[发明专利]一种金属植入物生物活性涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属植入物生物活性涂层及其制备方法。

背景技术

金属材料凭借优异的综合力学性能和工艺性能成为人体硬组织替代物和修复物的重要的备选材料。但目前临床广泛使用的金属材料主要存在生物活性方面的问题。针对现有医用金属材料生物活性上的不足，一种有效的方法是采用表面工程的方法对其进行表面改性，使金属材料的生物活性大幅度提高，从而更适合于医学应用的要求。

目前，为了赋予金属植入物以生物活性，通常的做法是在金属表面制备一层具有生物活性的陶瓷膜层。此膜层成分通常为各种磷酸钙，例如，羟基磷灰石，β磷酸三钙等。目前表面制备此类生物活性涂层的方法主要有：等离子喷涂法、溶胶-凝胶法、脉冲激光法、电化学沉积法法。

等离子喷涂是现在临床上研究较为成熟、应用最多的方法。但等离子喷涂方法的缺点：喷涂过程中的高温导致涂覆的活性涂层部分变质、与基板不能形成牢固的结合、在体液中容易发生降解等。溶胶-凝胶法，溶胶-凝胶制备的涂层缺点是涂层与基体的结合力较差，较难获得无微观缺陷的膜层，生产周期相对较长，仅适用于实验室小批量生产。脉冲激光沉积法制备的薄膜，此沉积技术的缺点是基板与涂层结合强度不高。电化学结晶沉积法，电泳沉积法和电化学结晶沉积法可以在形状复杂和多孔的生物活性涂层，而且膜层厚度较大，其厚度和表面形貌容易控制，但该方法制备的涂层也存在结合强度不高的问题。

经查新，检索到金属表面制备生物活性涂层有关专利如下：

申请号为CN200910041438.3的专利公开了一种在金属表面生物活性涂层的设计和制备方法。该申请涂层以基体为基底，由里向外各层的成分分别为：钛粉层，钛粉和羟基磷灰石混合层，羟基磷灰石层。该发明涂层具有高度稳定性，采用了梯度设计，可以降低涂层材料与种植体之间的热膨胀系数、弹性模量差值，从而使涂层的残余应力降低，该发明涂层运用低压等离子技术进行喷涂，降低了涂层的孔隙率，提高涂层与种植体基体的结合强度。但是等离子喷涂存在的高温导致涂覆的羟基磷灰石部分变质、形状复杂的部位难以喷涂，存在死角的问题仍难以解决。

申请号为CN201010220366.1的专利公开了一种金属制备羟基磷灰石/氧化锆梯度涂层的电化学方法。该方法如下：在具有三电极系统的电解槽中进行电沉积，待涂层的医用钛为工作电极；先在一定浓度和pH的硝酸氧锆溶液中电沉积出Zr(OH)4镀层；随后在一定浓度和pH的硝酸钙和磷酸二氢铵组成的电解液中沉积CaHPO42H2O镀层；得到的涂层材料经真空烧结，保温，得到HA/ZrO2复合镀层。涂层中的成分均以离子形式沉积到基材上。该方法由于采用了ZrO2过渡层，涂层与Ti基结合强度有显著提高，且避免了喷涂工艺中的死角问题。

申请号为CN201010588579.X的专利公开了一种钛种植体表面生物活性涂层及其制备方法，其特征是：把羟基磷灰石粉末凝胶化后喷雾干燥成粒子小于45μm的粉末，喷涂于钛种植体后，再进行干式浸渍，而后放入电炉中，在850℃～950℃的温度中加热烧结10～50分钟，所述钛种植体的表面是使用钙磷酸盐粒子为媒体，采用研磨介质喷砂法进行表面处理。该发明通过对钛种植体进行羟基磷灰石涂层包覆，使涂层上的羟基磷灰石的成分不发生变化。但该发明制备的涂层整体结合强度不高。

申请号为CN201010144508.0的专利公开了一种在医用镍钛合金表面制备羟基磷灰石生物活性膜层的方法。该方法为：一、对医用镍钛合金表面处理；二、配置含有钙和磷的电解液；三、以医用镍钛合金为阳极，不锈钢为阴极，设置电参数，在溶液中进行微弧氧化，得到含有钙磷的氧化膜；四、在水热高压釜中进行水热处理，膜层中的钙磷从膜层中游离出来，在钛合金表面局部过饱和析出，形成羟基磷灰石涂层。该发明通过微弧氧化和水热处理直接在医用镍钛合金上制备结合力较高的羟基磷灰石膜层，且羟基磷灰石晶体结晶度高，生物活性号。但是，由于在水热处理合成羟基磷灰石的钙和磷来自微弧氧化膜层，因此，钙磷的来源很少，形成的羟基磷灰石非常有限。

尽管目前已有采用微弧氧化在金属上制备活性层的报道，但是采用的微弧氧化配方一般都不添加钙盐，而添加钙磷的配方中都是只添加钙磷盐。以上两种配方对制备活性层都存在缺点。不添加钙磷的配方形成的活性层生物活性不够。而只添加钙磷盐的配方，会形成磷酸钙大量析出，造成溶液中导电离子浓度很低，不利于氧化膜的生长。

发明内容