[发明专利]一种仿生多功能的钛基植入体表面构建方法

说明书

技术领域

本发明属于医用材料制造技术领域，涉及一种具有多尺度三维立体网络复合结构的钛基体内植入材料表面的制备方法，尤其涉及一种仿生多功能的钛基植入体表面的构建方法。

技术背景

种植体与周围骨组织形成骨整合（osseointegration）是种植成功的关键。种植体表面性质在影响种植体周围细胞行为中发挥重要作用，是决定骨整合速度和程度的关键因素之一。研究和临床实践发现，粗糙微米尺度表面钛基种植体有利于骨整合。该类种植体植入后其骨整合方式是骨与种植体之间的直接接触成骨，种植体表面形貌能通过直接或间接的方式诱导和促进细胞的生物学活性，进而促进骨整合。其中临床最有典型代表性的是Nobled的TUnite^TM和ITI的SLA ?种植体系，他们都是在种植体表面形成了微米级多孔凹坑结构。

众多研究表明，新骨形成的环境基质是一种在微米、亚微米、纳米尺度具有三维阶层的复杂结构。主要是直径在几十至上百微米、深度在一个微米左右、具有不同的走向胶原纤维束。模拟体内新骨形成的形貌环境，构建三维的具有微米/亚微米/纳米多尺度复合结构表面的种植体，其表面不同尺度的形貌结构在骨整合过程中发挥不同但又相互协作促进的作用，期望可加速种植体表面的骨整合和维持种植体长期稳定性。

与此同时，如果在构建具有高成骨活性的新的种植体表面的基础上，也赋予其表面良好的抑菌功能，可以较大幅度地降低种植体植入后窗口期感染几率,这不仅具有较大的科学意义而且具有极大的应用背景。如果能利用种植体表面形貌的构建来达到这一目的，无疑是上佳的选择。因为这样可以避免其他方法带来的副作用或弊端，如种植体表面引入抗生素、金属离子等材料所引发的耐药、过敏或其他细胞毒性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种仿生多功能的钛基植入体表面构建方法，是一种三维网络多尺度复合结构的种植体表面构建方法，通过以下步骤实现：

（1）喷砂：用20~80目的金钢砂、氧化铝、喷丸玻璃珠、铝珠、钢砂、钢珠、塑料砂、树脂砂、核桃砂、氧化铈、氧化锆等对光滑的种植体表面进行喷砂处理，喷砂压力为4~8bar，最佳压力为4~6bar，其中40~60目砂为最佳，喷砂时间为10~600秒，其中最佳喷砂时间为40~80秒。喷砂后的种植体，先后用丙酮、乙醇和纯水超声清洗15分钟，氮气吹干。获得十几微米到几十微米的坑状切削结构样起伏。

（2）酸蚀：喷砂处理后的种植体用浓硫酸（质量浓度为98%）和浓盐酸（质量浓度约为35%~38%）混合酸溶液加热处理0.1~10分钟，其中浓硫酸：浓盐酸的质量比为0.01:1至1:0.01，且酸的质量总浓度不低于20%，其中最佳处理时间为10~400秒，最佳温度为60℃至沸腾。处理后的种植体立即置于蒸馏水中清洗，在喷砂获得的几十个微米的起伏上酸蚀出微米级别的凹坑增大了比表面积和层级结构，大大增大了种植体的表面积。

（3）碱处理：酸处理后的种植体用NaOH溶液处理，其中NaOH的质量浓度为0.1%至饱和，处理温度为0℃至沸腾，处理时间为0.1~120分钟，其中最佳质量浓度为1%~50%，最佳处理温度为30℃~90℃，最佳处理时间为1~60分钟。经过碱处理，在微米级、亚微米级结构上又构建了新的类似细胞外基质的三维立体的网络结构。

本发明的另一个目的是提供所述方法在制备仿生多功能的钛基植入体表面中的应用。本发明提供了一种新型的钛基植入体三维表面形貌构建的新方法，创制了一种具有仿细胞外基质三维结构的微纳复合表面。经酸蚀后在喷砂获得的几十个微米的起伏上酸蚀出微米级别的凹坑增大了比表面积和层级结构，大大增大了种植体的表面积，经碱处理后，在微米级、亚微米级结构上又构建了新的类似细胞外基质的三维立体的网络结构，经本发明方法处理后的钛基植入体表面在促进植入体成骨活性的同时，亦能达到种植体表面直接抑菌的目的。与临床应用最广泛的种植体之一SLA相比，该表面具有优异的成骨活性和抗菌性能，对于增强种植体的骨整合、降低种植相关感染、提高种植成功率具有重要意义。具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是实施例1 SEM观察结果。

图2是实施例2 SEM观察结果。

图3是实施例3 SEM观察结果。

图4是实施例4 SEM观察结果。

图5是实施例5 SEM观察结果。

图6是实施例6 SEM观察结果。

图7是实施例7 SEM观察结果。

图8是实施例8 SEM观察结果。