[发明专利]一种提高医用多孔钛合金生物活性的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备生物活性薄膜的方法，尤其涉及一种提高医用多孔钛合金的生物活性的制备方法。

背景技术

钛合金由于具有质轻、比强度高、优异的抗蚀性和生物相容性、良好的韧性和抗冲击性等一系列优点，在人体硬组织移植材料方面已得到了广泛的应用。但目前临床上钛合金的应用还主要存在两个问题。首先，钛合金的弹性模量在~110GPa，远大于人工骨(<20GPa)，容易出现会造成应力屏蔽现象；其次钛合金是惰性材料，没有生物活性，不能与骨形成骨性结合。为了解决应力屏蔽问题，将多孔结构引入钛合金形成多孔材料，可有效地降低钛合金的弹性模量；已有大量文献和专利报道采用粉末冶金技术制备生物医用的多孔纯Ti、多孔Ti-6Al-6V合金、多孔Ti-Mo基合金、多孔Ti-Nb基合金和多孔NiTi合金等钛合金。此外，多孔结构植入人体后，有利于新骨组织的长入，使植入物的固定更自然、更可靠。为了提高钛合金的生物活性，一般是采用表面改性方法在钛合金表面形成一层具有生物活性的涂层，如表面制备羟基磷灰石、磷酸钙等涂层。但这些涂层容易存在结合力不强、羟基磷灰石分解、磷酸钙降解等问题。对于多孔材料而言，表面改性变得困难，因为孔隙内部也需要处理，对致密合金所采用的等离子体喷涂、激光表面改性、离子注入等方法因难以渗入孔内而已不合适。

众所周知，Mg作为可降解的金属材料，在生理环境中可腐蚀降解，而降解产物可被人体吸收或排出体外，呈现出无毒性的特征，并且Mg²⁺的释放，可促进新骨生成和血管诱导等，展现出良好的生物活性。为此，发明者通过采用磁控溅射技术在多孔钛合金内外表面沉积一层镁薄膜，将多孔钛合金植入人体后，Mg薄膜在人体中降解，改变局部体液的PH值和Ca/P浓度，而诱导新骨长入多孔钛合金植入体中，从而提高多孔钛合金的生物活性。因此，本方法可有效提高多孔钛合金的生物活性，作为骨、关节及人工牙根等硬组织修复和替代材料是非常有前途的。

发明内容

本发明的目的是为了解决多孔医用钛合金生物活性的问题，而提供的一种提高医用多孔Ti-Cu合金生物活性的制备方法。

本发明是这样来实现的，一种提高医用多孔Ti-Cu合金生物活性的制备方法，方法步骤为：

(一) 多孔钛合金表面预处理：去油、SiC砂纸打磨、机械抛光和电化学抛光；

(二) 将预处理的多孔钛合金作为镀膜样品，以纯镁为靶材；

(三) 抽真空至6×10^-4 Pa，通氩气至0.15Pa，预溅射清洗靶材表面10min；

(四) 升温加热台至200～300℃，并保温；

(五) 调节溅射偏压为-100～-300V，溅射功率为50～200W，向样品表面镀膜一定时间5min～1h；

(六) 待温度降至室温即可在多孔钛合金内、外表面获得一定厚度的镁薄膜，通过镁薄膜在体液中的降解即可提高多孔钛合金的生物活性。

所述多孔钛合金可为多孔纯钛、多孔Ti-6Al-4V合金、多孔Ti-6Al-7Nb、多孔Ti-Mo基合金、多孔Ti-Nb基合金、多孔Ti-Ni基合金等生物医用钛合金。

所述多孔钛合金的孔隙率为30～60%，孔径为100～300μm。

所述纯镁靶的纯度为99.95%。

本发明的技术效果是：（1）制备方法简单方便、适应性强度、能源消耗少、适合工业化生产，提升多孔钛合金的生物活性效果显著等优势，具有良好生物活性的多孔钛合金可用于骨、关节及人工牙根等硬组织修复和替代材料；（2）采用预处理的多孔钛合金作为镀膜样品，以纯镁为靶材，通过特定的磁控溅射工艺使钛合金内、外表面获得的镁薄膜能显著提高多孔钛合金的生物活性。

具体实施方式

具体实施方式一：一种提高医用多孔钛合金生物活性的制备方法按以下步骤进行：(一) 多孔钛合金表面预处理：去油、SiC砂纸打磨、机械抛光和电化学抛光；

(二) 将预处理的多孔钛合金作为镀膜样品，以纯镁为靶材；

(三) 抽真空至6×10^-4 Pa，通氩气至0.15Pa，预溅射清洗靶材表面10min；

(四) 升温加热台至200～300℃，并保温；

(五) 调节溅射偏压为-100～-300V，溅射功率为50～200W，向样品表面镀膜一定时间5min～1h；

(六) 待温度降至室温即可在多孔钛合金内、外表面获得一定厚度的镁薄膜，通过镁薄膜在体液中的降解即可提高多孔钛合金的生物活性。