[發(fā)明專利]一種谷氨酸根插層水滑石醫(yī)用鎂合金涂層的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611243442.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106693044A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾榮昌;張芬;殷正正;張昌磊;劉振國(guó);崔藍(lán)月;李碩琦;鄒玉紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/04
• 分類號(hào): A61L27/04;A61L27/30;A61L27/28;A61L27/50;C23C22/60
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司37252
• 代理人: 毛勝昔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可降解醫(yī)用鎂合金表面結(jié)構(gòu)與功能一體化涂層的制備方法，尤其涉及一種谷氨酸根插層水滑石醫(yī)用鎂合金涂層的制備方法。

背景技術(shù)

人口老齡化已成為我國(guó)日益嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題。老年人臨床常見(jiàn)疾病如骨質(zhì)疏松、骨缺損和骨折等對(duì)骨植入材料需求巨大。鎂合金具可降解性、良好的生物相容性和力學(xué)相容性，可滿足生物醫(yī)用骨植入的需求，具有良好的臨床應(yīng)用前景。在德國(guó)和韓國(guó)，醫(yī)用鎂合金已有上市產(chǎn)品。目前，醫(yī)用鎂合金應(yīng)用存在的關(guān)鍵問(wèn)題是其過(guò)快的降解速率，導(dǎo)致微環(huán)境堿化，生物相容性劣化和成骨緩慢。因此，有必要開(kāi)發(fā)一種醫(yī)用鎂合金表面結(jié)構(gòu)與功能一體化涂層與技術(shù)，以提高鎂合金的耐蝕性能和生物相容性，從而提高成骨速率。

常見(jiàn)的醫(yī)用鎂合金涂層包括電沉積Ca-P(包括羥基磷灰石)涂層、化學(xué)轉(zhuǎn)化膜(如鋅鈣磷酸鹽轉(zhuǎn)化膜(ZL200910191066.2))、微弧陽(yáng)極氧化膜/聚乳酸膜(PLLA)(ZL201210184704.X)等。然而，這些涂層功能性較為單一，結(jié)合力和耐蝕性能等還不能完全滿足生物醫(yī)用材料臨床需要。

近年來(lái)，無(wú)機(jī)陰離子插層水滑石作為一種鎂合金新型耐蝕涂層，得到廣泛關(guān)注。研究表明，鎂合金表面Mg-Al-MoO₄^2--LDH、Mg-Al-LDH和Zn-Al-LDH等水滑石涂層具有環(huán)境友好、可離子交換、自愈合、耐蝕性能優(yōu)異等特點(diǎn)(Rongchang Zeng,et al.Corrosion of molybdate intercalated hydrotalcite coating on AZ31Mgalloy.Journal of Materials Chemistry A,2014,2,13049–13057；Corrosion resistance of in-situ Mg–Al hydrotalcite conversion film on AZ31magnesium alloy by one-step formation,Trans.Nonferrous Met.Soc.,25(6),2015:1917-1925；Fen Zhang,et al.Corrosion resistance of Mg-Al-LDH coating on magnesium alloy AZ31.Surface&Coatings Technology,258,2014,1152–1158)。

同時(shí)，水滑石還具有良好的生物相容性和細(xì)胞附著性(段雪等，無(wú)機(jī)超分子材料的插層組裝化學(xué)，科學(xué)出版社，2009)。

根據(jù)有機(jī)基質(zhì)調(diào)控生物礦化的基本原理，在醫(yī)用鎂合金表面制備一種谷氨酸水滑石涂層，進(jìn)而利用分子識(shí)別機(jī)制在其表面獲得羥基磷灰石涂層，從而實(shí)現(xiàn)生物礦化功能。有機(jī)基質(zhì)能夠控制晶體形核的位點(diǎn)、晶體學(xué)取向、生長(zhǎng)中的晶體形狀及最終生成的物相。有機(jī)分子通過(guò)有機(jī)-無(wú)機(jī)界面的分子識(shí)別(有機(jī)大分子官能團(tuán)在界面處直接參與無(wú)機(jī)礦物的形核和生長(zhǎng))在晶體形核、生長(zhǎng)以及微結(jié)構(gòu)的有序組裝方面起著關(guān)鍵作用(崔福齋，生物礦化(第2版)，清華大學(xué)出版社，2012)。盡管LDH具有良好生物相容性，可以明顯提高醫(yī)用鎂合金耐蝕性能，但沒(méi)有骨誘導(dǎo)生長(zhǎng)的特性。

谷氨酸分子結(jié)構(gòu)為L(zhǎng)-谷氨酸可用作藥物，參與腦內(nèi)蛋白質(zhì)和糖的代謝，促進(jìn)氧化過(guò)程，在體內(nèi)與氨結(jié)合成無(wú)毒的谷酰胺，使血氨下降，減輕肝昏迷癥狀。它作為水滑石插層有兩個(gè)特性：其一，氨基酸作為蛋白質(zhì)的基本單位，是合成人體蛋白質(zhì)、酶、激素及抗體的原料，參與人體中的許多重要化學(xué)反應(yīng)，具有特殊的生理作用，對(duì)于人體無(wú)毒無(wú)害無(wú)副作用。其二，谷氨酸可通過(guò)降低磷灰石晶體(001)的界面能，組裝和調(diào)控磷灰石晶體生長(zhǎng)形態(tài)。其羧基(COO^-)可吸附溶液中的鈣離子，然后鈣離子吸附磷酸根離子，促進(jìn)涂層界面磷灰石形核。

即，谷氨酸能通過(guò)分子識(shí)別有效誘導(dǎo)鈣磷產(chǎn)物的形核生長(zhǎng)。所謂分子識(shí)別是指主體和客體之間通過(guò)選擇性地相互結(jié)合而產(chǎn)生某種特定功能的過(guò)程。因此，谷氨酸水滑石結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出“分子容器”特征。

另外，雖然氨基酸本身是一種藥物，但其在人體內(nèi)存在很大的局限性，如穩(wěn)定性差，吸收性能不佳，半衰期短等。而納米結(jié)構(gòu)的水滑石材料比表面積大，它主體層板的正電荷和羥基基團(tuán)，可通過(guò)靜電、氫鍵等超分子作用實(shí)現(xiàn)與氨基酸進(jìn)行插層組裝，成為一個(gè)尺寸小而容量大的藥物分子容器。因此，將氨基酸與水滑石進(jìn)行插層組裝，以此可改善和提高氨基酸的穩(wěn)定性、生物利用度和生物相容性。