[發(fā)明專利]鈦合金表面生長(zhǎng)因子復(fù)合涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310618763.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103599569A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 昌衛(wèi)元;原續(xù)波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/40
• 分類號(hào): A61L27/40;A61L27/22;A61L27/06;A61L27/54
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及領(lǐng)域?yàn)樯镝t(yī)用金屬?gòu)?fù)合材料，將生長(zhǎng)因子納米凝膠和靶向因子Biotin-PEG-NHS相連，然后將鈦合金表面用多巴胺處理，通過(guò)多巴胺的自由基誘導(dǎo)的自聚作用將親和素Avidin耦合到鈦合金表面，再通過(guò)生物素Biotin和Avidin的特異性的生物親和作用將生長(zhǎng)因子納米凝膠固定到鈦合金表面，從而實(shí)現(xiàn)一種新的生物醫(yī)用骨替代材料的制備?

背景技術(shù)

隨著人口老齡化和老年退行性疾病年輕化的趨勢(shì)，各種脊柱和關(guān)節(jié)疾患的發(fā)病率逐年增加，需要進(jìn)行脊柱融合手術(shù)和關(guān)節(jié)置換手術(shù)的數(shù)量也隨之遞增。鈦合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的生物相容性，其作為主體材料已被廣泛應(yīng)用于此類手術(shù)，市場(chǎng)需求日益增加。但是，由于治療對(duì)象為患骨質(zhì)疏松癥的老年人，他們體內(nèi)的骨代謝失衡，其骨吸收勝過(guò)骨生成。而鈦合金為生物惰性，其與植入部位骨組織整合性差，易于周?chē)拗鹘M織分離而引起松動(dòng)。因此，改善鈦合金的生物活性，提升植入部位骨組織的修復(fù)能力、縮短愈合時(shí)間成為目前醫(yī)用鈦合金的研究焦點(diǎn)，而鈦合金與骨的整合速率和植入后的穩(wěn)定性主要取決于表面涂層的生物活性和骨誘導(dǎo)性。?

基于對(duì)骨整合過(guò)程中分子時(shí)間的認(rèn)識(shí)，在骨重建的不同階段起關(guān)鍵作用的生長(zhǎng)因子或基因的作用逐漸明確。在鈦合金表面負(fù)載生長(zhǎng)因子可增加植入部位生長(zhǎng)因子濃度，提高骨組織的形成速度。早在1989年，Aspenberg就將胰島素生長(zhǎng)因子與鈦組合用于骨的修復(fù)，從此以后，國(guó)內(nèi)外一些課題組也陸續(xù)開(kāi)展了類似的研究，目前針對(duì)骨科的應(yīng)用，研究最多的骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（BMP-2）。解放軍總醫(yī)院的李眾利等采用三維連通多孔鈦結(jié)構(gòu)復(fù)合BMP-2，肌肉植入實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)BMP-2能促使纖維組織長(zhǎng)入孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)部，刺激血管生成，且30天后發(fā)現(xiàn)有鈣化骨組織形成。?

但是對(duì)于生長(zhǎng)因子，其實(shí)際應(yīng)用都面臨著投遞方式和活性保持兩個(gè)主要問(wèn)題。已經(jīng)報(bào)導(dǎo)的鈦合金表面生長(zhǎng)因子投遞技術(shù)包括：表面直接共價(jià)偶聯(lián)、通過(guò)天然大分子共價(jià)結(jié)合、可生物降解合成聚合物物理包埋涂覆、羥基磷灰石和二氧化鈦納米管儲(chǔ)庫(kù)式承載等。雖然生長(zhǎng)因子應(yīng)用于鈦合金表面促進(jìn)骨整合與修復(fù)已有大量的研究，但在活性保持和持續(xù)投遞等方面還難以滿足臨床需求。最近，盧云峰課題組以Nanogel技術(shù)成功投遞生長(zhǎng)因子，該技術(shù)通過(guò)自由基反應(yīng)，以高分子單分子膜包覆蛋白，形成粒徑40-80nm的微粒，可有效提高蛋白的穩(wěn)定性。從而解決了生長(zhǎng)因子穩(wěn)定性的問(wèn)題。但是在對(duì)鈦合金材料改性時(shí)，由于鈦合金本身的惰?性和生長(zhǎng)因子Nanogel的大尺寸造成的空間位阻效應(yīng)，很難實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子Nanogel在鈦合金表面的直接固定化。因此必須選擇合適的媒介來(lái)實(shí)現(xiàn)這種固定化。?

本發(fā)明基于將生長(zhǎng)因子納米凝膠表面處理出靶向因子Biotin-PEG-NHS，然后將親和素Avidin通過(guò)多巴胺自聚合的方式固定在鈦合金表面上，通過(guò)Biotin和Avidin的生物親和作用實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子納米凝膠在鈦合金表面的固定化，實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)用復(fù)合材料的功能?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是將具有高穩(wěn)定性的生長(zhǎng)因子納米凝膠通過(guò)自由基誘導(dǎo)的多巴胺自聚合反應(yīng)和Biotin和Avidin的生物識(shí)別作用偶聯(lián)到鈦合金表面，實(shí)現(xiàn)植入鈦合金部位骨組織的快速修復(fù)。?

本發(fā)明的原理是生長(zhǎng)因子納米凝膠表面處理出靶向因子Biotin-PEG-NHS，然后將親和素Avidin通過(guò)多巴胺自聚合的方式固定在鈦合金表面上，通過(guò)Biotin和Avidin的生物親和作用實(shí)現(xiàn)生長(zhǎng)因子納米凝膠在鈦合金表面的固定化，實(shí)現(xiàn)生物醫(yī)用復(fù)合材料的功能?

本發(fā)明的制備方法如下：?

鈦合金表面生長(zhǎng)因子復(fù)合涂層的制備方法，將生長(zhǎng)因子納米凝膠和靶向因子Biotin-PEG-NHS相連，然后將鈦合金表面用多巴胺處理，通過(guò)多巴胺的自聚作用將親和素Avidin耦合到鈦合金表面，再通過(guò)生物素Biotin和Avidin的特異性的生物親和作用將生長(zhǎng)因子納米凝膠固定到鈦合金表面?

所述的生長(zhǎng)因子包括：骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、血小板衍生生長(zhǎng)因子（PDGF）或成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（FGF）。?

所述的靶向因子Biotin-PEG-NHS為Biotin-PEG₄-NHS和Biotin-PEG₂₀-NHS。?

所述的多巴胺在鈦合金表面的自聚作用為過(guò)硫酸銨（APS）誘導(dǎo)的自由基聚合。?

構(gòu)建鈦合金表面生長(zhǎng)因子復(fù)合涂層的制備方法，步驟如下：?