专利名称：制备有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法
技术领域：
本发明涉及一种医用生物材料的制备方法，尤其是制备具有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法。
背景技术：
医用金属植入体广泛应用于牙齿、骨以及关节等部位，用于病变或缺损组织的修复。由于这些硬组织都属承载部位，采用金属基体的目的即在于利用其良好的力学性能。但是，做为生物材料，其必须与生物体组织具有良好的相容性以及良好的结合才能保证植入的成功。通常单纯的金属材料很难满足生物活性性能的要求。目前多采用在医用金属基体表面涂覆一层能够沉积类骨质磷灰石的活性涂层或在其表面形成一种金属氧化物涂层的方式增强其生物活性性能。如中国专利CN1064610采用等离子喷涂工艺在齿科金属表面制备了一层羟基磷灰石涂层，中国专利CN1270841采用水热法合成纳米羟基磷灰石生物涂层等等。但是羟基磷灰石涂层有着明显的缺点首先，其溶解度相对较大，这将造成涂层的长效性下降。其次，其活性仍不够强，难以促进植入物与人体组织的相互作用，达到加速新骨再生以及材料与骨组织快速整合的目的。而金属氧化物涂层虽然长效性较好，但其与生物体组织相互作用的能力仍显不足。
生理及生化研究已经证明，人体内的多种微量金属元素对体内的各种生物化学反应起到非常重要的作用，在植入体表面这些元素的存在十分有利于诱发有利于植入体与组织产生整合的反应。
有鉴于此，制备一种具有离子缓释功能的金属氧化物表层于金属基体之上是制备具有良好性能的植入体的良好选择。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备具有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法，以获得性能优良的医用植入材料。
本发明的制备有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法，包括以下步骤1)在冰水浴环境下将磷酸酯或部分酯化的磷酸混合物与含氟化合物按摩尔比F∶P＝0.01∶1～2∶3混合，再在其中按摩尔比Ca∶P＝0.5∶1～1.0∶1加入可溶于液态醇的钙盐，溶解完全后，将混合液加热回流24小时，再加入含微量元素的盐形成溶胶，其中，微量元素占溶质质量的0.01％～5％；
2)将金属基体在溶胶中浸泡0.1～24小时，然后以浸渍提拉法或旋涂法在在金属基体表面涂层，经100～200℃烘干，再在500℃～750℃热处理0.25～6小时。
本发明中，所说的磷酸酯或部分酯化的磷酸混合物是磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三乙酯或部分OH被乙醇基或丁醇基取代的磷酸中的一种至三种的混合物。
所说的可溶于液态醇的钙盐可以是钙的硝酸盐或钙的乙酸盐。
所说的含微量元素的盐是锌、镁、锶、锰或镧的硝酸盐或乙酸盐。
所说的含氟化合物是六氟磷酸、六氟磷酸铵、三氟乙酸或单氟磷酸。
所说的金属基体是指医用金属，包括金属钛、钛合金、钴铬合金和医用不锈钢。
本发明在采用浸渍提拉法和旋涂法在基体表面制备溶胶层时，应将环境相对湿度控制在60％以下以防止溶胶层吸水产生化学反应。浸渍提拉法的提拉速度一般为0.01～1厘米/分钟，旋涂法转速一般为2500～4500转/分钟。
本发明的有益效果在于本发明方法工艺简单，所制备的具有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料具有独特的性能一方面其氧化物组成溶解度极小，减小了由于表层溶解造成植入体失效的可能；另一方面，其非晶相组成使微量元素处于较高能的状态，从而有利于其缓慢释放，发挥促进细胞在其表面的吸附，以及蛋白质分泌、促进矿化等功能。
具体实施例方式
以下结合实例进一步说明本发明。
实例1将五氧化二磷溶解于乙醇形成的部分OH基团被醇基取代的、分子式如PO(OH)X(OEt)3-X的浓度为1mol/L的磷酸，在冰水浴环境下将该磷酸与六氟磷酸按摩尔比F∶P＝0.15∶1混合。将硝酸钙按摩尔比Ca∶P＝0.8∶1溶解于上述混合液中，并加热回流24小时。按微量元素占溶质质量的0.01％比例将硝酸锌溶解在回流后的混合液中形成溶胶。将Ti6A14V基板在该溶胶中浸泡5小时后，以浸渍提拉法按0.5厘米/分钟的速度将其缓慢拉出液面，在150℃下烘干，再在500℃热处理15分钟，得到具有锌离子缓释表层的医用植入材料。
实例2将亚磷酸三乙酯溶于乙醇中形成2mol/L的溶液，在冰水浴环境下将该溶液与三氟乙酸按摩尔比F∶P＝0.15∶1混合。将硝酸钙按摩尔比Ca∶P＝1∶1溶解于上述混合液中，并加热回流24小时。按微量元素占溶质质量的0.04％比例将硝酸锌溶解在回流后的混合液中形成溶胶。将纯钛基板在该混溶胶中浸泡8小时后，以浸渍提拉法按0.5厘米/分钟的速度将其缓慢拉出液面，经180℃烘干处理后，再在400℃热处理4小时，得到具有锌离子缓释表层的医用植入材料。
实例3将五氧化二磷溶解于乙醇形成的部分OH基团被醇基取代的、分子式如PO(OH)X(OEt)3-X的浓度为1mol/L的磷酸，在冰水浴环境下将该溶液与六氟磷酸铵按摩尔比F∶P＝0.12∶1混合。将硝酸钙按摩尔比Ca∶P＝0.9∶1溶解于上述混合液中，并加热回流24小时。按微量元素为溶质质量的0.03％比例将硝酸锌溶解在回流后的混合液中形成溶胶。将Ti6Al4V基板在该混合液中浸泡10小时后，以浸渍提拉法按0.4厘米/分钟的速度将其缓慢拉出液面，经200℃预热处理20分钟，450℃热处理2小时，即得所述具有锌缓释功能的非晶态氧化物表层。
实例4将亚磷酸三乙酯溶于乙醇中形成1mol/L的溶液，在冰水浴环境下将该溶液与单氟磷酸按摩尔比F∶P＝0.10∶1混合。将硝酸钙按摩尔比Ca∶P＝1∶1溶解于上述混合液中，并加热回流24小时。按微量元素占溶质质量的1％比例将硝酸锰溶解在回流后的混合液中形成溶胶。将纯钛基板在该溶胶中浸泡10小时后，以浸渍提拉法按0.1厘米/分钟的速度将其缓慢拉出液面，经190℃烘干处理后，再在500℃热处理20分钟，得到具有锰离子缓释表层的医用植入材料。
权利要求
1.制备有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法，其特征是包括以下步骤1)在冰水浴环境下将磷酸酯或部分酯化的磷酸混合物与含氟化合物按摩尔比F∶P＝0.01∶1～2∶3混合，再在其中按摩尔比Ca∶P＝0.5∶1～1.0∶1加入可溶于液态醇的钙盐，溶解完全后，将混合液加热回流24小时，再加入含微量元素的盐形成溶胶，其中，微量元素占溶质质量的0.01％～5％；2)将金属基体在溶胶中浸泡0.1～24小时，然后以浸渍提拉法或旋涂法在在金属基体表面涂层，经100～200℃烘干，再在500℃～750℃热处理0.25～6小时。
2.根据权利要求1所述材料的制备方法，其特征是所说的磷酸酯或部分酯化的磷酸混合物是磷酸三丁酯、磷酸三乙酯、亚磷酸三丁酯、亚磷酸三乙酯或部分OH被乙醇基或丁醇基取代的磷酸中的一种至三种的混合物。
3.根据权利要求1所述材料的制备方法，其特征是所说的可溶于液态醇的钙盐是钙的硝酸盐或钙的乙酸盐。
4.根据权利要求1所述材料的制备方法，其特征是所说的含微量元素的盐是锌、镁、锶、锰或镧的硝酸盐或乙酸盐。
5.根据权利要求1所述材料的制备方法，其特征是所说的含氟化合物是六氟磷酸、六氟磷酸铵、三氟乙酸或单氟磷酸。
全文摘要
本发明公开了一种制备有非晶态氧化物离子缓释表层的医用植入材料的方法，包括以下步骤1)在冰水浴环境下将磷酸酯或部分酯化的磷酸混合物与含氟化合物混合，再在其中加入可溶于液态醇的钙盐，将混合液加热回流，加入含微量元素的盐形成溶胶；2)将金属基体在溶胶中浸泡，然后以浸渍提拉法或旋涂法在在金属基体表面涂层，经烘干，于500℃～750℃下热处理。本发明方法工艺简单，所制备的医用植入材料具有独特的性能一方面其氧化物组成溶解度极小，减小了由于表层溶解造成植入体失效的可能；另一方面，其非晶相组成使微量元素处于较高能的状态，从而有利于其缓慢释放，发挥促进细胞在其表面的吸附，以及蛋白质分泌、促进矿化等功能。
文档编号A61L27/50GK1850297SQ20061004978
公开日2006年10月25日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者程逵, 翁文剑, 宋晨路, 杜丕一, 沈鸽, 赵高凌, 张溪文, 徐刚, 汪建勋, 韩高荣 申请人:浙江大学