[发明专利]具有多级微坑结构生物活性金属钛植入物表面处理工艺无效
申请号: | 201210166610.X | 申请日: | 2012-05-28 |
公开(公告)号: | CN103451602A | 公开(公告)日: | 2013-12-18 |
发明(设计)人: | 罗志聪;葛振东;姜培齐;赖红昌 | 申请(专利权)人: | 江苏创英医疗器械有限公司 |
主分类号: | C23C14/16 | 分类号: | C23C14/16;C23C14/34;C23C14/02;C23C14/58;A61L27/30 |
代理公司: | 常州佰业腾飞专利代理事务所(普通合伙) 32231 | 代理人: | 金辉 |
地址: | 213000 江*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 多级 结构 生物 活性 金属 植入 表面 处理 工艺 | ||
技术领域
本发明涉及一种金属钛植入物表面处理工艺,特别涉及一种具有多级微坑结构生物活性钽涂层金属钛植入物表面处理工艺。
背景技术
钛及钛合金材料用于人体植入物已经有30多年历史,现在也是最主要的骨科植入物、口腔科植入物等材料。钛及钛合金作为植入材料,特别是永久性植入材料如:人工关节、人工椎间盘、牙金属钛植入物等,必须使使人体组织和金属钛植入物表面发生直接作用,才能使植入物与周围组织融合,并形成良好的骨性结合。随着生物医学工程和表面处理技术的发展,通过各种现代技术手段对钛及钛合金表面改性,可大幅改善植入材料的生物相容性、生物活性、抗腐蚀能力等。而要使骨组织与植入物形成快速的骨性结合,必须在种植物表面形成一定的粗糙度,同时还需要有非常好的亲水性和高表面能,而且材料具有非常好的生物活性。满足以上三点能够促进成骨细胞在植入性表面的粘附、加快骨沉积,使得植入体和人体骨组织形成良好的骨性结合,缩短愈合时间。现阶段常规的处理方法一般包括:阳极氧化、喷涂技术、酸处理、碱处理、热处理等。但是他们处理后的金属钛植入物表面亲水性,生物活性差,骨愈合周期长等不足。这些都无法同时满足上述三个条件或是有工艺过程复杂,生产周期长,成本高无法实现大规模生产等缺点。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷,提供一种简便、高效的方法,在金属钛植入物表面形成具有生物活性的钽涂层的多级微坑三维结构,以提高金属钛植入物的生物活性,加快金属钛植入物表面的骨沉积,缩短组织愈合时间;并使金属钛植入物与周围骨组织之间形成骨性结合,提高金属钛植入物稳定性的效果。
实现本发明目的的技术方案是一种具有多级微坑结构生物活性钽涂层金属钛植入物表面处理工艺,包括以下步骤:
a.预处理:提供一个经机加工精磨后的金属钛植入物,并依次采用丙酮、无水乙醇、纯化水分别对金属钛植入物的表面进行超声清洗除油处理,每次五分钟,并干燥;
b.喷砂处理:采用24~70目的白刚玉对预处理后的金属钛植入物的表面进行喷砂处理,喷砂压力为0.1~0.6Mpa,喷砂至金属钛植入表面呈均匀的灰色,使金属钛植入物表面形成多孔三维结构;并进行纯水化超声清洗、干燥;
c.酸蚀处理:将喷砂处理后的金属钛植入物浸泡于浓度范围为50wt%~75wt%的硫酸与浓度范围为8wt%~20wt%的盐酸的混合酸中,在50~80℃的温度下进行水浴加热处理,使金属钛植入物表面形成多级微坑结构,并进行纯水化超声清洗、干燥;
d.喷溅处理:采用Ar离子溅射清洗,然后采用纯钽为靶材,通过磁控溅射在多级微坑的表面形成一层小于3μm厚钽涂层,并进行纯水化超声清洗5min;
e.辉光放电处理:对清洗后的金属钛植入物进行辉光放电清洁、γ射线灭菌、无菌包装。
上述技术方案所述步骤a中,丙酮、无水乙醇、纯化水的超声清洗各进行2次。
上述技术方案所述步骤b中,喷砂处理过程中的喷枪与金属钛植入物的轴向30°~90°,喷距为5~12cm,喷砂时间为5~15s。
上述技术方案所述步骤b中,喷砂处理后的金属钛植入物表面的粗糙度Ra在2-5μm之间,喷砂处理后的多孔结构的凹坑直径为10~40μm的一级凹坑。
上述技术方案所述步骤c中,磁控溅射的时间为20~30min,温度为220~300℃,功率为80~100W。
上述技术方案所述步骤c中,多级微坑结构具有2~4μm的二级凹坑和1μm以下的三、四级凹坑。
上述技术方案所述金属钛植入物的表面具有螺纹,金属钛植入物可以为柱形或锥形的植入物。
采用上述技术方案后,本发明具有以下积极的效果:
(1)本发明极薄的钽涂层镶嵌在多级微坑的表面,使得钽涂层与基体间具有非常好的结合强度,不易脱落,避免了钽涂层在植入过程和植入后的脱落,钽涂层具有非常好的生物活性,可以加快人体组织与植入物间的愈合速度,缩短愈合期。
(2)本发明与其他方法相比,通过调整整个处理流程的步骤和方式;优选喷砂所用砂的种类,颗粒大小、压力,以及酸的种类、配比,使其表面具有更好的表面结构,多级微米的微坑结构,这种微坑结构非常利于钽涂层的沉积,使得钽涂层和基体间具有非常好的结合强度。同时极薄的钽涂层并未改变喷砂酸蚀后的多级微坑结构,使得表面具有好的亲水性、更高的表面能;表面粗糙度Ra在2-5μm,具有最佳的骨引导性,缩短手术愈合时间,植入体与骨组织结合强度高。
(3)采用钽涂层能够减少贵金属钽的使用量,降低成本,同时又能够充分利用钽的生物活性,促进组织的生长。
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