[發明專利]一種生物活性表面修飾的金屬植入體及其制備方法

無效

• 申請號: 201010522611.4
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102000360A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 王小慧;李棟;孫潤倉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: A61L27/40
• 分類號: A61L27/40;A61L27/04;A61L27/06;A61L27/54;A61L31/12;A61L31/16;A61L31/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明涉及一種金屬生物醫用植入體及其制備方法，尤其是一種生物活性表面修飾的金屬植入體及其制備方法，屬于生物醫學領域。

背景技術

生物醫用金屬材料因其優良的生物力學性能，廣泛用于臨床的硬組織修復和替換材料中。在生理環境下，因生理性腐蝕金屬材料可能會出現毒性反應、副作用和功能失效，為提高金屬及其合金材料的耐腐蝕性、耐磨性和更重要的生物相容性，往往需要對其進行表面生物活性改性和修飾，使金屬表面與人體組織的接觸達到或接近生理狀態，即生物性結合。

金屬植入體表面改性的處理技術有很多，主要有物理法，如等離子噴涂、離子束注入；化學法，如溶膠-凝膠法、酸堿處理法、電泳法等。表面處理所用的涂層材料主要有羥基磷灰石、生物活性多肽及其他生物分子等。由于植入體與組織的結合發生在一個不到10微米厚的纖維結締組織的中間層中，這個纖維組織對植入體的固定和長程穩定非常重要。經過普通表面處理的金屬植入體僅能與骨組織發生惰性結合，而不能直接連接在骨組織上，因此需要在植入體表面建立一個生物活性界面來提高植入體與骨組織結合的穩定性。通過LBL技術用蛋白質、多糖、核酸等生物大分子修飾植入體表面可以保護金屬基植入體減小體液對其的腐蝕，提高植入體表面的生物相容性。

殼聚糖是關節軟骨中的粘多糖的類似物，而后者可以特異性地結合生長因子和受體蛋白，結構相似的殼聚糖很可能也有類似的生物活性。用殼聚糖對鈦植入體進行表面修飾，利用其對細胞膜的分子識別可以控制植入體與組織的結合，等于在植入體表面建立了一個生物活性界面。此外，利用殼聚糖對生長因子的特異性結合可以將生長因子包埋在表面涂層中，通過生長因子的釋放刺激斷裂的愈合促進骨細胞的生長。最近已經有人通過有機硅將殼聚糖連接于鈦的表面進行修飾，殼聚糖還與磷酸鈣和羥基磷灰石構成鈦植入體的復合涂層，都表現出改善的生物相容性。但是已有的殼聚糖表面修飾方法較為繁瑣，不適合工業化生產，另外，也未能實現對生長因子等功能物質的包埋和控制釋放，不具有刺激斷裂的愈合促進骨細胞的生長的功能。

發明內容

為了解決上述技術問題存在的缺陷，本發明通過層層自組裝的方法將殼聚糖及其衍生物沉積在金屬植入體表面對其進行修飾，利用其對細胞膜的分子識別可以控制植入體與組織的結合，等于在植入體表面建立了一個生物活性界面。該表面修飾涂層同時具有提高植入體生物相容性，與促進骨細胞生長的功能。

本發明通過以下技術方案實現：

一種生物活性表面修飾的金屬植入體，是通過層層自組裝將殼聚糖(CS)和與其帶有相反電荷的殼聚糖衍生物交替組裝在金屬植入體表面，沉積薄膜厚小于100nm；

或者通過層層自組裝將帶有相反電荷的兩種殼聚糖衍生物交替組裝在金屬植入體表面，沉積薄膜厚小于100nm；

所述殼聚糖衍生物為羧甲基殼聚糖(CMCS)、殼聚糖季氨鹽(QCS)或磺化殼聚糖(CSS)。所述殼聚糖和與其帶有相反電荷的殼聚糖衍生物即為磺化殼聚糖/殼聚糖或者羧甲基殼聚糖/殼聚糖，得到的金屬植入體為Me/PEI/(CSS/CS)_n或Me/PEI/(CMCS/CS)_n，n≥1，n為層數；所述帶有相反電荷的兩種殼聚糖衍生物即為磺化殼聚糖/殼聚糖季氨鹽或者羧甲基殼聚糖/殼聚糖季氨鹽，得到的金屬植入體為Me/PEI/(CMCS/QCS)_n或Me/PEI/(CSS/QCS)_n，n≥1，n為層數。

上述生物活性表面修飾的金屬植入體的制備方法，具體步驟如下：

(1)先對金屬植入體進行打磨，再將打磨好的金屬植入體用超聲波清洗，然后真空干燥；

(2)于室溫將帶負電荷的殼聚糖衍生物溶于含0.1MNaCl的去離子水中，配成濃度為2mg/ml的殼聚糖衍生物溶液；將殼聚糖溶解在含0.1MNaCl的1％(v/v)的醋酸中，配成濃度為2mg/ml的殼聚糖溶液；將PEI溶解在含0.1MNaCl的去離子水中，配成濃度為2mg/ml的PEI溶液；

或者于室溫將帶有相反電荷的兩種殼聚糖衍生物分別溶于含0.1MNaCl的去離子水中，配成濃度均為2mg/ml的兩種殼聚糖衍生物溶液；將PEI溶解在含0.1MNaCl的去離子水中，配成濃度為2mg/ml的PEI溶液；

(3)將步驟(1)中處理后的金屬植入體浸在PEI溶液中20min，在去離子水中洗滌兩次各2min，冷風吹干，得到的金屬植入體帶有穩定正電荷的預處理層；