一种锌-钛复合表面促成骨种植体及其制备方法与流程

本发明涉及骨科植入材料技术领域，具体提供了一种锌-钛复合表面促成骨种植体及其制备方法。

背景技术：

骨质疏松是一种全身性疾病，会导致全身骨量逐渐减少、骨质密度降低和骨微结构的破坏，进而引起患者骨质脆性增加且极易骨折。导致骨质疏松症的病理因素可以概括为破骨细胞和成骨细胞所建立的骨平衡破坏，破骨细胞吸收形成的骨凹陷不能被成骨细胞所形成的新骨填满，即新生骨量少于被吸收的骨量而发生整体骨量降低。针对牙齿周围骨组织的骨质疏松，会使牙齿固定力下降，容易早脱，严重影响患者的生活质量。

种植牙被认为是人类的第三副牙齿，种植义齿修复后，能最大程度地提高缺牙患者的咀嚼效率，延缓牙槽骨吸收。然而骨质疏松症会影响种植体骨结合形成过程，导致种植体愈合时间延长，甚至可导致种植体结合的失败。为了促进种植体骨结合，减少骨质疏松症对种植体骨结合的影响，提高患者的种植体成功率，一般会构建新型种植体表面来促进种植体骨结合。目前，种植体表面促进成骨的方法主要有三大类：(1)物理方法：喷砂、激光微蚀、等离子喷涂、离子注入、物理气相趁机、陶瓷化处理等；(2)化学方法：阳极氧化、微弧氧化、溶胶-凝胶技术、酸碱处理等：(3)生物化学方法：表面吸附生物分子、化学键接枝蛋白或多肽等。然而物理方法或化学方法均只是增加了种植体表面的粗糙度或骨相容性，对骨质疏松症本身骨量缺失的问题是没有改善的。而生物化学方法虽然有一定促成骨效果，但是生物大分子的负载接枝等工艺不易产业化，且产品保质期较短。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明通过在纯钛或钛合金种植体表面复合一层锌合金外衣，形成一种锌合金-纯钛或钛合金复合种植体；将纯钛或钛合金棒材经预处理后获得表面积大，且利于骨长入，将棒材套入铝合金管材后经旋锻获得镶嵌稳定且可承受车削加工的复合棒材，经车削后获得具有埋植螺纹和固定孔的骨种植体，具有稳定性高，且外露异物感小。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种锌-钛复合表面促成骨种植体的制备方法，所述制备方法具体包括：

将纯钛或钛合金棒材进行打磨、喷砂和酸腐蚀处理获得预处理纯钛或钛合金棒材；

将锌合金棒材经穿孔处理后内壁抛光处理获得锌合金管材；

将所述锌合金管材预热处理，并将纯钛或钛合金棒材套入预热后的锌合金管材，获得锌-钛棒材；

将锌-钛棒材经多道次旋锻处理后获得锌-钛复合棒材，并将所述锌-钛复合棒材进行车削处理，获得具有埋植螺纹和固定孔的锌-钛复合表面促成骨种植体。

进一步的，纯钛或钛合金棒材的直径为9-20mm，所述锌合金管材的外径为11-40mm，壁厚为1-10mm。

进一步的，所述锌-钛复合棒材的直径为4-10mm。

进一步的，所述多道次旋锻处理包括至少两道次热旋锻和至少两道次冷旋锻，所述热旋锻的温度为150-190℃。

基于同一发明构思的，本发明还提供了一种按照上述制备方法获得的锌-钛复合表面促成骨种植体，所述骨种植体包括纯钛或钛合金棒材和锌合金管材；

所述锌合金管材表面设置有埋植螺纹；在所述骨种植体上端，纯钛或钛合金棒材高出锌合金管材部分为骨种植体肩台，所述骨种植体肩台中心设置有固定孔；所述骨种植体下端车削为圆锥体。

进一步的，所述固定孔包括圆台孔、正多边行孔和螺纹孔；所述圆台孔、正多边形孔和螺纹孔同心自上而下设置。

进一步的，所述纯钛或钛合金棒材表面设置有10-50μm的弹坑状起伏。

进一步的，所述埋植螺纹包括螺纹牙顶和螺纹牙底，所述螺纹牙底到纯钛或钛合金棒材的距离为0.1-0.4mm。

有益效果：

(1)种植体埋植螺纹部材料为可降解锌合金材料，随着锌合金层逐渐降解，可降解的锌合金可促进成骨细胞的分化和增值，增加局部组织骨量；

(2)纯钛或钛合金基层预先经过打磨、喷砂、酸蚀处理，表面粗糙度大，再经过旋锻工艺与锌合金管材装配时，锌合金管层与纯钛或钛合金棒材充分咬合镶嵌，稳固结合，在锌合金降解后，骨组织逐步张入纯钛或钛合金棒材粗糙层，从而实现新生骨组织对种植体充分包裹固定，提高种植体稳固性；

(3)锌合金管材与纯钛或钛合金棒材的结合通过若干道次旋锻工艺，是的两种材料之间结合稳固，可以承受机械车削加工，不发生材料层间剥离；

(4)种植体经过车削加工后，因根部螺纹处须为锌合金管材层，而肩台部须为纯钛或钛合金棒材层，故而整体结构根部更大，肩台部较小，使得种植体稳定性更高，外露异物感更小。

附图说明

图1是本发明实施例提供的锌-钛复合棒材的剖面结构示意图；

图2是本发明实施例提供的锌-钛复合表面促成骨种植体剖面示意图。

【附图标记说明】

1、锌合金管层；2、纯钛或钛合金棒材；3、圆台孔；4、正多边行孔；5、螺纹孔；6、螺纹牙顶；7、螺纹牙底。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

在本发明实施例中，一种锌-钛复合表面促成骨种植体及其制备方法包括以下步骤：

将直径9-20mm的纯钛或钛合金棒材表面依次进行打磨、喷砂、酸蚀处理，得到预处理纯钛或钛合金棒材；将直径11-40mm的锌合金棒材经过穿孔处理，并对穿孔后内壁进行抛光打磨，形成外径11-40mm，壁厚1-10mm的锌合金管材；将外径11-40mm，壁厚1-10mm的锌合金管材预热处理后，趁锌合金管材受热后直径变大套入预处理后的纯钛或钛合金棒材，待温度降至室温后，锌合金管材遇冷收缩，与纯钛或钛合金棒材形成紧密固定，形成锌-钛棒材；组合装配后的锌-钛棒材经过若干道次的旋锻工艺，至直径为4-10mm的锌-钛复合棒材，所述锌-钛复合棒材结构如图1所示，包括锌合金管层1和纯钛或钛合金棒材2，再将锌-钛复合棒材经机械车削处理获得骨种植体，如图2所示，所述骨种植体由锌合金管层1和纯钛或钛合金棒材2组成，在所述骨种植体上端，纯钛或钛合金棒材2高出锌合金管层1部分为骨种植体肩台，所述骨种植体肩台中心自上而下同心设置有圆台孔3、正多边形孔4和螺纹孔5，用于骨种植体与基台的固定连接；所述纯钛或钛合金棒材2表面进过打磨、喷砂、酸腐蚀处理获得有10-50μm的弹坑状起伏，使得表面粗糙度大，使得其能够与锌合金管层咬合镶嵌，稳固结合，且在锌合金层降解后利于骨的长入；所述锌合金管层1上设置有埋植螺纹，所述埋植螺纹包括螺纹牙顶6和螺纹牙底7，所述螺纹牙底7到纯钛或钛合金棒材2的距离为0.1-0.4mm，所述骨种植体埋植螺纹部材料为可降解锌合金，植入后可逐渐降解，促进成骨细胞的分化和增值，增加局部组织骨量。

以下以具体的实施例进一步说明。

实施例1

将直径9mm的纯钛棒材表面依次进行打磨、喷砂、酸蚀处理，得到预处理纯钛棒材。将直径11mm的锌合金棒材经过穿孔处理，并对穿孔后内壁进行抛光打磨，形成外径11mm，壁厚1mm的锌合金管材。将外径11mm，壁厚1mm的锌合金管材预热处理后，趁锌合金管材受热后直径变大套入预处理后的纯钛棒材，待温度降至室温后，锌合金管材遇冷收缩，与纯钛棒材形成紧密固定，形成锌-钛棒材。组合装配后的锌-钛棒材经过2道次热旋锻以及2道次冷旋锻工艺，至直径为4mm的复合锌-钛棒材。将复合锌-钛棒材经机械车削成带埋植螺纹和固定孔的如图2结构所示的骨种植体。

实施例2

将直径20mm的钛合金棒材表面依次进行打磨、喷砂、酸蚀处理，得到预处理钛合金棒材。将直径40mm的锌合金棒材经过穿孔处理，并对穿孔后内壁进行抛光打磨，形成外径40mm，壁厚10mm的锌合金管材。将外径40mm，壁厚10mm的锌合金管材预热处理后，趁锌合金管材受热后直径变大套入预处理后的钛合金棒材，待温度降至室温后，锌合金管材遇冷收缩，与钛合金棒材形成紧密固定，形成锌-钛棒材。组合装配后的锌-钛棒材经过4道次热旋锻以及8道次冷旋锻工艺，至直径为10mm的复合锌-钛棒材。将复合锌-钛棒材经机械车削成带埋植螺纹和固定孔的如图2结构所示的骨种植体。

实施例3

将直径15mm的钛合金棒材表面依次进行打磨、喷砂、酸蚀处理，得到预处理纯钛或钛合金棒材。将直径25mm的锌合金棒材经过穿孔处理，并对穿孔后内壁进行抛光打磨，形成外径25mm，壁厚5mm的锌合金管材。将外径25mm，壁厚5mm的锌合金管材预热处理后，趁锌合金管材受热后直径变大套入预处理后的纯钛或钛合金棒材，待温度降至室温后，锌合金管材遇冷收缩，与钛合金棒材形成紧密固定，形成锌-钛棒材。组合装配后的锌-钛棒材经过3道次热旋锻以及5道次冷旋锻工艺，至直径为7mm的复合锌-钛棒材。将复合锌-钛棒材经机械车削成带埋植螺纹和固定孔的如图2结构所示的骨种植体。

以上所述实施例，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。