一种含湿粘涂层的医用钛合金螺钉及其制备方法

本发明涉及医疗器件，特别是涉及一种性质稳定、生物相容性良好并且与骨头的结合力紧密的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉及其制备方法。

背景技术：

1、医用钛合金螺钉具有良好的生物相容性，弹性模量与骨组织更接近，与磁场之间没有相互作用，不影响患者进行核磁共振等检查，是骨科手术中常用的生物植入体，然后其在长期使用过程中容易出现松动，稳定性差。因此，能否对钛合金螺钉表面进行处理增强植入后的钛合金螺钉与骨组织之间的紧密结合已经成为国内外骨科学者关注的热点和急需解决的难点。以下为现有技术中一些解决方法：申请号为cn202310629279.9的专利公开了整合素纳米银螯合肽复合涂层及其制备方法和应用，其将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理，将其浸入含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液中进行第一层涂层后，浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(dopa)4-g5-grgds，进行干燥，再浸泡在agno3溶液中静置后进行第二层涂层后，消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层，其通过对医用钛基材料螺钉进行改性，可在骨损伤时作为骨外固定支架，不仅具有强效抗菌性，还可促进钉道周围骨整合和有效预防螺钉松动；申请号为cn201711124373.x的专利公开了一种医用钛合金螺钉的表面处理方法，首先将钛合金螺钉进行去油污处理后，保持钛合金螺钉在转动状态下，利用激光对钛合金螺钉的表面进行织构化，烧蚀或诱导出微米级或纳米级的、由多个圆环堆叠而成的表面结构，其可实现钛合金螺钉具有单向减摩、反向增摩的效果，能够提高螺钉表面的生物相容性。申请号为cn202210766865.3的专利公开了生物固定型椎弓根螺钉及其制备方法与应用，生物固定型椎弓根螺钉依据椎体不同部位接触的骨质结构及承载力学性能进行功能分区差异化设计，包括三个不同功能分区设计：在所述螺钉的钉体根部设计具有粗糙界面的皮质骨螺纹，用于连接脊柱皮质骨部分，增强结合强度；在所述螺钉椎体头部设计仿天然骨组织宏观微孔结构，用于促进宿主骨组织长入，增加骨长入整合能力；在所述螺钉整体表面设计具有微纳拓扑结构的生物活性表界面，用于促进骨诱导能力，加强与宿主骨组织生物固定。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种植入时摩擦力小能够降低骨磨损，植入后在湿环境下与骨头产生较强粘附力以增加植入物稳定性的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉及其制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明涉及的一种含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其包括如下步骤：

3、(1)阳极氧化：去除钛合金螺钉表面的油污，然后以钛合金螺钉为阳极、铂片为阴极，在含氟化铵的乙二醇水溶液中进行电解，在钛合金螺钉表面生成规则排列、大小均匀的二氧化钛纳米管，完成后取出钛合金螺钉洗净烘干备用；

4、(2)紫外处理形成含湿粘涂层：将阳极氧化后的医用钛合金螺钉浸泡在表面处理溶液中，待钛合金螺钉表面充分润湿后取出，用紫外灯照射，待表面固化后洗净干燥，在钛合金螺钉表面生成水凝胶膜，即含湿粘涂层，所述表面处理溶液中各组分的质量分数为：30％的丙烯酸、10％-15％的明胶、1％的丙烯酸-n-琥珀酰亚胺酯和0.2％的光引发剂。

5、具体地，所述表面处理溶液的配置方法为：将丙烯酸、明胶、丙烯酸-n-琥珀酰亚胺酯和光引发剂溶解在去离子水中，真空脱泡，得到表面处理溶液。

6、进一步地，所述表面处理溶液中还包括0.1％的甲基丙烯酸酐化明胶。

7、具体地，步骤(1)中含氟化铵的乙二醇水溶液中溶液中nh4f的质量分数为0.5wt％，蒸馏水和乙二醇的体积比为9:1，电解条件为60v电压氧化3h。

8、具体地，光引发剂包括但不限于α-酮戊二酸、2959、tpo、907中的一种或多种。

9、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

10、1、螺钉在干燥条件下表面光滑，可有效减小拧入过程中螺钉与骨之间的磨损；

11、2、螺钉在组织液、血液等湿环境下具有较好的粘附力，可以增加螺钉植入的机械稳定性；

12、3、螺钉表面涂层在组织液、血液等湿环境下可以吸水膨胀，进一步增加了螺钉的力学稳定性；

13、4、表面涂层可生物降解，为药物缓释功能提供可操作性。

技术特征：

1.一种含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其特征在于，所述表面处理溶液的配置方法为：将丙烯酸、明胶、丙烯酸-n-琥珀酰亚胺酯和光引发剂溶解在去离子水中，真空脱泡，得到表面处理溶液。

3.根据权利要求1所述的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其特征在于，所述表面处理溶液中还包括0.1％的甲基丙烯酸酐化明胶。

4.根据权利要求1所述的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中含氟化铵的乙二醇水溶液中溶液中nh4f的质量分数为0.5wt％，蒸馏水和乙二醇的体积比为9:1，电解条件为60v电压氧化3h。

5.根据权利要求1所述的含湿粘涂层的医用钛合金螺钉的制备方法，其特征在于，光引发剂为α-酮戊二酸、2959、tpo、907中的一种或多种。

技术总结
本发明提供了一种含湿粘涂层的医用钛合金螺钉及其制备方法，首先将丙烯酸、明胶、丙烯酸N‑琥珀酰亚胺酯、甲基丙烯酸酐化明胶和光引发剂α‑酮戊二酸溶解在去离子水中搅拌均匀，然后将阳极氧化后的医用钛合金螺钉放到以上配置的溶液中浸泡半小时，待螺钉表面被充分润湿后取出，用紫外灯照射20分钟，最后取出完全干燥,在钛合金螺钉表面形成含湿粘涂层。该螺钉在干燥条件下表面光滑，可有效较小拧入过程中螺钉与骨之间的磨损；螺钉在组织液、血液等湿环境下具有较好的粘附力，可以增加螺钉植入的机械稳定性；螺钉表面涂层在组织液、血液等湿环境下可以吸水膨胀，进一步增加了螺钉的力学稳定性。

技术研发人员：张刚强,张亚龙,杜心雨,王茜悦,马盛娟
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15