[发明专利]一种激光诱导口腔钛合金植入物高生物活性表面的方法

说明书

本发明公开了一种激光诱导口腔钛合金植入物高生物活性表面的方法。利用超快激光在钛合金表面制造微纳结构，改善口腔钛合金植入物的生物活性，减轻植入物在口腔的排异反应。本方法加工灵活，加工速度快，通过激光织构的工艺，在钛合金表面获得多种精确的微结构，控制细胞生长，提高口腔钛合金植入物的生物活性，达到植入物预期的设计功能。

技术领域

本发明涉及一种激光诱导口腔钛合金植入物高生物活性表面的方法，属于材料表面加工技术领域。

背景技术

钛和钛合金具有密度低、无毒性、强度高及韧性好的优点，同时其还具有金属材料中与口腔组织相近的弹性模量。并且，在组织液中钛的表面会被氧化，从而形成一层致密的氧化膜，使得钛的抗腐蚀能力得到了极大增强，而这层氧化膜同时还赋予了钛优异的生物相容性。以上种种优点使得钛及钛合金成为人体口腔植入物的首选材料。

但是，钛及钛合金同大多数金属材料一样，也是生物惰性材料，这意味着其与骨组织并没发生化学性结合，在临床使用中会出现与口腔组织结合强度低、创伤难愈合的问题。同时，虽然钛及钛合金表面生成的氧化膜给予了其一定的抗腐蚀性，然而长期处于人体复杂的生理环境下，氧化膜还是会被腐蚀，从而失去它的作用，并且缩短种植体的寿命。并且，钛和钛合金被腐蚀后产生的金属离子还会引发组织变质等问题。由于口腔复杂微环境中存在大量的细菌微生物，在口腔植入体周围不可避免地形成细菌滞留、定殖，造成机体细胞和微生物竞争性地附着于口腔植入材料表面，当宿主机体的免疫反应平衡被打破，将引起植入体周围感染并最终导致口腔种植手术失败。

因为不能将对人体有害的元素引入种植体，使得研发新型钛合金过程中所能选择的合金元素有限，其研发难度也因此大幅度增加。于是对钛及钛合金表面改性使其表面活性化成为一种研究趋势。激光表面处理作为一种日益成熟的新型表面处理技术，具有操作灵活、无污染等特点。因此，利用激光表面改性技术对钛合金材料表面进行改性处理，能够进一步提高口腔钛合金植入物材料的生物活性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光诱导口腔钛合金植入物高生物活性表面的方法。通过激光织构加工工艺，利用超快激光在钛合金表面制造微纳结构，控制细胞生长，实现钛合金植入物高生物活性表面的制备。

本发明一种提高口腔钛合金植入物生物活性的激光处理方法，其具体步骤为：

S1，对钛合金样品进行激光去污清洗处理；

S2，采用超快脉冲激光器对的钛合金样品进行激光织构加工，在钛合金表面获得微纳结构图案；

S3，对加工后的钛合金进行清洁。

其中，S1所述的钛合金材料为可以用于生物医学材料的钛合金等，包括Ti13Nb13Zr、Ti12Mo6Zr2Fe、Ti15Mo、Ti15Mo5Zr3Al和Ti45Nb等生物医用钛合金；

其中，S2所述的采用超快脉冲激光进行激光微纳加工，其具体参数为：激光波长为193～1070nm，激光功率为0.5～300W,脉冲频率1k～5M Hz，脉宽为50fs～200ps，扫描速度为10～3000mm/s。

其中，S2所述的中激光加工获得的微纳结构图形，包括：LIPSS结构、微锥结构、微沟槽结构、不规则结构、以及上述结构的组合图形。LIPSS周期为10nm～100μm；微锥结构高度为50nm～100μm，间距为50nm～100μm；微沟槽宽度1～100μm，深度为5～100μm；不规则结构粗糙度为1～100nm。

本发明公开的一种激光诱导口腔钛合金植入物高生物活性表面的方法。利用超快激光在钛合金表面制造微纳结构，模拟细胞生长的自然环境真实形貌来控制细胞生物学行为。通过激光织构的工艺，实现提高口腔钛合金植入物的生物活性，达到植入物预期的设计功能。

本发明的优点在于：