[发明专利]一种医用金属骨植入材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种医用金属骨植入材料的制备方法，通过预处理、喷砂、阳极氧化、火焰喷射、焙烧成型获取了钽/纳米孔道阵列Ta2O5/羟基磷灰石材料，所述材料的孔隙率高、抗压强度和涂层结合力高、生物相容性性能优秀。

技术领域

本发明涉及医用金属骨植入材料的制备方法，属于医用金属骨植入材料技术领域。

技术背景

生物医用金属材料由于具有优良的力学性能、易加工性和稳定性而被广泛应用于临床医学领域。然而由于该材料直接与人体组织接触，因此对它的设计、制备及表面修饰都具有较高的要求，使其能够满足不同于一般材料的物理化学性能和优异的生物相容性。生物医用材料的选择标准是其在体内引起的生物反应最小，且能够满足所替换或修复组织的基本功能要求。因此生物医用金属材料必须满足下列基本要求: ①无毒性:目前认为基本无毒的金属单质主要有Ga、In、Sn、Ti、Zr、Mo、W、Au、Ta、Pt；②抗生理腐蚀性。人体液中含有有机酸，碱金属或碱土金属，加上蛋白质、酶和细胞的作用，金属材料在人体内容易发生腐蚀，其腐蚀产物可能是金属离子、氧化物、甚至是较为复杂的金属整合物等，而这些产物会与邻近的组织接触甚至渗入正常组织或整个生物系统中，对正常组织产生影响和刺激，可能引起包括纪织非正常生长、巧变、过敏或炎症、感染等不良生物反应，甚至会诱发癌变；③优良的生物相容性，由于金属材料在组成上与人体组织成分差别较大，因此金属材科往往不具有生物活性，而由于其相对稳定的化学性能，使其具有一定的生物相容性；④优良的力学性能：医用金属材料常作为受力器件在人体内服役，如人工关节、骨折内固定钢板、牙种植体等。而这些部位受力状态通常非常恶劣，需要材料具有优良的机械性能;⑤易加工性及适用性。对于材料需要具有良好的加工性，能够加工成适合植入部位的各种形状，从而降低加工成本。

目前在临床广泛应用的金属材料主要有不锈钢，钴基合金，镁合金及钛合金。而在这其中铁金属及其合金由于其优越的化学稳定性、抗腐蚀性和良好的生物相容性在临床医学领域的应用最为广泛。

近十年来，钽（Ta）作为一种的“亲生物”金属，引起了人们的广泛关注。钽原子序数为 73，是 1802 年瑞典化学家 Ekeberg 从钽矿中发现。与其他共度金属类似，钽具有较高的硬度（6.5 莫氏），较好的延展性。然而其具有较高熔点（2980℃，因而限制了其制备加工。钽在大气环境中由于自然氧化，其表面不可避免的形成 Ta₂O₅薄膜，能够保护钽金属基体，使其在人体体液环境中保持非常稳定的化学性质，极强的耐腐蚀性，除了氢氟酸、三氧化硫以及碱之外，它能耐几乎所有无机酸和有机酸的腐蚀，因而具有极佳的生物相容性，是一种理想的骨植入材料，目前使用多孔粗金属植入钉治疗早期的股骨头坏死。根据临床前期生物力学评价结果显示，多孔钽金属植入钉可以为存在骨质缺损的软骨下骨组织提供机械性支持，其股骨头弹性和紧张度与植入骨移植物类似。除此之外，钽丝或钽箔还可用于缝合神经、肌度、肌肉和血管等。当将钽用于血管支架表面，能够明显提巧血管支架的抗血栓性，这种钽金属的血管金属支架目前己商品化，广泛应用于也血管病的治疗。

CN107998445 A公开了及一种表面修饰多孔钽生物材料及其制备方法，采用电化学阳极氧化技术对钽片表面改性，制备得到了具有微纳尺度的三维贯通多孔结构的多孔五氧化二钽层，孔径大小可控，孔的布置、连通性好，并在氧化层表面进一步构筑了羟基磷灰石层，显著增强蛋白质吸收，细胞扩散和增殖，改善生物相容性和骨传导性，产生有利于细胞生长的微环境，促进人类原代成骨细胞的黏附、增殖、分化和矿化，促进骨组织向多孔钽内生长以形成独特的骨－植入物界面，显著增强植入物在骨组织中的稳定性和功能，加速了骨－植入物界面的骨整合，显著增强植入物在骨组织中的稳定性，且具有高度耐腐蚀性能，具有光明的应用前景，但所述方法存在明显的缺陷，即涂层与基材的结合力、抗压强度、生物相容性依旧有待提高。