[发明专利]一种多层生物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层生物复合材料及其制备方法，属于生物医用材料制备领域。

背景技术

多层生物复合材料是由两种以上的不同生物材料复合而成的生物医用材料，它主要用于人体组织的修复、替换和人工器官的制造。传统医用钛合金材料力学性能较高，被移植后容易与周围组织产生应力屏蔽而致移植失效，此外，钛合金材料为生物惰性材料，不易于诱导周围组织细胞生长，从而结合不牢固，在生理环境中或植入体内后受生理环境的影响，导致金属离子或单体释放，造成对机体的不良影响。而羟基磷灰石虽然具有良好的化学稳定性和相容性、高的强度和耐磨、耐蚀性，但材料的抗弯强度低、脆性大，在生理环境中的疲劳与破坏强度不高，在没有补强措施的条件下，它只能应用于不承受负荷或仅承受纯压应力负荷的情况。

因此单一材料不能很好地满足临床应用的要求，利用不同性质的材料复合而成的生物医用复合材料已经取得了一定的研究成效，其中将生物陶瓷混入金属基体中，采用混合、烧结等工艺制备的生物复合材料，陶瓷不易脱落，陶瓷与金属的混合增加了相互之间的浸润性，从而有利于材料致密性与力学性能的提高。专利公开号为CN 101125244A，钛/羟基磷灰石生物复合材料及其制备方法中公开了一种钛/羟基磷灰石粉末经过3~6小时球磨，在0~100MP烧结压力，1000℃-1200℃烧结制备生物复合材料，钛的体积占复合材料的60-69%，所制备的生物复合材料的弹性模量因纯钛为基体（纯钛100GPa）会导致与人骨性能(弹性模量在10-30GPa)不匹配，从而引起“应力屏蔽”现象。文献（Park， S.-H.， K.-D. Woo， et al. Mechanical properties and bio-compatibility of Ti-Nb-Zr-HA biomaterial fabricated by rapid sintering using HEMM powders. Korean Journal of Materials Research，2011，21（7）: 384-390.）报道了在10^-2Torr真空度、70MPa轴向压力、1000℃烧结的Ti-35%Nb-7%Zr-10HA生物复合材料组织与硬度。另据文献（张玉梅，钛基羟基磷灰石生物复合材料的制备，硕士论文，2007）报道，通过高能球磨4小时（球料比5:1），烧结压力5-30MPa，以20℃/min升至烧结温度1000℃-1200℃，保温10min制备了Ti13Nb13Zr-44vol%HA与Ti15Mo-30vol%HA，借助模拟体液浸泡实验表明，复合材料表面易形成类人骨结构的孔隙，但是其弹性模量在44.8-66.3GPa，因所选合金的基体弹性模量较高所致，从而不具有良好的力学相容性。另外，上述生物复合材料由于生物陶瓷的加入而具有较好的生物活性，但是HA加入量为有限，对于生物活性的提高不利。