[发明专利]骨科植入器材表面生物兼容性涂层及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属表面涂层的制备，特别是涉及骨科植入器材金属表面高度生物兼容性涂层及其制备方法。

背景技术

目前，而手术器械、植入材料与其它医疗设备的主要材料为医用合金，生物兼容性较差。生物与医学需要对金属涂覆一种材料，其生物兼容性与自然牙齿或骨骼相近。羟基磷灰石(hydroxyapatite，简写为HA或HAP，分子式为Ca₁₀(OH)₂(PO₄)₆)是牙齿和骨骼的主要(无机)成分，在前沿医学上也作为人造骨的最佳成分。羟基磷灰石生物兼容性好，是能刺激或者诱导骨组织生长并能与骨组织形成骨性结合的天然陶瓷材料，生物兼容性及生物活性均优于磷酸三钙及其它磷钙陶瓷材料。羟基磷灰石的使用，有助于细胞的粘附、增殖及功能发挥，在直接作为骨、牙等替代或缺损修复材料的基础上，不但是优异的骨组织工程载体材料，也可作为其它医学功能材料或药物的载体材料。骨科植入器材类型较多，包括人工肱骨头，人工膝、肩、肘、踝、腕、掌指、掌趾、指间等关节，钉板系统及包含钢板、螺钉、锁钉等，钉棒系统及包含的钢板、螺钉、锁钉、横连接等，线缆系统及包含线缆、缆索接头等，矫形系统及包含螺钉(单向/万向)、连接棒、连接器等，融合系统(融合器)及包含钢板、螺钉、螺帽等部件。由于各种器材形状各异，大小不一，等离子真空喷涂或溅射等方法容易造成各项不均匀性，需要一种简便、经济的方法进行均匀涂覆，最好是溶液自生长方法。

发明内容

本发明的目的是解决现有骨科植入器材金属基底表面成膜技术中存在的部分问题，提供骨科植入器材表面生物兼容性涂层及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

骨科植入器材表面生物兼容性涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)将金属待处理样品洗涤后，浸泡于配方溶液，取出干燥后金属样品的表面制得化学反应层和化学转换膜；

(2)将步骤(1)处理后的金属样品洗涤后放置于羟基磷灰石悬浊液浸泡、干燥、洗涤、干燥后表面制得羟基磷灰石涂层；

所述金属待处理样品为金属基质的骨科植入器材。

优选地，所述步骤(1)中浸泡温度为20-30℃，时间为30-60分钟。

优选地，所述步骤(1)中配方溶液为正磷酸、植酸、缓蚀剂、酒石酸钠、柠檬酸钠的混合液。

优选地，所述配方溶液中各成分的浓度为正磷酸3-5mol/l，植酸0.5-1mol/l，缓蚀剂0.6-3mol/l，酒石酸钠0.5-2g/l，柠檬酸钠0.5-2g/l。

优选地，所述配方溶液还包含磷酸二氢铁0.5-1g/l、氧化锌0.1-0.2g/l、磷酸钛0.5-1g/l、纳米氧化钛0.1-0.2g/l的任一种。

优选地，所述缓蚀剂为氨羟二磷酸、奥帕膦酸、唑来膦酸、利塞膦酸中的一种或多钟。

优选地，所述步骤(2)中的羟基磷灰石悬浊液的浓度为5-40g/l，羟基磷灰石颗粒大小为0.1-100微米；所述浸泡温度为20-30℃，时间为2-5分钟。

优选地，所述步骤(1)和步骤(2)中的干燥均为放置于燥箱中50-70℃干燥5-20分钟或20-30℃空气中干燥2-4小时。

本发明的另一方面，骨科植入器材表面生物兼容性涂层，由上述任一所述方法制备而得，依次包括金属基底、化学反应层、化学转换膜和羟基磷灰石涂层。

优选地，所述化学转换膜的厚度为0.1-10微米；羟基磷灰石涂层的厚度为1-100微米。

本发明的有益效果：

本发明提供的一种高效、简易的生物兼容性材料在骨科植入器材金属表面成膜方法，实现生物材料其与骨科植入器材金属基底的化学链接，提高骨科植入器材金属表面的生物兼容性能。本发明适用于各种尺寸、各类金属基底，如不锈钢，碳钢，螺纹钢，冷轧钢，热轧钢，锰钢，铝，铝合金，钛，钛合金，钴合金，镁铝合金等的一种。多数的金属医疗器械均是裸金属器械，本发明可有效改进生物兼容性问题，当本发明的转换化学层形成后，在骨科植入器材金属的表面可以吸附羟基磷灰石粉末成膜。这种以化学链接为主要结合方式的涂装方法可实现羟基磷灰石快速稳固的涂覆，从而完成骨科植入器材表面生物兼容性涂层的制备不同于物理或化学气相沉积等复杂昂贵的方法。

附图说明

图1是本发明产品的层结构示意图；

图2是实施例1产品的扫描电子显微镜检测示意图；

图3是实施例2产品的扫描电子显微镜检测示意图；

图4是实施例3产品的光电子能谱仪检测示意图。