骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法
【專利摘要】骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法，使所述鈦種植體以珍珠質(zhì)顆粒作為噴砂粒子，對鈦種植體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂后無需酸處理去除殘留砂粒。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：采用珍珠顆粒作為噴砂顆粒，不但在鈦種植體表面可以形成粗糙結(jié)構(gòu)，而且殘留的珍珠顆粒還有利于誘發(fā)骨組織生長，避免了使用無機(jī)鹽噴砂導(dǎo)致鈦金屬表面殘留酸和其它金屬離子的弊端。
【專利說明】
骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鈦種植體的表面修飾方法。
技術(shù)背景
[0002]金屬鈦及鈦合金因其具有優(yōu)異的力學(xué)性能，與骨彈性模量較為接近，生物相容性好的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于骨植入物材料中。但鈦和鈦合金作為骨植入物材料仍然存在骨生物活性不高的問題。通常需要對作為骨植入物材料的鈦和鈦合金的表面進(jìn)行表面改性處理。在這些表面改性處理技術(shù)中，主要有以下兩種:1、以各種方法在鈦金屬表面涂覆生物材料以提高生物活性，這些生物材料包括羥基磷灰石涂層，生物大分子涂層等;2、應(yīng)用噴砂酸蝕等技術(shù)來改造植入物表面微觀物理形貌和化學(xué)成分，形成粗糙多孔表面，提高骨植入物材料與骨組織的結(jié)合面積，從而在臨床上加快骨愈合速度并改善骨結(jié)合強(qiáng)度。
[0003]中國專利(CN1817319A)公開了一種在純鈦牙植入物表面制備具有生物活性多孔結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括將純鈦植入物進(jìn)行干噴砂、雙重酸處理、雙氧水及熱處理等，即可得到具有多級孔洞形貌的植入物。但是經(jīng)過噴砂后的骨植入物表面一定會有殘留顆粒。而現(xiàn)有技術(shù)中用于噴砂的顆粒通常選自三氧化二鋁、氧化鋯、二氧化鈰、碳化硅、二氧化鈦、不溶性磷酸鹽、不溶性鈣鹽及不溶性鎂鹽等無機(jī)鹽，這些殘留顆粒釋放到組織中將可能誘發(fā)炎癥或疼痛，最終導(dǎo)致骨植入物的松動和種植失敗。尤其是鋁鹽，還將對人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成損害。
[0004]為了克服使用無機(jī)鹽噴砂造成的噴砂顆粒殘留導(dǎo)致骨植入物的松動和種植失敗的問題，中國專利CN1586427A披露了一種在金屬牙種植體表面制備珍珠質(zhì)天然涂層的方法:在養(yǎng)殖2?6年的蚌內(nèi)置入金屬牙種植體;蚌的上皮細(xì)胞自行在金屬牙種植體表面分泌珍珠質(zhì);養(yǎng)殖I?6個月，使金屬牙種植體表面生長出天然珍珠質(zhì)生物涂層;取出金屬牙種植體，經(jīng)過磨削加工涂層，得到形狀和尺寸符合植入要求的涂層。珍珠質(zhì)具有極其優(yōu)良的骨相容性，但是在金屬牙種植體表面制備珍珠質(zhì)天然涂層的方法存在的缺點(diǎn)是:無法控制珍珠質(zhì)涂層在金屬牙種植體表面的均勻性，從蚌中取出金屬牙種植體后還需要對金屬牙種植體進(jìn)行外形修正才能使用，制備的周期長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)在對金屬骨植入物的表面改性方法上存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種使用珍珠質(zhì)作為金屬骨植入物的表面改性層，又能夠使珍珠質(zhì)層均勻性好的骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法。
[0006]骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法，其特征在于:使所述鈦種植體以珍珠質(zhì)顆粒作為噴砂粒子，對鈦種植體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂后無需進(jìn)行酸蝕去砂處理。
[0007]進(jìn)一步，作為噴砂粒子的珍珠質(zhì)顆粒由天然珍珠經(jīng)機(jī)械粉碎到粒徑在1nm-1OOOum0
[0008]進(jìn)一步，對鈦種植體進(jìn)行噴砂時，珍珠質(zhì)顆粒氣體形成的高速噴射束垂直或傾斜于鈦種植體表面，鈦種植體自轉(zhuǎn)或位置固定;噴砂結(jié)束后，將鈦種植體完全置入去離子水中進(jìn)行溫和沖洗，用磁力攪拌去離子水，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分，更換去離子水三次、溫和漂洗鈦種植體;在將溫和漂洗后的鈦種植體置入新的去離子水中進(jìn)行超聲清洗;超聲清洗后完全干燥鈦種植體，獲得鈦種植體成品。所謂新的去離子水，指的是未清洗過鈦種植體的去離子水。
[0009]珍珠質(zhì)顆粒由天然珍珠顆粒粉碎獲得不同大小的珍珠質(zhì)顆粒(包括納米、微米級別的珍珠質(zhì)顆粒;珍珠質(zhì)顆粒在不同空氣壓力和投射角度下對金屬鈦表面進(jìn)行噴砂粗化以獲得不同粗糙程度的鈦金屬表面。
[0010]噴砂后無需進(jìn)行去砂處理，只需將噴砂后的鈦金屬表面漂洗干凈即可。珍珠質(zhì)是由珍珠蚌的上皮細(xì)胞分泌的物質(zhì)。從微觀上看，珍珠質(zhì)由I微米左右厚度的文石結(jié)構(gòu)的碳酸鈣片聚集而成，片與片之間是20納米左右后的大分子蛋白質(zhì)。而珍珠質(zhì)中的有機(jī)大分子蛋白質(zhì)具有誘發(fā)人骨成骨細(xì)胞沉積骨組織的能力，大量的動物試驗(yàn)和臨床結(jié)果表明，珍珠質(zhì)顆粒能在體內(nèi)促進(jìn)新的骨組織生長，并與珍珠質(zhì)形成緊密的化學(xué)結(jié)合;珍珠質(zhì)內(nèi)的天然有機(jī)大分子蛋白質(zhì)則會進(jìn)入周圍的骨組織進(jìn)一步促進(jìn)新骨的生成。因此，雖然噴砂后鈦種植體表面會有珍珠質(zhì)顆粒的殘留，但是這些殘留的珍珠質(zhì)顆粒不但不會妨礙骨細(xì)胞的生長，反而能夠促進(jìn)骨組織的生長。
[0011]獲得表面存留有不同大小珍珠顆粒，不同粗糙程度的鈦金屬表面，獲得具有緩慢釋放珍珠質(zhì)內(nèi)骨誘導(dǎo)活性物質(zhì)特性的粗糙鈦金屬表面，表面殘留的珍珠質(zhì)顆?？梢酝ㄟ^不同的清洗條件，控制殘留的顆粒大小，避免了常規(guī)噴砂后鈦金屬表面殘留其他金屬的弊端。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用珍珠顆粒作為噴砂顆粒，不但在鈦種植體表面可以形成粗糙結(jié)構(gòu)，而且殘留的珍珠顆粒還有利于誘發(fā)骨組織生長，避免了使用無機(jī)鹽噴砂導(dǎo)致鈦金屬表面殘留其它金屬的弊端。
【附圖說明】
[0013]圖1是珍珠質(zhì)顆粒在電鏡下的圖片。
[0014]圖2是電鏡下經(jīng)過珍珠質(zhì)噴砂后的鈦種植體表面圖片。
[0015]圖3是對鈦種植體表面殘留的化學(xué)物質(zhì)檢測結(jié)果。
[0016]圖4是鈦種植體表面釋放多肽物質(zhì)與時間的關(guān)系圖。
[0017]圖5是鈦種植體表面釋放鈣離子與時間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法使所述鈦種植體采用珍珠質(zhì)顆粒作為噴砂粒子，對鈦種植體進(jìn)行噴砂處理，噴砂后無需進(jìn)行酸蝕去砂處理。
[0019]作為噴砂粒子的珍珠質(zhì)顆粒由天然珍珠經(jīng)機(jī)械粉碎到粒徑在10nm-1000um。
[0020]對鈦種植體進(jìn)行噴砂時，珍珠質(zhì)顆粒氣體形成的高速噴射束垂直或傾斜于鈦種植體表面，鈦種植體自轉(zhuǎn)或位置固定;噴砂結(jié)束后，將鈦種植體完全置入去離子水中進(jìn)行溫和沖洗，用磁力攪拌去離子水，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分，更換去離子水三次、溫和沖洗鈦種植體；在將溫和沖洗后的鈦種植體置入新的去離子水中進(jìn)行超聲清洗;超聲清洗后完全干燥鈦種植體，獲得鈦種植體成品。所謂新的去離子水，指的是未清洗過鈦種植體的去離子水。
[0021]珍珠質(zhì)顆粒由天然珍珠顆粒粉碎獲得不同大小的珍珠質(zhì)顆粒(包括納米、微米級別的珍珠質(zhì)顆粒;珍珠質(zhì)顆粒在不同空氣壓力和投射角度下對金屬鈦表面進(jìn)行噴砂粗化以獲得不同粗糙程度的鈦金屬表面。
[0022]噴砂后無需進(jìn)行酸洗去砂處理，只需將噴砂后的鈦金屬表面漂洗干凈即可。珍珠質(zhì)是由珍珠蚌的上皮細(xì)胞分泌的物質(zhì)。從微觀上看，珍珠質(zhì)由I微米左右厚度的文石結(jié)構(gòu)的碳酸鈣片聚集而成，片與片之間是20納米左右后的大分子蛋白質(zhì)。如圖1所示的珍珠質(zhì)顆粒在電鏡下的圖片?？梢娬渲橘|(zhì)顆粒尺度分散，多為微米級顆粒，也有納米級的顆粒混雜，形態(tài)主要呈現(xiàn)長立方晶體形，也有部分不規(guī)則的尖角形態(tài)。
[0023]珍珠質(zhì)中的有機(jī)大分子蛋白質(zhì)具有誘發(fā)成骨細(xì)胞沉積骨組織的能力，大量的動物試驗(yàn)和臨床結(jié)果表明，珍珠質(zhì)顆粒能快促進(jìn)骨組織的生長，并與珍珠質(zhì)形成緊密的化學(xué)結(jié)合，有機(jī)大分子蛋白質(zhì)層則進(jìn)入周圍的骨組織促進(jìn)新骨的生成。因此，雖然噴砂后鈦種植體表面會有珍珠質(zhì)顆粒的殘留，但是這些殘留的珍珠質(zhì)顆粒不但不會妨礙骨細(xì)胞的生長，反而能夠快速誘發(fā)骨組織的生長。
[0024]獲得表面存留有不同大小珍珠顆粒，不同粗糙程度的鈦金屬表面，獲得具有緩慢釋放珍珠質(zhì)內(nèi)骨誘導(dǎo)活性物質(zhì)特性的粗糙鈦金屬表面，表面殘留的珍珠質(zhì)顆粒可以通過不同的清洗條件，控制殘留的顆粒大小，避免了常規(guī)噴砂后鈦金屬表面殘留其他金屬的弊端。
[0025]如圖2所示的經(jīng)過珍珠質(zhì)噴砂后的鈦種植體表面具有均勻的粗糙度，珍珠質(zhì)顆粒殘留在鈦種植體表面，散布或者嵌入鈦種植體表面，鈦種植體表面粗糙度呈現(xiàn)中等的粗糙程度。
[0026]如圖3中對鈦種植體表面殘留的化學(xué)物質(zhì)檢測結(jié)果所示，XRD檢測顯示鈦金屬表面是純凈的碳酸鈣，是來源于外來珍珠質(zhì)顆粒噴砂物的主要成分(文石型碳酸鈣)。
[0027]如圖4所示的鈦種植體表面釋放多肽物質(zhì)與時間的關(guān)系圖和圖5所示的鈦種植體表面釋放鈣離子與時間的關(guān)系圖表明，使用珍珠質(zhì)顆粒噴砂后的鈦種植體能夠緩慢釋放鈣離子和多肽。鈣離子和多肽能夠快速誘發(fā)骨組織的生長，因此珍珠質(zhì)顆粒噴砂處理后的鈦種植體顯示良好的骨生物活性，能夠顯著促進(jìn)鈦金屬和骨之間的骨結(jié)合效率。
[0028]動物實(shí)驗(yàn)檢測結(jié)果:
珍珠質(zhì)顆粒噴砂的鈦金屬種植體與光滑鈦金屬種植體的扭力檢測結(jié)果:將螺旋形同規(guī)格(直徑3.5，長度6mm)的鈦金屬種植體分兩組，每一組48個植入物，一共采用24個實(shí)驗(yàn)用大耳兔，在脛骨干骺端近側(cè)分別植入表面光滑的鈦金屬種植體和經(jīng)過珍珠質(zhì)顆粒表面噴砂處理的鈦金屬種植體。然后在2，4，8，12周檢測種植體扭出力矩。在每一個檢測窗口期，經(jīng)過珍珠質(zhì)顆粒噴砂處理的鈦金屬種植體的扭出力矩均明顯高于表面光滑的鈦金屬種植體組。
[0029]本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法，其特征在于:使所述鈦種植體以珍珠質(zhì)顆粒作為噴砂粒子，對鈦種植體表面進(jìn)行噴砂處理，噴砂后無需進(jìn)行酸蝕去砂處理。2.如權(quán)利要求1所述的骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法，其特征在于:作為噴砂粒子的珍珠質(zhì)顆粒由天然珍珠經(jīng)機(jī)械粉碎到粒徑在I Onm-1 OOOum。3.如權(quán)利要求2所述的骨活性珍珠質(zhì)顆粒表面修飾鈦種植體的方法，其特征在于:對鈦種植體進(jìn)行噴砂時，珍珠質(zhì)顆粒氣體形成的高速噴射束垂直或傾斜于鈦種植體表面，鈦種植體自轉(zhuǎn)或位置固定;噴砂結(jié)束后，將鈦種植體完全置入去離子水中進(jìn)行溫和沖洗，用磁力攪拌去離子水，攪拌速度為200轉(zhuǎn)/分，更換去離子水三次、溫和漂洗鈦種植體;在將溫和漂洗后的鈦種植體置入新的去離子水中進(jìn)行超聲清洗;超聲清洗后完全干燥鈦種植體，獲得鈦種植體成品。
【文檔編號】A61L27/30GK105854081SQ201610304744
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月9日
【發(fā)明人】徐俊華
【申請人】徐俊華