[發明專利]生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面改性方法

有效

• 申請號: 201710211909.5
• 申請日: 2017-04-01
• 公開（公告）號: CN107693843B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 劉昌勝;喬忠乾;何宏燕
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: A61L27/28
• 分類號: A61L27/28;A61L27/34;A61L27/06;A61L27/50;A61L27/54;C23F1/38
• 代理公司: 上海一平知識產權代理有限公司 31266
• 代理人: 馬莉華;陸鳳

本發明公開了一種生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面改性方法，改性的鈦或其合金包括鈦或其合金基底以及其表面的1?16層自組裝層，其中，所述自組裝層為單寧酸/慶大霉素自組裝層、單寧酸/殼聚糖自組裝層或單寧酸/牛血清白蛋白自組裝層。將鈦或其合金基底置入堿液中，在超聲條件下進行微納刻蝕獲得微納結構后，采用層層自組裝技術將單寧酸與慶大霉素組裝在微納結構，從而對所述鈦或其合金表面進行改性。本發明的方法工藝簡單，操作方便；使用該方法制備的生物活性鈦及其合金能夠有效抑制細菌的感染，用于硬組織的替換能夠提高臨床的成功率。

技術領域

本發明屬于生物醫學工程技術領域，涉及一種在醫療器械植入體表面微納結構的創建和微納抗菌改性的方法，更確切地說涉及一種用于硬組織修復用的抑菌性生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面抗菌改性方法。

背景技術

鈦合金憑借其優良的生物相容性、耐腐蝕性和綜合力學性能逐漸成為牙種植體、骨創傷產品以及人工關節等人體硬組織替代物和修復物的首選材料，但仍存在植入體失效問題。

長期的臨床及研究發現，現階段致使植入體失效的主要原因有兩個方面：植入體生物活性不夠理想，致使硬組織植入體的骨整合能力差，與周圍組織結合不佳。植入體表面無抗菌性，致使植入體相關細菌感染發生率高。因此，對鈦合金植入材料進行表面改性，從而賦予其抗菌性能是目前生物材料領域內的一個研究熱點。通過鈦金屬表面改性而使其更好的與骨組織形成生物性結合，是口腔種植材料縮短種植周期，獲得早期骨整合和更高的結合強度以及如何避免后期發炎是研究的熱點之一。

目前，臨床上應用最廣的技術有微弧氧化、噴砂酸蝕、雙酸蝕、以及羥基磷灰石噴涂技術，由于微弧氧化技術要求嚴格，制備過程要求嚴格，且由于數十年的臨床應用，且大量的臨床數據，使得NOBEL BIOCARE公司市場近占有率40％，但技術要求嚴格，價格也居高不下。噴砂酸蝕、雙酸蝕技術都是改變表面的拓撲結構，增加表面粗糙度，有利于細胞的黏附，在臨床上應用最廣泛的鈦金屬表面處理技術，但后期需要維護觀察，10年-20年后，容易產生松動，需要再次手術等風險。羥基磷灰石噴涂技術相對于以上三種改性技術而言，價格低廉，但由于術后發炎、松動也限制其發展。

目前，最近研究的新技術，等離子噴涂，有噴鋅離子、銀離子、納米銀等，一方面在提高成骨形成，另一方面進一步抗菌，避免發炎。但外加金屬離子，臨床審批過程繁雜，壁壘多，也很難快速應用于臨床。還有通過化學方法，負載功能蛋白，進行早期的快速的骨整合，但沒有從根本上解決長期植入后引起松動的問題。

因此，本領域尚需同時提高鈦植入體表面的細胞相容性及兼顧抗菌效果的改性方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于硬組織修復用的抑菌性生物醫用活性鈦及其合金植入材料的表面抗菌改性方法。

本發明的第一方面，提供一種改性的鈦或其合金，所述改性的鈦或其合金包括鈦或其合金基底以及其表面的1-16層自組裝層，其中，所述自組裝層為單寧酸/慶大霉素自組裝層、單寧酸/殼聚糖自組裝層或單寧酸/牛血清白蛋白自組裝層。

本發明中，以單寧酸作為自組裝過程中必須的靜電結合連接劑，與慶大霉毒、殼聚糖或牛血清白蛋白等形成自組成層。

在另一優選中，所述改性的鈦或其合金包括3-15層、5-14層、7-12層或3-10自組裝層。

在另一優選中，所述鈦或其合金基底為噴砂酸蝕處理的鈦片(SLA)。

在另一優選例中，表面具有4-9層或6-8層自組裝層，較佳為7層自組裝層。

在另一優選中，單寧酸/慶大霉素自組裝層每層自組裝厚度為：1.2-3.2nm，較佳為1.4-3.0nm，更佳為1.6-2.8nm。