CN109498845A - 多孔口腔种植体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种多孔口腔种植体及其制备方法。所述多孔口腔种植体，包括多孔本体和涂覆于所述多孔本体表面的HA/TiO2复合涂层，所述多孔本体主要由Ti、Ta、Nb和Zr构成，所述多孔本体包括多个梁，多个梁交错构成相互贯通的多个第一孔，多个梁的表面具有第二孔。提高了种植体表面生物活性，提升了骨结合能力。本发明还提出了多孔口腔种植体的制备方法，包括步骤：碱热处理，微弧氧化和电化学沉积。在具有复杂形貌的多孔本体的表面涂覆HA/TiO2复合涂层。

Description

多孔口腔种植体及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用植入材料领域，尤其涉及一种多孔口腔种植体及其制备方法。
背景技术
目前，市场上绝大多数商品化种植体由纯钛(Ti)或TC4(Ti6Al4V)制造而成，尽管Ti和Ti6Al4V具有良好的生物相容性，但是它们仍存在自身的问题：二者的骨结合性能不高、抗腐蚀性能不佳、弹性模量较高，且Ti6Al4V含有细胞毒性元素的Al和V，Al和V长期埋入人体内有可能溶解成自由单体进入体液，从而造成对生物体的毒害。为了解决上述问题，学者们在Ti或Ti6Al4V种植体的表面改性方面做了大量研究，然而这些方法未能改变元素的组成，不能从本质上解决Ti或Ti6Al4V缺陷。因此，我们前期研究首次将无毒、低弹性模量、高生物相容性的新型β钛合金TNTZ合金应用于口腔种植体。
作为人体植入物，常用口腔种植体普遍存在“应力屏蔽”效应(Stress ShieldingEffect)。即对由两种及以上具有不同弹性模量的材料所组成的机械系统施加外力时，弹性模量较高材料(植入物)承担的载荷大于弹性模量较低材料(骨组织)，从而造成周围骨组织出现废用性吸收，导致植体暴露，严重影响了植体的长期有效使用。纯钛及TC4的弹性模量远高于颌骨，β钛合金弹性模量也有66GPa左右，均未实现与颌骨的真正匹配。由此可见，单纯通过改变材料还无法完全消除或大幅减少实心植体的“应力屏蔽”效应。实心钛中引入多孔结构能够降低钛及钛合金的弹性模量并提高其生物，但是活性钛及钛合金属于生物惰性材料，难与骨组织形成化学键合，骨结合强度不佳，促骨组织再生能力差。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种多孔口腔种植体及其制备方法。
一种多孔口腔种植体，包括多孔本体和涂覆于所述多孔本体表面的HA/TiO2复合涂层，所述多孔本体主要由Ti、Ta、Nb和Zr构成，所述多孔本体包括多个梁，多个梁交错构成相互贯通的多个第一孔，多个所述梁的表面具有第二孔。
优选地，所述多孔本体上的多个孔包括多个微米级别的第一孔和多个纳米级别的第二孔。
优选地，按质量百分比计，多孔本体中包括10～10.9％的Ta，1.45～1.95％的Nb，1.35～1.85％的Zr，小于0.03％的Fe，0～0.005％的C，0～0.139％的N，0～0.001％的H，其余为钛。
优选地，还包括缠绕所述多孔本体的螺纹结构，所述螺纹结构的表面设有多个第三孔。
本发明还提出了一种上述所述的多孔口腔种植体的制备方法，包括以下步骤：
1)碱热处理：将多孔本体在碱性溶液中浸泡24～28h，之后在600～650℃条件下加热处理并冷却至常温；
2)微弧氧化：以钙离子与磷离子的摩尔比为3～5：1，pH值为10～11的溶液作为电解液，并以多孔本体为阳极，不锈钢片为阴极，对所述多孔本体进行微弧氧化预处理；
3)电化学沉积：以溶解有氯化钙，磷酸二氢铵和氯化钠的溶液作为电解液，并将所述电解液加热恒温至85～90℃，将铂作为阳极，步骤1)预处理过的所述多孔本体作为阴极，并在两电极之间通直流电压，得到表面涂覆有HA/TiO2复合涂层的所述多孔本体。
优选地，在步骤2)中采用脉冲直流微弧氧化装置对样品进行微弧氧化预处理10～20min，其中所述微弧氧化预处理的电压为400～500V，频率为200～220Hz,占空率为8～10％。
优选地，在步骤3)中，所述以溶解有氯化钙，磷酸二氢铵和氯化钠的溶液作为所述电解液，其中，所述氯化钙的浓度为1×10-3～2×10-3mol/L，所述磷酸二氢铵的浓度为7×10-4～9×10-4mol/L，所述氯化钠的浓度为0.1～0.5mol/L。
优选地，在步骤2)中，得到所述表面涂覆有HA/TiO2复合涂层的所述多孔本体之后，还包括将所述多孔本体在紫外线下照射2～4h。
优选地，在步骤2)中，对所述多孔本体进行所述微弧氧化预处理时控制所述电解液的温度在40℃以下。
优选地，在步骤1)中，将所述多孔本体在浓度为4～6mol/L，温度为50～70℃氢氧化钠溶液中浸泡24～28h。
本发明与现有技术对比的有益效果包括：多孔口腔种植体的多孔本体由Ti、Ta、Nb和Zr构成，所述多孔本体上的多个孔相互贯通，该多孔本体无毒、低弹性模量且具有高生物相容性，此外多孔本体的表面涂覆有HA/TiO2复合涂层，提高了种植体表面生物活性，提升了骨结合能力。
在多孔口腔种植体的制备方法中，先对多孔本体进行碱热处理，去除多孔本体表面的氧化物及污染物，并构成具有生物活性的钛酸盐水凝胶层，显著提高了HA的沉积能力，微弧氧化通过在电解液中添加钙、磷离子并使它们通过反应渗入到多孔本体的表面的陶瓷层中，从而增加多孔本体表面的生物活性，更好的诱导钙磷沉积。用微弧氧化法处理的钛基种植体的表面对成骨细胞的生长不仅无毒性作用，且有利于成骨细胞在种植体的表面的生长和增殖。电化学沉积可在具有复杂形貌的多孔本体的表面涂覆HA/TiO2复合涂层。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
图1为实施例1中多孔口腔种植体的梁的表面的扫描电镜图。
图2为实施例1中多孔口腔种植体的梁的表面的扫描电镜图。
图3为实施例1中多孔口腔种植体的结构示意图。
图4为实施例1中多孔口腔种植体的内部结构示意图。
图5为测试实验一中人骨髓间充质干细胞在对比例1中制备的样品中的形态图。
图6为测试实验一中人骨髓间充质干细胞在对比例2中制备的样品中的形态图。
图7为测试实验一中人骨髓间充质干细胞在实施例1中制备的样品中的形态图。
附图标记说明：1、多孔本体；11、基台；12、中间段；13、底部；2、螺纹结构。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
实施例1
本实施例提出一种多孔口腔种植体，包括多孔本体1和涂覆于所述多孔本体表面的HA/TiO2复合涂层，所述多孔本体主要由Ti、Ta、Nb和Zr构成，所述多孔本体包括多个梁，多个梁交错构成相互贯通的多个第一孔，多个所述梁的表面具有第二孔。
结合图1和2，在上述实施例的基础上，本实施例多孔本体1上的多个所述第二孔包括多个微米级别的第二孔和多个纳米级别的第二孔。从图1可观察到孔径为20μm的第二孔，从图2可观察到孔径为1μm的第二孔。
进一步地，结合图3和图4，本实施例中的多孔本体1的表面缠绕有螺纹结构2，螺纹结构2有利于种植体在口腔的种植，螺纹结构2的表面具有第三孔，第三孔包括多个微米级别的第三孔和多个纳米级别的第三孔，多孔本体1由上至下依次为基台11、中间段12和底部13，三者一体成型，中间段12为多孔结构，基台11和底部13为实心结构。
本实施例中的多孔本体由多种元素构成，除表1列出的各个元素的组分外，其余为Ti。
表1多孔口腔种植体中除Ti以外的其他元素及其质量分数
在其他实施例中，按质量百分比计，多孔本体中包括10～10.9％的Ta，1.45～1.95％的Nb，1.35～1.85％的Zr，小于0.03％的Fe，0～0.005％的C，0～0.139％的N，0～0.001％的H，其余为钛。
此外，本实施例提出一种多孔口腔种植体的制备方法，包括以下步骤：
1)将多孔本体在5mol/LNaOH水溶液60℃浸泡24h，去离子水轻柔冲洗试件，烘干。在电阻炉600℃条件下加热处理1h，随炉自然冷却；
2)将一定量的钙盐、磷酸盐溶于去离子水中配制成电解液,使电解液的钙离子和磷离子的摩尔比为3:1，加入少量氢氧化钠调整电解液的pH值为10～11。在电解液中，以TTNZ多孔种植体为阳极，不锈钢片为阴极，采用脉冲直流微弧氧化装置对样品进行微弧氧化预处理。电压设定为450V，频率为200Hz,占空率(通断电的比率)为8％，处理时间为10min，并控制电解液温度在40℃以下。处理过程中，在样品的表面可以观察到无数微小的、明亮的、游动的放电弧光。电流在2min内达到最大值，约为2A，维持1min后迅速下降，在6min后稳定在0.4A，直到处理结束。电解液温度由初始温度变为约35℃。预处理完成后的多孔本体用去离子水清洗。
3)电化学沉积：配制氯化钙浓度为1.2×10-3mol/L，磷酸二氢铵浓度为7.2×10- 4mol/L，氯化钠浓度为0.1mol/L的电解液。在装备了恒温加热系统的容器中分别加入上述电解液并加热到85℃后恒温；将铂作为阳极，TTNZ多孔本体作为阴极，阳极和阴极浸没在电解液中，两电极之间通直流电压，电解液中的的羟基磷灰石结晶在TTNZ多孔本体的表面；经过30min沉积后，在TTNZ多孔本体表面形成一层与金属钛结合的羟基磷灰石薄层，即HA/TiO2复合涂层；将金属钛基体取出清洗，去除表面附着的电解液，在干燥箱中干燥，放置在干净的玻璃培养皿，双面紫外线照射2h备用。
经实验证明：采用碱热处理、微弧氧化及电化学沉积的复合工艺对TTNZ多孔种植体进行表面改性，在种植体外表面及多孔表面成功构筑了三级(marco-级、micro-级、nano-级)套叠的多孔表面形貌结构。将植体表面处理成具有微/纳米的仿生表面结构，进而实现快速有效的骨整合。
需要说明的是，首先，从生物力学角度来看，微米级表面可以增强分子的转运和细胞的迁移。纳米级结构可以改变细胞的排列方式，纳米级的尺寸和沟槽的方向可影响细胞骨架的排列和细胞的粘附。第二，从物理角度来看，微米级结构表面可以增加骨－种植体的接触面积，纳米级结构表面(纳米晶体，纳米纤维，纳米复合材料等)可以模拟天然的细胞外基质，并已经被再生医学领域广泛的研究。第三，从分子观点来看，关于种植体的微米级结构表面有很多分子信号假说，纳米级结构表面可以粘附纳米尺寸的细胞受体和信号。
本实施例中，marco-级表示表面形貌介于毫米到几百微米之间，主要与种植体的机械设计有关，如螺纹结构等外表加工形貌。micro-级的形貌在几微米至几十微米之间，通常认为这一级别的表面已具备调节细胞富集和细胞功能的微环境，可以促进细胞的粘附等行为。nano-级(纳米级)的表面形貌在成骨通路上诱导了干细胞的分化，由整合素介导，激活细胞内信号的级联反应，表面形貌在这反应中起到了关键作用，使得成骨细胞可依据形貌进行“编码”，从而调控细胞的生长。且在种植体表面均匀地涂覆有HA/TiO2复合涂层，提高了多孔口腔种植体的骨结合性能。
对比例1
仅对多孔本体进行碱热处理，具体如下：
将多孔本体在5mol/LNaOH水溶液60℃浸泡24h，去离子水轻柔冲洗试件，烘干。在电阻炉600℃条件下加热处理1h，随炉自然冷却。
对比例2
仅对多孔本体进行碱热处理及微弧氧化，具体如下：
本实施例提出一种多孔口腔种植体的制备方法，包括以下步骤：
1)将多孔本体在5mol/LNaOH水溶液60℃浸泡24h，去离子水轻柔冲洗试件，烘干。在电阻炉600℃条件下加热处理1h，随炉自然冷却；
2)将一定量的钙盐、磷酸盐溶于去离子水中配制成电解液,使电解液的钙离子和磷离子的摩尔比为3:1，加入少量氢氧化钠调整电解液的pH值为10～11。在电解液中，以TTNZ多孔种植体为阳极，不锈钢片为阴极，采用脉冲直流微弧氧化装置对样品进行微弧氧化预处理。电压设定为450V，频率为200Hz,占空率(通断电的比率)为8％，处理时间为10min，并控制电解液温度在40℃以下。处理过程中，在样品的表面可以观察到无数微小的、明亮的、游动的放电弧光。电流在2min内达到最大值，约为2A，维持1min后迅速下降，在6min后稳定在0.4A，直到处理结束。电解液温度由初始温度变为约35℃。预处理完成后的多孔本体用去离子水清洗。
测试实验一
采用LSCM(激光共聚焦显微镜)观察人骨髓间充质干细胞(h BMSCs)的蛋白骨架和细胞核位置，对细胞进行定位。具体的实验过程为：经过24h人骨髓间充质干细胞孵化之后，用PBS轻洗细胞三次后用4％的多聚甲醛于室温下固定30min，再用PBS轻洗三次后加入0.5％的Triton X-100进行细胞透化处理，时间为3～5min，之后移去Triton X-100并再次以PBS轻洗细胞3次；加入1％的PBS溶解牛血血清蛋白(Bovine SerumAlbumin，BSA)，室温下封闭保存30min后吸去；在每个样品(总共三个样品，分别为实施例1、对比例1和对比例2制备的样品)上滴加50μL的β-actin小鼠抗人单克隆抗体(以1：200的比例用PBST稀释)，4℃避光储存过夜，以PBST避光轻洗3次，之后在避光环境中滴加FITC标记羊抗小鼠Ig G(以1：50的比例用PBST稀释)，避光在37℃湿盒中温育30min，再次以PBST轻洗5次，最后避光滴加DAPI(以1：1000的比例用PBST稀释)来为细胞核染色10min，避光以PBST轻洗5次后用LSCM观察细胞的位置和蛋白骨架。
激光共聚焦显微镜下各表面的人骨髓间充质干细胞形态：结合图5～7，对比例1制备的样品中细胞在光滑表面上生长的较少且呈长梭形，未见到伪足生长，细胞也未见铺展；细胞在对比例2制备的样品的表面上生长形态类似，伪足增多并且向周围方向铺展，细胞数量也明显增多；实施例1的样品中细胞的生长形态类似，都铺展的非常良好，覆盖的面积很大，且向三维方向伸展，伪足增多，细胞与细胞之间的界限不再清晰。增加的孔洞结构为细胞的粘附和伸展提供了更大的空间，使得细胞向三维方向伸展，同时这些孔洞周围凸起的边缘也为细胞伸出的伪足提供了锚定位置。
测试实验二：细胞粘附率
细胞粘附率的测试利用CCK-8试剂盒来进行，由于该试剂中含有WST-8，即2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2，4-二磺酸苯)-2H-四唑单钠盐)，它在电子载体1-甲氧基-5-甲基吩嗪鎓硫酸二甲酯(1-Methoxy PMS)的作用下被细胞线粒体中的脱氢酶还原为具有高度水溶性的黄色甲瓒产物(Formazan dye)。生成的甲瓒物的数量与活细胞的数量成正比。因此用酶联免疫检测仪在450nm波长处测定其吸光值，就可以间接的反映活细胞数量。以3×104个人骨髓间充质干细胞/每孔的密度接种细胞，孔中放置有样品(总共三个样品，分别为实施例1、对比例1和对比例2制备的样品)在37℃、5％的CO2浓度和100％湿度的条件下培养，共设置1h，3h，6h和12h四个时间点，每个时间点都用PBS轻洗孔底并除去没有贴壁的细胞，更换完全培养基500μL；24h更换培养基为200μL并避光滴加CCK-8液20μL，之后放在孵育箱中4h并震荡均匀。每个孔中吸取150μL的培养液转移到96孔板中，用酶标仪在450nm下测定其吸光度，通过与空白组的对比，得到粘附率。
细胞粘附实验发现，对比例2制备的样品的表面的细胞粘附率要高于对比例1制备的样品的表面，而实施例1制备的样品的表面细胞粘附率又高于对比例2制备的样品的表面。这一方面是由于实施例1制备的样品的表面的孔洞形貌为细胞粘附提供了更多的锚定点，另一方面也是由于超亲水表面可以加快细胞在表面的粘附速度，同时超亲水表面的纳米结构也使得粘附的更加牢固，实施例1表面的纳米结构和超亲水性能在细胞的粘附行为中也起到了重要的作用。
测试实验三
细胞的早期碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)活性是反应细胞分化水平的重要指标，其主要通过标定由对硝基苯酚磷酸酯二钠盐(p-nitrophenyl phosphate，PPNP)转化使所释放出的对硝基苯酚(p-nitrophenol，PNP)的数量，以此来评价细胞的早期分化水平。h BMSCs在放有样品(总共三个样品，分别为实施例1、对比例1和对比例2制备的样品)的孔中经3天、5天和7天的孵化后，吸去培养液并以PBS轻洗3次，之后每个孔内加入0.25％的Triton X-100100μL，并加入200μLALP底物，经37℃1h孵化后，用酶标仪在410nm波长下测定其吸光度。
ALP活性试验显示，三个样品表面的ALP活性都随孵育时间增长而有所增长，但每组增长情况各不相同。在第三天时，三个样品的表面的ALP活性相差不大，从第5天起，实施例1制备的样品的表面的ALP活性值迅速增大，基本达到对比例1制备的样品的表面的两倍左右，而对比例2制备的样品的表面的ALP活性值也有所增加，超过了对比例1制备的样品的表面的ALP活性值。可见，实施例1制备的样品的粗糙的表面形貌对ALP活性有更大的促进作用，更能促进细胞的分化。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (10)

1.一种多孔口腔种植体，其特征在于，包括多孔本体和涂覆于所述多孔本体表面的HA/TiO2复合涂层，所述多孔本体主要由Ti、Ta、Nb和Zr构成，所述多孔本体包括多个梁，多个梁交错构成相互贯通的多个第一孔，多个所述梁的表面具有第二孔。
2.如权利要求1所述的多孔口腔种植体，其特征在于，多个所述第二孔包括多个微米级别的第二孔和多个纳米级别的第二孔。
3.如权利要求1所述的多孔口腔种植体，其特征在于，按质量百分比计，多孔本体中包括10～10.9％的Ta，1.45～1.95％的Nb，1.35～1.85％的Zr，小于0.03％的Fe，0～0.005％的C，0～0.139％的N，0～0.001％的H，其余为钛。
4.如权利要求1所述的多孔口腔种植体，其特征在于，还包括缠绕所述多孔本体的螺纹结构，所述螺纹结构的表面设有多个第三孔。
5.一种权利要求1～4任一项所述的多孔口腔种植体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)碱热处理：将多孔本体在碱性溶液中浸泡24～28h，之后在500～700℃条件下加热处理并冷却至常温；
2)微弧氧化：以钙离子与磷离子的摩尔比为3～5:1，pH值为9～11的溶液作为电解液，并以多孔本体为阳极，不锈钢片为阴极，对所述多孔本体进行微弧氧化预处理；
3)电化学沉积：以溶解有氯化钙，磷酸二氢铵和氯化钠的溶液作为电解液，并将所述电解液加热恒温至70～90℃，将铂作为阳极，步骤1)预处理过的所述多孔本体作为阴极，并在两电极之间通直流电压，得到表面涂覆有HA/TiO2复合涂层的所述多孔本体。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中采用脉冲直流微弧氧化装置对样品进行微弧氧化预处理10～20min，其中所述微弧氧化预处理的电压为400～500V，频率为200～220Hz,占空率为8～10％。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，所述以溶解有氯化钙，磷酸二氢铵和氯化钠的溶液作为所述电解液，其中，所述氯化钙的浓度为1×10-3～2×10-3mol/L，所述磷酸二氢铵的浓度为7.0×10-4～9×10-4mol/L，所述氯化钠的浓度为0.1～0.5mol/L。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤3)中，得到所述表面涂覆有HA/TiO2复合涂层的所述多孔本体之后，还包括将所述多孔本体在紫外线下照射2～4h。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，对所述多孔本体进行所述微弧氧化预处理时控制所述电解液的温度在40℃以下。
10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，将所述多孔本体在浓度为4～6mol/L，温度为50～70℃氢氧化钠溶液中浸泡24～28h。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111330071A (zh) * 2020-02-25 2020-06-26 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 一种抗菌三维多孔骨植入材料
CN111467573A (zh) * 2020-04-21 2020-07-31 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种用于预防种植体周围炎发生的口腔种植体
CN113500194A (zh) * 2021-06-17 2021-10-15 西安理工大学 一种有序多级孔结构钽骨植入体的制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081311A (zh) * 2007-07-05 2007-12-05 中南大学 一种生物医用β－钛合金材料
CN101138652A (zh) * 2007-08-10 2008-03-12 山东大学 一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法
WO2009097968A2 (de) * 2008-02-05 2009-08-13 Smith & Nephew Orthopaedics Ag Offenporige biokompatible oberflächenschicht für ein implantat, verfahren zur herstellung und verwendung
WO2010036191A1 (en) * 2008-09-23 2010-04-01 Sandvik Intellectual Property Ab Titanium-based alloy
CN102488561A (zh) * 2011-12-22 2012-06-13 王玉元 个性化人工牙种植体的设计和生产方法
CN102677125A (zh) * 2012-06-13 2012-09-19 西北有色金属研究院 钛及钛合金医疗器械表面活性抗菌复合涂层的制备方法
CN103088348A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 中国科学院金属研究所 钛表面多孔结构层低弹性模量生物活性陶瓷膜的制备方法
CN105671612A (zh) * 2015-08-21 2016-06-15 北京大学第三医院 具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物及制备方法
CN106902390A (zh) * 2016-12-30 2017-06-30 浙江工业大学 一种钛合金植入体复合材料及其制备与应用

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081311A (zh) * 2007-07-05 2007-12-05 中南大学 一种生物医用β－钛合金材料
CN101138652A (zh) * 2007-08-10 2008-03-12 山东大学 一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法
WO2009097968A2 (de) * 2008-02-05 2009-08-13 Smith & Nephew Orthopaedics Ag Offenporige biokompatible oberflächenschicht für ein implantat, verfahren zur herstellung und verwendung
WO2010036191A1 (en) * 2008-09-23 2010-04-01 Sandvik Intellectual Property Ab Titanium-based alloy
CN103088348A (zh) * 2011-11-02 2013-05-08 中国科学院金属研究所 钛表面多孔结构层低弹性模量生物活性陶瓷膜的制备方法
CN102488561A (zh) * 2011-12-22 2012-06-13 王玉元 个性化人工牙种植体的设计和生产方法
CN102677125A (zh) * 2012-06-13 2012-09-19 西北有色金属研究院 钛及钛合金医疗器械表面活性抗菌复合涂层的制备方法
CN105671612A (zh) * 2015-08-21 2016-06-15 北京大学第三医院 具有微弧氧化涂层的多孔金属植入物及制备方法
CN106902390A (zh) * 2016-12-30 2017-06-30 浙江工业大学 一种钛合金植入体复合材料及其制备与应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JONG-HOON LEE等: "Highly porous titanium (Ti) scaffolds with bioactive microporous hydroxyapatite/TiO2 hybrid coating layer", 《MATERIALS LETTERS》 *
刘辉等: "医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展 ", 《中国材料进展》 *
王静等: "钛金属表面生物活化处理作为牙种植体的研究", 《稀有金属材料与工程》 *
陈卓凡主编: "《口腔种植治疗的基础研究与临床应用》", 30 April 2010, 人民军医出版社 *
马盈等: "微弧氧化/电化学沉积钙磷涂层纯钛种植体的骨内植入", 《中国组织工程研究》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111330071A (zh) * 2020-02-25 2020-06-26 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 一种抗菌三维多孔骨植入材料
CN111330071B (zh) * 2020-02-25 2022-05-03 北京爱康宜诚医疗器材有限公司 一种抗菌三维多孔骨植入材料
CN111467573A (zh) * 2020-04-21 2020-07-31 上海交通大学医学院附属第九人民医院 一种用于预防种植体周围炎发生的口腔种植体
CN113500194A (zh) * 2021-06-17 2021-10-15 西安理工大学 一种有序多级孔结构钽骨植入体的制备方法

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