[发明专利]一种多尺度表面结构植入体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多尺度表面结构植入体，具体涉及一种增强组织结合强度和生物相容性的多尺度表面结构植入体及其制备方法。属于医疗技术领域。

背景技术

生物医学工程是21世纪最关键、最核心，应用最广泛的技术领域之一，其发展水平很大程度上决定了人类生命的长度和质量。生物医用材料是生物医学工程的重要分支，其最大特点是学科交叉广泛、应用潜力巨大、挑战性强。随着新材料、新技术、新应用的不断涌现，吸引了许多科学家投入这一领域的研究，成为当今研究最活跃的领域之一。其中，植入体作为典型的生物医用材料随着人口老龄化、中青年创伤的增多、疑难疾病患者的增加，其应用越来越多，尤其是作为世界人口最多的国家，中国已进入老龄化国家行列，生物材料的市场潜力将更加巨大。然而，植入体领域也存在很多问题，如生物活性差，植入体内后需要较长时间才能与骨组织形成结构和功能上的重构；缺乏骨诱导作用，骨结合强度低，植入体有时候会从骨里脱落，病人不得不忍受再次植入的痛苦，尤其是骨质疏松的老年人植入体成功率较低。因此，改善植入体和活体组织的结合能力是目前面临的一个重要问题。研究证明粗糙的植入体表面不仅可以促进细胞的增殖和分化，还可以促进细胞与骨的结合，提高植入体的生物相容性和力学性能。

L.Scheideler等研究发现，在微结构化的培养基上生长的细胞有更好的固定接触能力。细胞和表面结构的交错结合可以引起机械联锁效应，这可以增强植入体在组织中的固定[Friederike Pfeiffer,Bertram Herzog,Dieter Kern,Lutz Scheideler,Jurgen Geis-Gerstorfer,Hartwig Wolburg.Cell reactions to microstructured implant surfaces，Microelectronic Engineering67-68，(2003)913-922（细胞对微结构植入体表面的反应，微机电工程67-68，(2003)913-922）；L.Scheideler,J.Geis-Gerstorfer,D.Kern,F.Pfeiffer,F.Rupp,H.Weber,H.Wolburg.Investigation of cell reactions to microstructured implant surfaces.Materials Science and Engineering C23(2003)455–459]（细胞对微结构植入体表面反应研究，材料科学与工程C23(2003)455–459）。Sinan Filiz等在PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料上加工不同尺寸微倒钩，植入活体后，由于微倒钩的存在，植入体不宜松动和脱落。[Sinan Filiz,Luke Xie,Lee E.Weiss,O.B.Ozdoganlar.Micromilling of microbarbs for medical implants（微倒钩生物植入体的微铣削加工）。International Journal of Machine Tools&Manufacture48(2008)459–472.]。Y.Yoshida等人在钛棒上加工出具有微粗糙度的螺纹，然后通过阳极氧化在钛棒表面生成一层生物活性的二氧化钛膜，通过动物实验发现粗糙度小于0.1μm时，可以使植入体的牵出力矩增加，生物活性增强[Y.Yoshida,K.Kuroda,R.Ichino,N.Hayashi,N.Ogihara,Y.Nonaka.Influence of surface properties on bioactivity and pull-out torque in cold thread rolled Ti rod—Development of bioactive metal-forming technology.CIRP Annals-Manufacturing Technology61(2012)579–582.（表面性能对冷轧螺纹钛棒的生物反应和牵出力矩的影响-具有生物活性金属成形技术的开发）]。

以上这些研究的侧重点在植入体表面微米级结构的加工和实验，没有很少涉及纳米尺度的表面改性，单一的尺度带来的效果远没有多尺度表面结构的综合效应优良。