CN102512238A - 一种具有特殊表面形态的椎弓根螺钉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有特殊表面形态的椎弓根螺钉及其制备方法，该椎弓根螺钉的基体材料为钛合金，它由设在轴向位置下端的螺钉部分和设在轴向位置上端的、带U型槽口的头部组成，其特征是，头部内侧具有内螺纹，尤其在螺钉部分的全部或部分节段上具有特殊的表面形态，既粗糙面形态、粗化表面形态和活化表面形态及其它们的组合。其中，粗糙面形态通过喷砂获得，粗化表面形态通过喷砂加酸蚀获得，活化表面形态通过喷砂加酸蚀加碱热处理获得。

Description

一种具有特殊表面形态的椎弓根螺钉及其制备方法
技术领域
本发明涉及骨科手术医疗器械，尤其是一种具有特殊表面形态的、用于脊柱矫形和内固定的椎弓根螺钉及其制备方法。 
背景技术
对于腰间盘突出、椎体塌陷、滑脱及退行性病变引起的脊柱不稳，多采用椎弓根钉进行矫形及内固定。以往的椎弓根钉通常由带有普通螺纹结构的螺钉部分和头部组成。长期研究随访证明，种植体的表面特性可影响种植体植入后的生物学反应，决定组织细胞在其表面的粘附、增殖、分化及矿化，影响蛋白质的吸收，直接影响界面的骨愈合速度、骨结合率、骨结合强度，对种植体功能的正常行使十分重要[1]。已有文献证实，表面粗化及活化的钛种植体与光滑表面的种植体相比，获得了更快的骨整合，更大的骨结合面积和更强的抗剪切能力。然而，表面粗化及表面活化技术仅仅在口腔种植领域获得应用并取得成功，在脊柱内固定领域尚属空白。已有的椎弓根钉的螺纹部分是普通的光面结构，不具有生物活性，因此不能实现孤骨性结合。 
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种具有特殊表面形态的椎弓根螺钉及其制备方法，该椎弓根螺钉的基体材料为钛合金，它由设在轴向位置下端的螺钉部分和设在轴向位置上端的、带U型槽口的头部组成， 其特征是，头部内侧具有内螺纹，尤其在螺钉部分的全部或部分节段上具有特殊的表面形态，既粗糙面形态、粗化表面形态和活化表面形态及其它们的组合。其中，粗糙面形态通过喷砂获得，粗化表面形态通过喷砂加酸蚀获得，活化表面形态通过喷砂加酸蚀加碱热处理获得。 
具有粗糙面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)预处理：将椎弓根钉的头部用胶带或卡具保护好； 
(2)喷砂：用18～24目的白刚玉砂、金刚砂或锆英砂对椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段做喷砂处理，其喷射压力控制在0～1.2Mpa范围内，喷射角控制在30～90度范围内； 
(3)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并烘干 
具有粗化表面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)预处理：将椎弓根钉的头部用胶带或卡具保护好； 
(2)喷砂：用40～80目的白刚玉砂、金刚砂或锆英砂对椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段做喷砂处理，其喷射压力控制在0～1.2Mpa范围内，喷射角控制在30～90度范围内； 
(3)酸蚀：用酸蚀溶液在室温，或加热，或煮沸条件下处理螺钉部分的全部或部分节段1～30min，必要时在400℃下热处理1小时，所用酸蚀溶液为HF和HON3的混合液、HCl和HOS4的混合液、H2O2和HCl的混合液中的一种或其组合。 
(4)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并 烘干 
具有活化表面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)按照权利要求3所述的粗化表面的制备工艺步骤的(1)、(2)、(3)、(4)项进行预处理、喷砂、酸蚀和清洗烘干； 
(2)碱热处理：将椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段置于5mol/L浓度的NaOH溶液中，并在60℃下处理24小时。用去离子水清洗并烘干，再将其放入电阻炉中升温至600℃，保温1小时后随炉。 
附图说明
图1.本发明的具有特殊表面形态的椎弓根螺钉的结构示意图； 
图2.本发明椎弓根螺钉的粗糙面形貌图；
图3.本发明椎弓根螺钉的粗化表面形貌图；
具体实施例
实施例1：具有粗糙面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)预处理：将椎弓根钉的头部的部分节段(上2/3部分用胶保护好； 
(2)喷砂：用18～24目的白刚玉砂对椎弓根钉的螺钉部分的下1/3节段做喷砂处理，其喷射压力为0.8Mpa范围内，喷射角为90度； 
(3)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并烘干具有粗化表面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)预处理：将椎弓根钉的头部的部分节段(上2/3部分用胶保护好； 
(2)喷砂：用60目的白刚玉砂对椎弓根钉的螺钉部分的下1/3节段 做喷砂处理，其喷射压力为0.8Mpa，喷射角为90度； 
(3)酸蚀：溶液配比：3％HCl+48％H2SO4+49％去离子水，将去离子水放入烧杯中，缓慢加入HCl，在搅拌下缓慢加入H2SO4.将要酸蚀的试样在煮沸的上述溶液中浸泡1分钟。 
(4)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并烘干具有活化表面的的椎弓根螺钉的制备工艺步骤如下： 
(1)按照权利要求3所述的粗化表面的制备工艺步骤的(1)、(2)、(3)、(4)项进行预处理、喷砂、酸蚀和清洗烘干； 
(2)碱热处理：将椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段置于5mol/L浓度的NaOH溶液中，并在60℃下处理24小时。用去离子水清洗并烘干，再将其放入电阻炉中升温至600℃，保温1小时后随炉。 
参考文献：1] CooperLF，MasudaT，WhitsonSW，etal.FormationofMineralizingOsteoblastCulturesonMachined，TitaniumOxideGrit-blasted，andPlasma-sprayedTitaniumSurfaces 
[J].IntJOralMaxillofaclmplants，1999，14(1)：37-47. 
[2]WennerbergA，AlbrektssonT，AnderssonB，etal.Ahistomorphometricandremovaltorquestudyofscrew-shapedtitaniumimplantswiththreedifferentsurfacetopographies[J].ClinOralImplan Res，1995，6(1)：24-30。

Claims (4)

1.一种具有特殊表面形态的椎弓根螺钉及其制备方法，该椎弓根螺钉的基体材料为钛合金，它由设在轴向位置下端的螺钉部分和设在轴向位置上端的、带U型槽口的头部组成，其特征是，头部内侧具有内螺纹，尤其在螺钉部分的全部或部分节段上具有特殊的表面形态，既粗糙面形态、粗化表面形态和活化表面形态及其它们的组合。其中，粗糙面形态通过喷砂获得，粗化表面形态通过喷砂加酸蚀获得，活化表面形态通过喷砂加酸蚀加碱热处理获得。
2.一种权利要求1所述的具有特殊表面形态的椎弓根螺钉的制备方法，其特征在于粗糙面的制备工艺步骤如下：
(1)预处理：将椎弓根钉的头部用胶带或卡具保护好；
(2)喷砂：用18～24目的白刚玉砂、金刚砂或锆英砂对椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段做喷砂处理，其喷射压力控制在0～1.2Mpa范围内，喷射角控制在30～90度范围内；
(3)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并烘干。
3.一种权利要求1所述的具有特殊表面形态的椎弓根螺钉的制备方法，其特征在于粗化表面的制备工艺步骤如下：
(1)预处理：将椎弓根钉的头部用胶带或卡具保护好；
(2)喷砂：用40～80目的白刚玉砂、金刚砂或锆英砂对椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段做喷砂处理，其喷射压力控制在0～1.2Mpa范围内，喷射角控制在30～90度范围内；
(3)酸蚀：用酸蚀溶液在室温，或加热，或煮沸条件下处理螺钉部 分的全部或部分节段1～30min，必要时在400℃下热处理1小时，所用酸蚀溶液为HF和HON3的混合液、HCl和HOS4的混合液、H2O2和HCl的混合液中的一种或其组合；
(4)清洗和烘干：将喷砂处理后的椎弓根钉用去离子水清洗并烘干。
4.一种权利要求1所述的具有特殊表面形态的椎弓根螺钉的制备方法，其特征在于活化表面的制备工艺步骤如下：
(1)按照权利要求3所述的粗化表面的制备工艺步骤的(1)、(2)、(3)、(4)项进行预处理、喷砂、酸蚀和清洗烘干；
(2)碱热处理：将椎弓根钉的螺钉部分的全部或部分节段置于5mol/L浓度的NaOH溶液中，并在60℃下处理24小时。用去离子水清洗并烘干，再将其放入电阻炉中升温至600℃，保温1小时后随炉冷却至室温 。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103981523A (zh) * 2014-04-28 2014-08-13 大连大学 一种超亲水性Ti6Ai7Ni表面喷砂酸蚀处理方法
CN104233318A (zh) * 2014-09-27 2014-12-24 浙江大学 一种多尺度多孔复杂结构的种植体表面制备方法
CN104233318B (zh) * 2014-09-27 2017-01-04 浙江大学 一种多尺度多孔复杂结构的种植体表面制备方法

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