一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法技术

本发明专利技术提供了一种防止医用磨钻表面骨屑黏附的方法，该方法利用猪笼草捕虫滑移原理，采用超滑硅油和超疏水十八胺改性氧化石墨烯组合形成类似于猪笼草的蜡质区。该方法中采用较低摩擦系数的聚二甲基硅氧烷硅油和具有单层层状原子结构的石墨烯材料，使其具有超滑特性。采用十八胺改性氧化石墨烯，使其具有超疏水特性。此外，改性后的氧化石墨烯通过改变分子水平结构创建微纳米粗糙表面，进一步强化了氧化石墨烯的疏水性。将涂层材料喷涂于磨钻表面，使磨钻表面具有超滑超疏水功能。在磨削过程中，骨屑与磨钻表面不易黏附，在冷却介质冲刷下，骨屑脱落。该方法有效防止了磨削中骨屑易黏附现象，抑制了磨削区骨质不可逆热损伤，缩短了病人的康复时间。缩短了病人的康复时间。缩短了病人的康复时间。

【技术实现步骤摘要】
一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法


[0001]本专利技术属于医疗器械
，特别是一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法。
技术背景
[0002]随着我国人口老年化比例不断上升，越来越多的人因骨质疏松而引发脊椎类疾病，如：骨质疏松性骨折、椎间盘突出和椎管狭窄等。微型球头金刚石磨钻由于切削深度小、易操控而常被用于这些骨科手术中。然而，这种商业球头金刚石磨钻磨削时容易引起骨屑黏附，骨屑黏附使得磨粒与骨质的摩擦增大，切削困难，发热量增加，引起磨削区周围骨质温度升高，从而引发骨质周边神经热损伤。其次，骨屑积累导致骨屑难以排出磨削区域，磨钻表面与骨质容易发生滑擦，导致磨削难以继续进行。因此，骨屑黏附是骨质温度升高的重要原因，抑制骨屑黏附可以有效抑制磨削区温度升高。
[0003]公开号“CN115044950A”公开了一种仿生沙漠甲虫自运输骨微磨头及其制备工艺。该专利仿生了沙漠甲虫鞘翅表面亲水突起、凹陷部分疏水的液体自运输结构。其利用疏水基底排斥液滴往亲水金刚石处流动，累积的液滴在重力下又运输至凹陷部分的疏水层。该结构促进了冷却介质液滴运输至磨削区，提高骨质磨削区的冷却效果，从而达到降低骨质磨削区温度。然而，该结构不能阻止骨屑在磨头表面黏附。由于其表面不具备超滑性能，骨屑在疏水表面具有“钉打”现象而黏附在磨头表面，不易排出磨头表面。此外，由于磨削温度较高，骨屑在高温下会发生脱水缩合反应和美拉德反应，促使骨屑自身硬化并具有较强的粘附性。当黏附的骨屑磨削时逐渐堆积，不仅使得磨头自运输结构失效，还会引起骨质磨削温度不断升高，难以达到降低骨质磨削区的效果。
[0004]公开号“CN115363743A”公开了一种抗粘附医用高频电刀及其制备方法。该电刀刀头表面由中心向四周刻划的放射沟槽和聚四氟乙烯涂层，微沟槽和蜘蛛网状微螺纹凸块结构组成，从而减少刀头表面与切割组织部之间的接触面，形成微气垫结构来实现刀头不沾。然而，聚四氟乙烯属于3类致癌物，高温易降解，产生有害的化合物，对人体存在一定的危险性。

技术实现思路

[0005]本专利技术为解决上述问题提供了一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法，该方法能有效避免因骨屑黏附在磨钻表面而引起骨质温度升高。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法。其特征在于：所述防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法包括超滑硅油和超疏水十八胺改性氧化石墨烯涂层及在冷却介质中采用医用微型磨钻磨削时防骨屑黏附过程。
[0007]优选地，所述超滑硅油层为聚二甲基硅氧烷，具有较低的摩擦系数。
[0008]所述超疏水十八胺改性氧化石墨烯是十八胺官能化氧化石墨烯后所得材料，十八胺改性氧化石墨烯延续了石墨烯碳原子的单层层状结构，其单层结构具有超滑特性；十八
胺与氧化石墨烯之间发生物理、化学反应去除了氧化石墨烯上的亲水官能团，并把十八胺的长烃链嫁接至氧化石墨烯上，降低了表面能，材料具有超疏水性；此外，改性后的氧化石墨烯通过改变分子水平结构创建微纳米粗糙表面，进一步增加了氧化石墨烯的疏水性。
[0009]将具有较低表面能、较低的摩擦系数、表面粗糙结构的氧化石墨烯和硅油作为涂层的主要材料，喷涂于磨钻表面，使得磨钻表面具有超滑疏水功能。
[0010]所述在冷却介质中采用医用微型磨钻磨削时的骨屑防黏附过程，其特征在于：
[0011]Step1：磨钻的旋转使金刚石磨粒磨除病化骨质，产生骨屑；
[0012]Step2：随着时间的推移，骨屑积累，磨除的骨屑被挤至磨钻表面；
[0013]Step3：涂层具有超滑超疏水性能，骨屑难以黏附在磨钻表面。在磨削过程中，磨除的骨屑与磨钻表面不发生黏附，冷却介质对骨屑产生的冲刷力及骨屑本身的重力使骨屑在磨钻表面滑移后脱落，顺着气流方向被带走，从而达到防黏附效果。
[0014]优选地，所述表面粗糙结构由若干个分散的十到几十微米不等的片状十八胺改性氧化石墨烯形成。
[0015]优选地，该粗糙结构的粗糙度为几微米到十几微米不等。
[0016]实施本专利技术所述的一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法，能够获得以下有益效果：
[0017]①
解决了骨屑黏附问题。利用猪笼草捕虫滑移原理，采用超滑硅油和超疏水十八胺改性氧化石墨烯组合形成类似猪笼草的蜡质区；硅油层类似于蜡层，具有较低的摩擦系数，实现超滑特性；改性后的氧化石墨烯具有较低的表面能，此外，改性后的氧化石墨烯通过改变分子水平结构创建微纳米粗糙表面，进一步增加了氧化石墨烯的疏水性。因此，涂层实现了类似猪笼草的滑移特性，且具有超疏水功能。其涂层牢附在整个磨钻表面，使磨钻具有超滑超疏水功能。在磨削过程中，磨除的骨屑与磨钻表面不易黏附，冷却介质对骨屑产生的冲刷力及骨屑本身的重力使骨屑在磨钻表面滑移后脱落，顺着气流方向被带走，从而达到防骨屑黏附效果。
[0018]②
抑制了骨质热损伤。传统的微型球头金刚石磨钻在磨削过程中，由于骨屑黏附，骨屑会堆积在磨粒上，导致磨钻头与骨质的挤压力和摩擦力增加，磨削热大幅度上升。然而，防骨屑黏附微型球头磨钻的超滑超疏水特性，使骨屑难以黏附在磨钻表面，而流动的冷却介质对骨屑的冲刷力及骨屑本身的重力使骨屑在磨钻表面滚落，并顺着气流被带走。因此，防骨屑黏附磨钻减少了骨屑积累，减小了挤压力与摩擦力，减少了大量热量的产生。其次，由于磨削中骨屑带走大部分的磨削热，而防骨屑黏附的微型磨钻在磨削时大部分骨屑会被冷却介质带走，促进了磨削区的快速散热。此外，涂层中的十八胺改性氧化石墨烯具有良好的热导率，将热量均匀传导至磨钻表面，使得更多的热量由刀具传导，增加了磨削过程的散热量，提升了散热效率。综上所述，该磨钻在骨质磨削时既减少热量产生，又提升了散热效率，因此，显著抑制了骨质热损伤。
[0019]③
提升了磨削效率。由于骨屑的团聚性和黏附性，普通电镀金刚石磨钻磨削时高温导致骨屑易黏附在磨钻表面，继续磨削骨屑将进一步累积，当骨屑堆积一定程度需要清洁磨钻，则延长了手术时间，增加了病人的风险。而该防骨屑黏附的磨钻，骨屑难以黏附在磨钻表面，省去清洁的步骤，提高磨削效率，缩短了手术时间，降低了手术风险。
[0020]④
延长了刀具寿命。所述涂层中含有环氧树脂、硅烷偶联剂、硅油。环氧树脂具有
良好的粘结性能，而硅油与硅烷偶联剂发生反应形成键连接，同时，环氧树脂与硅烷偶联剂也发生反应形成键连接，从而保证了制备后涂层不易脱落。因此延长了刀具使用寿命。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法的防黏附微型磨钻示意图。
[0022]图2为本专利技术一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法的超滑超疏水涂层的局部放大图。
[0023]图3为本专利技术一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法的防黏附磨钻制备过程图。
[0024]图4为本专利技术一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法的防黏附原理图。
[0025]附图标记说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法，其特征在于：所述防止医用微型磨钻表面骨屑黏附的方法包括超滑硅油(21)层和超疏水十八胺改性氧化石墨烯(22)涂层及在冷却介质(4)中采用医用微型磨钻(1)磨削时防骨屑(31)黏附过程。2.根据权利要求1所述超滑硅油(21)层和超疏水十八胺改性氧化石墨烯(22)涂层，其特征在于：所述超滑硅油(21)层为聚二甲基硅氧烷，具有较低的摩擦系数；所述超疏水十八胺改性氧化石墨烯(22)是十八胺官能化氧化石墨烯后所得材料，十八胺改性氧化石墨烯(22)延续了石墨烯碳原子的单层层状结构，其单层结构具有超滑特性；十八胺与氧化石墨烯之间发生物理、化学反应去除了氧化石墨烯上的亲水官能团，并把十八胺的长烃链嫁接至氧化石墨烯上，降低了表面能，材料具有超疏水性；此外，改性后的氧化石墨烯通过改变分子水平结构创建微纳米粗糙表面，进一步增加了氧化石墨烯的疏水性；将具有较低表面能、较低的摩擦系数、表面粗糙结构的氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗源嫱，廖伟华，李承绍，唐伟东，毛聪，张明军，程波，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：