[发明专利]表面改性多孔金属植入物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种表面改性多孔金属植入物及其制备方法。该多孔金属植入物具有结构孔，制备方法包括采用多个电源供电进行微弧氧化的步骤，多个电源包括第一电源和第二电源，微弧氧化的步骤包括：将多孔金属植入物的第一正极接口与第一电源的正极相连；在结构孔中设置连接负极，并将连接负极与第一电源的负极相连；将多孔金属植入物的第二正极接口与第二电源的正极相连；将电解槽与第二电源的负极相连；将多孔金属植入物浸没在电解液，利用第一电源和第二电源供电进行微弧氧化处理，其中，第一电源和第二电源相互独立控制。多电源供电可减小结构孔内壁和外壁所处的电场强度差距，以及电场能量密度的差距，从而得到质量更优的原位生长膜层。

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体而言，涉及一种表面改性多孔金属植入物及其制备方法。

背景技术

钛或钛合金因其优良的综合力学性能、耐腐蚀性和生物相容性等，是目前临床上应用最广泛的骨组织替代材料，但由于与骨的成分不同，直接植入人体后会被一层包囊性纤维膜所包围，难以短期内与宿主骨形成牢固结合，它与骨之间只是一种机械嵌连性的骨整合，而非化学骨性结合，易产生应力集中造成植入体周围骨吸收等不良后果；此外钛或钛合金表面硬度低，耐磨性能差，生物相容性还不能完全令人满意，在一定程度上限制了其应用。

在钛或钛合金表面引入微孔的方法，将其制成多孔植入体，多孔植入体的密度、强度和弹性模量可以通过对孔隙率的调整来达到与被替换骨组织的力学性能相匹配(生物力学相容性),从而有效减轻或消除应力屏蔽现象；此外独特的多孔结构及粗糙的内外表面将有利于成骨细胞的粘附、增殖和分化，促使新骨组织长入孔隙，使植入体同骨之间形成生物固定，并最终形成一个整体；三维连通孔能够使体液和营养物质在多孔植入体中传输，促进组织再生与重建，加快愈合过程。特别是近年来，随着增材制造技术的迅猛发展，能够依据人体生理结构制造出与人体组织结构相匹配的植入物，同时增材制造技术既可以实现多孔结构，也可以实现致密层与多孔层的有机结合。

钛合金(Ti6Al4V)中的钒(V)和铝(Al)被证明具有潜在的细胞毒性，并且随着时间的推移，金属离子在身体组织中会产生不良反应。这些金属离子可能影响成骨细胞、破骨细胞的功能，改变成骨与破骨之间的调控机制，导致成骨减弱、破骨增强，引起骨质的吸收，最终导致植入物的失败；此外金属离子对人体的有害反应表现为毒性、致癌性、基因毒性和致敏性。因此在微孔结构的钛合金表面进行改性处理，涂覆合适的涂层提高基体耐蚀性，可以有效抑制有害离子的释放；同时通过表面改性增强钛或钛合金的生物活性，提高钛或钛合金的生物安全性和使用寿命。

由于微孔结构的钛或钛合金是三维结构，传统的简单的二维表面改性方法，如等离子喷涂、磁控溅射、激光加工等，不再适用于微孔钛或钛合金三维多孔植入物的表面处理。

微弧氧化是近年来迅速发展的一种表面改性技术，可在基体表面通过放电击穿作用，形成含有所需功能元素的多孔生物陶瓷膜，具备等离子喷涂及其它表面改性技术无法替代的优势而备受重视。通过微弧氧化技术可在钛或钛合金表面原位生长多孔、粗糙的陶瓷氧化薄膜。氧化膜表面粗糙多孔的结构有利于成骨细胞在其表面的攀附生长，进而在骨骼和植入物界面形成牢固的嵌合，防止植入物失效。同时，通过调节电解液的成分可以使氧化膜含有人体组织的多种元素，进而改善陶瓷膜的生物活性。

申请号为201510520332.7专利申请提供了一种具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物及制备方法，在相互连通的多孔金属内外形成了均一的含钙、磷的微弧氧化涂层，但是，其制备的多孔金属内外的微弧氧化涂层的厚度较薄、且膜厚在一定程度上存在不均一的问题。而更多的微孔钛或钛合金植入物为周期性或随机排列得到的微孔结构和实体的结合体，有较多的微孔为盲孔，相互不连通。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种表面改性多孔金属植入物及其制备方法，以解决现有技术中的表面改性多孔金属植入物的微弧氧化涂层的厚度不均匀的问题。