一種表面多孔生物活性種植體的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于醫用生物植入材料領域，具體涉及一種表面多孔生物活性種植體。
【背景技術】
[0002] 鈦及鈦合金材料用于人體植入物已經有30多年歷史，現在也是最主要的骨科植 入物、口腔科植入物等材料。鈦及鈦合金作為植入材料，特別是永久性植入材料如人工關 節、人工椎間盤、牙種植體等，必須使人體組織和金屬植入物表面發生直接作用，才能使植 入物與周圍組織融合，并形成良好的骨性結合。隨著生物醫學工程和表面處理技術的發展， 通過各種現代技術手段對鈦及鈦合金表面改性,可大幅改善植入材料的生物相容性、生物 活性、抗腐蝕能力等。常規的處理方法一般包括：陽極氧化、噴涂技術、噴砂-酸蝕處理、堿 處理、熱處理等。
[0003] 在中國專利200610136835. 5 "一種多孔結構鈦種植體及制備方法"中對多孔外層 進行堿熱處理，仿生沉積羥基磷灰石，中國專利200710016777. 7 "一種高生物活性表面多 孔種植體復合材料制備方法"中提供了生物相容性好，骨牢固結合，骨內愈合期短的種植體 材料，中國專利200410062209. 1"在純鈦牙種植體表面制備具有生物活性多孔結構的方法" 可以實現緊密的生物化學結合，提高牙種植體的臨床成功率。但是采用傳統3D打印種植體 存在機械強度不高，裝配精度無法滿足實際需要、制造成本高等問題。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種機械強度高、加工過程簡單、制造成本低的表面多孔生 物活性種植體。
[0005] 實現本發明目的的技術方案是一種表面多孔生物活性種植體；所述種植體是由頭 部、中部、尾部三段結構沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部是與修復基臺連接的 連接結構，中部是由3D打印而成的多孔套管，尾部是螺栓結構；所述頭部和尾部是機械加 工而成的。
[0006] 優選的所述連接結構的外表面是螺紋段，所述多孔套管的外表面環形陣列地分布 有通孔，螺栓結構是帶有自攻槽的錐形體，所述頭部、中部、尾部是通過限位螺栓固定連接 成組合體，對組合體外表面進行噴砂-酸蝕的表面處理。
[0007] 優選的種植體外徑是2-7mm，所述螺紋段長度是l-8mm，多孔套管長度是2-12mm， 螺栓結構長度是l_6mm，所述通孔的孔徑為50-300微米；3D打印所用的純鈦粉或鈦合金粒 徑為1-100微米，惰性氣體是氮氣或氬氣，掃描速度為100微米/秒-7米/秒，光斑的直徑 為5-200微米。
[0008] 優選的當螺紋段長度是3. 5mm，多孔套管長度是4. 5mm，螺栓結構長度是2mm，通孔 的孔徑是100微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮氣，掃描速度是500mm/s，光斑 直徑是30微米時；對得到的Φ4. ImmX IOmm組合體進行表面處理的噴砂壓力是0.4bar,白 剛玉砂粒徑是0. 35_，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進行酸蝕，酸蝕溫 度為80°C，時間為lOmin。
[0009] 優選的當螺紋段長度是4mm，多孔套管長度是4mm，螺栓結構長度是2mm，通孔的孔 徑是100微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮氣，掃描速度是lm/s，光斑直徑是 20微米時；對得到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進行表面處理的噴砂壓力是0. 3bar,白剛玉砂 粒徑是0. 35mm,用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進行酸蝕,酸蝕溫度為 80°C，時間為 lOmin。
[0010] 本發明具有積極的效果：（1)種植體和傳統機械加工的種植體具有相似的疲勞強 度，而比全3D打印的疲勞強度高出了 35%左右，裝配精度滿足實際需要且制造成本低。
[0011] (2)多孔套管采用三維打印技術簡單高效，加工工藝過程簡單，能夠進行個性化定 制種植體。
[0012] (3)這種種植體可以提高純鈦植入物的生物活性，加快種植體表面的骨沉積，縮短 組織愈合時間；且具有更好的骨結合強度。
【附圖說明】
[0013] 為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對 本發明作進一步詳細的說明，其中
[0014] 圖1為一種表面多孔生物活性種植體的結構示意圖；
[0015] 圖2為多孔套管的結構示意圖；
[0016] 1是頭部，2是中部，3是尾部，20是多孔套管，30是螺栓結構，10是螺紋段，21是通 孔
【具體實施方式】
[0017] 加工φ 3. 3mmX IOmm的種植體步驟如下：螺紋段10長度是4臟，連接螺桿長度為 6mm，多孔套管20長度是4mm，螺栓結構30長度是2mm，依據實際的種植體長度確定螺紋段 長度是4mm，但多孔套管20長度需要依據加工的種植體長度確定，因此螺栓結構30長度 是2mm ;通孔21的孔徑是100微米，孔圓心直徑的距離為150微米，鈦粉的粒徑是10-30微 米，惰性氣體是氮氣，掃描速度是lm/s，光斑直徑是20微米；將頭部1、中部2、尾部3通過 四方限位螺栓固定連接；再對得到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進行表面處理的噴砂壓力是 0. 3bar,白剛玉砂粒徑是0. 35mm，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進行 酸蝕，酸蝕溫度為80°C,時間為lOmin。
[0018] 其中多孔套管20的表面有羥基磷灰石涂層，對種植體進行表面處理以利于噴 砂-酸蝕，堿熱處理，羥基磷灰石涂層除了仿生礦化，還可以通過電化學沉積、磁控濺射、等 離子噴涂、溶膠-凝膠法等方法制得。
[0019] 所述種植體是由氧化鋯和\或氧化鋁的陶瓷材料制成。
[0020] 將Φ 3. 3mmX IOmm種植體與全3D打印的Φ 3. 3mmX IOmm種植體進行和傳統的全 機加工的Φ3. 3_X IOmm種植體，進行疲勞試驗對比，本結構的種植體基臺配合的基臺疲 勞強度為225N，500萬次循環，采用全3D打印的種植體疲勞強度僅為155N，500萬次循環， 傳統機加工的種植體為227N，500萬次循環。本技術加工的種植體和傳統機加工的種植體 具有相似的疲勞強度，而比全3D打印的疲勞強度高出了 35%左右。
[0021] 將本技術加工的Φ3· 3mmX IOmm種植體與傳統的純機械加工的種植體進行動物 時間比較，其植入試驗小狗各時間段的骨結合強度如下：
[0022]
【主權項】
1. 一種表面多孔生物活性種植體；其特征在于：所述種植體是由頭部（1)、中部（2)、尾 部（3)三段結構沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部（1)是與修復基臺連接的連 接結構，中部（2)是由3D打印而成的多孔套管（20)，尾部（3)是螺栓結構（30);所述頭部 (1)和尾部（3 )是機械加工而成的。
2. 根據權利要求1所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：所述連接結構的外 表面是螺紋段（10)，所述多孔套管（20)的外表面環形陣列地分布有通孔（21)，螺栓結構 (30)是帶有自攻槽的錐形體，所述頭部（1)、中部（2)、尾部（3)是通過限位螺栓固定連接成 組合體，對組合體外表面進行噴砂-酸蝕的表面處理。
3. 根據權利要求2所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：種植體外徑是 2-7mm，所述螺紋段（10 )長度是l-8mm，多孔套管（20 )長度是2-12mm，螺栓結構（30 )長度是 l-6mm，所述通孔（21)的孔徑為50-300微米；3D打印所用的純鈦粉或鈦合金粒徑為1-100 微米，惰性氣體是氮氣或氬氣，掃描速度為100微米/秒-7米/秒，光斑的直徑為5-200微 米。
4. 根據權利要求3所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：當螺紋段（10)長度 是3. 5mm，多孔套管（20)長度是4. 5mm，螺栓結構（30)長度是2mm，通孔（21)的孔徑是100 微米，鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮氣，掃描速度是500mm/s，光斑直徑是30微 米時；對得到的Φ4. ImmX IOmm組合體進行表面處理的噴砂壓力是0.4bar,白剛玉砂粒徑 是0. 35mm，用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進行酸蝕，酸蝕溫度為80°C， 時間為l〇min。
5. 根據權利要求3所述的表面多孔生物活性種植體，其特征在于：當螺紋段（10)長度 是4_，多孔套管（20)長度是4_，螺栓結構（30)長度是2mm，通孔（21)的孔徑是100微米， 鈦粉的粒徑是10-30微米，惰性氣體是氮氣，掃描速度是lm/s，光斑直徑是20微米時；對得 到的Φ3. 3mmX IOmm組合體進行表面處理的噴砂壓力是0. 3bar,白剛玉砂粒徑是0. 35mm, 用濃度為55%的硫酸和濃度為15%的鹽酸的混合酸進行酸蝕，酸蝕溫度為80°C，時間為 IOmin0
【專利摘要】本發明涉及一種表面多孔生物活性種植體；所述種植體是由頭部、中部、尾部三段結構沿縱軸線方向組成的可分式組合體，所述頭部是與修復基臺連接的連接結構，中部是由3D打印而成的多孔套管，尾部是螺栓結構；所述頭部和尾部是機械加工而成的；解決了采用傳統3D打印種植體存在機械強度不高，裝配精度無法滿足實際需要、制造成本高等問題；機械強度高、加工過程簡單、制造成本低。
【IPC分類】A61C8-00
【公開號】CN104706433
【申請號】CN201310675461
【發明人】羅志聰, 祝偉寧, 賴紅昌
【申請人】江蘇創英醫療器械有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月12日