[发明专利]一种通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料及其制备方法，在钛板表面打孔，孔内充填Zn颗粒后进行一道次的FSP处理后制得所述的通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料。与现有技术相比，本发明通过FSP强塑性变形细化晶粒尺寸，以获得增强的机械性能和特殊的表面结构，并对其表面进行Zn元素修饰以进一步提高成骨诱导生物活性，获得一套全新的功能化牙种植材料优化方案，利用FSP工艺在纯钛表面制备出一体化设计的掺锌生物复合活性层，可规避涂层剥脱问题，并有利于涂层生物学效能的稳定持久发挥。

技术领域

本发明涉及医用复合材料技术领域，具体涉及一种通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料及其制备方法。

背景技术

随着人口老龄化和医疗服务需求的增加，种植修复被广泛应用于牙列缺损和牙列缺失患者的治疗。钛及钛合金具有良好的力学性能和生物相容性，是临床上常用的牙齿替代材料。近年来，即刻负载或早期负载的概念被提出，他们的实现需要进一步提高种植体早期骨整合的效率。近年来有大量关于钛种植体表面改性的研究，通过改善表面物理、化学性质或生物活性物质的释放以促进成骨细胞的骨整合效应。这种针对成骨细胞的“直接成骨”效应可以在一定程度上提高骨整合的效率。但是无论在体外的生物相容性和成骨性能有何种程度的改善，种植体作为异物材料，植入体内后仍有发生不良免疫反应的可能性。甚至出现体内和体外实验结果的不一致，难以转化至人体临床试验。近年来“骨免疫学”的概念被提出，认为在开发骨再生生物材料时要同时考虑骨骼系统和免疫系统的相互反应。通过免疫调节促进骨再生被认为是另一种有效的成骨策略。“直接成骨”与“免疫成骨”相互协同，将更有利于促进骨整合效率。

等离子喷涂、等离子电解氧化、阳极氧化、溶胶-凝胶等钛表面改性方法可以引入生物活性颗粒，提高种植体表面生物活性以促进早期骨整合。然而，这些生物颗粒涂层与基底之间的界面结合力有限。例如，等离子喷涂涂层界面结合力为35MPa，溶胶-凝胶涂层界面结合力约为41MPa。在体液环境下，植入过程的机械摩擦或咀嚼的循环应力会导致涂层的结合强度下降，出现涂层磨损甚至脱落。碎片和微小颗粒的副产物会诱发炎症反应导致骨吸收，对骨整合造成危害。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种通过免疫调节促进成骨的纯钛掺锌复合材料的制备方法，其特征在于，在钛板表面打孔，孔内充填Zn颗粒后进行一道次的FSP处理。

搅拌摩擦加工(friction stir processing，FSP)是一种绿色节能的固相技术，可用于材料内部微结构调控和微纳米复合材料的制备。FSP通过严重塑性变形的方式对材料进行物理改性，添加的第二相增强颗粒能与基体产生良好的冶金结合。改性层是一体化结构，而不是通过化学键结合在基材上的额外涂层，可以解决涂层易剥脱的问题。锌(Zn)在细胞增殖、分化和凋亡中起重要作用，是生命活动必需的微量元素之一。Zn元素具有抗炎、抗氧化的作用。缺Zn会引起巨噬细胞的吞噬能力下降，自然杀伤细胞的杀伤能力减弱。另外Zn能直接调节骨形态发生蛋白基因的表达，增加碱性磷酸酶的活性，抑制破骨细胞的骨吸收，诱导成骨细胞分化，从而促进骨形成。在钛的表面修饰策略中，由于其成骨、抗炎和抗菌的多重作用，被认为是一种潜在的生物活性元素。

优选地，所述的钛板厚度为5～7mm，在其表面垂直向下打孔，多个孔在钛板表面呈直线排列。

进一步优选地，所述的钛板厚度为6mm。

进一步优选地，相邻孔圆心之间的距离为2.8～3.2mm。

更进一步优选地，相邻孔圆心之间的距离为3mm。

优选地，所述的Zn颗粒直径为6～8μm。

进一步优选地，所述的Zn颗粒直径为7μm。

优选地，所述的孔直径为1.8～2.2mm，深度为1.8～2.2mm。