CN111388156B - 生物涂层和植入物 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种生物涂层和植入物。所述生物涂层包括一表面层，所述表面层包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔。由于所述表面层设置在所述生物涂层的最外侧，且所述表面层包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔，即所述表面层中的多个第一单体以无序的方式连接，因此表面层中的多个第一通孔可处于无序状态，从而可便于相应的骨组织细胞长入表面层中，进而改善骨长入效果和长期稳定性。

Description

生物涂层和植入物
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种生物涂层和植入物。
背景技术
传统植入物的生物涂层往往采用钛珠烧结法、等离子喷涂法、金刚砂喷砂等工艺制作。这些工艺难以使生物涂层的孔隙率以可控的方式变化，且难以保证孔之间的连通性，容易产生应力遮挡，并且各层生物涂层之间、生物涂层与实体之间多采用粘结剂连接，连接稳定性差，影响骨长入效果和生物涂层和植入物的力学性能。此外，这些工艺相对复杂、生产周期长、成本较高。
在现有技术中披露了一种3D打印梯度孔径用多孔金属骨组织支架，其支架整体为六面体结构，由组件A、组件B、组件C紧密排列组成，组件A阵列于六面体结构最外层，组件B阵列于次外层，组件C阵列于最内层，组件A的孔径大于组件B，组件B的孔径大于组件C的孔径。但是，支架结构仍较为单一，组件A、组件B和组件C均为六面体结构，且支架中组件A、组件B和组件C的排列均规则有序，与骨小梁结构相差甚远，长期稳定性差且骨长入效果有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物涂层和植入物，以解决现有的生物涂层和植入物长期稳定性差、骨长入效果有限的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种生物涂层，包括一表面层，所述表面层包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔。
可选的，还包括至少一层中间层，所述表面层设置在所述生物涂层的最外侧，所述表面层和所有的所述中间层从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧依次设置，所述生物涂层的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小。
所述生物涂层的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小既可以是所述中间层和所述表面层的孔隙率在各层内均一不变，但不同层中的孔隙率由从所述生物涂层的外侧到内侧逐渐变小的情况；也可以是，各层中的孔隙率从所述生物涂层的外侧到内侧皆逐渐变小，且不同层之间的孔隙率由所述生物涂层的外侧到内侧也逐渐变小的情况；还可以是，整个生物涂层中的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧连续梯度变化的情况。
可选的，所述中间层包括多个以规则的方式连接的第二单体，所述第二单体之间以及所述第二单体内部形成有多个第二通孔。
可选的，所述中间层包括多个以无序的方式连接的第二单体，所述第二单体之间以及所述第二单体内部形成有多个第二通孔。
可选的，所述表面层中的第一单体与所述中间层中的第二单体的结构不相同。
可选的，所述第一单体是N面体，所述N≥10，所述第二单体是M面体，所述M＜10。
可选的，所述第一单体是菱形十二面体、二十面体、三十二面体中的一种，所述第二单体是钻石结构体、蜂窝结构体、四面体、立方体、八面体中的一种。
可选的，所述第二单体是钻石结构体，所述钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆，其中，四个所述第二连接杆的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆的另一端相互分离，四个所述第二连接杆相互连接在一起的一端为正四面体的中心点，四个所述第二连接杆的另一端分别位于所述正四面体的四个顶点上。
可选的，所述中间层的数量为至少两个，所述第二单体的种类为多种。
可选的，所述第一单体由多个第一连接杆连接而成，所述第二单体由多个第二连接杆连接而成；所述第一连接杆的杆径较所述第二连接杆的杆径细，且所述表面层中所述第一连接杆的杆径相等，所述表面层中所述第二连接杆的杆径相等，和/或所述表面层中所述第一连接杆的排列可较中间层中所述第二连接杆的排列疏，且所述表面层中所述第一连接杆的排列疏密相等，所述表面层中所述第二连接杆的排列疏密相等；或者，所述表面层中所述第一连接杆的杆径从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，所述中间层中所述第二连接杆的杆径从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，所述表面层中所述第一连接杆的杆径整体较所述中间层中所述第二连接杆的杆径细，和/或所述表面层中的所述第一连接杆的排列从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密，所述中间层中的所述第二连接杆的排列从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密，所述表面层中所述第一连接杆的排列整体较所述中间层中所述第二连接杆的排列疏；或者，所述生物涂层中的所述第一连接杆和所述第二连接杆的杆径整体从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，和/或所述生物涂层中的所述第一连接杆和所述第二连接杆的排列整体从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密。
本发明还提供一种植入物，包括基底层以及上述的生物涂层，所述生物涂层设置在所述基底层上，所述生物涂层的表面层设置在所述植入物的最外侧。
本发明提供的一种生物涂层和植入物，具有以下有益效果：
首先，由于所述表面层设置在所述生物涂层的最外侧，且所述表面层包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔，即所述表面层中的多个第一单体以无序的方式连接，因此表面层中的多个第一通孔可处于无序状态，从而可便于相应的骨组织细胞长入表面层中，进而改善骨长入效果和长期稳定性。
其次，由于还包括至少一层中间层，所述表面层和所有的所述中间层从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧依次设置，所述生物涂层的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小，因此所述生物涂层的表面层可具有较好的骨具有长入效果和长期稳定性，所述生物涂层的中间层可具有良好的力学性能，所述生物涂层整体的稳定性好。
在一个实施例中，由于所述中间层中的多个第二单体以规则的方式连接，因此中间层中的多个第二通孔可处于有序状态，从而可使得所述中间层以及所述生物涂层具有较好的力学性能。
在另一实施例中，由于第一单体和第二单体均以无序的方式连接，因此以无序的方式连接的第一单体中的第一通孔，以及以无序的方式连接的第二单体中的第二通孔的结构与真实的松质骨的自然三维结构和生理十分接近，因此可进一步改善生物涂层的微结构和生物力学性能。
在又一实施例中，由于表面层中的第一单体与中间层中的第二单体结构不同，因此，表面层和中间层中孔隙率和力学性能也不同，相较于仅通过第一单体以及第二单体中的连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化的生物涂层而言，可避免连接杆的杆径过细以及过疏排列引起的连接杆容易断裂的问题，此外，也可避免连接杆的杆径过粗以及过密排列引起的粉末难清除问题。
在其他实施例中，由于所述中间层和所述表面层的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧外连续梯度变化，因此，不易出现明显的性质间断导致断层，中间层的力学性能更好，表面层的骨长入效果较好，并且中间层和表面层之间具有较好的过渡，可使生物涂层具有更好的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例一中的生物涂层的结构示意图；
图2是图1中的生物涂层的局部放大示意图；
图3是本发明实施例一中的菱形十二面体的结构示意图；
图4是本发明实施例一中的生物涂层的孔隙率的变化示意图；
图5是本发明一种实施例中的生物涂层的孔隙率的变化示意图；
图6是本发明再一种实施例中的生物涂层的孔隙率的变化示意图；
图7是本发明实施例一中的植入物的结构示意图；
图8是本发明实施例二中的生物涂层的结构示意图；
图9是图8中的生物涂层的局部放大示意图；
图10是本发明实施例二中的植入物的结构示意图；
图11是本发明实施例三中的生物涂层的结构示意图；
图12是图11中的生物涂层的局部放大示意图；
图13是本发明实施例三中的钻石结构体的结构示意图；
图14是本发明实施例三中的植入物的结构示意图；
图15是本发明实施例四中的生物涂层的结构示意图；
图16是图15中的生物涂层的局部放大示意图；
图17是本发明实施例四中的植入物的结构示意图；
图18是本发明实施例五中的生物涂层的结构示意图；
图19是图18中的生物涂层的局部放大示意图；
图20是本发明实施例五中的植入物的结构示意图；
图21是本发明实施例六中的二十面体的结构示意图。
附图标记说明：
100-生物涂层；110-表面层；120-中间层；140-第一连接杆；150-第二连接杆；
200-基底层。
具体实施方式
本发明提供一种生物涂层，所述生物涂层包括一表面层，所述表面层包括多个以无序的方式连接的单体，所述单体之间以及所述单体内部形成有多个通孔。由于表面层中的多个单体以无序的方式连接，因此表面层中的多个通孔可处于无序状态，从而可便于相应的骨组织细胞长入表面层中，进而改善骨长入效果和长期稳定性。
相应的，本发明还提供一种植入物，所述植入物包括基底层以及设置在所述基底层上的生物涂层，由于所述生物涂层的表面层中的多个通孔可处于无序状态，因此，可改善所述植入物的骨长入效果和长期稳定性。
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的生物涂层和植入物作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例一
本实施例提供一种生物涂层100。参考图1和图2，图1是本发明实施例一中的生物涂层100的结构示意图，图2是图1中的生物涂层100的A部分的局部放大示意图，所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率。
所述表面层110包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔。参考图3，图3是本发明实施例一中的菱形十二面体的结构示意图，所述第一单体为由多个第一连接杆140连接而成的菱形十二面体。
由于所述表面层110中的多个第一单体以无序的方式连接，因此表面层110中的多个第一通孔可处于无序状态，从而可便于相应的骨组织细胞长入表面层110中，进而改善骨长入效果和长期稳定性。
其中，所述第一通孔的孔径为100-1000μm，所述表面层110的孔隙率为50-80％，如此可使得生物涂层100具有较好的骨长入效果和长期稳定性，同时可使表面层110具有较高的粗糙度和摩擦系数，可使得所述生物涂层100具有良好的短期稳定性。
所述中间层120包括多个以规则的方式连接的第二单体，所述第二单体之间以及所述第二单体内部形成有多个第二通孔。所述第二单体为由多个第二连接杆连接而成的菱形十二面体。
由于所述中间层120中的多个第二单体以规则的方式连接，因此中间层120中的多个第二通孔可处于有序状态，从而可使得所述中间层120以及所述生物涂层100具有较好的力学性能。
其中，所述第二通孔的孔径为100μm-1000μm，所述中间层120的孔隙率为10-60％。
本实施例中，所述生物涂层100的总厚度为0.5-5.0mm，所述生物涂层100具有高孔隙率。所述生物涂层100可采用计算机软件设计并通过3D打印的方式一体成型，如此，可使所述表面层110和所述中间层120的孔隙率以可控的方式变化，因此所述生物涂层100中的多个第一通孔之间、多个第二通孔之间以及多个第一通孔之间与多个第二通孔之间的连通性较好。
参考图4，图4是本发明实施例一中的生物涂层100的孔隙率的变化示意图，所述中间层120的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率，且所述中间层120和所述表面层110中的孔隙率是均一的，孔隙率仅在中间层120与表面层110之间发生变化。由于表面层110的孔隙率相对较大，能够为组织细胞提供充足的长入空间，利于营养物质的运输和代谢废物的排出，从而具有更好的骨长入效果，而中间层120的孔隙率相对较小，能够提供更好的力学性能。
其中，可通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化。具体的，所述第一连接杆140的杆径较所述第二连接杆的杆径细，且所述表面层110中所述第一连接杆140的杆径相等，所述中间层120中所述第二连接杆的杆径相等，和/或所述表面层110中所述第一连接杆140的排列可较中间层120中所述第二连接杆的排列疏，且所述表面层110中所述第一连接杆140的排列疏密相等，所述中间层120中所述第二连接杆的排列疏密相等。
在其他的实施例中，所述生物涂层100的孔隙率的变化可与本实施例不相同。
参考图5，图5是本发明一种实施例中的生物涂层100的孔隙率的变化示意图，所述中间层120的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率，且所述中间层120和所述表面层110中的孔隙率在各层中从外到内逐渐变小，其中靠近所述表面层110的一侧为生物涂层100的外侧，靠近所述中间层120的一侧为生物涂层100的内侧。其中，表面层110的孔隙率相对较大，能够为组织细胞提供充足的长入空间，利于营养物质的运输和代谢废物的排出，从而具有更好的骨长入效果，而中间层120的孔隙率相对较小，能够提供更好的力学性能。其中，所述表面层110中所述第一连接杆140的杆径从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变粗，所述中间层120中所述第二连接杆的杆径从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变粗，所述表面层110中所述第一连接杆140的杆径整体较所述中间层120中所述第二连接杆的杆径细；和/或所述表面层110中的所述第一连接杆140的排列从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变密，所述中间层120中的所述第二连接杆的排列从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变密，所述表面层110中所述第一连接杆140的排列整体较所述中间层120中所述第二连接杆的排列疏。
参考图6，图6是本发明再一种实施例中的生物涂层100的孔隙率的变化示意图，所述中间层120的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率，且所述生物涂层100的孔隙率是整体从外到内逐渐变小，较佳地，中间层120和表面层110中的孔隙率由内到外连续梯度变化，连续梯度变化是指孔隙率呈线性变化，相比于孔隙率呈跳跃式梯度变化(例如仅在各层内呈逐渐变小)，层与层结合处容易产生应力集中而导致断裂，连续梯度变化不会出现明显的应力集中导致断层，中间层120的力学性能更好，表面层110的骨长入效果较好，并且中间层120和表面层110之间具有较好的过渡，可使生物涂层100具有更好的稳定性。其中，所述生物涂层100中的所述第一连接杆140和所述第二连接杆的杆径整体从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变粗，和/或所述生物涂层100中的所述第一连接杆140和所述第二连接杆的排列整体从生物涂层100的外侧到生物涂层100的内侧逐渐变密。
在一种实施例中，所述中间层120的数量为至少两个，所述表面层110和多个所述中间层120从所述生物涂层100的外侧到所述生物涂层100的内侧依次设置，所有生物涂层100的孔隙率从外到内逐渐变小，且每个所述中间层120和所述表面层110中的孔隙率是均一的。
在另一种实施例中，一个或者多个所述中间层120的孔隙率在各层中从外到内逐渐变小，和/或所述表面层110的孔隙率从外到内逐渐变小。
在再一种实施例中，多个所述中间层120的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率，且所述生物涂层100的孔隙率整体从外到内逐渐变小。
上述实施例中，所述生物涂层100为仿骨小梁结构。
本实施例还提供一种植入物。参考图7，图7是本发明实施例一中的植入物的结构示意图，所述植入物包括基底层200和上述实施例一中的生物涂层100，其中，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
实施例二
本实施例提供一种生物涂层100。本实施例中的生物涂层100与实施例一中的生物涂层100的区别在于，所述中间层120中多个第二单体以无序的方式连接。
参考图8和图9，图8是本发明实施例二中的生物涂层100的结构示意图，图9是图8中的生物涂层100的B部分的局部放大示意图，所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率，所述中间层120包括多个以无序的方式连接的第二单体。
由于生物涂层100中的多个第一通孔之间、多个第二通孔之间以及多个第一通孔之间与多个第二通孔之间的连通性对生物涂层100内的血管化有影响，连通性低易导致新生骨之间无法互相连接，整合性和连续性不足。虽然，所述中间层120中的多个第二单体以规则的方式连接，能够保证涂层的孔隙率和连通性好，但是其与真实松质骨结构还有较大差距。天然松质骨结构复杂，孔径呈正态分布，不同孔径的孔具有不同的生物学功能，而以无序的方式连接的第一单体，以及以无序的方式连接的第二单体中的第一通孔和第二通孔的结构与真实的松质骨的自然三维结构和生理十分接近，因此可进一步改善生物涂层100的微结构和生物力学性能。
其中，可通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化。所述中间层120和所述表面层110的孔隙率在各层内可以是均一的，仅在层与层之间变化，也可以是在各层中从外到内逐渐变小的，也可以是整个生物涂层100从外到内逐渐变小的。
本实施例还提供一种植入物。参考图10，图10是本发明实施例二中的植入物的结构示意图，所述植入物包括基底层200和上述实施例二中的生物涂层100，其中，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
实施例三
本实施例提供一种生物涂层100。本实施例中的生物涂层100与实施例一中的生物涂层100的区别在于，所述第二单体为钻石结构体。
参考图11和图12，图11是本发明实施例三中的生物涂层100的结构示意图，图12是图11中的生物涂层100的C部分的局部放大示意图，所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率，所述中间层120包括多个以规则的方式连接的第二单体。所述第二单体为由多个第二连接杆连接而成的钻石结构体。
参考图13，图13是本发明实施例三中的钻石结构体的结构示意图，所述钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆150，其中，四个所述第二连接杆150的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆150的另一端相互分离，四个所述第二连接杆150相互连接在一起的一端为正四面体的中心点，四个所述第二连接杆150的另一端分别位于所述正四面体的四个顶点上。
本实施例中，由于所述表面层110中的第一单体为菱形十二面体，所述中间层120中的第二单体为钻石结构体，表面层110和中间层120中的单体结构不同，因此，表面层110和中间层120中孔隙率和力学性能也可发生变化。相较于仅通过第一连接杆140和第二连接杆150的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化的生物涂层而言，本实施例中的生物涂层100可避免杆径过细以及过疏排列引起的第一连接杆140和第二连接杆150容易断裂的问题，此外，也可避免杆径过粗以及过密排列引起的粉末难清除问题。
优选的，本实施例中还可进一步通过第一连接杆140和第二连接杆150的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化。由于可结合表面层110和中间层120中采用不同单体对孔隙率的影响以及使第一连接杆140和第二连接杆150的杆径变化和/或疏密排列变化对孔隙率的影响，从而可结合这两种调整孔隙率的方式的优点，使得生物涂层100的稳定性和骨长入效果更好。
其中，所述中间层120和所述表面层110的孔隙率在各层内可以是均一的，仅在层与层之间变化，也可以是在各层中从外到内逐渐变小的，也可以是整个生物涂层100从外到内逐渐变小的。
本实施例还提供一种植入物。参考图14，图14是本发明实施例三中的植入物的结构示意图，所述植入物包括基底层200和上述实施例三中的生物涂层100，其中，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
实施例四
本实施例提供一种生物涂层100。本实施例中的生物涂层100与实施例一中的生物涂层100的区别在于，所述中间层120中多个第二单体以无序的方式连接，所述第二单体为钻石结构体。
参考图15和图16，图15是本发明实施例四中的生物涂层100的结构示意图，图16是图15中的生物涂层100的D部分的局部放大示意图，所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率，所述中间层120包括多个以无序的方式连接的第二单体。所述第二单体为由多个第二连接杆连接而成的钻石结构体。
与上一实施例相同，所述钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆，其中，四个所述第二连接杆的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆的另一端相互分离，四个所述第二连接杆相互连接在一起的一端为四面体的中心点，四个所述第二连接杆的另一端分别位于所述四面体的四个顶点上。
本实施例中，由于所述表面层110中的第一单体为菱形十二面体，所述中间层120中的第二单体为钻石结构体，表面层110和中间层120中的单体结构不同，因此，表面层110和中间层120中孔隙率和力学性能也可发生变化。相较于仅通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化的生物涂层100而言，本实施例中的生物涂层100可避免杆径过细以及过疏排列引起的第一连接杆140和第二连接杆容易断裂的问题，此外，也可避免杆径过粗以及过密排列引起的粉末难清除问题。
优选的，本实施例中还可进一步通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化。由于可结合表面层110和中间层120中采用不同单体对孔隙率的影响以及使第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化对孔隙率的影响，从而可结合这两种调整孔隙率的方式的优点，使得生物涂层100的稳定性和骨长入效果更好。
此外，由于天然松质骨结构复杂，孔径呈正态分布，不同孔径的孔具有不同的生物学功能，而以无序的方式连接的第一单体，以及以无序的方式连接的第二单体中的第一通孔和第二通孔的结构与真实的松质骨的自然三维结构和生理十分接近，因此可进一步改善生物涂层100的微结构和生物力学性能。
其中，所述中间层120和所述表面层110的孔隙率在各层内可以是均一的，仅在层与层之间变化，也可以是在各层中从外到内逐渐变小的。
本实施例还提供一种植入物。参考图17，图17是本发明实施例四中的植入物的结构示意图，所述植入物包括基底层200和上述实施例四中的生物涂层100，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
实施例五
本实施例提供一种生物涂层100。本实施例中的生物涂层100与实施例一中的生物涂层100的区别在于，所述中间层120中多个第二单体以无序的方式连接，所述第二单体为钻石结构体，且所述生物涂层100的孔隙率整体从外到内连续梯度变化。
参考图18和图19，图18是本发明实施例五中的生物涂层100的结构示意图，图19是图18中的生物涂层100的E部分的局部放大示意图，所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率，所述中间层120包括多个以无序的方式连接的第二单体。所述第二单体为由多个第二连接杆连接而成的钻石结构体。
与实施四例相同，所述钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆，其中，四个所述第二连接杆的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆的另一端相互分离，四个所述第二连接杆相互连接在一起的一端为四面体的中心点，四个所述第二连接杆的另一端分别位于所述四面体的四个顶点上。
本实施例中，由于所述表面层110中的第一单体为菱形十二面体，所述中间层120中的第二单体为钻石结构体，表面层110和中间层120中的单体结构不同，因此，表面层110和中间层120中孔隙率和力学性能也可发生变化。相较于仅通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化的生物涂层100而言，本实施例中的生物涂层100可避免杆径过细以及过疏排列引起的第一连接杆140和第二连接杆容易断裂的问题，此外，也可避免杆径过粗以及过密排列引起的粉末难清除问题。
优选的，本实施例中还可进一步通过第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化。由于可结合表面层110和中间层120中采用不同单体对孔隙率的影响以及使第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化对孔隙率的影响，从而可结合这两种方式调整孔隙率的优点，使得生物涂层100的稳定性和骨长入效果更好。
此外，由于天然松质骨结构复杂，孔径呈正态分布，不同孔径的孔具有不同的生物学功能，而以无序的方式连接的第一单体，以及以无序的方式连接的第二单体中的第一通孔和第二通孔的结构与真实的松质骨的自然三维结构和生理十分接近，因此可进一步改善生物涂层100的微结构和生物力学性能。
其中，所述中间层120的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率，且所述生物涂层100的孔隙率是整体从外到内逐渐变小，也就是中间层120和表面层110中的孔隙率由内到外连续梯度变化，不会出现明显的性质间断导致断层，中间层120的力学性能更好，表面层110的骨长入效果较好，并且中间层120和表面层110之间具有较好的过渡，可使生物涂层100具有更好的稳定性。
本实施例还提供一种植入物。参考图20，图20是本发明实施例五中的植入物的结构示意图，所述植入物包括基底层200和上述实施例五中的生物涂层100，其中，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
在实施例三、四、五中，中间层的第二单体皆为钻石结构体，其中，实施例三中的多个所述钻石结构体以规则的方式连接，实施例四和实施例五中的多个所述钻石结构体以无序的方式连接。以规则的方式连接的钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆，其中，四个所述第二连接杆的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆的另一端相互分离，四个所述第二连接杆相互连接在一起的一端为正四面体的中心点，四个所述第二连接杆的另一端分别位于所述正四面体的四个顶点上。以无序的方式连接的多个钻石结构体，其第二连接杆和第二连接杆之间的角度产生了变化，第二连接杆的长短也产生了变化，实际上无序的钻石结构体已经不是正四面体，而是变形的四面体。
由于，正四面体四个面均为三角形，结构关系非常稳固，因此能够提供非常好的力学性能。此外，由于每个点上只连接四根第二连接杆，而四根第二连接杆是使立体结构在空间中稳定需要的最少杆数，由此在相同的空间下可使四根第二连接杆间的孔隙较大同时可兼顾较好的力学稳定性。当调整第二连接杆的粗细以调整孔隙率时，在使得中间层具有较大孔隙率的同时，可避免杆径过细或过疏排列引起的易断裂问题，或者在使中间层具有较好的力学性能的同时，可避免杆径过粗和过密排列引起的粉末难以去除等问题。因此，钻石结构体是作为中间层的第二单体的最优方案，但在本发明其他实施例中，中间层的第二单体也可以是其他结构，本发明对此不作限制。
实施例六
本实施例提供一种生物涂层100。所述生物涂层100包括表面层110和中间层120。所述表面层110设置在所述中间层120上，所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，所述表面层110的孔隙率大于所述中间层120的孔隙率。
所述表面层110包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔。
所述第一单体可以是N面体，所述N≥10。例如，所述第一单体可为菱形十二面体、二十面体、三十二面体(足球烯结构)中的一种。所述二十面体的结构可参考图21，图21是本发明实施例六中的二十面体的结构示意图。
所述中间层120包括多个以规则的方式连接的第二单体，所述第二单体之间以及所述第二单体内部形成有多个第二通孔。
所述第二单体可以是M面体，所述M＜10。例如，所述第二单体可为四面体、立方体、八面体中的一种。
其中，所述第二单体还可为钻石结构体或者蜂窝结构体中的一种。
在其他的实施例中，所述第二单体还可以以无序的方式排列。
本实施例还提供一种植入物。所述植入物包括基底层200和上述实施例六中的生物涂层100，其中，所述中间层120设置在所述基底层200上，所述生物涂层中的表面层110设置在所述植入物的最外侧。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述中间层120的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
实施例七
本实施例提供一种生物涂层100。所述生物涂层100仅包括表面层110。
所述表面层110包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔。
所述第一单体可以是K面体，所述K≥4。例如，所述第一单体可为菱形十二面体、二十面体、三十二面体(足球烯结构)、四面体、立方体、八面体中的一种。
其中，所述第一单体还可为钻石结构或者蜂窝结构体中的一种。
本实施例还提供一种植入物。所述植入物包括基底层200和上述实施例七中的生物涂层100。其中，所述基底层200也可为多孔涂层，并且所述基底层200的孔隙率小于所述表面层110的孔隙率。
所述基底层200可采用3D打印的方式一体成型。所述植入物整体可采用3D打印的方式一体成型。
上述实施例中，由于所述表面层110设置在所述生物涂层100的最外侧，且所述表面层110包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔，即所述表面层110中的多个第一单体以无序的方式连接，因此表面层110中的多个第一通孔可处于无序状态，从而可便于相应的骨组织细胞长入表面层110中，进而改善骨长入效果和长期稳定性。
上述实施例中，由于还包括至少一层中间层120，所述表面层110和所有的所述中间层120从所述生物涂层100的外侧到所述生物涂层100的内侧依次设置，所述生物涂层100的孔隙率从所述生物涂层100的外侧到所述生物涂层100的内侧逐渐变小，因此所述生物涂层100的表面层110可具有较好的骨具有长入效果和长期稳定性，所述生物涂层100的中间层120可具有较好短期稳定性，所述生物涂层100整体的稳定性好。
上述实施例中，由于所述中间层120中的多个第二单体以规则的方式连接，因此中间层120中的多个第二通孔可处于有序状态，从而可使得所述中间层120以及所述生物涂层100具有较好的力学性能。
上述实施例中，由于第一单体和第二单体均以无序的方式连接，因此以无序的方式连接的第一单体中的第一通孔，以及以无序的方式连接的第二单体中的第二通孔的结构与真实的松质骨的自然三维结构和生理十分接近，因此可进一步改善生物涂层100的微结构和生物力学性能。
上述实施例中，由于表面层110中的第一单体与中间层120中的第二单体结构不同，因此，表面层110和中间层120中孔隙率和力学性能也不同，相较于仅通过第一单体以及第二单体中的第一连接杆140和第二连接杆的杆径变化和/或疏密排列变化使孔隙率发生变化的生物涂层100而言，可避免第一连接杆140和第二连接杆的杆径过细以及过疏排列引起的第一连接杆140和第二连接杆容易断裂的问题，此外，也可避免第一连接杆140和第二连接杆的杆径过粗以及过密排列引起的粉末难清除问题。
上述实施例中，由于所述中间层120和所述表面层110的孔隙率从所述生物涂层100的外侧到所述生物涂层100的内侧外连续梯度变化，因此，不易出现明显的性质间断导致断层，中间层120的力学性能更好，表面层110的骨长入效果较好，并且中间层120和表面层110之间具有较好的过渡，可使生物涂层100具有更好的稳定性。
上述实施例中，由于生物涂层100可采用3D打印的方式一体成型，如此，可使表面层110和中间层120的孔隙率以可控的方式变化，因此生物涂层100中的多个第一通孔之间、多个第二通孔之间以及多个第一通孔之间与多个第二通孔之间的连通性较好。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种生物涂层，其特征在于，包括表面层和至少一层中间层，所述表面层包括多个以无序的方式连接的第一单体，所述第一单体之间以及所述第一单体内部形成有多个第一通孔；所述表面层设置在所述生物涂层的最外侧，所述表面层和所有的所述中间层从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧依次设置，所述生物涂层的孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小；所述中间层包括多个第二单体，所述第二单体之间以及所述第二单体内部形成有多个第二通孔；所述表面层中的第一单体与所述中间层中的第二单体的结构不相同，所述第二单体是钻石结构体。
2.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，所述中间层包括多个以规则的方式连接的第二单体。
3.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，所述中间层包括多个以无序的方式连接的第二单体。
4.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，所述第一单体是N面体，所述N≥10。
5.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，所述第一单体是菱形十二面体、二十面体、三十二面体中的一种。
6.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，所述钻石结构体包括四个相互连接的第二连接杆，其中，四个所述第二连接杆的一端相互连接在一起，四个所述第二连接杆的另一端相互分离，四个所述第二连接杆相互连接在一起的一端为正四面体的中心点，四个所述第二连接杆的另一端分别位于所述正四面体的四个顶点上。
7.如权利要求2或3所述的生物涂层，其特征在于，所述中间层的数量为至少两个。
8.如权利要求2或3所述的生物涂层，其特征在于，所述中间层和所述表面层的孔隙率在各层内均一不变，但不同层中的孔隙率由所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小；或者，在各层中孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧逐渐变小，不同层中的孔隙率由所述生物涂层的外侧到内侧也逐渐变小；或者，孔隙率从所述生物涂层的外侧到所述生物涂层的内侧连续梯度变化。
9.如权利要求2或3所述的生物涂层，其特征在于，所述第一单体由多个第一连接杆连接而成，所述第二单体由多个第二连接杆连接而成；
所述第一连接杆的杆径较所述第二连接杆的杆径细，且所述表面层中所述第一连接杆的杆径相等，所述中间层中所述第二连接杆的杆径相等，和/或所述表面层中所述第一连接杆的排列可较中间层中所述第二连接杆的排列疏，且所述表面层中所述第一连接杆的排列疏密相等，所述中间层中所述第二连接杆的排列疏密相等；或者，
所述表面层中所述第一连接杆的杆径从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，所述中间层中所述第二连接杆的杆径从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，所述表面层中所述第一连接杆的杆径整体较所述中间层中所述第二连接杆的杆径细，和/或所述表面层中的所述第一连接杆的排列从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密，所述中间层中的所述第二连接杆的排列从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密，所述表面层中所述第一连接杆的排列整体较所述中间层中所述第二连接杆的排列疏；或者，
所述生物涂层中的所述第一连接杆和所述第二连接杆的杆径整体从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变大，和/或所述生物涂层中的所述第一连接杆和所述第二连接杆的排列整体从生物涂层的外侧到生物涂层的内侧逐渐变密。
10.如权利要求1所述的生物涂层，其特征在于，采用计算机软件设计并通过3D打印的方式一体成型。
11.一种植入物，其特征在于，包括基底层以及如权利要求1至10任一项所述的生物涂层，所述生物涂层设置在所述基底层上，所述生物涂层的表面层设置在所述植入物的最外侧。
12.如权利要求11所述的植入物，其特征在于，所述植入物整体通过3D打印的方式一体成型。
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