[发明专利]一种氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法及其应用

说明书

本发明涉及种植体材料的表面处理技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法及其应用。本发明提供的氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法为利用原子层沉积技术在氧化锆陶瓷基底表面形成金属氧化物薄膜。本发明根据医疗需求首次将原子层沉积技术应用于氧化锆陶瓷种植体材料的功能化表面制备中，以期利用其在中低温条件(500℃)下自限制生长的面化学特性，将金属氧化物以单原子膜的形式一层一层的镀在氧化锆陶瓷材料表面，从而获得均一致密、厚度可控、成分可调、纳米级膜厚的金属氧化物薄膜，实现氧化锆种植体功能化表面的构建，从而发挥不同的生物功能。

技术领域

本发明涉及种植体材料的表面处理技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法及其应用。

背景技术

相比传统的钛及钛合金种植体材料，氧化锆陶瓷种植体材料具有优越的美学性能、更好的生物相容性、更低的种植体周围炎风险，良好的机械性能，具有巨大的应用潜力。但氧化锆与钛金属一样，为生物惰性材料，需对其表面进行活化处理，才能使其具有良好的生物活性及成骨性能。

目前，氧化锆表面的表面活化处理多延用钛种植体材料的表面粗化处理方式，如通过喷砂、酸蚀提高其表面粗糙度。然而，相比于金属材料，氧化锆陶瓷作为非金属材料，对其表面的粗化处理难度更高，难以取得与钛的表面处理相同的粗化结果，因而限制了其在临床上的广泛应用。

为此，现有技术提出通过表面涂层处理手段，如电泳沉积、化学沉积、等离子喷涂、自旋涂层等，对氧化锆陶瓷表面进行处理，以期取得具有生物活性的表面。然而，这些表面涂层处理手段存在以下问题：

(1)氧化锆陶瓷种植体材料表面具有精密的螺纹结构，采用上述表面涂层方法难以在如此复杂的结构上获得分布均匀的表面涂层。

(2)常规表面涂层方法获得的涂层厚度均为微米级，涂层相对过厚，与氧化锆基底结合不紧密，涂层易剥脱，临床难以推广应用。

为此，现有技术提出了进一步改进。例如，CN112274692A公开了一种氧化锆种植体生物涂层制备方法，其采用喷砂机对预处理后的氧化锆种植体的表面进行喷砂粗化处理，得到表面粗糙的氧化锆种植体；将表面粗糙的氧化锆种植体部分置于微米级的氧化锆悬浮液中浸泡第一预设时间后取出，再置于烧结炉中烧结，得到表面呈凹凸多孔结构的氧化锆种植体；采用超音速等离子喷涂法将二氧化锆颗粒喷涂至表面呈凹凸多孔结构的氧化锆种植体的表面，制得微纳结构的生物涂层。该方法是通过改变涂层的微观结构来实现生物活性，但微纳结构的制备工序过于繁琐，且沾浆烧结的方法难以得到分布均匀的多孔结构，进而易造成涂层的不均匀。此外，由于涂层的生物活性取决于涂层材质及微观结构，该方法获得的涂层材质仍为惰性材料二氧化锆，整体生物活性仍相对较低，且涂层功能单一，临床适用范围小。

CN111411336A公开了一种人工种植体，该种植体的基体选为氧化锆，利用磁控溅射结合阳极氧化技术，在氧化锆表面上形成具有一定厚度且与氧化锆基体结合力良好的钽纳米结构涂层，增加种植体表面的粗糙度和亲水性，促进氧化锆种植体早期骨结合。但该方法所得涂层厚度在500-2000nm之间，由于涂层过厚，容易与基体脱落，导致临床应用受限。

发明内容

本发明第一方面提供一种氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法。本发明所提供的涂层方法可使涂层与基底氧化锆陶瓷材料结合紧密，解决了当前微米级涂层容易脱落的问题；并可根据不同临床需要调整涂层材质及厚度，赋予种植体材料不同的功能，如增加生物活性和促进成骨、增加粘接性能或者耐磨性等，解决了氧化锆陶瓷种植体的多种临床问题；此外，该方法相对简单、易于控制、适宜大规模产品化生产。

本发明提供的氧化锆陶瓷种植体材料的表面涂层方法为，利用原子层沉积技术在氧化锆陶瓷基底表面形成金属氧化物薄膜。