[发明专利]再生活性与抗菌性的纳米涂层微孔表面种植体的制备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有再生生物活性与抗菌性的纳米仿生涂层微孔表面人工种植体(如牙种植体、人工骨关节种植体)医用材料的制备的技术。

背景技术

生物医用材料(Biomedical Materials)和器械(Biomedical Instruments)是近20年来发展起来的一类高技术新材料，是用于植入人体代替或修复人体组织、器官，增进其生理功能的一类特殊的人工材料和生物器械，并且生物医学材料与产品已经普遍用于健康、治疗和预防等领域。

长久以来，临床上广泛使用各种以金属(如钴、不锈钢、纯钛金属等)，陶瓷或高分子制造的种植体代替材料，但因这些材料在生物活性、生物相容性、生物引导性及与原有活骨的力学匹配性等方面存在各自的缺点，常导致种植体植入后期出现自脱落和松弛现象，现已少用或被淘汰。近年来，国内外对骨(或牙)人工种植体硬组织长期性的替换材料提出了新的要求：植入人体内的生物材料必须长期安全可靠(无炎症反应，不致毒、致癌及致畸)，生物行为及性能与硬组织相近或一致(与骨牙的组成成分及机械性能相匹配)，具有生物活性及骨传导性能(能促骨组织再生、愈合及成骨细胞表达)；材料稳定精确(材料表面特性不被制作和灭菌消毒而影响，易于操作)等等。因此，当今医学材料科学已从短期的潜换和填充发展成为永久性牢固种植，从无生命的填补材料发展进入有活性的再生材料。

最近，学者们一直致力于研究一些生物活性的物质，如蛋白质、多肽、酶和细胞生长因子等固定在纯钛种植体表面，充当临近细胞、机制的配基或受体，使人工种植体表面形成一个能与生物活性相适应的过渡层，力图使种植体材料兼具骨传导和骨诱导双重作用。为研制出新型的生物活性材料，各种方式的材料表面处理技术应运而生。在骨科和口腔科目前最常用的表面改性材料是用羟基磷灰石(Hydroxyapatite HA)，通过物理方法涂层在力学机械性能优异的金属材料上(如钛或钛合金)，使不活性的惰性金属材料表面改性为具有良好的生物活性。

现代假体表面涂层的处理方法很多，金属基体表面涂层生物陶瓷的研究已开展20多年，目前常用认可的方法是等离子喷(plasmaspray)，这种表面处理技术已普遍用在人工关节及牙根种植体上。其中钛基表面制备羟基磷灰石涂层是最常见的一种，与牙和骨组织中无机质结构相似，能与宿主组织直接产生化学作用而致骨性结合，是一种优良的牙和骨缺损替代材料。但单独作为硬组织材料植入人体，存在力学相容性差的缺点，钛及其合金在生物学上是惰性的，强度好，但作为种植体时，其表面会发生侵蚀而导致植入松解。80年代中期自相对独立地利用等离子喷涂技术将羟基磷灰石涂覆于钛表面，制成复合种植体，它结合了两种材料的优点，不仅具备一定的机械强度，而且有良好的生物相容性，植人人体后短期内即可与软硬组织结合，在当时的生物材料学领域被认为是一种具有广阔发展前途的种植体。羟基磷灰石涂层(HA-Coating)的功能作用虽然已在大量的动物实验和临床应用中得到肯定，但是，这种材料的长期应用中逐渐暴露出不少的问题，最近越来越多的报道指出：随着在体内负重的时间延长，这种钛合金表面上HA涂层会引起分离碎裂，微小颗粒从金属上脱落，导致细胞介导的骨质溶解和关节的疏松。研究结果表明，等离子喷涂法所形成的涂层很难均匀，制备工艺过程中温度要求过高，一层薄层的生物活性HA易发生相变脆裂，在冷却过程中，涂层与金属材料之间还会存在较高的残余应力，种植体内后会在体液中产生一定的溶解性，影响涂层的稳定性及寿命。因此，用物理方法制备的涂层材料面临着难以克服的问题，就是喷涂材料和金属材料，以及涂层与宿主组织之间的材料的界面溶合问题。人工关节及牙根种植体的应用中还有许多问题要解决，最突出的问题是解决远期松动，延长人工假体的寿命。

发明内容

本发明的目的是：提出一种具有再生生物活性与抗菌性的纳米仿生涂层微孔表面的复合型种植体(如牙种植体、人工骨关节)医用材料的制备方法，以避免上述的不足。

为实现本发明目的，拟采用以下技术：