[发明专利]具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体地说，涉及一种具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物及制备方法。

背景技术

金属植入物，特别是纯钛、钛合金材料被广泛应用于骨科和牙科缺损修复、稳定性重建，极大地提高了骨科和牙科病人的疗效和生活质量。但是，金属植入物的生物惰性表面不利于充分的骨长入，长期人体内植入还存在金属腐蚀、金属离子溶出等潜在问题，使其具有植骨不愈合、植入假体周围骨溶解等风险，极大地限制了其应用。因此，为了提高金属植入物的生物活性，近年来人们对金属植入物进行表面处理，制备出了具有生物活性涂层，可以有效地促进其与人体骨组织结合。

然而，目前金属骨植入物大多为致密的结构，即使在表面进行生物活性涂层，但由于应力遮挡效应和表面涂层的剥脱、断裂，仍然难以获得满意的长期稳定性。而多孔金属支架能够提供骨长入空间和降低金属的弹性模量，具有更好的应用前景。尽管已有采用传统发泡法或者快速成型技术制备的多孔金属支架，但是现有技术中并没有对多孔金属支架进行涂层制备，而未被包裹的金属裸露在外将导致一方面生物活性差，另一方面金属离子容易溶出，均不利于细胞的长入以及骨组织的愈合。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中具有生物活性涂层的致密金属植入物的骨组织愈合速度慢的缺陷，提供一种在外部表面和内部表面均覆盖有生物活性涂层的多孔金属植入物及制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法，包括以下步骤：

S1、支架制备步骤：制备部分或者全部为相互连通孔隙的多孔金属支架，其中孔隙大小为300-1800um；

S2、微弧氧化步骤：将所述多孔金属支架置入含有磷酸根离子和钙离子的碱性电解液的容器中，在搅拌的条件下采用直流电源或者直流脉冲电源进行微弧氧化，制得支架外部表面及内部表面均覆盖有微弧氧化涂层的多孔金属植入物。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述多孔金属支架为采用快速成型技术或者发泡技术制作的钛、钛合金、镁或镁合金的支架。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述多孔金属支架采用电子束融熔或激光选区熔化快速成型技术制备，且所述多孔金属支架的孔隙形态为十二面体结构、金刚石结构、立方结构、蜂窝状结构或以上形状的组合，孔隙大小为500-1200um。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述多孔金属支架为快速成型技术制作的钛或钛合金支架，所述步骤S2具体为：

S21、将所述多孔金属支架依次使用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗5-10min，于烘箱中烘干；

S22、以去离子水或蒸馏水为溶剂配制碱性电解液，包括浓度为0.01-0.4mol/L的钙离子、0.01-0.2mol/L的磷酸根离子、0.02-0.2mol/L的EDTA-2Na和0.25-1mol/L的氢氧化钠，其中EDTA-2Na与钙离子的摩尔比大于0.5；

S23、以步骤S21处理后的多孔金属支架为阳极，以不锈钢板或不锈钢电解槽为阴极，采用磁力搅拌器搅拌碱性电解液，搅拌速度大于30次/分钟,设置微弧氧化的脉冲电压为250-600v，工作频率为200-1000Hz，占空比为5-40％，微弧氧化时间为5-20min；

S24、将步骤S23处理的多孔金属支架取出，采用去离子水超声清洗5-20min，在烘箱中烘干，得到具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述碱性电解液中EDTA-2Na与钙离子的摩尔比为0.6-1。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述钙离子选自乙酸钙、硝酸钙、草酸钙或氯化钙中的一种；所述磷酸根离子选自磷酸二氢钠、磷酸二氢钙、磷酸二氢钾中的一种。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，所述碱性电解液还包括0.01-0.1mol/L的锶盐。

在根据本发明所述的具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物的制备方法中，多孔金属支架外部表面覆盖的微弧氧化涂层厚度为5-7um；多孔金属支架内部表面覆盖的微弧氧化涂层厚度为4-5um。

本发明还提供了一种具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物，其采用如上所述的制备方法制得。