[發明專利]一種在仿生多孔鈦合金表面構建殼聚糖-多聚膽堿磷酸/明膠涂層的方法

有效

• 申請號: 201911188559.0
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN110791798B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 王財儒;陳星羽;鄭偉;謝慶云;盧敏
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍西部戰區總醫院
• 主分類號: C25D13/06
• 分類號: C25D13/06;C25D13/22;A61L27/34;A61L27/06;A61L27/56;C08B37/08
• 代理公司: 西安眾和至成知識產權代理事務所(普通合伙) 61249
• 代理人: 張震國

一種在仿生多孔鈦合金表面構建殼聚糖?多聚膽堿磷酸/明膠涂層的方法，首先制備膽堿磷酸單體，并對殼聚糖進行多聚膽堿磷酸改性，然后制備電泳溶液，將電泳溶液置于電泳容器在進行電泳沉積，獲得帶殼聚糖?多聚膽堿磷酸/明膠涂層的多孔鈦合金。本發明制備的帶殼聚糖?多聚膽堿磷酸/明膠涂層的多孔鈦合金兼具抑制非特異性蛋白吸附和促進細胞粘附的功能，所獲得多聚膽堿磷酸(PMCP)，較之單層CP，該PMCP的親水性、細胞粘附性及抗非特異性蛋白吸附性進一步增強。

技術領域

本發明屬于醫療器械領域，具體涉及一種在仿生多孔鈦合金表面構建殼聚糖-多聚膽堿磷酸/明膠涂層的方法。

背景技術

大段骨缺損的修復一直是創傷骨科、骨腫瘤領域的一項難題。近年來，隨著3D打印快速發展，采取新興的電子束熔融、選區激光融化快速成型技術可有效制備具有復雜外部構型和內部微孔隙結構的多孔鈦合金，大幅簡化了先前多孔鈦合金的制備工藝、降低了成本，為解決大段骨缺損修復的難題提供新的方法和參考。

但是，鈦合金為生物惰性金屬，缺乏生物活性，大段多孔鈦合金植入機體后，其內部孔隙常存在骨長入不佳的問題。多孔鈦合金內部孔隙骨組織長入主要由周邊孔隙爬行替代而來，而此爬行替代過程通常比較緩慢，在此過程中，部分內部孔隙由蛋白、纖維組織填充，且該過程領先于骨組織的爬行替代，由此阻礙了骨組織的進一步長入，引起內部孔隙骨長入不佳和最終的內植物松動。因此，在多孔鈦合金與骨組織進行有效整合之前，抑制非特異性蛋白的吸附可有效抑制蛋白、纖維組織的填充，為多孔材料孔隙內部骨長入提供條件。

針對以上問題，學者們所嘗試的普遍做法是在材料表面復合聚乙二醇或者兩性離子群以抑制非特異性蛋白吸附。上述做法的缺點在于其抑制非特異性蛋白吸附的同時，抑制了蛋白吸附介導的細胞粘附，而細胞粘附在多孔材料孔隙內部骨長入的過程中至關重要。

近幾年，文獻報道了一種兩性離子膽堿磷酸(Choline Phosphate,CP)，這種新型的兩性離子CP可與細胞膜表面的磷酸膽堿(Phosphate Choline,PC)形成兩組獨特的CP-PC配對，對細胞膜有著強烈的粘附效應。同時，CP為兩性離子，該兩性離子聚合物可形成靜電介導的水合作用，在聚合物鏈表面形成緊密的疏水層可抵抗非特異性蛋白的吸附。

將多孔鈦合金表面進行明膠改性后可有效復合生物大分子物質，可達到增強其生物活性或載藥性能。傳統的鈦合金表面明膠涂層改性方法為：將多孔鈦合金浸入NaOH溶液中水化，清洗后浸入5％明膠溶液負壓處理得到改性后的多孔鈦合金。該方法的不足在于鈦合金與明膠的結合為簡單的物理接觸結合，很難產生牢靠的結合力，其載藥及緩釋性能較差。

近年來，文獻報道了一種使用電泳沉積法(Electrophoretic Deposition,EPD)在鈦合金表面構建殼聚糖(Chitosan，CS)/明膠(Gelatin，G)載藥系統的方法，取得了良好的效果。殼聚糖由于含有(1.4)-2-氨基-2-脫氧-β-D-葡聚糖分子結構，帶陽性電荷，可以通過EPD技術復合于鈦合金表面。通過該方法構建的載藥涂層厚度均勻、可調整，且結合力牢靠，且對于復雜的多孔材料孔隙結構內部，該方法仍可獲得理想效果。

CS含有大量的氨基，采取原子轉移自由基聚合(Atom Transfer RadicalPolymerization,ATRP)技術易與單體MCP結合，獲得CS-PMCP。PMCP分子是水溶性分子，若將其作為單一材料用于修復骨缺損時，其降解速度將遠大于骨的新生速度，細胞粘附作用短暫，因此，有必要構建PMCP緩釋載藥系統，在支架材料植入體內后，PMCP獲得平穩、緩慢釋放的效果。將PMCP復合至多孔鈦合金表面有望解決多孔鈦合金內部孔隙骨長入不佳的難題。但是，如何將極具細胞粘附效應的PMCP分子復合至多孔鈦合金表面是該設想的瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種在仿生多孔鈦合金表面構建殼聚糖-多聚膽堿磷酸/明膠涂層的方法。