[发明专利]制备钛种植体的方法及得到的钛种植体

说明书

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种制备表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体的方法及得到的表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体。

背景技术

钛及钛合金具有优异的生物相容性、耐腐蚀性和力学性能，作为一种医用材料，广泛应用于修复硬组织损伤和缺失的临床治疗。但是，钛及钛合金是生物惰性材料，植入体内后不能诱导新骨生长，与骨组织结合较弱，治愈时间长。

种植体表面改性是一种不改变基体特有性质，同时提高其表面生物活性和骨整合能力的有效方法。研究表明，增加种植体表面的粗化程度，能有效提高种植体与骨组织的结合，通过酸蚀或喷砂等化学或物理方法处理的种植体，其表面粗糙度增加，种植体的生物活性和骨组织结合能力得到提高，在临床实验中得到较好的治疗效果（Journal of Biomedical Materials Research1991，25(7)：889-902.）。然而细胞行为的相关机制研究表明，相比与于微米结构的材料表面，具有纳米结构的材料表面细胞具有更显著的功能性表达，甚至可主动刺激细胞引发相关生物学行为的发生，如细胞的增殖和分化等（Biomaterials2008，29(28)：3822-3835；Nano Letters2007，7(6)：1686-1691.）。

此外，随着对天然骨组织及功能的深入研究发现，天然骨组织非常有利于细胞的粘附、增殖和分化，促进细胞的功能基因表达和相关蛋白分泌。分析其原因，普遍认为天然的骨骼和牙齿等具备微米尺度结构外，在更小的纳米尺度上也具有特殊的结构，并具备特定的功能（Nature Nanotechnology2011，6(1)：13-22.）。进一步研究天然骨微观构成发现，这些特殊结构在较大尺寸范围呈现为规则有序的纳米结构，如排列齐整的骨小梁结构，基底膜组织的纳米微孔阵列等。许多表面改性技术均可在钛材料表面获得纳米结构，但这些纳米结构分布随机，缺乏规律性。现阶段用于精确实现材料表面图案化设计的电子束刻蚀、胶体平版印刷等技术都以聚合物为基体，不能作用于金属基材料。

发明内容

本发明针对现有技术中表面具有微米结构的钛种植体与骨的相容和结合能力有限，不利于细胞的粘附、增殖、分化及功能表达方面的技术问题，目的在于提供一种制备表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体的方法。

本发明的制备表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体的方法依次包括如下步骤：

步骤A)即机械加工与清洗步骤，将纯钛或者钛合金加工成种植体基体并进行表面抛光，然后依次用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗并干燥；

步骤B)即基体表面制成微米结构的步骤，采用混合酸超声处理方式或机械喷砂处理方式将步骤A)获得的种植体基体表面处理成微米结构；

步骤C)即基体微米结构表面再制成纳米结构的步骤，采用恒压直流阳极氧化技术将种植体基体微米结构表面原位氧化成氧化钛纳米管薄膜，从而获得表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体。

步骤B)中，采用混合酸超声处理方式将步骤A)获得的种植体基体表面处理成微米结构，再依次用无水乙醇和去离子水超声清洗并干燥之。

步骤B)中，所述的混合酸是稀释的浓硝酸和浓氢氟酸的混合酸溶液，其中浓硝酸和浓氢氟酸体积比为5:1，优选稀释体积浓度为25～40%的混合酸溶液；所述的混合酸是先将浓硝酸和浓氢氟酸进行混合得混合浓酸，再将混合浓酸稀释成体积浓度为25～40%的混合酸溶液；超声处理时间为1～20分钟，优选为5分钟。

步骤C)所述的恒压直流阳极氧化技术中，种植体基体为阳极，石墨电极或者铂片电极为阴极，电解液为氢氟酸溶液，氢氟酸的质量浓度为0.1%～1.0%，优选1.0%；氧化电压为5～25V，优选为20V，氧化时间为0.5～2小时，优选0.5小时。

步骤C)中，先采用恒压直流阳极氧化技术将种植体基体微米结构表面原位氧化成氧化钛纳米管薄膜，然后清洗并干燥之。

本发明的另一目的在于提供一种本发明所述方法获得的表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体。本发明的表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体具有微纳多级结构的表面，其特征为兼具微米粗糙度和纳米微结构。其不仅能在形态上与人体组织和环境更加相容，还能在功能上更接近天然骨组织。

本发明的积极进步效果在于：本发明的表面具有微纳米复合结构的仿生钛种植体具有微纳多级结构的表面，其特征为兼具微米粗糙度和纳米微结构，不但能有效增加与骨的相容和结合能力，而且还有利于细胞的粘附、增殖、分化及功能表达，以提高种植体的骨整合能力及其手术成功率。

附图说明