[发明专利]一种改善钛合金种植体表面生物仿生矿化能力的方法

说明书

本发明公开了一种改善钛合金种植体表面生物仿生矿化能力的方法，其是将钛合金种植体表面经机械研磨处理后生成纳米化的表层，然后利用离子注入技术在纳米化的表层中注入P离子，由于纳米化后的种植体表面具有更多的位错等缺陷使得注入效应加强，注入原子浓度较之未表面纳米化的种植体提高了三倍多；经模拟体液浸泡处理28天后种植体表面铺满了球状磷灰石，明显了的改善了钛合金种植体的生物活性。

技术领域

本发明属于钛合金种植体表面改性方法，具体为一种改善钛合金种植体表面生物仿生矿化能力的方法。

背景技术

钛合金具有理想的理化性能和良好的生物相容性，是一种具有良好应用前景的临床用的人工植入材料，由于其本身没有骨诱导活性，与周围骨组织不能形成足够的化学结合，使临床应用受限。羟基磷灰石与骨组织的化学成分和结构类似，可通过化学键与骨组织结合并诱导新骨生成。因此，采用羟基磷灰石涂层方法已成为钛合金表面常用的改性手段之一。

目前钛合金制备HA薄膜的方法主要有：等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、化学处理法、脉冲激光法、电化学沉积法和微弧氧化法等。这些方法均存在各自的问题，如等离子喷涂法虽已产品化，但研究发现采用等离子喷涂制备的羟基磷灰石薄膜植入人体后会发生降解最终导致薄膜的脱落；化学处理法工艺繁琐，存在一定的环保问题；脉冲激光法难于处理复杂形状的器件；溶胶-凝胶法、电化学沉积法和微弧氧化法等难于控制产品质量的稳定性及形成大批量生产。所以有必要寻找其他的一些表面改性方法在医用钛合金表面制备羟基磷灰石薄膜。

在生物医用材料领域，纳米化钛合金具备了普通钛材所不及的特殊力学性能，同时纳米结构对体内细胞的黏附、分化和增殖提供了有利条件。黄润等在《高等学校化学学报》2017年第4期第38卷522-529页上发表的“表面机械研磨对医用钛合金生物活性的影响”一文采用3mm的GCr15钢球在50Hz条件下对TLM合金进行SMAT处理30min，处理后的TLM合金显著改变了合金的表面粗糙度、拓扑结构、亲水性及表面不同化学态氧元素的含量，表现出更强的生物活性，但是TLM钛合金的物相组成及晶粒尺寸并未发生改变，并未获得具有良好成骨效应的纳米化表层。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善钛合金种植体表面生物仿生矿化能力差、矿化层易失效脱落的方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种改善钛合金种植体表面生物仿生矿化能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取钛合金圆板，打磨至光滑，而后对圆板表面在丝绒布上抛光处理，再然后用丙酮、去离子水超声清洗、晾干；

步骤二、将抛光面固定在表面纳米试验机处理腔中进行表面研磨，处理过程在真空中进行，撞击小球采用直径为2-8mm的研磨介质，工作频率为100-500Hz,处理时间为20-40min；

步骤三、处理后的钛合金研磨层经酸洗除杂、清洗后进行紫外光照射，高压蒸汽消毒后放入常温真空的离子注入机中进行P离子注入，即得。

优选地，步骤一中的打磨过程为：先使用预磨机打磨，去掉表面氧化层，再经120#、400#、1200#水砂纸逐级打磨。

优选地，步骤一中超声清洗的条件为：超声功率为20-30KW，超声频率为200-300KHz，超声时间为10-20min。

优选地，步骤二中的真空度0.1Pa。

优选地，步骤二中撞击小球直径为5mm。

优选地，步骤二中的研磨介质为Mo合金、316L不锈钢、GCr15钢、TLM钛合金中的一种。

优选地，步骤二中的表面纳米试验机处理腔的工作频率为200Hz。

优选地，步骤二中的处理时间为30min。