[發(fā)明專利]兼具抗菌、促成骨分化及礦化的載碘鈦合金植入物及其制備方法

有效

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• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111632192B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 葉招明;劉安;滕王鍶源;王翊凱
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: A61L27/06
• 分類號: A61L27/06;A61L27/30;A61L27/34;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58;C23C26/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

本發(fā)明提供了一種兼具抗菌、促成骨分化及礦化的載碘鈦合金植入物及其制備方法，本發(fā)明通過共價接枝及氧化還原反應(yīng)的方法將碘涂層固定到鈦合金上，制得的碘涂層鈦片表現(xiàn)出抗菌性能，同時能夠促進骨髓間充質(zhì)干細胞成骨分化，并在模擬體液中促進鈣磷礦化層生成；本發(fā)明制備工藝簡單易行，具有高效、低成本、重復(fù)性佳的優(yōu)勢，并可有效改善目前鈦合金植入物應(yīng)用于骨科、口腔頜面外科以及神經(jīng)外科臨床的不足，降低其植入體內(nèi)后的術(shù)后早期感染的發(fā)生率及因過度的炎癥反應(yīng)引發(fā)植入物松動等相關(guān)并發(fā)癥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及骨科、口腔頜面外科、神經(jīng)外科植入物技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種兼具抗菌、促成骨分化及礦化的載碘鈦合金植入物及其制備方法。

背景技術(shù)

鈦合金因其優(yōu)良的生物相容性及其接近骨彈性模量的生物力學(xué)特性，使其作為骨修復(fù)植入物的代表在臨床上廣泛應(yīng)用。然而優(yōu)秀的骨修復(fù)植入物不應(yīng)僅著眼于骨修復(fù)重建，更應(yīng)該立足于預(yù)防復(fù)雜的手術(shù)并發(fā)癥以達到最佳的手術(shù)效果。骨感染作為最嚴(yán)重的骨科手術(shù)并發(fā)癥之一，局部乃至全身廣泛的感染炎癥反應(yīng)及繼發(fā)的骨缺損及骨壞死極大的延緩了患者的術(shù)后康復(fù)，造成了大量的醫(yī)療經(jīng)濟負擔(dān)。因此，研發(fā)兼具抗菌、促成骨分化、礦化的鈦合金植入物應(yīng)用于骨修復(fù)手術(shù)迫在眉睫。

鈦合金抗菌生物涂層技術(shù)因其制備方法多樣，選取材料廣泛，緩釋抗菌，生物相容性可調(diào)等特點受到了廣泛關(guān)注。具有抗菌性能的金屬如銀、鋅、銅；抗菌有機物如季銨鹽類以及抗菌肽等均成為鈦合金抗菌涂層的研究重點。然而上述抗菌物質(zhì)因缺乏大量臨床實驗數(shù)據(jù)及臨床應(yīng)用經(jīng)驗使其作為植入物涂層的安全性及組織相容性受到質(zhì)疑，限制了其鈦合金涂層產(chǎn)品的臨床轉(zhuǎn)化。

聚維酮碘是一種具有抗菌活性的含碘絡(luò)合物，對細菌、芽孢、病毒及真菌均具有強效殺滅活性。其抗菌譜廣、安全性高、刺激性小等優(yōu)點使其成為外科手術(shù)消毒清創(chuàng)的首選，具有悠久的臨床實踐歷史。因此，將聚維酮碘作為抗菌涂層材料生產(chǎn)制造鈦合金骨科植入物具有極大的轉(zhuǎn)化前景。

既往日本科學(xué)家以聚維酮碘為電解液，通過電鍍工藝在鈦合金表面涂覆碘涂層并以此方法制備外固定骨釘、脊柱釘棒系統(tǒng)等骨科植入物。相關(guān)臨床實驗顯示載碘涂層的鈦合金植入物具有較好的抗菌效果及成骨效果。這無疑為載碘涂層鈦合金的進一步研究奠定了基礎(chǔ)。然而因電鍍工藝設(shè)備成本高昂、電解液制備條件嚴(yán)格、電鍍條件影響因素繁多使其在經(jīng)濟發(fā)展各異的地區(qū)擴大生產(chǎn)應(yīng)用受到了一定的制約。

因此，本發(fā)明受貽貝粘附蛋白啟發(fā)，將制備條件簡易的聚多巴胺作為表面改性物質(zhì)引入鈦合金涂層制備。聚多巴胺在鈦合金表面粘附形成穩(wěn)定涂層后與聚維酮碘水溶液或碘化鉀溶液中的聚維酮碘相結(jié)合，制得表面碘密度可調(diào)的植入物，并表征其抗菌、促成骨分化及礦化的骨修復(fù)生物學(xué)特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對鈦合金植入物應(yīng)用于骨科、口腔頜面外科以及神經(jīng)外科臨床的不足，提供一種兼具抗菌、促成骨分化及礦化的載碘鈦合金植入物及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種兼具抗菌、促成骨分化及礦化的載碘鈦合金植入物，該植入物以鈦合金為基體，鈦合金基體表面引入有聚多巴胺涂層，聚多巴胺涂層上共價結(jié)合有碘元素；所述碘元素的形式包括：聚維酮碘、碘離子、碘酸根離子、碘離子與碘酸根離子氧化還原反應(yīng)形成的碘單質(zhì)；

所述載碘鈦合金植入物的制備方法為：

(a)將鈦合金基體浸入堿溶液中，60-80℃下反應(yīng)10-18h，之后取出洗滌，干燥，備用；

所述堿溶液由堿性物質(zhì)溶于水中得到，濃度為5-10M，所述堿性物質(zhì)為氫氧化鈉或氫氧化鉀；

(b)將經(jīng)過步驟(a)處理的鈦合金基體浸入多巴胺Tris-HCl溶液中，pH＝8-9，25-37℃下反應(yīng)6-12h，之后取出洗滌，干燥，得到涂覆有聚多巴胺的鈦合金植入物；

所述多巴胺Tris-HCl溶液中多巴胺的濃度為1-5mg/mL；