[发明专利]一种可替代骨水泥的生物医用金属多孔涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可替代骨水泥的生物医用金属多孔涂层及其制备方法。将金属粉末铺放在金属基植入体表面，通过放电等离子真空烧结，即在金属基植入体表面形成金属多孔涂层。该金属多孔涂层满足骨组织长入所需的特定孔隙特征与性能指标，且与金属基植入体结合良好，可以替代骨水泥使用，能够使骨组织在随着骨骼的生长而进入金属多孔涂层，有利于与金属基植入体有效结合，避免因使用现有骨水泥而产生的一系列消极影响，且该金属多孔涂层制备温度相对较低，且不使用造孔剂，制备周期短，操作简单。

技术领域

本发明涉及一种生物医用金属多孔涂层及其制备方法，具体涉及一种可替代骨水泥、孔隙达到特征指标、与基体结合良好的生物医用金属多孔涂层，还涉及通过放电等离子真空烧结技术制备金属多孔涂层的方法，属于生物医用金属材料领域。

背景技术

目前医学上大多使用骨水泥来进行关节植入物与骨组织之间的耦合。我国的硫酸钙骨水泥材料产品于2000年获批上市，现已临床使用20余年。无机骨水泥材料已被广泛应用于骨科、口腔颌面外科、神经外科等领域的植骨治疗中。然而，部分患者骨水泥在植入后会引起一系列临床症状——骨水泥综合症，包括低血压、心律失常、严重低氧血症、心肌梗死、肺动脉压增高、肺水肿、出凝血功能改变、哮喘发作等。股骨头或全髋关节置换术中，骨水泥综合症引起心跳骤停的发生率为0.5％～10％，死亡率为0.6％～1.0％。同时可能出现无菌性松动，即骨水泥与骨组织之间的粘附性变差，以及骨质溶解，即与骨水泥接触的骨组织减少。这些问题会导致在产品寿命结束前需要再次进行手术。此外，在使用骨水泥期间可能发生骨质大量流失，给再次手术带来困难。骨水泥的准备会导致手术时间和材料成本增加，从而导致手术的总费用大大增加。为了克服这些问题，世界各地都在尝试开发不使用骨水泥的无骨水泥技术。

无骨水泥技术能够使植入物和骨组织不依赖骨水泥结合。目前，无骨水泥技术主要通过增大植入物表面粗糙程度使细胞与植入物能有更大接触面积，例如羟基磷灰石涂层等，而简单的表面附着显然不能为植入物与骨组织结合提供足够强度。因此在植入物的表面形成开放的多孔结构，使骨组织在随着骨骼的生长进入多孔结构与植入物形成有效结合，成为当前无骨水泥技术的研究重点。在该技术中，孔隙的大小、孔隙率和多孔涂层的厚度等一些重要因素决定骨组织的生长。无骨水泥技术包括烧结和等离子喷涂、直接能量沉积等，但直接能量沉积难以实现孔径大小可控调节。

骨水泥虽已临床应用多年，但其难降解、易松动、强度低、服役短、难更换、反应强的缺点难以克服；而简单增加植入物表面粗糙程度的无骨水泥技术结合强度低，骨长入情况差。因此，开发新型无骨水泥技术-即在植入体表面形成结合较强的金属多孔涂层是非常必要的。

发明内容

针对骨水泥的使用可能造成无菌性松动、骨质溶解等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种可替代骨水泥的生物医用金属多孔涂层，该金属多孔涂层满足骨组织长入所需的特定孔隙特征与性能指标，且与金属基植入体结合良好，该金属多孔涂层可以替代骨水泥使用，能够使骨组织在随着骨骼的生长而进入金属多孔涂层，有利于与金属基植入体有效结合，避免因使用现有骨水泥而产生的一系列消极影响。

本发明的第二个目的是在于提供一种利用放电等离子真空烧结制备金属多孔涂层的方法，放电等离子烧结温度相对较低，可以不使用造孔剂避免杂质影响材料纯度，制备周期短，制备工艺可控，便于实现孔隙结构的可控调节，能够获得满足骨组织长入所需要的特定孔隙特征与性能指标，且与金属基植入体结合良好的金属多孔涂层。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种可替代骨水泥的生物医用金属多孔涂层的制备方法，该方法是将金属粉末铺放在金属基植入体表面，通过放电等离子真空烧结，即在金属基植入体表面形成金属多孔涂层。