CN105288728A - 钛金属骨结合植入物与钛金属骨结合植入物表面处理方法 - Google Patents

Abstract

一种钛金属骨结合植入物，包括有植入物本体，植入物本体通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀于其表面形成有凹凸不平的粗化结合面；植入物本体表面的粗化结合面通过酸液酸蚀，形成具有微小孔洞的洁净结合面。本发明对植入物酸蚀处理后，能够去除其表面杂质，提高骨结合强度，降低感染的风险。一种钛金属骨结合植入物的表面处理方法，步骤一、对植入物通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；步骤二、然后对植入物进行酸蚀将其表面形成洁净的粗化结合面。本发明对植入物通过处理将其表面形成粗化结合面，然后对其进行酸蚀处理，能够将植入物表面的杂质去除，提高植入物的洁净程度，降低感染的风险。

Description

钛金属骨结合植入物与钛金属骨结合植入物表面处理方法

技术领域

本发明涉及骨科治疗技术领域，更具体地说，特别涉及一种钛金属骨结合植入物以及一种钛金属骨结合植入物表面处理方法。

背景技术

自从瑞典的Branemark教授于上世纪50年代发现和创建钛金属的“骨整合理论”之后，钛金属首先在种植牙上得到推广，随着人们对钛金属“骨整合理论”的普遍认可，钛金属在骨创伤、骨关节、骨融合器、各种骨钉等骨科领域也得到广泛的推广。

最初的钛植入物表面只是机械加工处理，随着长期的临床研究，发现钛金属的粗化表面更有利于骨结合，各种钛金属的表面粗化工艺也就随着产生，像喷砂、喷丸、等离子钛喷涂、电腐蚀等。这些粗化的表面更有利于骨细胞与钛金属的结合，加大了骨与钛的结合面积，提高了骨结合的速度和强度。现在钛金属的粗化表面在骨结合类植入物上得到普遍的使用。

虽然经过粗化的钛表面增加了骨结合的强度，缩短了骨结合的时间，但是经表面粗化处理后，表面出现一些缺陷和风险也随之产生，具体表现在：

1、表面出现大量杂质异物，比如喷砂中普遍使用氧化铝、二氧化硅等喷砂材料，这些材料中也普遍存在铁、铅、碳等杂质，这些材料和杂质在通过高压空气高速与钛金属表面撞击后会与钛金属表面镶嵌结合，在后续的清洗等处理方法根本无法去除。同样像喷丸、等离子喷涂等工艺也是如此。

2、通过高温处理的表面使表面改性大量杂质融入，比如高温等离子喷涂、电腐蚀处理等，这些处理工艺通过表面局部高温，使表面液化从而形成粗化表面，这种表面高温烧结过程中，处理介质(如电火花液)及空气等周围大量杂质元素会溶入表面，从而使表面改性，各种杂质融入其中，形成一种含杂质的氧化表面。

3、粗化过程中会形成各种不规则的裂隙、微孔等表面缺陷，造成后面工序中一些液态介质，如清洗液，加工的冷却油等会渗入其中。而最后的超声波清洗等清洗工序是很难把这些微隙中的杂质清洗出来，而这些油脂类的杂质对于骨结合是十分不利的。

综上所述，经粗化的表面会存在一定的异物、杂质、表面改性等缺陷，由于这些缺陷的存在使得临床中出现感染、骨结合面积不足、骨结合缓慢、骨萎缩等临床症状。

发明内容

(一)技术方案

本发明提供了一种钛金属骨结合植入物，包括有植入物本体，

所述植入物本体通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺于其表面形成有凹凸不平的粗化结合面；

所述植入物本体表面的所述粗化结合面通过酸蚀形成有洁净结合面。

优选地，所述植入物本体表面的所述粗化结合面通过硫酸、盐酸、硝酸中的任意一种或多种组成的混合酸进行酸蚀形成有洁净结合面。

本发明还提供了一种钛金属骨结合植入物的表面处理方法，

步骤一、对植入物通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

步骤二、然后对所述植入物进行酸蚀将其表面形成洁净的粗化结合面。

优选地，对酸蚀后的所述植入物利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

优选地，在所述步骤二中：

将所述植入物置入盐酸、硫酸混合溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

优选地，在所述步骤二中：

将所述植入物置入盐酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

优选地，在所述步骤二中：

将所述植入物置入硝酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

优选地，在所述步骤二中：

将硫酸、盐酸以及硝酸按质量分数比1:2:1进行混合制成混合酸；

将所述植入物置入混合酸溶液中3-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

(二)有益效果

通过上述结构设计，本发明对植入物酸蚀处理后，能够去除其表面杂质，并且，经过酸蚀处理的植入物表面纯净，具有细小凹坑的粗化表面非常有利于骨细胞的附着生长，可提高植入物与骨的结合速度，提高了骨结合强度，大大降低了感染的风险。

本发明提供的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，对植入物利用喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺能够将植入物的表面形成凹凸不平的粗化结合面，提高骨细胞与植入物之间的结合面积，酸蚀后形成的细小凹坑更有利于骨细胞的生长；处理后，对植入物进行酸蚀处理，能够将植入物表面的杂质去除，提高植入物的洁净程度，大大降低了感染的风险。

附图说明

图1为本发明实施例中钛金属骨结合植入物的局部结构示意图；

图2为植入物通过喷砂处理并酸蚀后的表面SEM图片；

图3为植入物通过电弧处理并酸蚀后的表面SEM图片；

图4为植入物通过切削处理并酸蚀后的表面SEM图片；

图5为骨细胞与植入物结合的SEM图片。

图1中部件名称与附图标记的对应关系为：

植入物本体1、洁净结合面2。

在图2中，图片说明：腐蚀前有大量可见砂粒嵌入金属表面；酸蚀后表面腐蚀出微小凹坑，无任何可见异物；

在图3中，图片说明：酸蚀前很明显的液化后凝固表面，并且很明显的凝固时出现的龟裂纹；酸蚀后液化凝固层被腐蚀掉，裂纹也没有了；

在图4中，图片说明：酸蚀前表面很光滑，酸蚀后出现微小凹坑，这种凹坑表面极有利于骨细胞附着生长。

在图5中，可以看出：微小凹坑有利于骨细胞伪足吸附生长。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参考图1，图1为本发明实施例中钛金属骨结合植入物的局部结构示意图。

本发明提供了一种钛金属骨结合植入物，包括有植入物本体1，植入物本体1通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺于其表面形成有凹凸不平的粗化结合面；植入物本体1表面的粗化结合面通过酸蚀形成有洁净结合面2。

在本发明中，植入物为现有技术中使用的钛金属骨科医疗植入物，在对其植入物本体1投入使用前，对其进行喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀处理，使得植入物本体1的表面形成凹凸不平的粗化结合面。由于植入物的表面为非平整的粗化结合面，因此，非常有利于骨细胞的附着与生长。

为了提高植入物表面的洁净程度，本发明利用酸溶液对植入物进行酸蚀，将植入物表面的杂质酸蚀清除。

本发明的优点在于：对植入物酸蚀处理后，能够去除其表面杂质，并且，经过酸蚀处理的植入物表面纯净，具有细小凹坑的粗化表面非常有利于骨细胞的附着生长，可提高植入物与骨的结合速度，提高了骨结合强度，大大降低了感染的风险。

具体地，在本发明中，植入物本体1表面的粗化结合面通过硫酸、盐酸、硝酸中的任意一种或多种组成的混合酸进行酸蚀形成有洁净结合面2。

本发明还提供了一种钛金属骨结合植入物的表面处理方法，包括：

步骤一、对植入物通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂、电腐蚀以及其他粗化工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

步骤二、然后对植入物进行酸蚀将其表面形成洁净的粗化结合面。

利用喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺能够将植入物的表面形成凹凸不平的粗化结合面，提高骨细胞与植入物之间的结合面积，更有利于骨细胞的生长；

对植入物进行酸蚀处理，能够将植入物表面的杂质去除，提高植入物的洁净程度。

众所周知，钛金属有极强的耐腐蚀性，在各种酸液中腐蚀速度较慢，根据这一特性，把上述各种粗化处理后的表面，或机加工后的植入物表面，浸在一种或几种混合的酸液中(硫酸、盐酸、硝酸)，保持一定的温度，经过一定的时间，经过酸液腐蚀处理后植入物，其钛表面存在的各种异物杂质及氧化层能够被快速腐蚀掉，而钛金属虽然腐蚀缓慢，但仍然可以其表面腐蚀形成直径在1-10um微小孔洞，经试验发现这些具有细小孔洞的表面极有利于骨细胞的附着生长，会加快骨结合的速度及加强骨结合的强度。而酸液的腐蚀只是去除材质和杂质不会对钛金属增加任何其他元素，而腐蚀深度小于0.01mm，对材料本身强度的影响微乎其微。

为了解决酸液的残留问题，所选用的酸液都易溶于水，酸液腐蚀后的植入物可以通过水洗清洁，去除表面残留的酸液，从而使植入物表面形成具有细小凹坑，且没有杂质的纯钛金属的干净表面，依旧保持了原来的粗化处理的粗化表面。

具体地，对酸蚀后的植入物利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

请参考图2至图5，其中，图2为植入物通过喷砂处理并酸蚀后的表面SEM图片；图3为植入物通过电弧处理并酸蚀后的表面SEM图片；图4为植入物通过切削处理并酸蚀后的表面SEM图片；图5为骨细胞与植入物结合的SEM图片。

实施例一、

对植入物通过喷砂工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

将植入物置入盐酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

实施例二、

对植入物通过喷丸工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

将植入物置入盐酸、硫酸混合溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

实施例三、

对植入物通过等离子钛喷涂工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

将植入物置入硝酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

实施例四、

对植入物通过电腐蚀工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

将硫酸、盐酸以及硝酸按质量分数比1:2:1进行混合制成混合酸；

将植入物置入混合酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种钛金属骨结合植入物，包括有植入物本体(1)，其特征在于，

所述植入物本体通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺于其表面形成有凹凸不平的粗化结合面；

所述植入物本体表面的所述粗化结合面通过酸蚀形成具有微小凹坑的洁净结合面(2)。

2.根据权利要求1所述的钛金属骨结合植入物，其特征在于，

所述植入物本体表面的所述粗化结合面通过硫酸、盐酸、硝酸中的任意一种或多种组成的混合酸进行酸蚀形成具有微小凹坑的洁净结合面。

3.一种钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

步骤一、对植入物通过喷砂、喷丸、等离子钛喷涂或电腐蚀工艺于其表面形成凹凸不平的粗化结合面；

步骤二、然后对所述植入物进行酸蚀将其表面形成具有细小二级凹坑的洁净粗化结合面。

4.根据权利要求3所述的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

对酸蚀后的所述植入物利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

5.根据权利要求3所述的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

在所述步骤二中：

将所述植入物置入盐酸、硫酸混合溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

6.根据权利要求3所述的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

在所述步骤二中：

将所述植入物置入盐酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

7.根据权利要求3所述的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

在所述步骤二中：

将所述植入物置入硝酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。

8.根据权利要求3所述的钛金属骨结合植入物的表面处理方法，其特征在于，

在所述步骤二中：

将硫酸、盐酸以及硝酸按质量分数比1:2:1进行混合制成混合酸；

将所述植入物置入混合酸溶液中5-30min，然后取出利用蒸馏水或去离子水进行清洗。