一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法技术

本发明专利技术公开了一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法，包括以下步骤：（1）钛种植体SLM成型：以金属钛粉末为原料，采用SLM成型3D打印方式打印出表面具有微米级结构的钛种植体；（2）喷砂处理：采用刚玉或二氧化钛对SLM成型钛种植体表面喷砂处理；（3）酸洗去杂：将喷砂处理后的SLM成型钛种植体置入酸洗液中进行酸洗处理；（4）水热处理：将酸洗处理后的SLM成型钛种植体置入碱液中进行水热处理；每一步骤之后都将SLM成型钛种植体依次置于丙酮、95%乙醇、去离子水中分别超声清洗，干燥。本发明专利技术不仅步骤简单，易于操作，而且构建具有微纳分级结构的SLM成型钛种植体表面，有效地改善了SLM成型钛种植体表面的粗糙度、微观形态及亲水性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物医用金属植入材料表面处理
，特别涉及一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法。
技术介绍
随着医学及3D打印技术的发展，利用钛金属粉末选择性激光熔化立体成型(SLM)的钛金属人工种植体越来越多地被用来治疗骨组织病变和修复缺损，如牙种植体、人工关节，以及骨内固定装置等。使得临床治疗从初级的简单“修复”治疗上升到更高层次——骨组织“替代式”治疗，从而极大地提高人们的生存质量。理想的SLM激光快速成型钛基骨植入体应以与骨组织紧密结合(骨整合Osseointegration)的形式行使其相应的生理功能，然而，相当部分SLM激光快速成型的钛基骨植入体并不能与宿主达到初期的骨整合，导致植入体松动、脱落及产生并发症。除了早期的微动、应力遮蔽及种植手术等因素之外，骨-植入体界面结合不佳也是重要因素。因此，在保证钛材优良性状的基础上，如何在SLM钛材“特殊”微米级粗糙表面构建适宜的成骨细胞微环境，进而调控成骨细胞在SLM钛材表面的黏附及行使其生理功能，以期促进骨-植入体界面的骨整合。研究表明，钛种植体表面特性尤其是表面微结构影响着骨愈合的速度和质量。微米级表面形貌增大骨结合面积和机械嵌合力，稳定纤维蛋白血凝块及固定脆弱的细胞外基质支架，为成骨细胞提供稳定的微环境；纳米级形貌则模拟天然细胞环境，增加蛋白吸附，改变细胞行为，促进成骨细胞的粘附、增殖和分化。兼具微米-纳米多级结构的表面模仿骨组织结构，有利于骨细胞功能充分发挥，更好的诱导新骨形成。另外，超亲水性的表面可以进一步促进种植体的骨整合作用，提高种植体的植入效果。目前，改变钛种植体表面粗糙度的方法主要是利用表面氧化，表面喷砂，化学腐蚀处理等手段。中国专利CN102552044和CN102912349分别公开了一种多尺度复杂结构的牙种植体表面的制备方法和一种微纳复合结构的钛种植体表面制备方法，通过喷砂得到十几微米起伏结构，再经过多次酸腐蚀处理得到微纳复合的多尺度复合结构。类似的，中国专利CN102921037和CN102912357分别公开的一种钛种植体表面制备多级纳米结构的方法和一种个钛种植体表面制备微纳结构的方法，也同样是结合了喷砂与酸处理的方法，然而，这些微纳复合结构及其亲水性并不理想。现商业应用的钛种植体缺乏理想的微米-纳米复合表面微结构，存在表面亲水性、长期应用界面稳定效果不理想等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法，其包括以下步骤：(1)钛种植体SLM成型：以金属钛粉末为原料，采用SLM成型3D打印方式打印出表面具有微米级结构的钛种植体，SLM成型后钛种植体的表面粗糙度Ra为7～9μm。(2)喷砂处理：采用40～80目的刚玉或二氧化钛对SLM成型钛种植体表面喷砂处理，压缩空气压力为3～6bar，喷射距离为50～150mm，喷射时间为2～20s；(3)酸洗去杂：将喷砂处理后的SLM成型钛种植体置入酸洗液中进行酸洗处理；(4)水热处理：将酸洗处理后的SLM成型钛种植体置入碱液中进行水热处理；每一步骤之后都将SLM成型钛种植体依次置于丙酮、95％乙醇、去离子水中分别超声清洗，干燥。作为上述方案的进一步改进，步骤(3)中碱液为3～10M的NaOH溶液，水热处理的处理温度为150～200℃，处理时间为2～10h。作为上述方案的进一步改进，步骤(2)所述酸洗液由浓盐酸和去离子水按体积比1：2组成，酸洗温度为50～90℃，酸洗时间为5～15min。作为上述方案的进一步改进，所述SLM成型钛种植体表面的粗糙度Ra为2～5μm。作为上述方案的进一步改进，所述SLM成型钛种植体表面呈草丛状的纳米级结构形态。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术在SLM成型钛种植体微米级粗糙表面的基础上，通过大颗粒的喷砂处理将SLM成型过程中的附着或半熔融状的钛珠去除；酸洗过程将喷砂过程引入的少量磨料碎片去除；进一步通过碱液水热处理，在微米级的钛种植体表面形成纳米级的“草丛状”形貌，即形成“粗中有细”理想的微纳分级结构。同时，经水热处理后钛种植体表面羟基数量的增多以及微结构引起的毛细管现象，使钛种植体的亲水性大大增强。(2)本专利技术通过物理和化学表面处理方法的结合使用和具体工艺参数的优化，有效地降低了SLM成型钛种植体表面粗糙度，进一步促进SLM成型钛种植体的骨整合。(3)本专利技术将物理方法与化学方法结合的表面处理方法应用在钛种植体领域，设备简单、操作方便、生产成本低，适用于工业化生产。附图说明图1为SLM成型钛种植体表面处理前的SEM图片(a、35×，b、400×)；图2为SLM成型钛种植体经喷砂处理后的SEM图片(400×)；图3为SLM成型钛种植体经喷砂处理-酸洗去杂-水热处理后的SEM图片(a、4500×，b、20000×)。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。本专利技术中使用的试剂均为市售试剂。其中浓盐酸的质量分数为36～38％。本专利技术中使用的测定方法多为本领域的常规方法，在此不再一一赘述。钛种植体的亲水性通过接触角表示。接触角测试的方法如下：取样，用针管在样品上方2mm缓慢滴加10μL的液体滴，平衡10s后选取基线，使用OCA20接触角测量仪，描绘液滴的外形轮廓，用SCA软件计算接触角，之后每隔5s测量一次，共纪录10个时点，每个样品测量2个分离的液滴，求平均值作为该样品的接触角，每种液体每组样品测量3个。计算每组样品的平均值和标准差。实施例1一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法，其包括以下步骤：(1)钛种植体SLM成型：以金属钛粉末为原料，采用SLM成型3D打印方式打印出表面具有微米级结构的钛种植体，其表面形貌如图1所示；(2)喷砂处理：采用80目的刚玉或二氧化钛对SLM成型钛种植体进行表面喷砂处理，喷砂处理的工艺条件：压缩空气压力为6bar，喷射距离为70mm，喷射时间为10s；喷砂处理去除SLM成型后钛种植体附着或者半熔融状的钛珠，其表面形貌如图2所示；喷砂处理后将SLM成型钛种植体依次置于丙酮、95％乙醇、去离子水中分别超声清洗10min，干燥；(3)酸洗去杂：酸洗液为体积比1：2的浓盐酸和去离子水配制而成，酸洗温度为40℃，酸洗时间为5min；酸洗处理去除喷砂过程中引入的喷料碎片；酸洗去杂后将SLM成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）钛种植体SLM成型：以金属钛粉末为原料，采用SLM成型3D打印方式打印出表面具有微米级结构的钛种植体，SLM成型后钛种植体的表面粗糙度Ra为7~9μm。（2）喷砂处理：采用40~80目的刚玉或二氧化钛对SLM成型钛种植体表面喷砂处理，压缩空气压力为3~6bar，喷射距离为50~150mm，喷射时间为2~20s；（3）酸洗去杂：将喷砂处理后的SLM成型钛种植体置入酸洗液中进行酸洗处理；（4）水热处理：将酸洗处理后的SLM成型钛种植体置入碱液中进行水热处理；每一步骤之后都将SLM成型钛种植体依次置于丙酮、95%乙醇、去离子水中分别超声清洗，干燥。

【技术特征摘要】
1.一种SLM成型钛种植体表面微纳分级结构的构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）钛种植体SLM成型：以金属钛粉末为原料，采用SLM成型3D打印方式打印出表面具有
微米级结构的钛种植体，SLM成型后钛种植体的表面粗糙度Ra为7~9μm。
（2）喷砂处理：采用40~80目的刚玉或二氧化钛对SLM成型钛种植体表面喷砂处理，压缩
空气压力为3~6bar，喷射距离为50~150mm，喷射时间为2~20s；
（3）酸洗去杂：将喷砂处理后的SLM成型钛种植体置入酸洗液中进行酸洗处理；
（4）水热处理：将酸洗处理后的SLM成型钛种植体置入碱液中进行水热处理；
每一步骤之后都将SLM成型钛种植体依次置于丙酮、95%乙醇、去离子水中分别超声清
洗，干燥。
2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳江林，陈贤帅，罗坤连，黄佳明，管威，
申请(专利权)人：佛山市安齿生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44