[发明专利]一种促进骨融合的重复梯度多孔钛合金的制备方法

说明书

本专利公开一种促进骨融合的重复梯度多孔钛合金制备的方法，所述的重复梯度多孔钛合金是以钛合金粉为原料，通过3D打印，制备成重复梯度多孔的钛合金棒材，该梯度多孔钛合金的弹性模量在0.53～13.2GPa，压缩屈伸强度在22～356MPa变化，与自然骨弹性模量匹配。通过等离子喷涂技术在重复梯度的多孔钛合金表面构建具有生物活性的羟基磷灰石(HA)涂层。利用多巴胺作为中间介质，把生长因子(VEGF)固定在材料表面。通过这种方法制备的重复梯度的多孔钛合金材料，负载生长因子与HA，具有组织相容性高，能促进骨细胞迁移核生长的特性。重复梯度多孔的结构，增加了骨的融合强度，增加了拔出力。

技术领域

本发明属于医疗领域，特别涉及一种促进骨融合的重复梯度多孔钛合金的制备方法。

背景技术

骨组织损伤的修复是骨科医生临床工作面临的难点。尽管自体骨移植是首选，但在实际的环境中自体骨移植收到很多情况的影响，诸多因素导致自体骨无法满足临床需求。

现有技术中，通常采用单纯多空金属材料来实现骨组织损伤的修复。但是，现有技术中的单纯多孔金属材料的组织相融性差，使得骨长入出现障碍。因此，现有技术中需要一种即具有骨修复能力，又具有较高机械强度，还具有增加骨融合能力的骨修复材料，将满足临床对自体骨的需求。钛合金的弹性模量(110Gpa)远远高于骨组织(12－23Gpa)。

发明内容

本发明正是基于现有技术的上述需求而提出的，本发明要解决的技术问题是提供一种促进骨融合的重复梯度多孔钛合金的制备方法以获得即具有骨修复能力，又具有较高机械强度，还具有增加骨融合能力的骨修复材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案包括：

为克服传统钛合金材料弹性模量大，组织相容性差的缺点，本发明提出特别涉及一种促进骨融合的重复梯度多孔钛合金的制备方法。

本发明包括以下步骤：

步骤一、建立重复梯度多孔钛合金的三维数字模型；在本步骤中，使用三维数字建模软件建立多孔钛合金棒材的三维模型；设计所述钛合金棒材的三维模型包括设计所述棒材的结构和尺寸；棒材中形成有多个孔，所述孔从所述棒材的外表面向所述棒材的内部延伸；所述棒材表面的多个孔均匀布置在所述棒材的外表面上；所述孔的剖面为重复梯度设计，所述重复梯度孔包括多个首尾相接重复设置的孔单元，每个孔单元包括位于两端的孔径由大逐渐变小的大孔、以及位于两端的大孔之间、孔径持续不变的小孔；所述大孔的小直径端与所述小孔的直径相等，形成一个大-小-大的孔径单元；多个孔径单元首尾相接重复设置，形成一个从所述棒材的外表面深入到所述棒材内部的重复梯度的孔型；步骤二、制备出与设计相当的重复梯度多孔钛合金材料；将三维数字模型的数据导入3D打印设备，在真空环境中(10^－4－10^－5mbar)，在650℃的温度条件下，以30mA的电子束流对铺成薄层Ti6Al4V粉末进行预热，所述粉末的颗粒直径50－100μm，扫描速度15000mm/s；随后，根据倒入的断层数据以6mA的电子束在400mm/s的扫描速度下逐层熔融Ti6A4V粉末原料，制备出与设计相当的重复梯度多孔钛合金材料；步骤三、在所述多空钛合金材料表面使用等离子喷涂HA涂层；在本步骤中，采用等离子喷涂技术在多孔钛合金材料表面喷涂羟基磷灰石涂层，即HA涂层，在多孔钛合金表面得到一层连续无裂隙的HA涂层；步骤四、多巴胺涂层制备；将上述步骤三中制得的样本浸入到100ml的多巴胺溶液中，避光反应，过夜；步骤五、附着生长因子的附着；将上述步骤四的样品浸入到100ml的VEGF(75ng/mL)溶液中，避光室温反应，过夜。然后用PBS洗去多余的VEGF。

本专利通过负载有生长因子HA涂层的重复梯度多孔钛合金材料，既保持了金属材料的刚性，又有近似的骨弹性模量，克服了金属材料组织相容性差的缺点，提高了骨的生长速度和长入能力。骨组织长入重复梯度多孔钛合金植入物，使骨和植入物成为一体，重复梯度的使用，增加了融合强度和拔出力。

附图说明