CN101138652A - 一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法，采用微弧氧化处理设备，在含钙磷的电解液中对钛或钛合金进行微弧氧化处理，其工艺参数是：电解液中钙和磷的质量比Ca/P＝3～7，微弧氧化处理时间T＝5～20min，电极电压U＝400～500V，电极频率f＝400～800Hz。微弧氧化处理后在钛或钛合金表面自生成一层多孔复合陶瓷膜，将经过微弧氧化处理后的钛或钛合金放入含有骨形成蛋白BMP的SBF或FCS或Hanks的复合模拟体液中进行仿生处理，使其表面共生出高生物活性的复合膜。用该方法制备的种植体材料具有生物相容性好，和骨牢固结合，骨内愈合期短等特性，可广泛用于牙种植体和人体承力的骨、关节等硬组织修复和替换材料。
Description
技术领域
本发明属于生物医用复合材料制备方法，特别涉及一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法。
钛及钛合金是目前应用范围最广的种植体材料，具有良好的生物相容性，但无生物活性，在植入早期难以与骨直接形成化学结合，且治愈时间较长。为了提高其生物活性，目前大多采用等离子喷涂、离子溅射、电泳、微波烧结等技术，在其表面制备羟基磷灰石和生物活性玻璃涂层，或用化学活化处理方法制备二氧化钛或钛酸钠凝胶生物活性薄膜，但这些涂层或薄膜均与钛及钛合金基体有明显的界面，结合强度低，应用中存在长期稳定效果不理想、涂层与基体金属结合强度退化甚至脱落等问题。微弧氧化(MAO，Microarc Oxidation)又称微等离子体氧化或阳极火花沉积，是一种在有色金属表面原位生长陶瓷膜的新技术。微弧氧化采用较高的工作电压，将工作区域由普通的阳极氧化法的法拉第区域引入到高压放电区域，这不仅是对现有阳极氧化理论的突破，而且采用该技术能在合金表面生长一层致密的氧化物陶瓷膜，这层保护膜厚度可控，与基体结合力强，尺寸变化小，使合金耐磨损、耐腐蚀、抗热冲击及绝缘性能得到极大改善。采用微弧氧化技术可在钛及钛合金表面合成多孔二氧化钛陶瓷层，该陶瓷层与钛及钛合金基体无界面，具有高的结合强度，但无生物活性，虽然通过水热处理可强制析出羟基磷灰石层，但结合强度下降40％。目前涉及微弧氧化的生物活性改性技术是“微弧氧化+后续水热处理”两步法，所获得生物活性表层的结构特征为“氧化钛层+羟基磷灰石层”双层结构，其中的氧化钛层并无生物活性，而析出的羟基磷灰石层则削弱了表面的多孔性特征。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法。
本发明高生物活性表面多孔种植体复合材料的制备方法为：
(1)在含钙磷的电解液中对钛或钛合金进行微弧氧化处理，其工艺参数是：电解液中钙和磷的质量比Ca/P＝3～7，微弧氧化处理时间T＝5～20min，电极电压U＝400～500V，电极频率f＝400～800Hz；
(2)微弧氧化处理后在钛或钛合金表面自生成一层多孔复合陶瓷膜，其组成为：锐钛矿相TiO2+金红石相TiO2+CaTiO3+PO4 3-基团；
(3)将经过微弧处理过的钛或钛合金放入含有2～6mol/l骨形成蛋白BMP的SBF或FCS或Hanks的复合模拟体液中进行仿生处理，处理温度为36～37℃，处理时间为3～14天；
(4)在多孔复合陶瓷膜孔壁表面共生出高生物活性的复合膜，其组成为：类骨羟基磷灰石+骨形成蛋白BMP。
本发明的微弧氧化处理的最佳工艺参数为：电解液中Ca/P＝5，微弧氧化时间T＝15min，电极电压U＝450V，电极频率f＝600Hz；仿生处理的最佳工艺参数为：复合模拟体液的组成为BMP浓度4mol/l的BMP+SBF或BMP+FCS或BMP+Hanks，处理温度为36.5℃，处理时间为7天。
本发明的种植体表面陶瓷膜与钛或钛合金基体的结合强度由一般涂层的10～20MPa提高到20～30MPa；骨界面成熟期由目前钛种植牙的3～6个月缩短到3个月以内：生物学性能符合ISO、中国药典及美国药典的有关规定。
本发明的高生物活性表面多孔种植体复合材料具有与生物相容性好，和骨牢固结合，骨内愈合期短等特性，主要用于人工牙种植体以及人体承力的骨、关节等硬组织修复和替换材料的制备。
具体实施方式
实施例在含钙磷的电解液中对钛或钛合金进行微弧氧化处理，微弧氧化最佳工艺参数为：电解液中Ca/P＝5，微弧氧化时间T＝15min，电极电压U＝450V，电极频率f＝600Hz。用该工艺处理钛表面所得氧化膜的组成为锐钛矿相TiO2+金红石相TiO2+CaTiO3+PO4 3-基团，氧化膜厚度为23.2μm，氧化膜中的Ca/P＝1.528，临界负荷值为29.5N。
将经过微弧氧化处理过的表面有钙磷活化层的样品放入36.5℃恒温震荡的SBF中浸泡28d后，膜层中生成的钙磷盐接近人体骨组织中无机物的钙磷比值；有钙磷活化层微弧氧化样品在碱液处理后，再在快速钙化溶液FCS中浸泡4d时，磷灰石在微孔孔壁形核、长大，并呈一定晶面趋向。在36.5℃4mol/l的恒温复合模拟体液BMP+Hanks中浸泡7天后，生成高生物活性的复合膜(类骨羟基磷灰石HA+骨形成蛋白BMP)。采用本发明，可使种植体的骨内愈合时间由单纯羟基磷灰石膜的84天缩短到56天。
Claims (3)
1.一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法，以钛及钛合金为基体材料，采用微弧氧化处理，其特征在于该制备方法为：
(1)在含钙磷的电解液中对钛或钛合金进行微弧氧化处理，其工艺参数是：电解液中钙和磷的质量比Ca/P＝3～7，微弧氧化处理时间T＝5～20min，电极电压U＝400～500V，电极频率f＝400～800Hz；
(2)微弧氧化处理后在钛或钛合金表面自生成一层多孔复合陶瓷膜，其组成为：锐钛矿相TiO2+金红石相TiO2+CaTiO3+PO4 3-基团；
(3)将经过微弧处理过的钛或钛合金放入含有2～6mol/l骨形成蛋白BMP的SBF或FCS或Hanks的复合模拟体液中进行仿生处理，处理温度为36～37℃，处理时间为3～14天；
(4)在多孔复合陶瓷膜孔壁表面共生出高生物活性的复合膜，其组成为：类骨羟基磷灰石+骨形成蛋白BMP。
2.根据权利要求1所述的高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法，其特征在于微弧氧化处理的最佳工艺参数为：电解液中Ca/P＝5，微弧氧化时间T＝15min，电极电压U＝450V，电极频率f＝600Hz。
3.根据权利要求1所述的高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法，其特征在于仿生处理的最佳工艺参数为：复合模拟体液的组成为BMP浓度4mol/l的BMP+SBF或BMP+FCS或BMP+Hanks，处理温度为36.5℃，处理时间为7天。
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|---|---|
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101292907B (zh) * | 2008-06-12 | 2010-06-02 | 马威 | 一种牙种植体生物活性表面的构建方法 |
| CN101914799A (zh) * | 2010-07-13 | 2010-12-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在钛及其合金表面制备氟化钙涂层的方法和应用 |
| CN102107020A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-06-29 | 温宁 | 三维类骨结构人工骨的制备方法及其产品 |
| CN103611188A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-05 | 山东大学 | 一种组织适合型复合材料牙种植体的制备方法 |
| CN106480387A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-03-08 | 山东大学 | 一种在钛合金表面制备纳米结构生物活性氧化膜的方法 |
| CN106693053A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-24 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体 |
| CN106729996A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体活性表面 |
| CN106729967A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体活性表面的构建方法 |
| CN107142511A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 昆明理工大学 | 一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法 |
| CN108144125A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种带有表面活性涂层的种植体 |
| CN108144111A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种种植体活性表面 |
| CN108838405A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-20 | 刘建光 | 一种医用义齿 |
| CN109498845A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-22 | 湖南顶立科技有限公司 | 多孔口腔种植体及其制备方法 |
| CN110373696A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-25 | 雅安职业技术学院 | 钛网表面羟基磷灰石/hBMP-2复合涂层的制备方法 |
| CN111467572A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-31 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种种植体材料及其制备方法与应用 |
-
2007
- 2007-08-10 CN CNA2007100167777A patent/CN101138652A/zh active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101292907B (zh) * | 2008-06-12 | 2010-06-02 | 马威 | 一种牙种植体生物活性表面的构建方法 |
| CN101914799A (zh) * | 2010-07-13 | 2010-12-15 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种在钛及其合金表面制备氟化钙涂层的方法和应用 |
| CN102107020A (zh) * | 2011-02-14 | 2011-06-29 | 温宁 | 三维类骨结构人工骨的制备方法及其产品 |
| CN103611188A (zh) * | 2013-11-28 | 2014-03-05 | 山东大学 | 一种组织适合型复合材料牙种植体的制备方法 |
| CN103611188B (zh) * | 2013-11-28 | 2015-04-08 | 山东大学 | 一种组织适合型复合材料牙种植体的制备方法 |
| CN106480387A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-03-08 | 山东大学 | 一种在钛合金表面制备纳米结构生物活性氧化膜的方法 |
| CN106729967A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体活性表面的构建方法 |
| CN106729996A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体活性表面 |
| CN106693053A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-24 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种具有bmp‑2缓释复合涂层的种植体 |
| CN107142511A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 昆明理工大学 | 一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法 |
| CN107142511B (zh) * | 2017-04-11 | 2018-11-27 | 昆明理工大学 | 一种微弧氧化制备多孔生物陶瓷膜的方法 |
| CN108144125A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种带有表面活性涂层的种植体 |
| CN108144111A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-06-12 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种种植体活性表面 |
| CN108838405A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-20 | 刘建光 | 一种医用义齿 |
| CN109498845A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-03-22 | 湖南顶立科技有限公司 | 多孔口腔种植体及其制备方法 |
| CN110373696A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-10-25 | 雅安职业技术学院 | 钛网表面羟基磷灰石/hBMP-2复合涂层的制备方法 |
| CN110373696B (zh) * | 2019-08-06 | 2021-05-25 | 雅安职业技术学院 | 钛网表面羟基磷灰石/hBMP-2复合涂层的制备方法 |
| CN111467572A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-31 | 上海交通大学医学院附属第九人民医院 | 一种种植体材料及其制备方法与应用 |
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