一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉制造技术

本发明专利技术涉及了一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，包括工业钛合金吻合钉基体和表面微纳织构，吻合钉基体包括钉脚、折弯结构与钉冠，表面微纳织构由激光打标机经过激光加工在其表面制备仿树蛙指端六边形微米织构，并在微米结构表面通过阳极氧化反应加工TiO2纳米管织构，微米织构与纳米管织构共同形成微纳复合结构。本发明专利技术采用钛合金作为吻合钉的基体，其具有高强度与高生物相容性，在其表面加工微纳织构后，使其同时具有促进细胞粘附生长与加速吻合口愈合的功能。合口愈合的功能。合口愈合的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉

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[0001]本专利技术涉及吻合钉领域，尤其涉及一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉。

技术介绍
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[0002]吻合器缝合被广泛应用于外科手术中用来替代原有的手术线缝合，起到了提高手术效率的作用，但是在其临床应用过程中还是会发现有吻合口瘘、吻合部分感染等不良现象，吻合口愈合是一个多阶段过程，涉及多种细胞及分泌的相关蛋白的共同作用，而吻合钉作为植入物留存在吻合口微环境中，一定会对组织愈合产生作用，因此需要通过改进吻合钉的物理机械性状，改变吻合口微环境，促进细胞黏附从而促进组织愈合。
[0003]目前，由于钛及钛合金有着良好的生物相容性与较强的结构强度，被广泛应用于人体植入物的材料，也被应用于吻合钉的加工制作，但由于吻合钉作为外来植入物，在胃肠缝合手术后，吻合钉会与胃肠道长期发生摩擦，使得细胞会与吻合钉发生排斥反应产生炎症，且细胞不容易粘附于吻合钉表面生长，造成吻合口愈合不良。
[0004]近年来，摩擦学研究领域提出一种表面微纳织构的概念，通过使用微细铣削、车削加工和激光加工等机械方法，制备出了微米结构和纳米结构，从而在钛合金表面得到了多级尺度复合结构。
[0005]具有微纳复合结构的表面相对于平坦的表面会促进细胞的伸展和迁移，可以促进细胞生长并表现出良好的伸展状态，通过对植入物表面的机械改性可以促进细胞的附着、增殖以及后期的分化。
[0006]中国专利“CN202010711130.1”提供了一种锌合金吻合钉材料，可以在人体内降解。但是较原有的钛合金吻合钉，其强度较低，降解后会产生过多的锌摄入，对人体产生危害，会在体内蓄积引起中毒，出现恶心、吐泻、发热等症状，引起上腹疼痛、精神不振，甚至于造成急性肾功能衰竭，易发展成冠心病、动脉硬化症等，严重的甚至会导致突然死亡。
[0007]中国专利“CN202110785625.3”提供了一种以镁合金为本体的带涂层的吻合钉，减缓了吻合钉的降解速率，但是并不能为吻合钉提供较高的结构强度，容易使得吻合口吻合不良。
[0008]中国专利“CN202010711130.1”提供了一种镁合金吻合钉，可以适当减缓吻合钉在人体内的降解速率并提高吻合钉的强度。但是其内含的Zn，Mn、Sn、Ag、HA等元素，由于无法通过正常代谢排出体内会对人体产生损伤。且镁合金吻合钉的自身强度较钛与钛合金还有很大的差距，不能提供较强的吻合效应。
[0009]为了解决上述现有吻合钉技术的不足，开发一种具有高强度与高生物相容性，同时有促进细胞粘附生长与加速吻合口愈合的功能吻合钉具有重要意义。

技术实现思路
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[0010]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，其可以提供吻合口愈合过程中所需要的结构强度，其微纳织构表面有着良好的亲
水性，可以促进伤口愈合，符合临床上对植入物的功能性要求，本专利技术的另一目的是提供一种吻合钉微纳织构表面的制备方法。
[0011]为实现上述目的，本专利技术在吻合钉钛合金基体表面制备了一种仿树蛙指端微纳织构，微米结构由激光打标机制备，纳米结构由阳极氧化反应制备，使得钛合金表面形成一层均匀的微纳复合织构。
[0012]进一步，所述钛吻合钉为U型钉。
[0013]一种吻合钉表面微织构加工工艺，包括以下步骤：
①
观察树蛙指端微结构，使用AUTO CAD绘图软件，绘制微米级仿树蛙指端六边形图案。
②
使用激光打标机在钛合金表面制备微米六边形棱柱织构。
③
通过阳极氧化法在微米级六边形棱柱织构表面制备一层Ti02纳米管膜层。
[0014]优选的，所述步骤
①
中，通过SEM扫描电镜观察可以发现六边形织构在树蛙指端织构中占大部分，且六边形织构的边缘长度为所有织构形状中最大的。s
[0015]优选的，绘制的丝材表面六边形微织构的边长a＝50μm，织构间距b＝30μm。
[0016]优选的，所述步骤
②
中，将绘制的微米级仿树蛙指端六边形图案导入到激光打标机中的打标系统中，设定光纤激光扫描速度为100mm/s、扫描次数为10次、扫描功率为4W，利用扫描电镜对钛合金丝材表面微织构进行观察。
[0017]优选的，所述步骤
③
中，阳极氧化反应中将钛片作为阳极，阴极采用尺寸为20mm x 20mm x 3mm的石墨电极，电解液为0.5wt％HF，置于烧杯中，利用磁力搅拌器使电解液保持匀速转动，之后将阴阳两极的钛片和石墨片置于电解液中并使两级之间距离保持在4cm，在两电极之间施加恒定电压，并设定好阳极氧化的反应时间为1h。
[0018]本专利技术的有益效果如下：
[0019]1、本专利技术采用钛合金丝材，其具有轻质、弹性模量低、抗腐蚀以及高强度、高韧性的特点。
[0020]2、本专利技术采用仿树蛙指端六边形微纳米结构，由于树蛙脚掌的粘附能力主要体现在其指端的微纳米结构上，吻合钉表面仿树蛙指端的六边形微纳织构使得原有的钛合金表面亲水性大幅增加。
[0021]3、该微米结构表面能够提高吻合钉的力学性能和组织结合能力，有利于形成稳定的微环境，促进组织与吻合钉表面之间细胞粘附、迁移和生长。
[0022]4、在六边形微米结构表面通过阳极氧化反应制备的纳米管结构，增强了微米结构表面的亲水性，而亲水性的增加进一步加强了钛合金金属表面粘附细胞的能力。
[0023]5、本专利技术在微米结构表面加工Ti02纳米管结构，纳米结构能够影响RGD肽的构象，增加植入体表面与蛋白的接触面积，调节粘着斑的形成，以促进细胞的粘附、增殖和分化。
[0024]7、本专利技术通过在钛合金丝材表面加工六边形微米结构，使得微米结构表面具有了更高的粗糙度与更大的表面积，提高了植入物与组织之间的作用面积，提高了植入物与组织之间的锚定，增强了吻合钉与人体组织之间的生物相容性。
[0025]6、纳米管结构表面还可以通过影响蛋白质的吸附影响细胞的行为，也可以直接与细胞作用改变细胞的粘附，从而控制细胞的生长取向。
附图说明：
[0026]图1为本专利技术的吻合器钛钉及其表面微纳结构示意图
[0027]图2为吻合钉表面六边形微织构放大图；
[0028]图3为吻合钉表面六边形微织构放大图；
[0029]图4为表面六边形微米结构的SEM扫描电镜观测结果；图5为表面纳米管结构的SEM扫描电镜观测结果；
具体实施方式：
[0030]以下结合附图与实施例，对本专利技术做进一步的详细说明。
[0031]本专利技术提供一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，如图1所示，其通过折弯结构3与钉冠2和钉脚1连接，钉脚1向钉脚外侧倾斜一定角度，使得吻合钉呈现一种U形结构，在吻合钉钉脚1、钉冠2与折弯结构3上有微纳复合结构4。
[0032]吻合钉丝材表面加工试件的制备方法如下：
[0033]选用成分为0.14wt％氧元素，0.08wt％铁元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，其特征在于，所述钛合金吻合钉表面设有仿树蛙指端微纳织构，以使得所述吻合钉钛合金丝材质表面形成一层均匀的微纳复合织构。2.根据权利要求1所述的一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，其特征在于，所述钛合金吻合钉基体成分以0.14wt％氧元素，0.08wt％铁元素，0.03wt％碳元素，0.01wt％氮元素，0.004wt％氢元素的工业钛合金为材料，选用直径为14mm的钛合金棒，在室温下连续多次冷拔获得钛合金丝材。3.根据权利要求1所述的一种带微纳织构表面的钛合金吻合钉，所述钛合金吻合钉为U型钉。4.一种吻合钉表面微纳织构加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括上述权利要求1至3的任一项所述的钛合金吻合钉，所述加工工艺包括以下步骤：
①
观察树蛙指端微结构，使用AUTO CAD绘图软件，绘制仿树蛙指端微米六边形棱柱图案。
②
使用激光打标机在钛合金表面制备微米六边形织构。
③
通过阳极氧化法在钛合金表面制备一层TiO2纳米管膜层。5.根据权利要求4所述的加工工艺，其特征在于，“使用激光打标机在钛合金表面制备微米六边形织构。”的步骤具体包括：设定光纤激光扫描速度为100mm/s、扫描次数为10次、扫描功率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚辉，马言，付蔚华，张春秋，段俊宇，杨小洋，冯荣川，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：