一種表面多孔生物活性種植體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于醫(yī)用生物植入材料領(lǐng)域，具體涉及一種表面多孔生物活性種植體。
【背景技術(shù)】
[0002] 鈦及鈦合金材料用于人體植入物已經(jīng)有30多年歷史，現(xiàn)在也是最主要的骨科植 入物、口腔科植入物等材料。鈦及鈦合金作為植入材料，特別是永久性植入材料如人工關(guān) 節(jié)、人工椎間盤、牙種植體等，必須使人體組織和金屬植入物表面發(fā)生直接作用，才能使植 入物與周圍組織融合，并形成良好的骨性結(jié)合。隨著生物醫(yī)學(xué)工程和表面處理技術(shù)的發(fā)展， 通過各種現(xiàn)代技術(shù)手段對(duì)鈦及鈦合金表面改性,可大幅改善植入材料的生物相容性、生物 活性、抗腐蝕能力等。常規(guī)的處理方法一般包括：陽(yáng)極氧化、噴涂技術(shù)、噴砂-酸蝕處理、堿 處理、熱處理等。
[0003] 在中國(guó)專利200610136835. 5 "一種多孔結(jié)構(gòu)鈦種植體及制備方法"中對(duì)多孔外層 進(jìn)行堿熱處理，仿生沉積羥基磷灰石，中國(guó)專利200710016777. 7 "一種高生物活性表面多 孔種植體復(fù)合材料制備方法"中提供了生物相容性好，骨牢固結(jié)合，骨內(nèi)愈合期短的種植體 材料，中國(guó)專利200410062209. 1"在純鈦牙種植體表面制備具有生物活性多孔結(jié)構(gòu)的方法" 可以實(shí)現(xiàn)緊密的生物化學(xué)結(jié)合，提高牙種植體的臨床成功率。但是采用傳統(tǒng)3D打印種植體 存在機(jī)械強(qiáng)度不高，裝配精度無(wú)法滿足實(shí)際需要、制造成本高等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種機(jī)械強(qiáng)度高、加工過程簡(jiǎn)單、制造成本低的表面多孔生 物活性種植體。
[0005] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是一種表面多孔生物活性種植體；所述種植體是由頭 部、中部、尾部三段結(jié)構(gòu)沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部是與修復(fù)基臺(tái)連接的 連接結(jié)構(gòu)，中部是由3D打印而成的多孔套管，尾部是螺栓結(jié)構(gòu)；所述頭部和尾部是機(jī)械加 工而成的。
[0006] 優(yōu)選的所述連接結(jié)構(gòu)的外表面是螺紋段，所述多孔套管的外表面環(huán)形陣列地分布 有通孔，螺栓結(jié)構(gòu)是帶有自攻槽的錐形體，所述頭部、中部、尾部是通過限位螺栓固定連接 成組合體，對(duì)組合體外表面進(jìn)行噴砂-酸蝕的表面處理。
[0007] 優(yōu)選的種植體外徑是2-7mm，所述螺紋段長(zhǎng)度是l-8mm，多孔套管長(zhǎng)度是2-12mm， 螺栓結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是l_6mm，所述通孔的孔徑為50-300微米；3D打印所用的純鈦粉或鈦合金粒 徑為1-100微米，惰性氣體是氮?dú)饣驓鍤?，掃描速度?00微米/秒-7米/秒，光斑的直徑 為5-200微米。
[0008] 優(yōu)選的當(dāng)螺紋段長(zhǎng)度是3. 5mm，多孔套管長(zhǎng)度是4. 5mm，螺栓結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是2mm，通孔 的孔徑是100微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮?dú)猓瑨呙杷俣仁?00mm/s，光斑 直徑是30微米時(shí)；對(duì)得到的Φ4. ImmX IOmm組合體進(jìn)行表面處理的噴砂壓力是0.4bar,白 剛玉砂粒徑是0. 35_，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進(jìn)行酸蝕，酸蝕溫 度為80°C，時(shí)間為lOmin。
[0009] 優(yōu)選的當(dāng)螺紋段長(zhǎng)度是4mm，多孔套管長(zhǎng)度是4mm，螺栓結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是2mm，通孔的孔 徑是100微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮?dú)?，掃描速度是lm/s，光斑直徑是 20微米時(shí)；對(duì)得到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進(jìn)行表面處理的噴砂壓力是0. 3bar,白剛玉砂 粒徑是0. 35mm,用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進(jìn)行酸蝕,酸蝕溫度為 80°C，時(shí)間為 lOmin。
[0010] 本發(fā)明具有積極的效果：（1)種植體和傳統(tǒng)機(jī)械加工的種植體具有相似的疲勞強(qiáng) 度，而比全3D打印的疲勞強(qiáng)度高出了 35%左右，裝配精度滿足實(shí)際需要且制造成本低。
[0011] (2)多孔套管采用三維打印技術(shù)簡(jiǎn)單高效，加工工藝過程簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)行個(gè)性化定 制種植體。
[0012] (3)這種種植體可以提高純鈦植入物的生物活性，加快種植體表面的骨沉積，縮短 組織愈合時(shí)間；且具有更好的骨結(jié)合強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0014] 圖1為一種表面多孔生物活性種植體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2為多孔套管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016] 1是頭部，2是中部，3是尾部，20是多孔套管，30是螺栓結(jié)構(gòu)，10是螺紋段，21是通 孔
【具體實(shí)施方式】
[0017] 加工φ 3. 3mmX IOmm的種植體步驟如下：螺紋段10長(zhǎng)度是4臟，連接螺桿長(zhǎng)度為 6mm，多孔套管20長(zhǎng)度是4mm，螺栓結(jié)構(gòu)30長(zhǎng)度是2mm，依據(jù)實(shí)際的種植體長(zhǎng)度確定螺紋段 長(zhǎng)度是4mm，但多孔套管20長(zhǎng)度需要依據(jù)加工的種植體長(zhǎng)度確定，因此螺栓結(jié)構(gòu)30長(zhǎng)度 是2mm ;通孔21的孔徑是100微米，孔圓心直徑的距離為150微米，鈦粉的粒徑是10-30微 米，惰性氣體是氮?dú)?，掃描速度是lm/s，光斑直徑是20微米；將頭部1、中部2、尾部3通過 四方限位螺栓固定連接；再對(duì)得到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進(jìn)行表面處理的噴砂壓力是 0. 3bar,白剛玉砂粒徑是0. 35mm，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進(jìn)行 酸蝕，酸蝕溫度為80°C,時(shí)間為lOmin。
[0018] 其中多孔套管20的表面有羥基磷灰石涂層，對(duì)種植體進(jìn)行表面處理以利于噴 砂-酸蝕，堿熱處理，羥基磷灰石涂層除了仿生礦化，還可以通過電化學(xué)沉積、磁控濺射、等 離子噴涂、溶膠-凝膠法等方法制得。
[0019] 所述種植體是由氧化鋯和\或氧化鋁的陶瓷材料制成。
[0020] 將Φ 3. 3mmX IOmm種植體與全3D打印的Φ 3. 3mmX IOmm種植體進(jìn)行和傳統(tǒng)的全 機(jī)加工的Φ3. 3_X IOmm種植體，進(jìn)行疲勞試驗(yàn)對(duì)比，本結(jié)構(gòu)的種植體基臺(tái)配合的基臺(tái)疲 勞強(qiáng)度為225N，500萬(wàn)次循環(huán)，采用全3D打印的種植體疲勞強(qiáng)度僅為155N，500萬(wàn)次循環(huán)， 傳統(tǒng)機(jī)加工的種植體為227N，500萬(wàn)次循環(huán)。本技術(shù)加工的種植體和傳統(tǒng)機(jī)加工的種植體 具有相似的疲勞強(qiáng)度，而比全3D打印的疲勞強(qiáng)度高出了 35%左右。
[0021] 將本技術(shù)加工的Φ3· 3mmX IOmm種植體與傳統(tǒng)的純機(jī)械加工的種植體進(jìn)行動(dòng)物 時(shí)間比較，其植入試驗(yàn)小狗各時(shí)間段的骨結(jié)合強(qiáng)度如下：
[0022]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種表面多孔生物活性種植體；其特征在于：所述種植體是由頭部（1)、中部（2)、尾 部（3)三段結(jié)構(gòu)沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部（1)是與修復(fù)基臺(tái)連接的連 接結(jié)構(gòu)，中部（2)是由3D打印而成的多孔套管（20)，尾部（3)是螺栓結(jié)構(gòu)（30);所述頭部 (1)和尾部（3 )是機(jī)械加工而成的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：所述連接結(jié)構(gòu)的外 表面是螺紋段（10)，所述多孔套管（20)的外表面環(huán)形陣列地分布有通孔（21)，螺栓結(jié)構(gòu) (30)是帶有自攻槽的錐形體，所述頭部（1)、中部（2)、尾部（3)是通過限位螺栓固定連接成 組合體，對(duì)組合體外表面進(jìn)行噴砂-酸蝕的表面處理。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：種植體外徑是 2-7mm，所述螺紋段（10 )長(zhǎng)度是l-8mm，多孔套管（20 )長(zhǎng)度是2-12mm，螺栓結(jié)構(gòu)（30 )長(zhǎng)度是 l-6mm，所述通孔（21)的孔徑為50-300微米；3D打印所用的純鈦粉或鈦合金粒徑為1-100 微米，惰性氣體是氮?dú)饣驓鍤?，掃描速度?00微米/秒-7米/秒，光斑的直徑為5-200微 米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：當(dāng)螺紋段（10)長(zhǎng)度 是3. 5mm，多孔套管（20)長(zhǎng)度是4. 5mm，螺栓結(jié)構(gòu)（30)長(zhǎng)度是2mm，通孔（21)的孔徑是100 微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮?dú)猓瑨呙杷俣仁?00mm/s，光斑直徑是30微 米時(shí)；對(duì)得到的Φ4. ImmX IOmm組合體進(jìn)行表面處理的噴砂壓力是0.4bar,白剛玉砂粒徑 是0. 35mm，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進(jìn)行酸蝕，酸蝕溫度為80°C， 時(shí)間為l〇min。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：當(dāng)螺紋段（10)長(zhǎng)度 是4_，多孔套管（20)長(zhǎng)度是4_，螺栓結(jié)構(gòu)（30)長(zhǎng)度是2mm，通孔（21)的孔徑是100微米， 鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮?dú)?，掃描速度是lm/s，光斑直徑是20微米時(shí)；對(duì)得 到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進(jìn)行表面處理的噴砂壓力是0. 3bar,白剛玉砂粒徑是0. 35mm, 用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進(jìn)行酸蝕，酸蝕溫度為80°C，時(shí)間為 IOmin0
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種表面多孔生物活性種植體；所述種植體是由頭部、中部、尾部三段結(jié)構(gòu)沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部是與修復(fù)基臺(tái)連接的連接結(jié)構(gòu)，中部是由3D打印而成的多孔套管，尾部是螺栓結(jié)構(gòu)；所述頭部和尾部是機(jī)械加工而成的；解決了采用傳統(tǒng)3D打印種植體存在機(jī)械強(qiáng)度不高，裝配精度無(wú)法滿足實(shí)際需要、制造成本高等問題；機(jī)械強(qiáng)度高、加工過程簡(jiǎn)單、制造成本低。
【IPC分類】A61C8-00
【公開號(hào)】CN104706433
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310675461
【發(fā)明人】羅志聰, 祝偉寧, 賴紅昌
【申請(qǐng)人】江蘇創(chuàng)英醫(yī)療器械有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月12日