[发明专利]医用多孔钛钽人工骨、人工关节的制备方法及其产品

说明书

本发明公开一种多孔钛钽人工骨、关节的制备方法以及产品，属于生物材料领域，方法包括：S1对钛合金片和钽片待结合面进行打磨，然后依次用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗；S2将钛合金片和钽片贴合，加热到850℃～1050℃，保温20min～40min，然后加压进行塑性变形，随后空冷至室温，以使两种材料之间形成冶金结合；S3利用固体激光器在复合板上快速制备穿孔，孔径大小为300μm～600μm；S4利用热成型技术，将钛钽复合板制备成各种人工骨、关节形状；S5利用碱加预钙化处理提高复合材料的生物相容性。本发明所用的热轧复合方法相较于传统爆炸复合法更加安全、可控、方便、结合牢固，本发明的产品具有较高的生物相容性。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，更具体地，涉及一种制备永久性医用多孔金属植入物的方法和产品，具体涉及一种制备适用于替代人体骨、人体关节的医用植入物多孔钛钽人工骨、人工关节的方法和产品。

背景技术

目前，多孔医用金属植入材料在治疗骨组织创伤、股骨组织坏死、脊柱外科和种植牙等领域具有重要而特殊的用途。多孔的结构有利于周围生物组织的长入，使植入材料与周围骨组织形成牢固的机械锁合，有利于植入材料在人体内的稳定性。在保证植入材料力学性能的前提下，应尽可能提高植入材料的孔隙率，而且孔隙最好连通均匀分布。

金属钽在20世纪中叶开始应用于医学领域，1997年多孔钽材料在关节置换、股骨头缺血性坏死的治疗和椎体融合等领域得到广泛应用，它具有很好的生物相容性，对人体组织没有毒副作用，同时具有很高的耐蚀性和化学稳定性，在人体内可长期稳定存在。

目前，美国Zimmer公司利用化学气相沉积生产的多孔钽金属，构型为十二面体多重排列，形成相互连通、交错的微孔结构，具有高孔径、高孔隙率、高摩擦系数、组织相容性好等许多优点，在国外已得到广泛应用。我国于2008年已将多孔钽引入了国内市场，但是，由于专利保护等多种原因，导致这种产品在国内价格过高，给患者带来较高经济压力，影响其使用和推广。

公开号为CN 103691003 A的中国专利公布了一种通过浸渍、脱脂、烧结的方法制备多孔钽的技术，但制备过程较为复杂，工艺繁琐，耗时长。公开号为CN 102796909 A的中国专利提出了一种采用三维打印成型制备多孔钽医用植入材料的方法，该方法首先将纯钽粉与成型剂混合，送入三维打印机打印成型，然后再通过脱脂、真空烧结、冷却和热处理得到多孔钽。这种制备技术工艺也相对复杂，而且三维打印成型技术效率较低，再加上后期的一系列处理，生产效率很低，不利于产品成本的控制。

目前，广泛应用的金属植入材料为钛及其合金，但其耐蚀性和生物相容性与钽存在一定差距，植入人体后使患者具有二次手术的风险。如果能以钛合金为基体，在其表面复合一层很薄的钽片，既能利用钽的高耐蚀性和生物相容性，又减少了钽的用量，克服了钽价格昂贵的限制因素。

钛和钽的复合技术，国内外文献报道很少。公开号为CN 101862231 A的中国专利申请报道了一种利用等离子喷涂技术在人工假体表面制备高孔隙率钽涂层的方法。由于喷涂的特点，两种材料的结合力较差，容易产生剥落，而且结构较为复杂的假体很难通过喷涂得到均匀的钽涂层。公开号为CN 102409195 A的中国专利中提出了一种利用激光熔覆制备多孔钽的方法，该专利中首先在基体表面预先铺一层高纯钽粉，再通过激光熔覆的方式制备金属钽涂层，这种方式制备的钽涂层与基体可以形成冶金结合，但是涂层表面形貌、孔径大小难以控制，而且由于激光处理的快速加热和快速冷却，导致Ta-Ti合金化层很容易产生微裂纹，并且激光设备投入成本过高，涂层制备过程工艺复合、耗时长。公开号为CN103586641 A中国专利中提出了一种利用爆炸焊接制备钛钽铂复合板的方法，该方法虽然能使钛和钽之间形成固相结合，但是，爆炸焊接要求板材较厚，很难生产出薄复合板，不利于减少钽的用量，从而控制成本；同时，爆炸焊接的复合板质量不稳定，还存在噪音污染和冲击波污染，不利于环保。