[发明专利]一种可加快降解的铁基骨植入物的制备方法

说明书

本发明涉及一种可加快降解的铁基骨植入物的制备方法，包括如下步骤：(1)球磨破壁；(2)酸化处理；(3)过滤干燥；(4)粉末分散；(5)激光烧结。本发明的有益效果是利用球磨破壁工艺使碳纳米管端部产生结构缺陷，并通过酸化处理使这些结构缺陷处形成羧基及羟基官能团，利用它们与铁离子之间的库伦吸附作用，吸附铁基体降解产生的二价和三价铁离子，从而避免产生氢氧化铁、氢氧化亚铁等降解产物覆盖在铁基体上，促进铁基体与人体体液的充分接触，进而加速铁基骨植入物的降解过程；同时本发明中羧基及羟基官能团也能通过提高铁基骨植入物的亲水性，进一步加快其降解。

技术领域

本发明属于金属骨植入物技术领域，特别涉及一种可加快降解的铁基骨植入物的制备方法。

背景技术

现有的骨科植入物，如不锈钢、钛基合金、镍基合金等惰性金属材料，在人体内完成骨修复任务后需要进行二次手术取出，给患者带来极大的生理痛苦及经济负担。铁是一种在大气、海水介质中易腐蚀的金属材料，因此铁基合金在工程和结构应用中都需要进行腐蚀防护处理，但这种腐蚀特性恰巧能够满足生物降解材料的需求。再加上本身优异的综合性能及生物相容性，铁基合金近年来逐渐引起了科研工作者和临床医生的广泛关注。

然而，作为可降解骨植入物材料，铁面临着体内降解过慢、与骨组织的恢复速率不匹配的问题。有研究表明，铁在植入体内时，只在表面发生轻微的腐蚀，往往在骨组织愈合后仍然残留在体内，这限制了其在骨科临床中的应用。为此，人们寻求通过合金化的方法来开发新型可降解铁基合金，这虽然在一定程度上提高了铁的降解速率，但依然难以满足可降解骨植入物的要求。

铁在体内降解慢的主要原因是其降解形成的产物，这些降解产物包括氢氧化铁、氢氧化亚铁、氧化铁、氧化亚铁及碳酸铁等，它们在人体体液中的溶解度低，会紧密堆积在铁基体上，阻碍体液与铁基体的进一步接触，导致植入初期降解较快而中后期降解较慢的问题。因此，如何解决降解产物堆积从而加快铁基骨植入物降解，是实现其在骨科领域广泛应用的关键问题。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的铁基骨植入物降解过慢等缺点，本发明从其降解机理出发，提出了一种可加快降解的铁基骨植入物的制备方法，具体是对碳纳米管酸化形成羧基及羟基，通过吸附铁基体降解产生的铁离子，避免其形成氢氧化铁、氢氧化亚铁等产物覆盖于铁基体上，从而促进铁基体与体液的充分接触，进而加快其降解过程。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种可加快降解的铁基骨植入物的制备方法，包括如下步骤：

(1)球磨破壁：将碳纳米管进行机械球磨，以在其管端产生结构缺陷；

(2)酸化处理：用浓度为98％的硝酸与浓度为95％的硫酸配置混合酸，随后将上述球磨破壁的碳纳米管放入混合酸中，酸化处理，使碳纳米管结构缺陷处形成羧基和羟基，得到酸化碳纳米管溶液；

(3)过滤干燥：将酸化碳纳米管溶液进行反复过滤、洗涤，去除残留的混合酸，经干燥后得到酸化碳纳米管；

(4)粉末分散：按照质量百分比分别量取上述酸化碳纳米管及铁粉，所述酸化碳纳米管的质量分数为0.5％-5％，剩余为铁粉；将两种粉末置于无水乙醇中超声分散，经过滤干燥后得到酸化碳纳米管和铁粉的混合粉末；

(5)激光烧结：利用激光烧结上述混合粉末得到铁基骨植入物。

优选地，所述步骤(1)中，机械球磨的转速为100-200转/分，时间为1-2小时，球磨罐中充入氩气防止氧化反应生成杂质，每球磨20分钟后停机2分钟，防止球磨罐内温度过高。

更优选地，机械球磨的转速为150转/分，时间为2小时。

优选地，所述步骤(2)中，硝酸与硫酸体积比为1:4-1:2，酸化处理15-45分钟。

更优选地，酸化处理45分钟。