[發明專利]利用在Ti表面原位合成的TiO2納米管覆層負載慶大霉素的方法

有效

• 申請號: 201210487406.8
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN103007347A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 李華;劉忠堂;王珮;劉河洲;王立強
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海市第六人民醫院
• 主分類號: A61L27/30
• 分類號: A61L27/30;A61L27/54;C25D11/26
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 蔣亮珠

技術領域

本發明屬于生物醫用材料的技術領域，尤其是涉及一種利用陽極氧化法在Ti表面原位合成TiO₂納米管覆層，進而利用共沉淀技術對TiO₂納米管進行慶大霉素負載的方法。

背景技術

感染是人工關節置換術后最嚴重的并發癥之一，由于治療的長期性和困難性，假體周圍感染給患者、臨床醫生和醫療機構帶來巨大壓力。人工關節置換術后感染難以治愈的根本原因在于假體表面生物膜的形成和假體/組織界面缺乏免疫能力。生物膜的形成和假體/組織界面缺乏免疫能力共同使細菌易于在假體上定植和進一步感染。在人工關節感染的發病機制中，細菌最初粘附到生物材料表面是最重要的步驟，因此，關鍵在于需組織最初的細菌(主要為表皮葡萄球菌)粘附到人工關節假體表面。

慶大霉素通常用于預防人工關節假體周圍的細菌感染。它是一種氨基糖苷類抗生素，能夠治療多種類型的細菌感染，同時具有良好的熱穩定性，甚至在高壓滅菌后仍可有效殺菌，因此在鈦植入物涂層中得到了廣泛使用。本發明中，我們設想將慶大霉素負載到生物型假體的表面，通過控制藥物的吸附和釋放，達到抑制細菌初始粘附，減少生物膜形成的目的，同時又不影響假體周圍骨細胞粘附、增殖和分化功能，從而促進人工關節假體與周圍骨整合，最終達到人工關節假體的長期功能有效。

作為一種生物相容性材料，Ti及其合金，由于高機械強度、重量輕和生物惰性廣泛用于齒科和骨科植入物。為了預防植入物相關感染，研究人員大都在植入物表面加載抗菌涂層。將抗生素加載到Ti植入物的多孔羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)涂層上[劉榕芳等，水熱復合電沉積制備羥基磷灰石/TiO₂涂層的方法，中國專利，CN?03104099.3]，雖然載抗生素的HA涂層能顯著預防感染，但有些問題依然存在，比如：抗生素不能摻和到磷酸鈣涂層中，以及藥物載磷酸鈣表面的物理吸附限制了加載量和釋放特性等。還有學者將萬古霉素與Ti共價結合，設想實現長效的抗菌能力，但是在體內，抗生素與植入物共價結合的作用值得懷疑[Antoci，V.，C.S.Adams，et?al.(2008).The?inhibition?of?Staphylococcus?epidermidis?biofilmformation?by?vancomycin-modified?titanium?alloy?and?implications?for?the?treatment?ofperiprosthetic?infection.Biomaterials?29(35)：4684-4690.]。

對涂層中藥物的加載方法前人也進行了大量研究。應用共沉淀技術在室溫下將Ti植入物浸入磷酸鈣過飽和溶液中，將抗生素加入過飽和溶液，逐漸與磷酸鈣結晶共沉淀在植入物表面形成一層涂層。通過這種方法，可將大量的抗生素整合到擬生態的磷酸鈣涂層中，比通過等離子噴涂涂層上簡單的物理吸附大10倍，然而，抗生素的釋放并未減慢許多[Alt，V.，A.Bitschnau，et?al.(2006).The?effects?ofcombined?gentamicin-hydroxyapatite?coating?for?cementless?joint?prostheses?on?thereduction?of?infection?rates?in?a?rabbit?infection?prophylaxis?model.Biomaterials?27(26)：4627-4634.]。

在Ti假體表面原位生長TiO₂納米管的覆層原位生長法得到了高度重視。原位生長的TiO₂納米管不僅易于制備，而且由于TiO₂納米管層與Ti的共格狀態使得兩者之間具有緊密的界面和良好的機械性能。

通過陽極氧化法，可在任何三維非平面表面上構造TiO₂納米管覆層。TiO₂納米管覆層的構建不僅致使Ti表面的粗糙度與人骨骼天然粗糙度相似，而且具有良好的親水性，這些都促進成骨細胞的表面粘附，且與目前的植入物技術具有良好的適應性。