本發(fā)明涉及鈦及鈦合金加工領(lǐng)域,具體為一種激光輔助制備的新型抗剝脫tnts牙種植體。

背景技術(shù)：

1、鈦(ti)及其合金因其優(yōu)異的生物相容性和機(jī)械性能，被廣泛認(rèn)可為臨床應(yīng)用中牙種植體的首選材料。然而，它們的生物功能尚不充分，對于患有骨質(zhì)疏松癥和糖尿病等疾病的患者，其修復(fù)效果仍不理想。研究表明，通過陽極氧化在鈦表面形成的二氧化鈦納米管(tnts)涂層具有多種生物功能，顯著增強(qiáng)了鈦種植體的骨結(jié)合能力。垂直排列的tnts首先作為局部藥物遞送的平臺，促進(jìn)藥物分子的控釋。此外，tnts增加的表面積增強(qiáng)了其抗細(xì)菌感染和氧化應(yīng)激的能力。而且，tnts的空心管狀結(jié)構(gòu)的彈性模量類似于松質(zhì)骨，能夠巧妙地管理負(fù)載分布和能量耗散，減少應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，從而延長種植體的使用壽命。盡管有這些優(yōu)勢，tnts在機(jī)械應(yīng)力下易出現(xiàn)開裂、分層和剝離。在植入骨骼時，tnts會遇到摩擦力，而在嵌入頜骨后，它們必須承受持續(xù)的咀嚼壓力，這兩者都可能導(dǎo)致涂層的磨損和脫落。這種涂層脫落可能會引發(fā)免疫炎癥反應(yīng)，阻礙骨結(jié)合，并影響種植體的長期穩(wěn)定性因此，盡管tnts在先進(jìn)牙種植體中具有巨大潛力，克服與機(jī)械穩(wěn)定性相關(guān)的挑戰(zhàn)對于其臨床應(yīng)用至關(guān)重要。

2、為增強(qiáng)tnts的機(jī)械穩(wěn)定性，已提出了多種方法。其中一類方法側(cè)重于提高tnts與鈦基底之間的界面粘附性，以增強(qiáng)涂層的抗分層能力。例如，向陽極氧化電解液中添加硼酸已被發(fā)現(xiàn)能有效減少氟含量，從而增強(qiáng)納米管層與鈦基底之間的界面粘附力。另一類方法則通過激光誘導(dǎo)表面改性等技術(shù)，部分晶化二氧化鈦，從而顯著提升其機(jī)械性能。此外，通過聚合物填充tnts也被證明可以增強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度。然而，在植入手術(shù)過程中，種植體在插入過程中會經(jīng)歷高扭矩，并且必須承受橫向摩擦力，現(xiàn)有的增強(qiáng)措施仍無法有效防止tnts因內(nèi)在粘結(jié)性差和薄管壁的問題而導(dǎo)致的磨損和脫落。

3、本發(fā)明針上述問題，提出一種潛在的策略，即利用具有互鎖的凸起和凹陷圖案的分級微圖案結(jié)構(gòu)，避免納米管與骨界面的直接接觸，從而保護(hù)tnts結(jié)構(gòu)。這些微圖案可以將不穩(wěn)定的涂層包裹在這些微圖案中，從而避免與摩擦力接觸。具體地，利用皮秒激光刻蝕技術(shù)輔助微圖案化技術(shù)，通過激光誘導(dǎo)的熱效應(yīng)選擇性地去除指定區(qū)域的光刻膠，從而創(chuàng)建微線條圖案，隨后，在這些激光刻蝕的微線條圖案區(qū)域直接進(jìn)行陽極氧化，形成獨特的l-tnts結(jié)構(gòu)，但截至目前，有關(guān)此方面的研究未有報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何改善有效防止tnts因內(nèi)在粘結(jié)性差和薄管壁的問題而導(dǎo)致的磨損和脫落，增強(qiáng)其抗剝脫和耐磨性能。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種激光輔助制備的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜，包括以下步驟：

3、(1)在鈦基材料表面非圖案區(qū)域旋涂光刻膠；

4、(2)對所述鈦基材料表面圖案區(qū)域進(jìn)行蝕刻；

5、(3)對所述蝕刻區(qū)域進(jìn)行陽極氧化；

6、(4)去除光刻膠，得到抗剝脫l-tnts陣列薄膜；

7、所述新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜表面結(jié)構(gòu)為tnts內(nèi)嵌于刻蝕形成的凹槽內(nèi)。

8、優(yōu)選地，所述圖案形狀為條形。

9、優(yōu)選地，所述條形圖案的寬度為50-600μm。

10、優(yōu)選地，所述條形圖案的寬度為150-300μm。

11、更優(yōu)選地，所述條形圖案的寬度為300μm。

12、優(yōu)選地，所述條形圖案的寬度為50-150μm、150-300μm或300-600μm。

13、優(yōu)選地，所述條形圖案的深度為10-50μm，優(yōu)選地，所述條形圖案的深度為20μm。

14、優(yōu)選地，所述步驟(2)中的刻蝕選用物理刻蝕或化學(xué)刻蝕。

15、優(yōu)選地，所述化學(xué)刻蝕選用激光刻蝕。

16、優(yōu)選地，所述激光選用皮秒紫外激光。

17、優(yōu)選地，所述步驟(2)中所述皮秒紫外激光的功率為1.5-45w，優(yōu)選地，所述皮秒紫外激光的功率為15w。

18、優(yōu)選地，所述步驟(3)中陽極氧化使用的電解液包括去離子水、甘油和氟化銨，且離子水、甘油和氟化銨的比例為：50:50:1。

19、優(yōu)選地，所述步驟(3)中陽極氧化的電壓為10-100v，時間為0.5-1.5h

20、優(yōu)選地，所述步驟(3)中陽極氧化的電壓為30v，時間為1h。

21、優(yōu)選地，所述步驟(1)中旋涂光刻膠的步驟為使用旋涂機(jī)以3000rpm的速度旋涂10μl的光刻膠，旋轉(zhuǎn)20秒以涂覆l-tnts樣品。

22、優(yōu)選地，所述新型抗剝脫tnts陣列薄膜的制備方法還包括前處理步驟：對鈦基材料進(jìn)行拋光，并清洗、烘干；

23、在本發(fā)明的較佳實施方式中，本發(fā)明提供了一種抗剝脫l-tnts陣列薄膜，其通過前述方法制備得到。

24、在本發(fā)明的另一較佳實施方式中，本發(fā)明提供了一種鈦基牙種植體，所述牙種植體表面經(jīng)l-tnts陣列薄膜修飾。

25、在本發(fā)明的再一較佳實施方式中，本發(fā)明提供了本發(fā)明所述的l-tnts陣列薄膜在提高鈦植入體耐磨損性能和成骨分化能力的應(yīng)用。

26、本發(fā)明的突出特點和有益效果是：

27、本發(fā)明新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜利用具有互鎖的凸起和凹陷圖案的分級微圖案結(jié)構(gòu)，避免納米管與骨界面的直接接觸，從而保護(hù)tnts結(jié)構(gòu)，l-tnts陣列薄膜的微圖案結(jié)構(gòu)尺寸的精確控制增強(qiáng)了l-tnts的抗剝脫和耐磨性能；此外，l-tnts還可以在鈦種植體的彎曲表面上制備，雖然tnts結(jié)構(gòu)內(nèi)嵌于鈦基材料的凹陷結(jié)構(gòu)中，但l-tnts仍保留了納米管結(jié)構(gòu)促進(jìn)成骨細(xì)胞生長和分化的能力；這些特點使l-tnts具有顯著的潛力，以改善整體種植體性能，推進(jìn)tnts的商業(yè)應(yīng)用，并為多功能種植體研究奠定堅實基礎(chǔ)。

28、以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

技術(shù)特征：

1.一種鈦基牙種植體，所述牙種植體表面經(jīng)抗剝脫l-tnts陣列薄膜修飾。

2.一種激光輔助制備的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述圖案形狀為條形。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述條形圖案的寬度為50-600μm，優(yōu)選地，條形圖案的寬度為150-300μm，更優(yōu)選地，條形圖案的寬度為300μm；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的刻蝕選用物理刻蝕或化學(xué)刻蝕，化學(xué)刻蝕優(yōu)選激光刻蝕，激光優(yōu)選皮秒紫外激光；

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中陽極氧化使用的電解液包括去離子水、甘油和氟化銨，且離子水、甘油和氟化銨的比例為：50:50:1，任選地，所述步驟(3)中陽極氧化的電壓為10-100v，時間為0.5-1.5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中旋涂光刻膠的步驟為使用旋涂機(jī)以2000-4000rpm的速度旋涂5-15μl的光刻膠，旋轉(zhuǎn)10-50秒以涂覆l-tnts樣品。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法，其特征在于，所述l-tnts陣列薄膜的制備方法還包括前處理步驟：對鈦基材料進(jìn)行拋光，并清洗、烘干。

9.權(quán)利要求2-8所述的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜的制備方法制得的抗剝脫l-tnts陣列薄膜。

10.權(quán)利要求2-8所述的制備方法制得的新型抗剝脫l-tnts陣列薄膜或權(quán)利要求9所述的抗剝脫l-tnts陣列薄膜在提高鈦植入體耐磨損性能和成骨分化能力的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及鈦及鈦合金加工領(lǐng)域，具體為一種激光輔助制備的新型抗剝脫TNTs牙種植體，所述新型抗剝脫L?TNTs陣列薄膜的制備方法包括以下步驟：(1)在鈦基材料表面非圖案區(qū)域旋涂光刻膠；(2)對所述鈦基材料表面圖案區(qū)域進(jìn)行蝕刻；(3)對所述蝕刻區(qū)域進(jìn)行陽極氧化；(4)去除光刻膠，得到激光輔助制備的新型抗剝脫TNTs陣列薄膜；所述新型抗剝脫L?TNTs陣列薄膜表面結(jié)構(gòu)為TNTs內(nèi)嵌于刻蝕形成的凹槽內(nèi)。本發(fā)明新型抗剝脫L?TNTs陣列薄膜的微圖案結(jié)構(gòu)尺寸的精確控制增強(qiáng)了L?TNTs的抗剝脫和耐磨性能；L?TNTs還可以在鈦種植體的彎曲表面上制備，且仍保留了納米管結(jié)構(gòu)促進(jìn)成骨細(xì)胞生長和分化的能力；L?TNTs改善了整體種植體性能，推進(jìn)TNTs的商業(yè)應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：劉勁松,尹保迪,高鵬,呂磊,孫浩波,吳淑怡,鄧振南
受保護(hù)的技術(shù)使用者：溫州醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6