[发明专利]悬浮液等离子喷涂制备多孔羟基磷灰石涂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔羟基磷灰石涂层的制备方法，属于生物医用材料制备技术领域。

背景技术

羟基磷灰石(化学式：Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)是组成骨和牙等人体硬组织的主要无机相成分，具有良好的生物活性及生物相容性。以生物医用金属作为基底材料，利用粉末等离子喷涂技术在其表面涂覆羟基磷灰石涂层所形成的复合生物材料，既具有生物医用金属优良的力学性能，又具有羟基磷灰石良好的生物活性及生物相容性，是一种理想的硬组织替换和修复材料，已在牙种植体、人工关节等医疗植入器械方面取得了广泛而成功的商业化应用。粉末等离子喷涂技术，利用5000-10000℃高温等离子体在极短时间内将用以涂敷的羟基磷灰石粉末加热熔化，并以300m/s的高速击打在生物医用金属表面，从而使羟基磷灰石粉末与作为基底的生物医用材料之间牢固结合形成植入体。但是，植入体表面的羟基磷灰石涂层通常较为致密，孔隙很少，其扫描电镜照片见图1。将其植入机体缺损部位后，新生组织较难长入植入体表面，影响植入体与骨之间的结合，从而影响植入体的早期固定及长期的植入稳定性。

解决上述植入体表面致密而产生问题的最佳途径是制备多孔羟基磷灰石涂层。然而，由于受等离子喷涂特殊工艺原理的限制，利用等离子喷涂技术制备多孔羟基磷灰石涂层的技术难度较大，通常很难得到具有较好多孔结构的羟基磷灰石涂层。国际上也采用等离子体喷涂多孔钛，能得到较好的三维多孔结构，具有较好的力学强度。但由于其自身生物惰性，需要进行后续的生物活化处理以提高其生物活性：如酸处理、碱处理、酸碱处理、阳极氧化，不仅耗时冗长，经碱热处理的多孔钛涂层的生物活性也不如多孔磷酸钙材料，成骨所需时间要长得多。[Takemoto M，Fujibayashi S，Neo M，Suzuki J，Matsushita T，Kokubo T，Nakamura T.Osteoinductive porous titanium implants：Effect of sodium removal bydilute HCl treatment.Biomaterials，2006，27(13)：2682-2691]

本发明的发明人前期研究(CN101250681和CN101250682)中提供了一种悬浮液等离子喷涂制备羟基磷灰石生物活性涂层的方法和喷涂装置，该方法将现有的粉末等离子喷涂改为液相等离子喷涂，将羟基磷灰石悬浮液通过电子蠕动泵等方式传送到悬浮液注入系统中，注入等离子火焰中心的高温区域，悬浮液与等离子喷枪喷射的高温等离子火焰发生热交换，随后经过液滴的破碎和细化，溶剂的蒸发，喷涂原料的熔融，直接在作为基底的生物医用金属材料表面沉积生成结构均匀性好的羟基磷灰石生物活性涂层。而且，悬浮液等离子喷涂制备多孔羟基磷灰石涂层所需的喷涂原料直接采用湿化学法合成，省略了粉末等离子喷涂原料的制备过程中湿化学法合成后的陈化、喷雾干燥、粉末造粒球化、煅烧、粉碎、球磨和分筛等复杂工艺环节，具有更好的时间和成本优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多孔羟基磷灰石涂层的制备方法。该方法是在发明人的前期研究成果-悬浮液等离子喷涂制备羟基磷灰石生物活性涂层的方法的基础上进行的改进，制备得到的羟基磷灰石生物活性涂层为多孔结构，将大大提高涂层的生物活性、骨长入能力等多种生物学性能。

本发明的技术方案在羟基磷灰石悬浮液中加入造孔剂，造孔剂在喷涂过程中通过分解和气化，在羟基磷灰石悬浮液液滴的破碎和细化，溶剂的蒸发，造孔剂的分解和气化，喷涂原料的熔融及在作为基底的生物医用材料表面沉积的过程中确保涂层获得多孔结构。

为了本发明的目的，所述羟基磷灰石悬浮液的固含量为16％-45％。所述造孔剂为无水乙醇、碳酸铵、碳酸氢铵、过氧化氢或者去离子水。