一种稳定和高性能的种植体表面制备方法技术

本发明专利技术提供一种稳定和高性能的钛种植体表面的制备方法，由喷砂、酸蚀、温度处理三个关键步骤构成，或由喷砂、酸蚀、二次酸蚀/碱处理、温度处理四个关键步骤构成，其中用钛或钛合金喷砂处理，以草酸体系或H

A stable and high-performance implant surface preparation method

The present invention provides a method for preparing a stable and high performance titanium implant surface, formed by sandblasting, etching, processing temperature of three key steps, or consisting of sandblasting, etching, acid / alkali treatment two, treatment temperature of four key steps, sand processing titanium or titanium alloy by spray among them, oxalic acid or H system

【技术实现步骤摘要】
一种稳定和高性能的种植体表面制备方法
本专利技术属于医用材料制造
，涉及一种稳定和高性能的种植体表面制备方法，尤其涉及一种稳定高性能的钛基种植体表面制备方法。技术背景自20世纪中期骨结合理论被提出以后，种植体的研究应用取得了显著进展。种植修复因其以人工牙根作支撑，不需磨除健康邻牙，咀嚼效率高、异物感小、不损及邻牙，坚固耐用，并在常规固定修复无法实现的游离端缺失、全口缺失的情况下都能达到良好的美学和功能修复效果等优点而受到广大缺牙患者的青睐，被誉为“人类的第三副牙齿”。种植技术已经成为治疗牙列缺损/缺失的常规治疗方法，被越来越多的患者和口腔医生接受。尽管钛基种植体在临床上得到了广泛的应用，并且取得了较高的成功率，但是，仍有三个个问题困扰临床医生和科研工作者：骨整合不足、种植体相关感染和种植体性能的退化。种植获得成功的必要条件是，组织整合必须早于细菌粘附。从这个意义上来说，发展同时具有抗菌性能和促骨整合发生的种植体具有重要意义。为了赋予种植体抗菌性能，目前的研究几乎全部着眼于表面化学性能的改变，如在表面通过物理吸附或化学结合抗生素、表面参具有抗菌性的元素银、修饰具有抗菌性的多肽等，这些方法具有明显或潜在的危害。吸附抗生素存在产生耐药性潜在危害；表面修饰金属元素会改变钛的一些优异的生物学性能，影响骨整合；同样，在表面修饰抗菌肽，其本身或降解产物改变周围组织对种植体的反应性。基于这方面考虑，通过表面改性使钛种植体获得抗菌性能能提高骨整合性能将是最佳的方案。随着纯钛种植体的存放，其表面活性下降，导致骨整合能力不佳，种植结果不可预测。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稳定和高性能的钛基种植体表面制备方法，包括两种制备方法，方法一是由喷砂、酸蚀、温度处理三个关键步骤构成(步骤1，2，5)，方法二是由喷砂、酸蚀、二次酸蚀/碱处理、温度处理四个关键步骤构成(步骤1，2，3或4，5)。具体步骤如下：(1)喷砂：用20～100目的喷砂材料对光滑的种植体表面进行喷砂处理，喷砂压力为3～10bar，最佳压力为4～6bar，其中40～60目砂为最佳，喷砂时间为10～600秒，其中最佳喷砂时间为30～150秒。喷砂后的钛种植体，分别用丙酮、乙醇和纯水超声处理15分钟，然后，用大量纯净水冲洗，氮气吹干；获得十几微米到几十微米的弹坑状起伏；其中喷砂材料选用金钢砂、氧化铝、喷丸玻璃珠、铝珠、钢砂、钢珠、塑料砂、树脂砂、核桃砂、氧化铈或氧化锆。(2)酸蚀处理：用草酸(酸蚀方法一)或硫酸(H2SO4)和盐酸(HCl)的混合溶液(酸蚀方法二)或氢氟酸(HF)和硝酸(HNO3)的混合溶液(酸蚀方法三)，选择其中一种处理方法酸蚀后，在一定的温度条件和相应的时间下处理，处理后用大量清水洗净。酸蚀方法一：喷砂、超声清洗后的钛片在草酸溶液中处理30-240分钟，其中最佳处理时间为45-90分钟，草酸的质量浓度为30％至饱和，最佳质量浓度为37.5％，处理温度为60℃到沸水浴，最佳温度为80℃至沸水浴。处理后的钛种植体用大量水冲洗干净，氮气吹干。酸蚀方法二：喷砂、超声清洗后的钛片用H2SO4和HCl的混合溶液处理，处理时间为30秒-180秒，其中最佳处理时间为50-80秒，溶液温度为90-150℃，其中最佳温度为溶液的99-103℃，其中混合溶液中硫酸的质量浓度为30％-80％，盐酸的质量浓度为1％-8％，硫酸的最佳浓度范围为45％-55％，盐酸的最佳浓度范围为2.5-5％。处理后的种植体直接用大量水冲洗。酸蚀方法三：喷砂、超声清洗后的钛片用HF和HNO3的混合溶液室温下处理1～20分钟，其中最佳处理时间为3-10分钟，混合溶液中HF的摩尔浓度为0.06～0.15M，最佳浓度为0.11～0.13M，HNO3摩尔浓度为0.07～0.15M，最佳浓度为0.08～0.12M。处理后的钛板或者钛种植体直接用大量水冲洗，干燥；再用HCl和H2SO4混合液65～95℃处理15～45分钟，最佳处理温度为75～90℃，最佳处理时间为20-35分钟，混合溶液中HCl的摩尔浓度为1.8～4mol/L(M)，H2SO4的摩尔浓度为3.5～5M，其中HCl的最佳浓度为2.4-3.5M，H2SO4的最佳浓度为4.2～4.6M。(3)二次酸蚀：二次酸蚀的条件为：用质量浓度为98％的H2SO4溶液和质量浓度为30％的H2O2的混合酸溶液处理，其中混合溶液中质量浓度为98％的H2SO4溶液和质量浓度为30％的H2O2溶液的体积比为7:3～3:7，其中最佳比例为6:4～4:6；混合溶液温度为1～40℃，最佳温度为20～30℃；钛板或者钛种植体表面处理时间为5～60min，其中最佳时间为10～40min，形成多尺度微纳复合结构。(4)碱处理的条件为：NaOH的质量浓度为0.1％至饱和，处理温度为0℃至沸腾，处理时间为0.1～120分钟，获得多尺度多孔复杂结构的种植体表面，其中最佳条件为NaOH的质量浓度选为1％～30％，处理温度选为60℃～90℃，处理时间选为5～60分钟。(5)温度处理：酸蚀后的种植体直接用400～650℃处理处理5分钟～180分钟，最佳温度为450℃～550℃，最佳处理时间为15～60分钟，处理完后室温下自然降温，在基本保持原来的微米孔洞结构的基础上表面获得氧化钛晶体结构，从而获得具有抗菌、高成骨性能的钛种植体表面。温度处理的关键在于基本保持喷砂、酸蚀形成的微米尺度结构或者喷砂、酸蚀、二次酸蚀/碱处理形成的微纳复合结构的基础上，在表面形成多尺度微纳复合结构氧化钛晶体结构。本专利技术提供一种稳定、高性能的钛种植体表面改性方法，该方法通过喷砂获得大尺度的起伏结构，然后通过酸蚀获得微米尺度结构/微纳复合结构，最后通过温度处理，都获得了具有氧化钛晶型的微纳复合结构种植体表面。相比于我们前期研究中公布的几种制备具有高于临床常用种植表面活性的方法(一种超亲水微纳复合的牙种植体表面的制备方法201210017409.5，一种多尺度复杂结构的牙种植体表面的制备方法201210017408.0，一种微纳复合结构的钛种植体表面制备方法201210399987.X，一种多尺度多孔复杂结构的种植体表面的制备方法201410501569.6，一种仿生多功能的钛基植入体表面的构建201410501568.1)，通过本方法制备的种植体表面，在基本保持原有微纳结构的基础上，使表面获得了结晶态的氧化钛，这些种植体表面具有良好的骨整合能力，而且这些稳定的结晶态氧化钛表面在自然存放条件下非常稳定，具有良好的抗老化性能；在紫外激发后，这些表面可以进一步显著提高骨整合能力，具有比已报道纯钛或氧化钛种植体表面更强的抗菌活性和成骨活性。并在植入后前12个小时内具有比现有已报道各种纯钛或氧化钛表面紫外激发后更强的广谱抗菌性能。这些表面可用于各种钛基植入体表面。本专利技术的通过喷砂、酸蚀结合温度处理获得的种植体表面具有优异的成骨性能，与不具有氧化钛晶体结构的相应表面相比，这些表面具有极好的抗老化能力；同时这些表面在植入前用有效量紫外照射处理后，可以获得更优异的促进细胞生长和骨组织再生的性能，并获得极佳的窗口期广谱抗菌能力，这二者对于进一步提高种植体的成骨性能及成功率具有极大意义。附图说明图1是草酸处理表面温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定和高性能的钛种植体表面制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：(1)喷砂：用20～100目的喷砂材料对光滑的种植体表面进行喷砂处理，喷砂压力为3～10bar，喷砂时间为10～600秒，选用40～60目砂，喷砂后的钛种植体，分别用丙酮、乙醇和纯水超声处理15分钟，然后，用纯净水冲洗，氮气吹干；(2)酸蚀处理：酸蚀方法一是用草酸处理；酸蚀方法二是用硫酸和盐酸的混合溶液处理；酸蚀方法三是用氢氟酸和硝酸的混合溶液处理，选择其中一种处理方法酸蚀后，用大量清水洗净，酸蚀方法一：步骤(1)的钛片在草酸溶液中处理30‑240分钟，草酸的质量浓度为30％至饱和，处理温度为60℃到沸水浴，处理后的钛种植体用大量水冲洗干净，氮气吹干；酸蚀方法二：步骤(1)的钛片用硫酸和盐酸的混合溶液处理，处理时间为30秒‑180秒，溶液温度为90‑110℃，其中混合溶液中硫酸的质量浓度为30％‑80％，盐酸的质量浓度为1％‑8％，处理后的种植体直接用大量水冲洗；酸蚀方法三：步骤(1)的钛片用氢氟酸和硝酸的混合溶液室温下处理1～20分钟，混合溶液中氢氟酸的摩尔浓度为0.06～0.15M，硝酸摩尔浓度为0.07～0.15M，处理后的钛板或者钛种植体直接用大量水冲洗，干燥；再用盐酸和硫酸混合溶液65～95℃处理15～45分钟，混合溶液中盐酸的摩尔浓度为1.8～4M，硫酸的摩尔浓度为3.5～5M；(3)温度处理：酸蚀后的种植体直接用400～650℃处理5分钟～180分钟，处理完后室温下自然降温，获得稳定和高性能的钛种植体表面。...

【技术特征摘要】
1.一种稳定和高性能的钛种植体表面制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：(1)喷砂：用20～100目的喷砂材料对光滑的种植体表面进行喷砂处理，喷砂压力为3～10bar，喷砂时间为10～600秒，选用40～60目砂，喷砂后的钛种植体，分别用丙酮、乙醇和纯水超声处理15分钟，然后，用纯净水冲洗，氮气吹干；(2)酸蚀处理：酸蚀方法一是用草酸处理；酸蚀方法二是用硫酸和盐酸的混合溶液处理；酸蚀方法三是用氢氟酸和硝酸的混合溶液处理，选择其中一种处理方法酸蚀后，用大量清水洗净，酸蚀方法一：步骤(1)的钛片在草酸溶液中处理30-240分钟，草酸的质量浓度为30％至饱和，处理温度为60℃到沸水浴，处理后的钛种植体用大量水冲洗干净，氮气吹干；酸蚀方法二：步骤(1)的钛片用硫酸和盐酸的混合溶液处理，处理时间为30秒-180秒，溶液温度为90-110℃，其中混合溶液中硫酸的质量浓度为30％-80％，盐酸的质量浓度为1％-8％，处理后的种植体直接用大量水冲洗；酸蚀方法三：步骤(1)的钛片用氢氟酸和硝酸的混合溶液室温下处理1～20分钟，混合溶液中氢氟酸的摩尔浓度为0.06～0.15M，硝酸摩尔浓度为0.07～0.15M，处理后的钛板或者钛种植体直接用大量水冲洗，干燥；再用盐酸和硫酸混合溶液65～95℃处理15～45分钟，混合溶液中盐酸的摩尔浓度为1.8～4M，硫酸的摩尔浓度为3.5～5M；(3)温度处理：酸蚀后的种植体直接用400～650℃处理5分钟～180分钟，处理完后室温下自然降温，获得稳定和高性能的钛种植体表面。2.一种稳定和高性能的钛种植体表面制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：(1)喷砂：用20～100目的喷砂材料对光滑的种植体表面进行喷砂处理，喷砂压力为3～10bar，喷砂时间为10～600秒，选用40～60目砂，喷砂后的钛种植体，分别用丙酮、乙醇和纯水超声处理15分钟，然后，用大量纯净水冲洗，氮气吹干；(2)酸蚀处理：酸蚀方法一是用草酸处理；酸蚀方法二是用硫酸和盐酸的混合溶液处理；酸蚀方法三是用氢氟酸和硝酸的混合溶液处理，选择其中一种处理方法酸蚀后，用大量清水洗净，酸蚀方法一：步骤(1)的钛片在草酸溶液中处理30-240分钟，草酸的质量浓度为30％至饱和，处理温度为60℃到沸水浴，处理后的钛种植体用大量水冲洗干净，氮气吹干；酸蚀方法二：步骤(1)的钛片用硫酸和盐酸的混合溶液处理，处理时间为30秒-180秒，溶液温度为90-110℃，其中混合溶液中硫酸的质量浓度为30％-80％，盐酸的质量浓度为1％-8％，处理后的种植体直接用大量水冲洗；酸蚀方法三：步骤(1)的钛片用氢氟酸和硝酸的混合溶液室温下处理1～20分钟，混合溶液中氢氟酸的摩尔浓度为0.06～0.15M，硝酸摩尔浓度为0.07～0.15M，处理后的钛板或者钛种植体直接用大量水冲洗，干燥；再用盐酸和硫酸混合溶液6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓东，罗巧洁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33