題。由于口腔復雜微環境中存在大量的細菌微生物，在口腔植入體周圍不可避免地形成細菌滯留、定殖，造成機體細胞和微生物競爭性地附著于口腔植入材料表面，當宿主機體的免疫反應平衡被打破，將引起植入體周圍感染并最終導致口腔種植手術失敗。

因為不能將對人體有害的元素引入種植體，使得研發新型鈦合金過程中所能選擇的合金元素有限，其研發難度也因此大幅度增加。于是對鈦及鈦合金表面改性使其表面活性化成為一種研究趨勢。激光表面處理作為一種日益成熟的新型表面處理技術，具有操作靈活、無污染等特點。因此，利用激光表面改性技術對鈦合金材料表面進行改性處理，能夠進一步提高口腔鈦合金植入物材料的生物活性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種激光誘導口腔鈦合金植入物高生物活性表面的方法。通過激光織構加工工藝，利用超快激光在鈦合金表面制造微納結構，控制細胞生長，實現鈦合金植入物高生物活性表面的制備。

本發明一種提高口腔鈦合金植入物生物活性的激光處理方法，其具體步驟為：

S1，對鈦合金樣品進行激光去污清洗處理；

S2，采用超快脈沖激光器對的鈦合金樣品進行激光織構加工，在鈦合金表面獲得微納結構圖案；

S3，對加工后的鈦合金進行清潔。

其中，S1所述的鈦合金材料為可以用于生物醫學材料的鈦合金等，包括Ti13Nb13Zr、Ti12Mo6Zr2Fe、Ti15Mo、Ti15Mo5Zr3Al和Ti45Nb等生物醫用鈦合金；

其中，S2所述的采用超快脈沖激光進行激光微納加工，其具體參數為：激光波長為193～1070nm，激光功率為0.5～300W,脈沖頻率1k～5M Hz，脈寬為50fs～200ps，掃描速度為10～3000mm/s。

其中，S2所述的中激光加工獲得的微納結構圖形，包括：LIPSS結構、微錐結構、微溝槽結構、不規則結構、以及上述結構的組合圖形。LIPSS周期為10nm～100μm；微錐結構高度為50nm～100μm，間距為50nm～100μm；微溝槽寬度1～100μm，深度為5～100μm；不規則結構粗糙度為1～100nm。

本發明公開的一種激光誘導口腔鈦合金植入物高生物活性表面的方法。利用超快激光在鈦合金表面制造微納結構，模擬細胞生長的自然環境真實形貌來控制細胞生物學行為。通過激光織構的工藝，實現提高口腔鈦合金植入物的生物活性，達到植入物預期的設計功能。

本發明的優點在于：