專利名稱：一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，具體涉及一種增強(qiáng)組織結(jié)合強(qiáng)度和生物相容性的多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體及其制備方法。屬于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物醫(yī)學(xué)工程是21世紀(jì)最關(guān)鍵、最核心，應(yīng)用最廣泛的技術(shù)領(lǐng)域之一，其發(fā)展水平很大程度上決定了人類生命的長(zhǎng)度和質(zhì)量。生物醫(yī)用材料是生物醫(yī)學(xué)工程的重要分支，其最大特點(diǎn)是學(xué)科交叉廣泛、應(yīng)用潛力巨大、挑戰(zhàn)性強(qiáng)。隨著新材料、新技術(shù)、新應(yīng)用的不斷涌現(xiàn)，吸引了許多科學(xué)家投入這一領(lǐng)域的研究，成為當(dāng)今研究最活躍的領(lǐng)域之一。其中，植入體作為典型的生物醫(yī)用材料隨著人口老齡化、中青年創(chuàng)傷的增多、疑難疾病患者的增加，其應(yīng)用越來(lái)越多，尤其是作為世界人口最多的國(guó)家，中國(guó)已進(jìn)入老齡化國(guó)家行列，生物材料的市場(chǎng)潛力將更加巨大。然而，植入體領(lǐng)域也存在很多問題，如生物活性差，植入體內(nèi)后需要較長(zhǎng)時(shí)間才能與骨組織形成結(jié)構(gòu)和功能上的重構(gòu)；缺乏骨誘導(dǎo)作用，骨結(jié)合強(qiáng)度低，植入體有時(shí)候會(huì)從骨里脫落，病人不得不忍受再次植入的痛苦，尤其是骨質(zhì)疏松的老年人植入體成功率較低。因此，改善植入體和活體組織的結(jié)合能力是目前面臨的一個(gè)重要問題。研究證明粗糙的植入體表面不僅可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖和分化，還可以促進(jìn)細(xì)胞與骨的結(jié)合，提高植入體的生物相容性和力學(xué)性能。 L.Scheideler等研究發(fā)現(xiàn),在微結(jié)構(gòu)化的培養(yǎng)基上生長(zhǎng)的細(xì)胞有更好的固定接觸能力。細(xì)胞和表面結(jié)構(gòu)的交錯(cuò)結(jié)合可以引起機(jī)械聯(lián)鎖效應(yīng)，這可以增強(qiáng)植入體在組織中的固定[Friederike Pfeiffer, Bertram Herzog, Dieter Kern, Lutz Scheideler, JurgenGeis-GerstorferjHartwig Wolburg.Cell reactions to microstructuredimplant surfaces, Microelectronic Engineering67-68, (2003)913-922 (細(xì)胞對(duì)微結(jié)構(gòu)植入體表面的反應(yīng)，微機(jī)電工程67-68，(2003) 913-922) ；L.Scheideler, J.Geis—Gerstorfer，D.Kern, F.Pfeiffer, F.Rupp, H.Weber, H.Wolburg.1nvestigation ofcell reactions to microstructured implant surfaces.Materials Science andEngineering C23 (2003) 455 - 459](細(xì)胞對(duì)微結(jié)構(gòu)植入體表面反應(yīng)研究，材料科學(xué)與工程C23(2003)455 - 459)。Sinan Filiz等在PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)材料上加工不同尺寸微倒鉤，植入活體后，由于微倒鉤的存在，植入體不宜松動(dòng)和脫落。[Sinan Filiz, LukeXiej Lee E.Weissj 0.B.0zdoganlar.Micromilling of microbarbs for medical implants(微倒鉤生物植入體的微統(tǒng)削加工Xlnternational Journal of Machine Tools&Manufacture48 (2008) 459 - 472.] Λ.Yoshida等人在鈦棒上加工出具有微粗糙度的螺紋，然后通過(guò)陽(yáng)極氧化在鈦棒表面生成一層生物活性的二氧化鈦膜，通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)粗糙度小于0.1 μ m時(shí)，可以使植入體的牽出力矩增加，生物活性增強(qiáng)[Y.Yoshidaj K.Kurodaj R.1chinoj N.Hayashij N.0giharaj Y.Nonaka.1nfluence of surface properties on bioactivityand pull-out torque in cold thread rolled Ti rod—Development of bioactivemetal-forming technology.CIRP Annals-Manufacturing Technology61 (2012) 579 - 582.(表面性能對(duì)冷軋螺紋鈦棒的生物反應(yīng)和牽出力矩的影響-具有生物活性金屬成形技術(shù)的開發(fā))]。以上這些研究的側(cè)重點(diǎn)在植入體表面微米級(jí)結(jié)構(gòu)的加工和實(shí)驗(yàn)，沒有很少涉及納米尺度的表面改性，單一的尺度帶來(lái)的效果遠(yuǎn)沒有多尺度表面結(jié)構(gòu)的綜合效應(yīng)優(yōu)良。國(guó)內(nèi)主要側(cè)重于生物醫(yī)學(xué)材料和表面改性的研究。比如利用陽(yáng)極氧化和微弧氧化兩種電化學(xué)方法分別對(duì)醫(yī)用鈦材料進(jìn)行表面改性。趙領(lǐng)洲等利用微弧氧化處理在TLM表面形成一層多孔生物活性氧化層，增大其表面粗糙度并提高其表面濕潤(rùn)性和表面能，體外細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)成骨細(xì)胞在微弧氧化表面的早期粘附明顯高于拋光表面[趙領(lǐng)洲，張玉梅，魏艷萍，李健學(xué)，于振濤.近β鈦合金TLM表面處理后表面特性分析及對(duì)成骨細(xì)胞粘附的影響，稀有金屬材料與工程]。多孔鈦的多孔結(jié)構(gòu)有利于生物組織長(zhǎng)入，有研究人員以碳酸氫銨做造孔劑，采用粉末冶金法制備出多孔鈦，經(jīng)堿處理及熱處理表面改性，通過(guò)體外模擬研究其生物活性[楊涵崧.生物活性多孔鈦醫(yī)學(xué)材料的研究.碩士學(xué)位論文.佳木斯大學(xué).2007年]?？傊?，目前國(guó)內(nèi)外的研究多偏重于單一尺度的研究，在提高植入體生物相容性和結(jié)合強(qiáng)度方面仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，是一種應(yīng)用于骨科內(nèi)固定的多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，在保證植入體宏觀尺寸精度和形狀的同時(shí)，利用微細(xì)加工技術(shù)生成微 觀結(jié)構(gòu)，利用生物化學(xué)方法生成表面納米結(jié)構(gòu)，其協(xié)同作用可提高植入體與活體組織的結(jié)合強(qiáng)度并縮短結(jié)合時(shí)間，提高生物相容性和結(jié)合牢固性，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且所述植入體的表面遍布納米級(jí)孔洞，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；其中，所述微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為三角形I ;所述微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，所述倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形；所述微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形。所述納米級(jí)孔洞的直徑為200 500nm。所述三角形I的底邊長(zhǎng)為30 50 μ m,高度為20 30 μ m,相鄰的兩個(gè)三角形I之間的間距為80 100 μ m，所述金字塔的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。所述三角形II的頂角為60 100°，底邊長(zhǎng)為30 120 μ m，所述倒鉤的總高度為100 400 μ m，相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形之間的間距為80 100 μ m，所述倒鉤的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。所述倒三角形的底部夾角為20 130°，深度為50 IOOym,寬度為50 100 μ m,所述溝槽的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。上述多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體的制備方法，具體步驟如下:I)將植入體微加工，使植入體表面形成微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；
2)酸蝕處理植入體表面，使植入體表面遍布納米級(jí)孔洞。步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微倒鉤陣列時(shí)，用V型微銑刀和T型微銑刀在超精密微銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微溝槽陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟2)中，所述酸蝕的具體方法是:將植入體浸入硝酸/氫氟酸混合溶液，10 15分鐘后,用雙蒸水清洗植入體表面；之后用鹽酸/硫酸混合溶液預(yù)酸蝕20 25分鐘，最后將植入體放入體積比為1:1的質(zhì)量濃度30%雙氧水和質(zhì)量濃度98%硫酸的混合溶液中，室溫處理I 1.5小時(shí)，雙蒸水清洗，氮?dú)獯蹈?，即得表面遍布納米級(jí)孔洞(直徑約在400納米左右)的植入體；其中，硝酸/氫氟酸混合溶液中硝酸的濃度為0.09mol/L，氫氟酸的濃度為0.llmol/L ;鹽酸/硫酸混合溶液中鹽酸的濃度為2.9mol/L,硫酸的濃度為4.5mol/L。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將微米級(jí)結(jié)構(gòu)和納米級(jí)結(jié)構(gòu)結(jié)合，解決了微納尺度微結(jié)構(gòu)在相同的表面共存的問題，制造出多尺度的表面結(jié)構(gòu)，能改善植入體的綜合性能，即植入體與骨組織結(jié)合的力學(xué)性能和生物相容性。本發(fā)明在三種尺度上做三維工藝處理，對(duì)控制組織生長(zhǎng)發(fā)揮著關(guān)鍵作用:宏觀尺度(厘米到毫米尺度)決定了工程化組織總的形狀和尺寸，微米尺度結(jié)構(gòu)陣列的尺寸和結(jié)構(gòu)控制細(xì)胞的浸潤(rùn)、生長(zhǎng)以及與骨組織的機(jī)械嵌合作用，納米尺度的表面促進(jìn)細(xì)胞分化成熟來(lái)刺激新骨成熟和遺傳基 因的表達(dá)。(I)本發(fā)明的植入體采用微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，該陣列改變了接骨板植入體的表面粗糙度，從而可以提高接骨板與骨結(jié)合的機(jī)械嵌合力和結(jié)合強(qiáng)度。(2)表面遍布納米級(jí)孔洞，可以提高接骨板的生物相容性，并可以加速成骨細(xì)胞的增殖和分化，加速骨整合，縮短手術(shù)之后的愈合時(shí)間。


圖1是多尺度微金字塔陣列結(jié)構(gòu)示意；圖2是多尺度微倒鉤陣列結(jié)構(gòu)二維示意圖；圖3是多尺度微倒鉤陣列結(jié)構(gòu)三維示意圖；圖4是多尺度微溝槽陣列結(jié)構(gòu)示意；圖5是臨床用植入體中的接骨板三維模型圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。實(shí)施例1:一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且植入體的表面遍布直徑為200nm的納米級(jí)孔洞，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種。其中，微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，金字塔的縱截面為三角形I '三角形I的底邊長(zhǎng)bl為30 μ m,高度hi為20 μ m,相鄰的兩個(gè)三角形I之間的間距si為80 μ m,金字塔的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖1。微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形，三角形II的頂角a2為60°，底邊長(zhǎng)b2為30 μ m，倒鉤的總高度h2為100 μ m，相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形之間的間距s2為80 μ m,倒鉤的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖2和圖3。微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形，倒三角形的底部夾角a3為20°，深度h3為50 μ m,寬度b3為50 μ m,溝槽的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖4。上述多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體的制備方法，具體步驟如下:I)將植入體微加工，使植入體表面形成微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；2)酸蝕處理植入體表面,使植入體表面遍布納米級(jí)孔洞。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微倒鉤陣列時(shí)，用V型微銑刀和T型微銑刀在超精密微銑削機(jī)床上加工獲得。 步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微溝槽陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟2)中，酸蝕的具體方法是:將植入體浸入硝酸/氫氟酸混合溶液，10分鐘后，用雙蒸水清洗植入體表面；之后用鹽酸/硫酸混合溶液預(yù)酸蝕20分鐘，最后將植入體放入體積比為1:1的質(zhì)量濃度30%雙氧水和質(zhì)量濃度98%硫酸的混合溶液中，室溫處理I小時(shí)，雙蒸水清洗，氮?dú)獯蹈?，即得表面遍布納米級(jí)孔洞(直徑約在400納米左右)的植入體；其中，硝酸/氫氟酸混合溶液中硝酸的濃度為0.09mol/L，氫氟酸的濃度為0.llmol/L ;鹽酸/硫酸混合溶液中鹽酸的濃度為2.9mol/L,硫酸的濃度為4.5mol/L。實(shí)施例2:一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且植入體的表面遍布直徑為500nm的納米級(jí)孔洞，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種。其中，微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，金字塔的縱截面為三角形I ;三角形I的底邊長(zhǎng)bl為50 μ m，高度hi為30 μ m，相鄰的兩個(gè)三角形I之間的間距si為100 μ m，金字塔的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖1。微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形，三角形II的頂角a2為100°，底邊長(zhǎng)b2為120 μ m，倒鉤的總高度h2為400 μ m，相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形之間的間距s2為ΙΟΟμπι，倒鉤的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖2和圖3。微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形，倒三角形的底部夾角a3為130°，深度h3為100 μ m，寬度b3為100 μ m，溝槽的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖4。上述多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體的制備方法，具體步驟如下:I)將植入體微加工，使植入體表面形成微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；2)酸蝕處理植入體表面，使植入體表面遍布納米級(jí)孔洞。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微倒鉤陣列時(shí)，用V型微銑刀和T型微銑刀在超精密微銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微溝槽陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟2)中，酸蝕的具體方法是:將植入體浸入硝酸/氫氟酸混合溶液，15分鐘后，用雙蒸水清洗植入體表面；之后用鹽酸/硫酸混合溶液預(yù)酸蝕25分鐘，最后將植入體放入體積比為1:1的質(zhì)量濃度30%雙氧水和質(zhì)量濃度98%硫酸的混合溶液中，室溫處理1.5小時(shí)，雙蒸水清洗，氮?dú)獯蹈?，即得表面遍布納米級(jí)孔洞(直徑約在400納米左右)的植入體；其中，硝酸/氫氟酸混合溶液中硝酸的濃度為0.09mol/L，氫氟酸的濃度為0.llmol/L ;鹽酸/硫酸混合溶液中鹽酸的濃度為2.9mol/L,硫酸的濃度為4.5mol/L。實(shí)施例3:一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且植入體的表面遍布直徑為400nm的納米級(jí)孔洞，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種。其中，微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，金字塔的縱截面為三角形I '三角形I的底邊長(zhǎng)bl為40 μ m,高度hi為25 μ m,相鄰的兩個(gè)三角形I之間的間距si為90 μ m,金字塔的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖1。微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形，三角形II的頂角a2為75°，底邊長(zhǎng)b2為70 μ m,倒鉤的總高度h2為250 μ m,相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形之間的間距s2為90 μ m,倒鉤的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖2和圖3。微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形，倒三角形的底部夾角a3為80°，深度h3為80 μ m,寬度b3為70 μ m,溝槽的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)，見圖4。上述多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體的制備方法，具體步驟如下:I)將植入體微加工，使植入體表面形成微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；2)酸蝕處理植入體表面,使植入體表面遍布納米級(jí)孔洞。

步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微倒鉤陣列時(shí)，用V型微銑刀和T型微銑刀在超精密微銑削機(jī)床上加工獲得。步驟I)中，微結(jié)構(gòu)陣列是微溝槽陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。步驟2)中，酸蝕的具體方法是:將植入體浸入硝酸/氫氟酸混合溶液，12分鐘后，用雙蒸水清洗植入體表面；之后用鹽酸/硫酸混合溶液預(yù)酸蝕23分鐘，最后將植入體放入體積比為1:1的質(zhì)量濃度30%雙氧水和質(zhì)量濃度98%硫酸的混合溶液中，室溫處理1.3小時(shí)，雙蒸水清洗，氮?dú)獯蹈桑吹帽砻姹椴技{米級(jí)孔洞(直徑約在400納米左右)的植入體；其中，硝酸/氫氟酸混合溶液中硝酸的濃度為0.09mol/L，氫氟酸的濃度為0.llmol/L ;鹽酸/硫酸混合溶液中鹽酸的濃度為2.9mol/L,硫酸的濃度為4.5mol/L。植入體由于具有微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，因此可以提高植入體與人體組織的結(jié)合強(qiáng)度和機(jī)械嵌合力，納米級(jí)孔洞可以提高植入體的生物相容性，縮短組織的生長(zhǎng)時(shí)間。試驗(yàn)例參照?qǐng)D5，一種用于骨折內(nèi)固定的接骨板，在其表面進(jìn)行微納尺度的加工，得到微米級(jí)的金字塔陣列和納米表面形貌。所制造的微納表面結(jié)構(gòu)植入體和對(duì)照組植入SD大鼠股骨遠(yuǎn)端，術(shù)后0、4、12周對(duì)大鼠進(jìn)行活體顯微CT掃描。術(shù)后12周大鼠處死取材，進(jìn)行組織學(xué)分析及生物力學(xué)檢測(cè)，分別檢測(cè)骨小梁數(shù)目、骨體積分?jǐn)?shù)、骨小梁間隙以及最大拔出力和骨結(jié)合率。經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和分析證明，該植入體植入活體后，與沒有微納結(jié)構(gòu)的植入體相比，最大拔出力提高50%以上，骨結(jié)合率提高40%以上，骨骼的生長(zhǎng)和愈合時(shí)間縮短15%以上，基體排斥反應(yīng)減弱。結(jié)論:在活體大鼠的生物實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)微觀分析發(fā)現(xiàn)具有微納尺度表面結(jié)構(gòu)的植入體不近生物相容性好，而且可以促進(jìn)骨整合，縮短骨骼成長(zhǎng)時(shí)間。上述雖然結(jié)合附圖對(duì) 本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，其特征在于，它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且所述植入體的表面遍布納米級(jí)孔洞，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；其中，所述微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為三角形I;所述微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，所述倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形；所述微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多角度表面結(jié)構(gòu)植入體，其特征在于，所述納米級(jí)孔洞的直徑為200 500nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多角度表面結(jié)構(gòu)植入體，其特征在于，所述三角形I的底邊長(zhǎng)為30 50 μ m，高度為20 30 μ m，相鄰的兩個(gè)三角形I之間的間距為80 100 μ m，所述金字塔的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多角度表面結(jié)構(gòu)植入體，其特征在于，所述三角形II的頂角為60 100°，底邊長(zhǎng)為30 120 μ m，所述倒鉤的總高度為100 400 μ m，相鄰的兩個(gè)長(zhǎng)方形之間的間距為80 100 μ m，所述倒鉤的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多角度表面結(jié)構(gòu)植入體，其特征在于，所述倒三角形的底部夾角為20 130°，深度為50 100 μ m，寬度為50 100 μ m，所述溝槽的尺寸與植入體的植入位置相適應(yīng)。
6.上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: 1)將植入體微加工，使植入體表面形成微結(jié)構(gòu)陣列，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種； 2)酸蝕處理植入體表面，使植入體表面遍布納米級(jí)孔洞。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微倒鉤陣列時(shí)，用V型微銑刀和T型微銑刀在超精密微銑削機(jī)床上加工獲得。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟I)中，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微溝槽陣列時(shí)，用V型微銑刀在超精密微細(xì)銑削機(jī)床上加工獲得。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，所述酸蝕的具體方法是:將植入體浸入硝酸/氫氟酸混合溶液，10 15分鐘后，用雙蒸水清洗植入體表面；之后用鹽酸/硫酸混合溶液預(yù)酸蝕20 25分鐘，最后將植入體放入體積比為1:1的質(zhì)量濃度30%雙氧水和質(zhì)量濃度98%硫酸的混合溶液中，室溫處理I 1.5小時(shí)，雙蒸水清洗，氮?dú)獯蹈?，即得表面遍布納米級(jí)孔洞的植入體；其中，硝酸/氫氟酸混合溶液中硝酸的濃度為.0.09mol/L，氫氟酸的濃度為0.llmol/L ;鹽酸/硫酸混合溶液中鹽酸的濃度為2.9mol/L，硫酸的濃度為4.5mol/L。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多尺度表面結(jié)構(gòu)植入體，提高植入體與活體組織的結(jié)合強(qiáng)度并縮短結(jié)合時(shí)間，提高生物相容性和結(jié)合牢固性，具有較高的臨床應(yīng)用價(jià)值。它包括微米級(jí)的微結(jié)構(gòu)陣列，且所述植入體的表面遍布納米級(jí)孔洞，所述微結(jié)構(gòu)陣列是微金字塔陣列、微倒鉤陣列或微溝槽陣列中的任一種；其中，所述微金字塔陣列為等距排列的若干個(gè)金字塔，所述金字塔的縱截面為三角形I；所述微倒鉤陣列為等距排列的若干個(gè)倒鉤，所述倒鉤的縱截面為上下連接的三角形II和長(zhǎng)方形；所述微溝槽陣列為等距排列的若干個(gè)溝槽，所述溝槽的縱截面為一倒三角形。
文檔編號(hào)A61B17/80GK103142298SQ20131010286
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者萬(wàn)熠, 門博, 張東, 張蕊, 劉戰(zhàn)強(qiáng), 王干, 艾興 申請(qǐng)人:山東大學(xué)