抑菌不锈钢医用小骨元针及其制造方法技术

本发明专利技术涉及抑菌不锈钢医用小骨元针及其制造方法，包括不锈钢小骨元针，其结构特点是：在不锈钢小骨元针的表面覆盖有纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合膜，所述纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合膜由纳米级钛酸酯和纳米级硅酸酯制成。其制造方法具体步骤为首先对医用小骨元针进行去污预处理，随后，水洗干燥。纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合材料采用溶胶－凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制备，复合薄膜采用提拉法制备。膜的厚度通过调节提拉速度和提拉次数来控制。湿涂层先在低温下干燥，然后放入马弗炉内热处理，于室温下冷却。本发明专利技术通过在不锈钢医用小骨元针表面修饰纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合膜来实现抑菌和保护功能，在保持原有功能的基础上，达到抑菌和防腐蚀的新功能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，是一种对不锈钢医用小骨元针的修饰保护技术，属医疗器械

技术介绍
金属类生物医学材料，特别是人体植入材料，应具备三个条件(1)优越的生物相容性；(2)优良的耐腐蚀性；(3)高强度、高比强度、低弹性模量、韧性好、抗疲劳、耐磨性好等。医用金属材料在力学性能方面和其他材料相比有较大优越性，迄今它仍是临床应用最广泛的承力植入材料。目前，金属医用材料中不锈钢在临床医学上得到广泛应用，主要包括骨科、矫形外科以及手术医疗器械等许多领域。在骨科及矫形外科主要用于制作人工关节来置换已经失效的骨关节，如髋关节、骨关节、膝关节、肩关节等，还用来制作联接合固定断骨如骨板、骨螺钉，骨折固定针、骨钉等，以及矫正器械如脊骨矫正杆等。美国等发达国家应用钛合金医用材料，虽然钛合金医用材料在性能方面有许多优点，但是价格昂贵。不锈钢由于价格便宜，仍然是主要的医用材料。然而不锈钢在盐水体系中使用会发生腐蚀，因此不适合在体内长期使用。任何金属材料都属于生物惰性材料，不可能与人体组织很好地结合在一起，而且生物环境是一个非常复杂的物理、化学环境，植入材料长期存在于人体中，即使是相容性好的金属元素，离子溶出或磨粒的聚集达到一定程度都是不能容忍的。因此，植入材料与人体组织的界面问题是生物医学材料的一大难题，通过材料的表面改性有可能改善这一问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是为了克服现有技术中不锈钢植入医学材料耐腐蚀性差、溶出的离子或微粒与人体直接接触的缺点，提供一种抑菌不锈钢医用小骨元针，具有耐腐蚀性好的优点。本专利技术的第二个目的是为了提供一种前述抑菌不锈钢医用小骨元针的制造方法。本专利技术的第一个目的可以通过采取如下措施达到抑菌不锈钢医用小骨元针，包括不锈钢小骨元针，其结构特点是在不锈钢小骨元针的表面覆盖有纳米TiO2/SiO2复合膜，所述纳米TiO2/SiO2复合膜由纳米级钛酸酯和纳米级硅酸酯制成。本专利技术的第一个目的还可以通过采取如下措施达到本专利技术的一种实施方式是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜可以通过采用溶胶-凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制成。本专利技术的一种实施方式是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜中，钛酸酯和硅酸酯中的钛与硅的原子比可以为1～10∶10～1。本专利技术的一种实施方式是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜可以由1～6层TiO2/SiO2溶胶-凝胶涂层构成。本专利技术的一种实施方式是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜中，钛酸酯可以为钛酸丁酯；硅酸酯可以为正硅酸乙酯。本专利技术的第二个目的可以通过采取如下措施达到如前所述抑菌不锈钢医用小骨元针的制造方法，其特征在于包括如下步骤1)首先对医用小骨元针用丙酮脱脂，然后在去污溶液中浸渍至少10min、进行去污处理，浸渍温度为70℃～85℃；2)水洗、干燥后，放入醇溶液中浸泡备用；3)采用溶胶-凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制备纳米TiO2/SiO2复合溶胶，将前述不锈钢医用小骨元针浸在TiO2/SiO2复合溶胶中，以1cm～3.5cm/min的速度提拉样品，形成湿涂层，将所述湿涂层在85℃～120℃下热处理3min～6min，冷却后完成一层修饰涂层；4)可按照第3)步方法形成下一层修饰涂层，直到所述修饰涂层的层数为1～6层，构成覆盖在小骨元针(1)表面的纳米TiO2/SiO2复合膜(2)，制得抑菌不锈钢医用小骨元针成品。本专利技术的第二个目的还可以通过采取如下措施达到本专利技术的一种实施方式是所述的纳米TiO2/SiO2复合溶胶的制备方法为先将正硅酸乙酯溶于无水醇中，以硝酸为催化剂，在常温下预水解；随后，加入溶于无水醇中的钛酸丁酯，继续水解1～3小时，即可得到澄清的稳定溶胶；所述的无水醇可以是乙醇、甲醇或异丙醇。本专利技术的一种实施方式是所述的预水解时间可以为0.1～10小时，一般为1～4小时，较好为2～3小时。本专利技术的一种实施方式是所述的预水解和水解的温度可以为10℃～60℃，一般为15℃～50℃，较好为20℃～40℃。本专利技术的一种实施方式是所述的纳米TiO2/SiO2复合膜的厚度通过起拉次数控制，即纳米TiO2/SiO2复合膜经过提拉1～6次形成，每提拉一次形成一层TiO2/SiO2溶胶-凝胶涂层，提拉1～6次形成TiO2/SiO2溶胶-凝胶涂层1～6层，较好为2～4层。本专利技术的一种实施方式是对所述的纳米TiO2/SiO2复合膜热进行处理的温度可以为100℃～600℃，一般为200℃～500℃，较好为300℃～400℃。本专利技术的一种实施方式是所述去污溶液的重量百分组成可以为硅酸钠5～8；焦磷酸钠3～6；氢氧化钠2～5；去垢粉0.5～1.5；水79.5～89.5。本专利技术具有如下有益效果1、本专利技术通过在不锈钢医用小骨元针表面修饰纳米TiO2/SiO2复合膜来实现抑菌和保护功能，通过表面修饰使不锈钢小骨元针(Kirschner wire，KW)的表面形成具有抑菌功能的保护层，在保持原有功能的基础上，达到抑菌和防腐蚀的新功能。2、本专利技术由于采用纳米TiO2/SiO2复合膜覆盖住不锈钢医用小骨元针表面，因此，一方面可防止生物环境对材料的腐蚀、降解、磨损、和性质退化，甚至破坏，另一方面可防止不锈钢医用小骨元针对人体局部和全身反应，如炎症、细胞杜型、凝血、过敏、致癌、畸形和免疫反应等。附图说明图1是本专利技术小骨元针针头折叠状态图。图2是图1中小骨元针针头展开状态图。具体实施例方式具体实施例1参照图1、图2，本实施例包括不锈钢小骨元针1，小骨元针1由针把11和折叠式针头12构成，所述针把11的长度a为203mm，所述针头12折叠时长b＝1mm、展开时长c＝10mm。所述不锈钢小骨元针1的表面覆盖有纳米TiO2/SiO2复合膜2，纳米TiO2/SiO2复合膜2由纳米级钛酸酯和纳米级硅酸酯制成。制备方法是1)将不锈钢小骨元针1(Φ2mm)用丙酮脱脂，在去污溶液中浸渍至少10min，浸渍温度为70℃～85℃；2)水洗、干燥后，放入乙醇中浸泡备用；3)采用溶胶-凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制备纳米TiO2/SiO2复合溶胶，将前述不锈钢医用小骨元针浸在TiO2/SiO2复合溶胶中，以1cm～3.5cm/min的速度提拉样品、形成湿涂层，将湿涂层在85℃～120℃下热处理3min～6min，冷却后完成一层修饰涂层；4)可按照第3)步方法形成下一层修饰涂层，直到所述修饰涂层的层数为1～6层，制得抑菌不锈钢医用小骨元针成品。本实施例中，纳米TiO2/SiO2复合溶胶的制备方法为先将正硅酸乙酯溶于无水乙醇、甲醇或异丙醇中，以硝酸为催化剂，在常温下预水解1～4小时；随后，加入溶于无水乙醇、甲醇或异丙醇中的钛酸丁酯，在15℃～50℃温度下继续水解1～3小时，即可得到澄清的稳定溶胶；不锈钢小骨元针在钛酸丁酯和正硅酸乙酯的溶胶中(Ti∶Si＝1∶10)提拉二次、形成二层薄膜。湿涂层先在100℃下干燥5min～10min，然后放入马弗炉内在100℃热处理25min～40min，热处理后放置于室温下冷却备用。对所述的纳米TiO2/SiO2复合膜热进行处理的温度为200℃～500℃。所述去污溶液的重量百分组成为硅酸钠6.4；焦磷酸钠4.2；氢氧化钠3.2；去垢粉1；水85.2。具体实施例2本实施例的特点是小骨元针(本文档来自技高网...

【技术保护点】
抑菌不锈钢医用小骨元针，包括不锈钢小骨元针（１），其特征是：在不锈钢小骨元针（１）的表面覆盖有纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合膜（２），所述纳米ＴｉＯ↓［２］／ＳｉＯ↓［２］复合膜（２）由纳米级钛酸酯和纳米级硅酸酯制成。

【技术特征摘要】
1.抑菌不锈钢医用小骨元针，包括不锈钢小骨元针(1)，其特征是在不锈钢小骨元针(1)的表面覆盖有纳米TiO2/SiO2复合膜(2)，所述纳米TiO2/SiO2复合膜(2)由纳米级钛酸酯和纳米级硅酸酯制成。2.根据权利要求1所述的抑菌不锈钢医用小骨元针，其特征是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜(2)由1～6层TiO2/SiO2溶胶-凝胶涂层构成。3.根据权利要求1所述的抑菌不锈钢医用小骨元针，其特征是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜(2)中，钛酸酯和硅酸酯中钛与硅的原子比为1～10∶10～1。4.根据权利要求1所述的抑菌不锈钢医用小骨元针，其特征是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜(2)通过采用溶胶-凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制成。5.根据权利要求1所述的抑菌不锈钢医用小骨元针，其特征是前述的纳米TiO2/SiO2复合膜(2)中，钛酸酯为钛酸丁酯；硅酸酯为正硅酸乙酯。6.如权利要求1所述抑菌不锈钢医用小骨元针的制造方法，其特征在于包括如下步骤1)首先对医用小骨元针用丙酮脱脂，然后在去污溶液中浸渍至少10min、进行去污处理，浸渍温度为70℃～85℃；2)水洗、干燥后，放入醇溶液中浸泡备用；3)采用溶胶-凝胶法以共同水解钛酸酯和硅酸酯制备纳米TiO2/SiO2复合溶胶，将前述不锈钢医用小骨元针(1)浸在TiO2/SiO2复合溶胶中，以1cm～3.5cm/min的速度提拉样品，形成湿涂层，将所述湿涂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张余，沈培康，李娜，
申请(专利权)人：广州军区广州总医院，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]