一種用于骨修補的外科植入物材料制造技術

本發明專利技術涉及一種用于骨修補的外科植入物材料。其制作特征是采用真空等離子噴涂技術，在金屬表面噴涂上兩種粒徑（２０～５０μｍ、６０～１６０μｍ）的鈦粉和羥基磷灰石粉（粒徑１５～５５μｍ）涂層，粒徑２０～５０μｍ的鈦粉涂層厚度２０～５０μｍ、粒徑６０～１６０μｍ的鈦粉涂層厚度為７０～１５０μｍ，羥基磷灰石粉涂層厚度在３０～１００μｍ，成品羥基磷灰石結晶度＞５５％，鈦層結合強度＞５０ＭＰａ，羥基磷灰石涂層結合強度＞１５ＭＰａ，從而實現了制作工藝簡便、容易實施生產和實行質量控制，涂層結合強度高，與人體骨形成有機緊密結合等目的。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于醫用材料
，具體涉及用于骨缺損修補手術用的外科植入物材料。
技術介紹
骨修補材料在選擇上大致可分為人造骨材料及人體骨材料二大類。人體骨材料，尤其是自體骨移植因需另做手術取骨且塑形困難，目前極少采用。人造骨材料主要有有機玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)、硅橡膠、骨水泥、羥基磷灰石生物陶瓷、金屬骨替代物(尤其是鈦)、復合材料等。已公開的一項中國專利技術專利申請“多孔鈦生物涂層骨植入體及其制造方法”(公開號CN 1250820A)在金屬表面噴涂鈦-鋁混合粉或鈦合金-鋁混合粉，其基材結合強度可達25～45MPa，但生物相容性相對要差；中國專利技術專利申請“水熱合成納米羥基磷灰石生物涂層的復合制備工藝”(申請專利號00113787.5)采用等離子噴涂技術在金屬表面制備初態涂層，并對初態涂層進行水熱合成，得到內應力低、高純度、高結晶度的納米針狀羥基磷灰石，雖然涂層結晶度較高，但涂層的結合強度較低；中國專利技術專利申請“生物活性梯度涂層人工關節的制備方法”(公開號CN 1184626A)采用等離子噴涂技術，在金屬基體噴涂成份、結構上具有梯度變化的生物活性梯度涂層，其底層各組成配比為TiO230～40％wt、生物玻璃粉10～20％wt、ZrO2％10～20wt、羥基磷灰石50～70％wt，表面層為羥基磷灰石100％wt。其結合強度雖達到40MPa，但結晶度偏低，且制作工藝也較復雜。中國專利技術專利申請“生物功能梯度復合涂層材料”(專利申請號02146114.7)是采用等離子體噴涂方法，在金屬表面噴涂四層不同孔隙的金屬功能梯度涂層，底層為25μm厚的致密涂層，第二、三、四層分別為孔隙10～50μm、50～100μm、100～300μm，厚度均為50μm，然后，再噴涂兩層生物功能梯度涂層，其中一層是HA致密層，厚度為25μm，最外層為50μm厚的HA+β-TCP(各占50％)層，從工業化生產角度講，其制作工藝太過復雜，不易實現生產和實行質量控制，從其產品性能上講，其六層的結構設計結果也只是基本上解決了單層或雙層涂層解決不了的技術難題。
技術實現思路
骨缺損修補手術較普遍，就手術本身而言容易實施，但在選擇骨修補材料時，要考慮到修補術后植入材料相容性好，有無排異反應，與接骨較好吻合，外觀完美；材料的強度足夠大；修補材料不易老化、變形，材料應具有誘導成骨和傳導成骨的作用，能夠逐漸降解并被自體新生骨代替，此過程中其強度不降低等因素。現在觀點認為理想的骨修補材料應①無細胞毒性；②無或低免疫原性；③可任意塑形；④具有足夠強度和韌性；⑤無磁性；⑥能在機體內固化成形；⑦較易制備和推廣應用；⑧便于CT和MRI掃描檢查；⑨可生物降解并在一定時間內可被自體新生骨取代。復合材料是將不同降解特性或力學性能的材料進行復合，集中各組分的性能優點，摒棄各自不足之處，具有單一組分或結構的材料所無法比擬的性能優勢，使材料具備綜合性能優勢，更好地實現其在人體內的治療功能。因而，復合材料可為組織修復工程提供性能更為優越的新材料，代表了骨修補材料的發展方向。本專利技術的技術方案為在金屬板材表面上，采用真空等離子噴涂技術，噴涂上兩種粒徑的鈦粉和羥基磷灰石粉[Ca10(PO4)6(OH)2，簡稱HA]涂層，先在金屬表面噴涂粒徑30～50μm的鈦粉，涂層厚度20～50μm，然后噴涂粒徑60～160μm的鈦粉，涂層厚度70～150μm，最后噴涂粒徑15～55μm的羥基磷灰石粉，涂層厚度30～100μm。上述的金屬板材是指鈦、鉬、鈷、鉻、鎳、鈦合金、鎳合金等金屬材料。上述外科植入物材料可以制成用于頭顱骨等扁骨缺損修補的片狀或網片狀。這種用于骨修補的外科植入物成品其羥基磷灰石結晶度＞55％，鈦層結合強度＞50MPa，羥基磷灰石涂層結合強度＞15MPa。從而實現了制作工藝簡便、容易實施生產和實行質量控制，涂層結合強度高，與人體骨形成有機緊密結合等目的。本專利技術是在充分利用羥基磷灰石生物陶磁[Ca10(PO1)6(OH)，簡稱HA]有與人體骨和牙齒中主要礦物質相類似的化學組成和晶體結構，是人體骨骼組織的主要無機成分，能與人體骨骼組織形成化學鍵性結合。組織完全相容，鈣、磷成分在機體中可以產生輕微的溶解，溶解的鈣、磷和來自血漿中的鈣、磷在材料和骨接觸表而沉積，形成鈣磷豐富層，該層的鈣、磷以與骨組織中HA晶體相似的晶體形式存在，傳導成骨、與骨組織構成很好的連接產生化學結合。以及鈦具有比重輕，機械強度大，抗拉力強度高，化學性質穩定，對人體無毒無害，不致炎，不致敏，長期存留體內不致發生腐蝕，老化，碎裂和吸收，X線能穿透，不妨礙顱腦X線檢查，也不妨礙腦電圖檢查，對X線檢查、CT及磁共振掃描影像不產生偽影，鈦來源、制作、塑形容易，強度適中，硬度較低，其彈性模量和人骨的彈性模量接近，不造成應力屏障，有利于骨折的愈合和愈合后期的骨重建及功能改建等優點的基礎和前題下，根據人體骨修補復合材料，有兩個基本，也是最關鍵的質量技術指標要求涂層結合強度要大、涂層結晶度要高進行科學設計，采用真空等離子噴涂技術，在金屬表面噴涂上兩種粒徑(20～50μm、60～160μm)的鈦粉和羥基磷灰石粉(粒徑15～55μm)涂層，粒徑20～50μm的鈦粉涂層厚度20～50μm、粒徑60～160μm的鈦粉涂層厚度為70～150μm，羥基磷灰石粉涂層厚度在30～100μm，成品的羥基磷灰石結晶度＞55％，鈦層結合強度＞50MPa，羥基磷灰石涂層結合強度＞15MPa，從而實現了制作工藝簡便、容易實施生產和質量控制，涂層結合強度大，結晶度高，與人體骨形成有機緊密結合等目的。具體實施例方式下面通過實施例詳細地描述本專利技術，但專利技術并不僅限于此。實施例1取鈦網板一塊，大小10mm×10mm×0.6mm，首先，依次采用丙酮、乙醇進行超聲清洗，去除油污，吹干后，用AL2O3進行噴砂處理，然后，送入真空等離子噴涂室進行噴涂處理。在鈦網板表面依次噴涂上粒徑20～50μm的鈦粉，涂層厚度20～50μm，然后噴涂粒徑60～160μm的鈦粉，涂層厚度70～150μm，最后噴涂粒徑15～55μm的羥基磷灰石粉，涂層厚度30～100μm。冷卻后行分析測試，其羥基磷灰石結晶度60％，鈦層結合強度55MPa，羥基磷灰石涂層結合強度20MPa，質量技術指標完全達到并超過工SO 13779-2、ISO 5832-2等標準要求。實施例2取鈦合金(Ti-6AL-4V)一根，長200mm，直徑20mm。首先，依次采用丙酮、乙醇進行超聲清洗，去除油污，吹干后，用AL2O3進行噴砂處理，然后，送入真空等離子噴涂室進行噴涂處理。在鈦網板表面依次噴涂上粒徑20～50μm的鈦粉，涂層厚度20～50μm，然后噴涂粒徑60～160μm的鈦粉，涂層厚度70～150μm，最后噴涂粒徑15～55μm的羥基磷灰石粉，涂層厚度30～100μm。冷卻后行分析測試，其羥基磷灰石結晶度60％，鈦層結合強度55MPa，羥基磷灰石涂層結合強皮20MPa，質量技術指標完全達到并超過ISO 13779-2、ISO 5832-2等標準要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于骨修補的外科植入物材料，在金屬板材或網材表面噴涂上兩種粒徑的鈦粉和羥基磷灰石粉［Ｃａ↓［１０］（ＰＯ↓［４］）↓［６］（ＯＨ）↓［２］，簡稱ＨＡ］涂層，其特征是在金屬板材或網材表面噴涂粒徑２０～５０μｍ的鈦粉，涂層厚度２０～５０μｍ，再噴涂粒徑６０～１６０μｍ的鈦粉，涂層厚度７０～１５０μｍ，最外層噴涂粒徑１５～５５μｍ的羥基磷灰石粉，涂層厚度３０～１００μｍ。

【技術特征摘要】
1.一種用于骨修補的外科植入物材料，在金屬板材或網材表面噴涂上兩種粒徑的鈦粉和羥基磷灰石粉[Ca10(PO4)6(OH)2，簡稱HA]涂層，其特征是在金屬板材或網材表面噴涂粒徑20～50μm的鈦粉，涂層厚度20～50μm，再噴涂粒徑60～160μm的鈦粉，涂層厚度70～150μm，最外層噴涂粒徑1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴萌，
申請(專利權)人：戴萌，
類型：發明
國別省市：81[中國|廣州]