[发明专利]抗骨质疏松的骨种植体微/纳米仿生化涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于整形外科，骨科，口腔科。涉及整形外科、骨科、口腔骨种植体表面处理方法，尤其是基于磁控溅射法制备高结合强度抗骨质疏松仿生化涂层的方法。

背景技术

骨质疏松症(OP)是一类严重影响人类健康的骨代谢性疾病，主要表现为骨量减少、骨微观结构退行性改变。在临床上，骨质疏松症引起的骨退行性改变会导致骨科固位螺钉松动脱落，整形外科、骨科、口腔颌面外科种植体骨结合力下降甚至种植失败。因此如何提高骨质疏松条件下骨种植体的骨结合效果是目前医学界关注的难题。种植体表面微/纳米仿生化涂层构建是目前解决骨质疏松下骨种植效果的研究热点之一。然而，目前微/纳米化涂层与金属基底之间结合强度不足，剥脱率高，且无抗骨质疏松的作用，极大地限制了其临床应用。如果借助可制备高结合强度和纳米化涂层的磁控溅射技术，以具有抗骨质疏松的锶盐为靶材，则可以在提高仿生化涂层与基体结合强度的同时，在种植体表面载入抗骨质疏松的锶盐，锶是生物体内一种亲骨性微量元素，研究发现锶盐对骨代谢具有促进骨形成和抑制骨吸收的双重作用，是目前唯一具有“双重作用”的抗OP药物。这样一来就可以同时解决现有微/纳米化仿生涂层结合强度不足以及抗骨质疏松效果不佳的问题。为“抗骨质疏松、高强度”的微/纳米化仿生涂层用于骨种植提供实验依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于磁控溅射技术制备高结合强度抗骨质疏松仿生化涂层的方法。

本发明的目的是这样来实现的：

1.种植体表面微米化处理

将骨种植体置入2％氢氟酸溶液中酸蚀30分钟，可以得到粗糙度为2-5μm的微米级凹坑结构。

2.磁控溅射靶材的选择

选用99.99％纯度具有抗骨质疏松作用的锶盐钛酸锶作为磁控溅射靶材。

3.磁控溅射工艺过程

将钛酸锶靶材和骨种植体基体分别置入主溅射室和进样室，并对主溅射室和进样室抽真空至5×10^-5-8×10^-5Pa，在进样室对骨种植体基体进行预溅射清洗20-40分钟，将骨种植体基体送入主溅射室，溅射2-4小时后从主溅射室取出试样。处理后得到的即为表面结合强度高抗骨质疏松的微纳米化仿生涂层骨种植体。

本发明专利具有以下特点：

(1)本发明采用磁控溅射技术，该方法具有沉积速度快、涂层成分均匀、性能稳定、结合强度高等优点。同时磁控溅射技术是将靶材激发，以原子态的形式沉积在基底材料表面，因此其制备的纳米级形貌涂层还具有仿生效果。解决了目前临床上种植体表面仿生化涂层与金属基底结合强度不足的问题。

(2)选择具有钛酸锶为溅射靶材，在避免了引入其他化学元素干扰的前提下，在骨种植体表面载入了具有抗骨质疏松作用的的锶盐。X射线能量色散谱分析发现制备的种植体表面涂层除了含有Ti、O、C、N四种元素以外，重新载入了F、Sr两种有利于骨结合及抗骨质疏松的新元素，以质量百分比计Ti(88.59％)、O(2.85％)、C(1.43％)、N(4.10％)、F(1.38％)、Sr(1.65％)，不引入其他杂质。

(3)通过对磁控溅射时溅射功率、溅射时间以及基底靶材间距等参数的优化选择，从而调整涂层的厚度以及载入锶盐的含量，达到针对患者骨质疏松严重程度对种植体表面涂层个性化优化设计的目的。

(4)用该工艺处理的骨种植体在微米级结构的基础上又复合了纳米级结构，形成了具有类似于骨组织组装过程中的微/纳米级仿生结构，具有更好的成骨诱导性能，更有利于种植体与周围骨组织骨结合的形成。

附图说明

图1处理后骨种植体涂层的表面微观形貌

图2处理后骨种植体涂层的EDS图谱

具体实施方式

本发明采用磁控溅射法在种植体表面制备高结合强度载锶抗骨质疏松的微/纳米仿生化涂层的表面处理工艺，包括以下步骤：

A.将种植体进行表面去污；

B.用浓度为2％的氢氟酸溶液对种植体表面进行酸蚀处理，使种植体表面形成2-5μm的微米级凹坑；

C.然后将酸蚀后的骨种植体依次经过蒸馏水冲洗-丙酮超声清洗-无水乙醇超声清洗-蒸馏水超声清洗；

D.以钛酸锶作为靶材，酸蚀处理后的骨种植体作为基体，利用射频磁控溅射技术，在种植体基体表面制备高结合强度、载锶抗骨质疏松作用、具有微/纳米化仿生特征的生物活性涂层。

所述步骤A中表面去污过程包括采用丙酮、无水乙醇、蒸馏水各超声清洗2次，每次5-10分钟。