[发明专利]一种骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体的成形方法

说明书

本发明公开了一种骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体的成形方法，通过离子交换法将高抗菌性的Ag离子及增殖成骨细胞能力强的Zn离子负载于具有骨诱导功能的羟基磷灰石粉末，采用球磨工艺将上述功能性羟基磷灰石粉末与钛合金粉末均匀混合，基于激光选区熔化增材制造技术，利用上述混合粉末一步法成形具有高抗菌功能的骨诱导型钛合金骨植入体，有效提升其抗菌性能及骨诱导能力，实现功能性人工钛合金骨植入体的精密制造。本发明的工艺方法简单易行，组织相容性优良，功能优异，能显著延长钛合金骨植入体在人体中的服役寿命。

技术领域

本发明涉及一种钛合金植入体的成形方法，特别是涉及一种骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体的成形方法。

背景技术

钛合金因其具有应力屏蔽效应低、优良的比强度、抗疲劳性能、生物相容性、耐腐蚀性和可加工性而在临床上骨植入体(髋、膝、肩及肘关节等)的制造领域得到广泛应用。近年来，钛合金骨植入体的市场年增长率一直保持20％以上，市场前景广阔。尽管钛及钛合金具有上述诸多优点，但其仍属于生物惰性材料，植入人体后易在其周围形成纤维组织，使人工钛合金植入体与骨界面结合不稳定，进而导致植入体服役的稳定性与可靠性；另一方面，因术后因宿主植入物的感染使机体产生菌血症、异体材料降低了机体对微生物的免疫作用的综合影响，导致骨植入体表面滋生细菌引发的感染，严重威胁患者的健康。临床医学显示，初次髋关节置换手术后感染率为1.6％，初次膝关节置换手术后平均感染率为1.3％，而初次骨折内固定手术后的平均感染率大于5％。针对上述感染病症，临床往往需要多次手术清创、内固定物或假体取出，易导致手术失败、费用增加、患者伤残加重等相关问题。

目前，解决这一问题的主要途径是通过表面改性技术在纯钛及钛合金表面制备薄膜/涂层。但因膜层与钛合金基体的界面结合强度有限，在人体复杂的生理环境及交变/循环载荷应力交互作用下薄膜极易产生裂纹，甚至断裂，导致其提前失效，降低其服役寿命。此外，基于复杂空间结构的人工钛合金骨植入体，难以保证涂覆涂层的均匀性。因此，实现钛合金骨植入体结构/功能一体化制造是当前亟需解决的重要问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体的增材制造成形方法，该方法基于羟基磷灰石良好的生物活性、Ag⁺较佳的抗菌功能及Zn²⁺独特的成骨细胞增殖作用，利用先进的激光选区熔化精密制造技术成形结构复杂、骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体，以大幅提升其在人体复杂生理环境下的综合服役性能。

技术方案：本发明提供一种增材制造成形骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体的方法，利用激光选区熔化精密成形成骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体，具体包括：采用离子交换法制备负载Ag⁺-Zn²⁺-羟基磷灰石纳米粉体；将负载Ag⁺-Zn²⁺-羟基磷灰石纳米粉体与钛合金粉进行混合，惰性气氛下球磨得到成形复合粉体；采用激光选区熔化增材制造方法，将复合粉体成形得到骨诱导型高抗菌性钛合金骨植入体。

本发明通过离子交换法将高抗菌性的Ag离子及增殖成骨细胞能力强的Zn离子负载于具有骨诱导功能的羟基磷灰石粉末，采用球磨工艺将上述功能性羟基磷灰石粉末与钛合金粉末均匀混合，基于激光选区熔化增材制造技术，利用上述混合粉末一步法成形具有高抗菌功能的骨诱导型钛合金骨植入体，有效提升其抗菌性能及骨诱导能力，实现功能性人工钛合金骨植入体的精密制造。本发明的工艺方法简单易行，组织相容性优良，功能优异，能显著延长钛合金骨植入体在人体中的服役寿命。