[發(fā)明專利]一種醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410521965.5
• 申請(qǐng)日: 2014-09-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104324416A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李培源;蘇煒;霍麗妮;陳睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西中醫(yī)藥大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/34
• 分類號(hào): A61L27/34;A61L27/06;A61L27/50
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11369
• 代理人: 靳浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料的表面改性領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法。

技術(shù)背景

隨著醫(yī)療技術(shù)發(fā)展，醫(yī)用鈦金屬由于重量輕、質(zhì)地硬而被廣泛應(yīng)用在牙列缺損、骨頭損失等疾病治療。而在做此類手術(shù)時(shí)很容易發(fā)生感染，有可能會(huì)導(dǎo)致大量抗生素治療、去除種植體甚至死亡等嚴(yán)重后果。究其原因有兩點(diǎn)：菌斑在種植體表面聚集和種植體骨結(jié)合界面抵抗能力低下。因此，需要提高鈦金屬材料的抗菌性能和促進(jìn)成骨細(xì)胞生長(zhǎng)功能。

細(xì)菌在材料表面的生長(zhǎng)，分成三步：首先是細(xì)菌在材料表面的粘附，然后是細(xì)菌的繁殖，最后形成穩(wěn)定的生物膜。一旦細(xì)菌在材料表面形成生物膜，殺菌劑就很難對(duì)細(xì)菌發(fā)揮作用。因此，具備抵抗細(xì)菌粘附功能的材料，可有效避免細(xì)菌產(chǎn)生的感染問(wèn)題。乙二醇類化合物對(duì)材料表面修飾被認(rèn)為是抵抗細(xì)菌粘附最有效的方法。但是這種修飾方法的缺點(diǎn)是不能提供成骨細(xì)胞在材料表面的固定和生長(zhǎng)。

納米技術(shù)的應(yīng)用能夠有效的提高化合物和材料的粘合程度，避免化合物在材料上脫落。

近年來(lái)分子印跡技術(shù)發(fā)展極為迅速，其原理是：當(dāng)模板分子(印跡分子)與聚合物單體接觸時(shí)會(huì)形成多重作用點(diǎn)，通過(guò)聚合過(guò)程這種作用就會(huì)被記憶下來(lái)，當(dāng)模板分子除去后，聚合物中就形成了與模板分子空間構(gòu)型相匹配的具有多重作用點(diǎn)的空穴，這樣的空穴將對(duì)模板分子及其類似物具有選擇識(shí)別特性。

因此，開(kāi)發(fā)一種新的醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法，利用納米技術(shù)提高材料的粘附能力，引入乙二醇類化合物附著層提高材料抗細(xì)菌粘附能力，同時(shí)利用分子印跡的技術(shù)在鈦金屬材料表面附著層中引入與成骨細(xì)胞相匹配的作用點(diǎn)提高材料促成骨細(xì)胞生長(zhǎng)功能成為一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)一般生物醫(yī)用材料的不足，提供一種醫(yī)用鈦金屬材料及其制備方法，通過(guò)利用納米技術(shù)使鈦金屬表面形成納米管結(jié)構(gòu)后，再引入3-(三氟甲基)芐基硫醇附著層，再引入聚乙二醇類化合物附著層，既提高聚乙二醇類化合物在鈦金屬表面的附著能力，防止脫落，又利用聚乙二醇類化合物提高鈦金屬抗細(xì)菌粘附能力，避免細(xì)菌在鈦金屬表面粘附繁殖。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是，在引入聚乙二醇類化合物附著層的過(guò)程中利用分子印跡方法，使鈦金屬材料具有對(duì)成骨細(xì)胞分子有效識(shí)別的功能，有利于成骨細(xì)胞在該材料表面固定生長(zhǎng)。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：

一種醫(yī)用鈦金屬材料，其具有抗細(xì)菌粘附和促成骨細(xì)胞生長(zhǎng)功能，其中，所述包括：

鈦金屬納米管基體，所述基體表面為納米管結(jié)構(gòu)，所述納米管的管徑為90-100納米；

第一附著層，其為3-(三氟甲基)芐基硫醇附著層，其附著在所述基體的表面，通過(guò)配位鍵與所述基體相連；

第二附著層，其為聚乙二醇類化合物附著層，其附著在所述第一附著層的表面，通過(guò)化學(xué)鍵與第一附著層相連，所述聚乙二醇類化合物由甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯在CuCl₂和乙醇環(huán)境下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)得到；

其中，所述第二附著層中還具有與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空穴。

優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用鈦金屬材料中，所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚脂的分子量為：400-600，所述甲基丙烯酸聚乙二醇酯的分子量為：500-700。

優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用鈦金屬材料中，所述空穴是使用分子印跡方法，在所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過(guò)程中引入成骨細(xì)胞，然后再使用膠原酶去除成骨細(xì)胞得到的。

一種醫(yī)用鈦金屬材料的制備方法，其中，所述包括以下步驟：

步驟一、預(yù)處理：鈦片表面用碳化硅砂紙600號(hào)至1200號(hào)順序拋光，然后用丙酮、乙醇和蒸餾水依次超聲30分鐘，80℃真空干燥，得到處理好的產(chǎn)物1；

步驟二、鈦金屬納米管制備：在陽(yáng)極氧化電解液中，將產(chǎn)物1連接到電源陽(yáng)極，陰極采用鉑片電極，將陽(yáng)極氧化電壓按1V/s的速度緩慢遞加到最終電壓，氧化過(guò)程中電解液一直電磁攪拌，陽(yáng)極氧化處理完畢，立刻用大量蒸餾水沖洗，吹干，得到產(chǎn)物2；

步驟三、引入第一附著層：將產(chǎn)物2浸泡于5mmol?3-(三氟甲基)芐基硫醇中，浸泡24小時(shí)，蒸餾水洗凈，干燥，得到產(chǎn)物3；

步驟四、分子印跡方法結(jié)合表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法進(jìn)行表面改性：將甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、CuCl₂加入水和乙醇中，攪拌均勻，加入成骨細(xì)胞，攪拌均勻，加入面積為1×1cm₂的產(chǎn)物3，加入CuCl，通氮?dú)獗Ｗo(hù)下100℃反應(yīng)45分鐘得到產(chǎn)物4；