[发明专利]一种生物医用金属材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，特别地，涉及一种生物医用金属材料及其制备方法。

背景技术

生物医用金属材料是指一类用作生物材料的金属或合金，又称外科用金属材料。它是一类生物惰性材料。最常见的用途是作为人工假体、矫形物等承力材料应用于口腔、矫形外科等硬组织系统。目前临床应用的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金、钛和钛合金等几大类。此外还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。与生物陶瓷及生物高分子材料相比。

在骨修复材料中应用最早就是金属材料。金属和合金以高强度、耐疲劳和易加工等优良性能，在临床上占有重要地位。目前，在需承受较高载荷的骨、牙部仍将其视为首选的植入材料。最重要的应用有：骨折内固板、螺钉、人工关节和牙根种植体等。常用的骨修复材料主要有不锈钢(铁基合金)、钴基合金和钛基合金。但是医用金属材料的结构和性质与骨组织相差很大，通常不像生物活性材料那样与骨组织发生化学键性结合。而且金属材料在生理体液作用下，在各种腐蚀、磨损下能溶出金属离子，这些释放物本身不具有亲和性，也不能参加生物组织的正常代谢，生物组织对其会产生排斥反应，在材料周围形成纤维包裹物，随着时间的延长，释放的离子或单体增多，纤维包裹层也逐渐增厚，并逐渐致密化、钙化，甚至导致纤维样瘤形成，同样伴随积液、炎症及坏死等排异现象等；并且绝大多数医用金属弹性模量较骨过高，与骨的生物力学相容性不好，易造成骨应力吸收，引起种植体松动，因此，研究和开发性能更优，生物相容性更好的新型生物医用金属材料是材料工作者和医务工作者共同关心的课题。

发明内容

本发明目的在于提供一种生物医用金属材料及其制备方法，以解决现有骨修复材料抗菌性能差、不耐腐蚀、与骨的生物力学相容性不好的技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种生物医用金属材料及其制备方法。

本发明所述的一种生物医用金属材料，由基底材料、活化层、抗菌层、生物活性蛋白层组成，在所述基底材料表面涂覆活化剂形成活化层，在所述活化层表面涂覆抗菌剂形成抗菌层，在所述抗菌层表面涂覆生物活性蛋白剂形成生物活性蛋白层。

进一步，所述的基底材料为多孔钛合金，该多孔钛合金由成孔剂和基体金属粉末按照重量比1-3:9-12混合制备而成。

进一步，所述的成孔剂为粒径为400μm的硬脂酸颗粒。

进一步，所述的基体金属粉末，以质量百分比计为6-8％锆粉、0.5-0.9％铌粉、0.4-0.7％钽粉、0.1-0.3％硼粉，余量为钛粉。

进一步，所述的活化剂，由以下重量份数的原料组成：5-8份羟基磷灰石、1.5-2.7份硅酸二钙、4-7份甲壳素、2.1-3.6份聚酰胺、1.2-2.8份聚氨基酸、2.3-2.7份硫酸钙、2-3份聚(2-恶唑啉)、15-30份聚乙二醇1.5-3.5份改性淀粉。

进一步，所述的生物活性蛋白剂，由以下重量份数的原料组成：0.5-1.5份几丁聚糖、2-4份海藻酸钙、5-9份蚕丝丝素蛋白、1-3份明胶、1.5-2.5份磷酸丝氨酸、2-4份纤维蛋白、适量蒸馏水。

进一步，所述的抗菌剂，由以下重量份数的原料组成：1-3.5份纳米氧化锌、1-3份聚氨酯、2.5-4.5份壳聚糖、1.2-2.4份聚羟基丁酸酯、0.5-1.6份纳米银、2.5-3.8份聚乳酸、2-6份羟基乙酸。

进一步，所述的一种生物医用金属材料制备方法，具体包括以下步骤：

①基底材料制备：

a、按质量百分比取锆粉、铌粉、钽粉、硼粉和钛粉混合在高真空电弧加热炉中熔炼，搅拌15min,再加入成孔剂，充分搅拌30min，最后压制成坯料；

b、将坯料置于1000-1400℃环境中烧结，保温1-4h，随炉冷却后得到基底材料；

②活化剂制备：

a、按重量份数，取羟基磷灰石、硫酸钙、硅酸二钙混合，粉碎至粒径为200um,然后将混合粉置于400-500℃环境中煅烧1-2h，然后至于温度为300℃真空度为0.08的环境中保温40min,取出、在60s内冷却至室温，再置于60-70℃环境中干燥至恒重；

b、将干燥至恒重的混合粉，再与改性淀粉、甲壳素、聚酰胺、聚氨基酸、聚(2-恶唑啉)、聚乙二醇混合，置于球磨机中，研磨30-40min,取出至于反应釜中，搅拌均匀后，加热反应釜至120-160℃，反应50-70min，然后将物料温度降至50-60℃，得活化剂备用；

③抗菌剂制备：