一种人工种植体制造技术

本发明专利技术公开了一种人工种植体，其技术方案是包括基体和涂层，所述基体为氧化锆陶瓷，所述涂层为表面形成纳米孔结构的钽涂层，所述钽涂层的纳米孔径在15～50nm，所述钽涂层的厚度在0.5～2μm，还包括一种人工种植体的制备方法，本发明专利技术提供一种人工种植体，该种植体的基体选为氧化锆，利用磁控溅射结合阳极氧化技术，在氧化锆表面上形成具有一定厚度且与氧化锆基体结合力良好的钽纳米结构涂层，增加种植体表面的粗糙度和亲水性，促进氧化锆种植体早期骨结合。

【技术实现步骤摘要】
一种人工种植体
本专利技术涉及医学领域，更具体的说是一种人工种植体。
技术介绍
近年来，氧化锆种植体由于其优越的美学性能、良好的生物相容性以及稳定的化学性能而越来越多地应用于种植材料领域。但是,由于氧化锆是一种生物惰性材料,其表面没有与活体骨组织产生化学键合的基团，在作为种植体植入到人体内时,材料与人体骨组织之间没有良好的接触,这就会导致一些纤维组织易于长入种植体与骨组织之间的界面，从而破坏骨结合，使种植体松动,最终导致种植失败。因此,如何促进氧化锆种植体早期骨结合成为一个至关重要的问题。目前，有许多表面改性的方法，如喷砂酸蚀、激光处理以及包覆涂层等，然而，这些方法都存在一些缺点，如氧化锆基体表面污染，涂层易于分离以及骨结合效果不理想。有研究表明，钽及其氧化物因其优越的生物相容性、抗腐蚀性以及骨诱导能力而广泛应用于生物材料中，在种植体表面制备纳米结构的涂层可显著提高该种植体的骨结合能力，但对氧化锆陶瓷而言，由于氧化锆表面化学性质十分稳定，以往制备的涂层与基底的结合力较差，在植入过程中易脱落。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种人工种植体，该种植体的基体选为氧化锆，利用磁控溅射结合阳极氧化技术，在氧化锆表面上形成具有一定厚度且与氧化锆基体结合力良好的钽纳米结构涂层，增加种植体表面的粗糙度和亲水性，促进氧化锆种植体早期骨结合。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种人工种植体，包括基体和涂层，所述基体为氧化锆陶瓷，所述涂层为表面形成纳米孔结构的钽涂层。作为本专利技术的进一步改进，所述钽涂层的纳米孔径在15～50nm。作为本专利技术的进一步改进，所述钽涂层的厚度在0.5～2μm。一种人工种植体的制备方法，包括如下制备步骤：步骤a：将钇稳定氧化锆陶瓷在1000～2000℃下烧结1～5h，得到氧化锆结晶体；步骤b：洗涤氧化锆结晶体，干燥；步骤c：将钽靶材安装在磁控溅射设备的溅射靶上，利用磁控溅射技术在氧化锆表面溅射钽涂层，磁控溅射参数为：溅射功率：20～100w；溅射速率：0.8～1.2nm/s；基准气压：1×10-4～5×10-4Pa工作气压：0.4Pa～0.6Pa；溅射时间：0.5～3h：温度：25～30℃；步骤d：利用电化学阳极氧化技术，将沉积钽涂层的氧化锆作为阳极，铂片作为阴极，将阴极、阳极同时浸泡在酸性电解液中，在恒压下电解2～8min，在钽涂层表面进一步形成钽纳米孔结构，电解电压为12～18v；步骤e：洗涤钽纳米孔涂层表面的污物。作为本专利技术的进一步改进，在步骤d中，所述酸性电解液选为浓硫酸和氢氟酸的混合液，该混合液由90～98wt％的浓硫酸溶液与5～40wt％的氢氟酸按体积比(90～99)：(1～10)混合得到。作为本专利技术的进一步改进，所述氢氟酸的浓度为5～10wt％。作为本专利技术的进一步改进，在步骤d中，所述酸性电解液的温度控制在0℃，所述电解时间为5min。作为本专利技术的进一步改进，在步骤c中，所述溅射功率选为100～150w，所述溅射时间选为2～3h。作为本专利技术的进一步改进，在步骤b中，所述洗涤方法为将氧化锆结晶体依次在丙酮、乙醇以及去离子水中超声清洗10～20min，再干燥。作为本专利技术的进一步改进，在步骤e中，所述洗涤方法为将沉积钽纳米孔涂层的氧化锆依次在乙醇、去离子水中超声清洗10～20min，再干燥。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术利用磁控溅射结合阳极氧化技术，在氧化锆表面上形成具有一定厚度且与氧化锆基体结合力良好的钽纳米结构涂层，与采用电子束蒸镀结合阳极氧化的方法相比，本专利技术所制备的涂层与氧化锆基底结合力较好，不易脱离，且无污染，能量利用率高；(2)本专利技术通过磁控溅射技术制备的厚度合适的钽涂层，钽涂层不会太厚，导致结合力不佳而容易脱落，也避免太薄在后续阳极氧化电解步骤中，难以形成纳米结构，或是氧化锆基体表面易受污染，故厚度控制在0.5～2μm的范围内。(3)本专利技术所制备的钽纳米孔涂层能增加氧化锆种植体表面粗糙和亲水性，且纳米孔的孔径在15～50nm，而蛋白的尺寸通常在10nm左右，将有利于细胞粘附和铺展，从而促进成骨细胞的骨诱导活性，提高种植体的骨结合率。附图说明图1为实施例二中所制备的涂层的表面形貌的SEM图；图2为实施例二中所制备的涂层的横截面的SEM图；图3为实施例二、对比例一、对比例二所制备的涂层的粗糙度；图4为实施例二、对比例一、对比例二所制备的涂层的接触角；图5-A、图5-B、图5-C为实施例二、对比例一、对比例二所制备的涂层的表面细胞的粘附；图6-A、图6-B、图6-C为实施例二、对比例一、对比例二所制备的涂层的表面细胞的增值。具体实施方式实施例一一种人工种植体，包括如下制备步骤：步骤a：用数控机床将3％钇稳定氧化锆陶瓷(99.6％，UPCERA)切成片状(直径10mm，厚度1.5mm)，在1400℃下烧结1h，得到氧化锆结晶体；步骤b：将氧化锆结晶体依次在丙酮、乙醇以及去离子水中超声清洗10min，再干燥；步骤c：将99.9％钽靶材安装在磁控溅射设备的溅射靶上(VTC-600-2HD)，利用磁控溅射技术在氧化锆上溅射钽涂层，磁控溅射参数为：溅射功率：20w；溅射速率：0.8nm/s；基准气压：1×10-4Pa；工作气压：0.4Pa；溅射时间：1.5h：温度：25℃；步骤d：利用电化学阳极氧化技术，将沉积钽涂层的氧化锆作为阳极，铂片作为阴极，将阴极、阳极同时浸泡在浓硫酸和氢氟酸的混合液中，该混合液温度控制在0℃，在恒压下电解2min，在钽涂层表面进一步形成钽纳米孔结构，电解电压为12v；步骤e：将沉积钽纳米孔涂层的氧化锆依次在丙酮、乙醇以及去离子水中超声清洗10min，除去其表面的污物，再干燥。实施例二一种人工种植体，包括如下制备步骤：步骤a：用数控机床将3％钇稳定氧化锆陶瓷(99.6％，UPCERA)切成片状(直径10mm，厚度1.5mm)，在1500℃下烧结2h，得到氧化锆结晶体；步骤b：将氧化锆结晶体依次在丙酮、乙醇以及去离子水中超声清洗10min，再干燥；步骤c：将99.9％钽靶材安装在磁控溅射设备的溅射靶上(VTC-600-2HD)，利用磁控溅射技术在氧化锆上溅射钽涂层，磁控溅射参数为：溅射功率：100w；溅射速率：1nm/s；基准气压：5×10-4Pa；工作气压：0.5Pa；溅射时间：2h：温度：27℃；步骤d：利用电化学阳极氧化技术，将沉积钽涂层的氧化锆作为阳极，铂片作为阴极，将阴极、阳极同时浸泡在浓硫酸和氢氟酸的混合液中，该混合液温度控制在0℃，在恒压下电解5min，在钽涂层表面进一步形成钽纳米孔结构，电解电压为15v；步骤e：将沉积钽纳米孔涂层的氧化锆依次在丙酮、乙醇以及去离子水中超声清洗10mi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种人工种植体，其特征在于：包括基体和涂层，所述基体为氧化锆陶瓷，所述涂层为表面形成纳米孔结构的钽涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种人工种植体，其特征在于：包括基体和涂层，所述基体为氧化锆陶瓷，所述涂层为表面形成纳米孔结构的钽涂层。


2.根据权利要求1中所述的一种人工种植体，其特征在于：所述钽涂层的纳米孔径在15～50nm。


3.根据权利要求1中所述的一种人工种植体，其特征在于：所述钽涂层的厚度在0.5～2μm。


4.根据权利要求1或2或3所述的一种人工种植体的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
步骤a：将钇稳定氧化锆陶瓷在1000～2000℃下烧结1～5h，得到氧化锆结晶体；步骤b：洗涤氧化锆结晶体，干燥；
步骤c：将钽靶材安装在磁控溅射设备的溅射靶上，利用磁控溅射技术在氧化锆表面溅射钽涂层，磁控溅射参数为：溅射功率：20～100w；溅射速率：0.8～1.2nm/s；基准气压：1×10-4～5×10-4Pa；工作气压：0.4Pa～0.6Pa；溅射时间：0.5～3h：温度：25～30℃；
步骤d：利用电化学阳极氧化技术，将沉积钽基层的氧化锆作为阳极，铂片作为阴极，将阴极、阳极同时浸泡在酸性电解液中，在恒压下电解2～8min，在钽基层表面进一步形成钽纳米孔结构，电解电压为12～18v；
步骤e：洗涤钽纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴连俊，刘崇星，刘劲松，姚李韬，刘传通，姚丽丽，杨颖，
申请(专利权)人：温州医科大学附属口腔医院，
类型：发明
国别省市：浙江;33