[发明专利]一种骨修复体粗糙表面的微孔处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及骨组织修复技术领域，尤其是涉及一种骨修复体粗糙表面的微孔处理方法。

背景技术

钛合金的人工关节、颅颌面骨修复体等外科植入件在骨外科手术中的使用相当普遍，通过对钛植入件临床使用状态的长期观察发现，钛合金植入件植入活体后会引起相应的生物反应，从而在植入件周围形成包裹，在显微镜下可以清楚观察到活体骨组织与材料间的界面。现如今，已有研究表明增加植入件界面的粗糙度可以改善活体细胞的附着、增生能力，从而形成紧密的界面结构。而对骨组织工程支架材料的研究表明，孔径在100-250μm间的微孔结构有利于间充质干细胞和成骨细胞的附着以及微血管结构的长入。因而如何在植入件即骨修复体表面形成均匀连续的粗糙微孔结构即成为应该解决的首要难题。

目前，获取含有微孔结构粗糙表面的处理方法主要有机械法、化学法等两大类。机械法中最常用的是表面喷丸技术，其是采用不同粒度的金属微球或陶瓷粉末，并通过喷砂机高速加压打击待处理金属表面，从而最终形成粗糙表面。化学法则主要包括碱热处理法和微弧阳极氧化法，前者是通过将待处理的钛合金材料制植入件浸渍于高温的氢化钠溶液中，而使其表面产生碱腐蚀以呈现出粗糙的微孔结构；后者是采用电化学放电原理在待处理钛合金表面形成粗糙的微孔结构。

但是，实践中上述所有方法均无法获得指定尺寸的微孔结构，其所处理的微孔尺寸不可控，而且所得到的粗糙面凹痕浅，不能最大程度地提高骨组织的附着与增生能力，因而所得到的钛合金植入件与活体骨组织之间的结合能力差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种骨修复体粗糙表面的微孔处理方法，工序步骤简单、操作简便、可控性强且加工成本低，解决了在外科植入件表面形成均匀连续粗糙微孔结构的难题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种骨修复体粗糙表面的微孔处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(a)激光刻蚀：首先，确定骨修复体即金属外科植入件的待处理表面，其待处理表面为骨修复体上与人体骨长期接触部位的表面，之后再采用激光雕刻机并按照常规的激光刻蚀方法在待处理表面上刻蚀多个均匀且连续分布的微孔；

所述激光雕刻机的激光输出功率为10～25w，刻蚀时其激光发射口与被刻蚀表面的距离为1.5～2.5mm；所述微孔的横截面积为1950～200000μm²，深度为5～500μm；

(b)化铣：首先，在耐酸腐蚀容器中配制化铣用的酸溶液，所述酸溶液由工业氢氟酸HF、工业硝酸HNO₃和水H₂O按体积比为1∶2.5～3.5∶5.5～6.5的比例混合配制而成，或者由工业硝酸HNO₃、工业氢氟酸HF、过氧化氢H₂O₂和水H₂O按重量比为8～12∶3∶3∶82～86的比例混合配制而成；之后将步骤(a)中经激光刻蚀后的骨修复体放入上述耐酸腐蚀容器中所配制好的酸溶液里，对经激光刻蚀后所得到的粗糙微孔表面进行化铣；之后用水清洗经化铣后的骨修复体表面便得到待处理表面(1)带均匀连续粗糙微孔结构的骨修复体；

所述化铣反应过程在室温下进行，即化铣时所处的外界环境温度为20℃-35℃，其化铣反应时间为1～5min。

作为本发明的一种优选方案，步骤(a)中所述微孔的形状为圆形、三角形、方形、矩形或多边形。

作为本发明的另一种优选方案，所述圆形微孔的孔径为50～500μm，深度相应为孔径的1/10～1/5。

作为本发明的又一种优选方案，步骤(a)中所述骨修复体的材料为钛合金、不锈钢、或钴铬合金。

作为本发明的进一步优选方案，步骤(a)中所述的激光雕刻机为带有CAD软件编程控制器的激光雕刻机，按常规的激光定点打孔方法，刻蚀前将临床需要所选择确定的微孔的特定图形经CAD软件编程后导入CAD软件编程控制器，由CAD软件编程控制器自动控制激光雕刻机按导入图形的形状、所设定的刻蚀深度对待处理表面进行定点刻蚀。

作为本发明的再一种优选方案，步骤(b)中所述的工业氢氟酸HF、工业硝酸HNO₃和水H₂O的体积比为1∶3∶6。