一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及口腔牙种植体表面处理技术领域，特别是指一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，包括以下步骤：对钛及钛合金牙种植体表面进行喷砂粗化处理；对种植体表面进行超声波清洗、干燥；将种植体作为阳极置于氧化电解液中，不锈钢片作为阴极进行液态等离子体氧化处理，形成两级微孔活性涂层；对种植体进行超声波清洗、热水清洗后压缩空气吹干。本发明专利技术制备的锐钛矿型微米级管状结构活性涂层，其一级孔洞具有典型的微米级管状结构特征，二级孔洞与一级管状结构孔洞之间具有高度差形成梯度结构，极大地增加了涂层表面粗糙度。

Method for preparing anatase micrometer tubular structure active coating on titanium and titanium alloy dental implant surface

The invention relates to the technical field of dental implant surface treatment, in particular to a preparation method of anatase micron tubular structure active coating on the surface of titanium and titanium alloy dental implant, which comprises the following steps: sandblasting and coarsening of titanium and titanium alloy dental implant surface; ultrasonic cleaning of the implant surface. The implant was placed in the oxidation electrolyte as an anode and the stainless steel sheet as a cathode was treated by liquid plasma oxidation to form a two-stage microporous active coating. The anatase type micron tubular structure active coating prepared by the invention has typical micron tubular structure characteristics of the first-order pores, and a gradient structure is formed between the second-order pores and the first-order tubular structure pores, which greatly increases the surface roughness of the coating.

【技术实现步骤摘要】
一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法
本专利技术涉及口腔牙种植体表面处理
，特别是指一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法。
技术介绍
自19世纪70年代，Branemark教授提出了骨结合理论后，种植技术在口腔领域得到广泛应用并取得成功，骨结合被认为是衡量种植成功与否的重要指标。种植体本身的表面形态及表面活性是影响骨结合强度的关键因素。近年来的研究表明，粗糙表面能刺激细胞活性，促进种植体-骨组织界面形成良好的骨性结合，提高种植手术的成功率。粗糙表面在不改变种植体体积的前提下，增加了种植体表面积，提高机械锁合力、增加初期稳定性，且利于成骨细胞增殖及功能表达，增加骨结合力。通过在牙种植体表面改性处理获得优异的粗糙表面以获得优异的骨整合效果、缩短骨整合周期、形成良好的成骨能力，是非常必要的。基于以上原因，学者们探索了多种形成钛种植体粗糙表面的加工方法。近年来，国内外研究者通过羟基磷灰石涂层(HA)、钛浆喷涂(TPS)、喷砂酸蚀(SLA)、阳极氧化(anodicoxidation)等表面粗化方法来提高种植体与骨的结合能力。但是，现有的种植体表面处理技术均有各自优点及不足。例如：羟基磷灰石涂层其优点在于能够形成良好的骨结合，有良好的生物相容性；缺点是涂层与种植体基体结合力较差，植入时会发生涂层脱落的现象，容易造成种植手术失败。钛浆喷涂的优点表现为与机械加工表面相比表面更粗糙，骨结合效果佳；其缺点是涂层有剥落现象，脱落的金属颗粒暴露时引起牙菌斑及各种异物嵌塞现象，且难以清洁，操作工艺复杂。喷砂酸蚀通过氧化铝颗粒喷砂后用盐酸或硫酸等强酸溶液进行处理，其优点是表面粗糙度高，有利于骨愈合；然而该方式会出现氧化铝颗粒在表面残留影响骨结合，生物活性方面仍然不是很理想。阳极氧化是将种植体作为阳极和阴极金属材料置于适当的电解液中进行通电处理，根据时间进行电压变化使种植体表面形成氧化膜；这种表面结构具有很好的生物活性，促进了骨生长，然而表面粗糙度略低。国际上的主要牙种植体生企业各自采用了不同的种植体表面处理技术，例如：Zimmer公司的牙种植体采用了HA涂层制备技术；StraumannAG公司早期的牙种植体采用了钛浆喷涂(TPS)处理，后期采用了喷砂酸蚀(SLA)处理技术；Dentsply公司采用了喷砂酸蚀(SLA)处理；NobleBiocare公司牙种植体现阶段主要的表面处理特色是Ti-Unite，采用了阳极氧化技术。上述公司的处理方法中最大的共同点就是通过提高表面粗糙度，增大植入体的表面积，从而提高表面活性，更有利于新的骨组织在其周围形成。可见表面粗糙化已经是种植体表面处理的共识，是现阶段牙种植体的主要发展方向。NobleBiocare公司专利申请号：200480037111.4(公开号CN1893886A)，公开了“具有植入物和/或属于所述植入物的单元的装置及生产植入物和/或单元的方法”，通过阳极氧化方法，将种植体置于硫酸和磷酸的电解液中，在其表面形成大部分或全部呈结晶锐钛矿状态的二氧化钛，该二氧化钛层能够促进骨骼引导和软组织的结合。然而该方法中采用了硫酸和磷酸组成的电解液，这两种酸在使用过程中对操作人员具有一定的危险性，同时不符合环保的要求。专利申请号：201510951511.6(公开号CN105543934A)，公开了“一种医用钛种植体微弧氧化膜层及制备方法”，通过微弧氧化的方法在种植体表面获得了多个微米级孔洞的氧化膜层。然而该方法中电解液的复配剂仍然采用了硫酸、磷酸、盐酸、硝酸中的一种或多种，在使用过程中对操作人员具有一定的危险性，且不符合环保的要求；该电解液的辅助添加剂采用了聚丙烯酰胺等高分子化合物，聚丙烯酰胺是由单体丙烯酰胺合成制得，单体丙烯酰胺为神经性致毒剂对神经系统有损伤作用，该方法制备的涂层微孔中就有可能存在毒性物质，其安全性有待于进一步确认；该方法获得的氧化层图谱显示基体表面为锐钛矿型二氧化钛膜层，但是锐钛矿型TiO2含量较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，在钛及钛合金牙种植体表面一次性整体制备出锐钛矿型微米级管状结构活性涂层，一级孔洞具有典型的微米级管状结构，二级孔洞与一级管状结构孔洞之间具有高度差形成梯度结构，涂层为全锐钛矿型TiO2；该钛及钛合金牙种植体能够获得牢固的骨结合，促进成骨细胞增殖、生长，且操作工艺简单，适合于规模化生产。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤一：对钛及钛合金牙种植体表面进行喷砂粗化处理，，使其表面形成微坑；步骤二：将步骤一处理后的种植体表面进行超声波清洗、干燥，超声波清洗5-10min，有机溶剂脱水后压缩空气吹干；步骤三：将步骤二处理后的种植体作为阳极置于氧化电解液中，电解液由无机盐、有机盐和去离子水混合形成液态等离子体氧化电解液，不锈钢片作为阴极进行液态等离子体氧化处理，氧化时间7-15min，形成两级微孔活性涂层；步骤四：将步骤三处理后的种植体进行超声波清洗、热水清洗后压缩空气吹干。其中，步骤三中所述锐钛矿型微米级管状结构活性涂层具有两级微孔特征，一级孔洞具有典型的微米级管状结构，二级孔洞与一级管状结构孔洞之间具有高度差形成梯度结构；涂层为全锐钛矿型TiO2。其中，步骤一中喷砂粗化处理所使用的砂粒规格为220-280目，喷砂压力0.2-0.4MPa，种植体表面与喷枪垂直，喷砂距离8-12cm，喷砂时间30-60s，喷砂方式为往复移动式。其中，步骤一中喷砂砂粒为硅砂或锆砂。其中，步骤二中所使用的超声波清洗液为去离子水，有机溶剂为无水乙醇，压缩空气气压0.3-0.5MPa。其中，步骤三中所述无机盐浓度为10g/L-30g/L，所述无机盐为碳酸氢铵、碳酸钾、过硫酸钾、过磷酸钠、氟硅酸钠、氯化钠中的一种或多种。其中，步骤三中所述有机盐浓度为5g/L-15g/L，所述有机盐为乙酸钠、十二烷基磺酸钠、酒石酸钾钠、四乙酸乙二胺二钠中的一种或多种。其中，步骤三中所述液态等离子体氧化电压280-350V，频率300-700Hz，占空比15-35％，电解液温度20-40℃。其中，步骤四中热水温度60-80℃。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术制备的锐钛矿型微米级管状结构活性涂层，其一级孔洞具有典型的微米级管状结构特征，二级孔洞与一级管状结构孔洞之间具有高度差形成梯度结构，极大地增加了涂层表面粗糙度。2、涂层为种植体表面原位生长层，与种植体基体之间为冶金结合具有极高的结合力(涂层结合强度可达60MPa)，解决了涂层脱落、剥离问题。3、涂层为全锐钛矿型TiO2，促进成骨细胞增殖、生长，提高了种植手术的成功率。4、本专利技术采用液态等离子体氧化处理方法，涂层制备过程操作工艺简单，电解液环境友好、无污染，适合于规模化生产且投入成本低。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对钛及钛合金牙种植体表面进行喷砂粗化处理，使其表面形成微坑；步骤二：将步骤一处理后的种植体表面进行超声波清洗、干燥，超声波清洗5‑10min，有机溶剂脱水后压缩空气吹干；步骤三：将步骤二处理后的种植体作为阳极置于氧化电解液中，电解液由无机盐、有机盐和去离子水混合形成液态等离子体氧化电解液，不锈钢片作为阴极进行液态等离子体氧化处理，氧化时间7‑15min，形成锐钛矿型微米级管状结构活性涂层。步骤四：将步骤三处理后的种植体进行超声波清洗、热水清洗后压缩空气吹干。

【技术特征摘要】
1.一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对钛及钛合金牙种植体表面进行喷砂粗化处理，使其表面形成微坑；步骤二：将步骤一处理后的种植体表面进行超声波清洗、干燥，超声波清洗5-10min，有机溶剂脱水后压缩空气吹干；步骤三：将步骤二处理后的种植体作为阳极置于氧化电解液中，电解液由无机盐、有机盐和去离子水混合形成液态等离子体氧化电解液，不锈钢片作为阴极进行液态等离子体氧化处理，氧化时间7-15min，形成锐钛矿型微米级管状结构活性涂层。步骤四：将步骤三处理后的种植体进行超声波清洗、热水清洗后压缩空气吹干。2.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述锐钛矿型微米级管状结构活性涂层具有两级微孔特征，一级孔洞具有典型的微米级管状结构，二级孔洞与一级管状结构孔洞之间具有高度差形成梯度结构；涂层为全锐钛矿型TiO2。3.根据权利要求1所述的一种钛及钛合金牙种植体表面锐钛矿型微米级管状结构活性涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中喷砂粗化处理所使用的砂粒规格为220-280目，喷砂压力0.2-0.4MPa，种植体表面与喷枪垂直，喷砂距离8-12cm，喷砂时间30-60s，喷砂方式为往复移动式。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马敏，吕英，曾瑶瑶，
申请(专利权)人：西安瑞尔迈特新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61