[發(fā)明專利]在金屬醫(yī)用植入材料表面制備的ZIF-8@抗菌離子涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011116280.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-19
• 公開（公告）號(hào): CN112206349B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李冬冬;李明瑞;馬博文;魏永杰;胡陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): A61L27/30
• 分類號(hào): A61L27/30;A61L27/28;A61L27/06;A61L27/50;A61L27/54;C23C26/00
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 劉世純;王恩遠(yuǎn)

一種在金屬醫(yī)用植入材料表面制備的ZIF?8@抗菌離子涂層及其制備方法，屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將抗菌離子(Sr²⁺、Mg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺)和沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(ZIFs)進(jìn)行了有效的結(jié)合，并成功復(fù)合于金屬醫(yī)用植入材料基底表面。由于金屬醫(yī)用植入材料基底具有良好的生物相容性，通過在其表面制備摻雜抗菌離子的ZIF?8@抗菌離子涂層，成功的結(jié)合了三者的優(yōu)勢(shì)，使復(fù)合材料在具有較高的生物活性的同時(shí)具有抗菌效果。并且通過該方法制備的ZIF?8@抗菌離子涂層在金屬醫(yī)用植入材料表面分散均勻，且和水的親附性良好，有利于成骨細(xì)胞在其表面附著。通過改變摻雜原子的種類，可以使得材料在特定條件下的抗菌作用達(dá)到最大化的同時(shí)不損害人體細(xì)胞。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在金屬醫(yī)用植入材料表面制備的ZIF-8@抗菌離子涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

近年來，生物材料被用來建造醫(yī)療設(shè)備或植入物，以取代病變或喪失的生物結(jié)構(gòu)。自南茜等人(J.Biomed.Mater.Res 24(1998)324-335.)首次在小鼠模型中將鈦器件應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)以來，因其優(yōu)越的生物相容性，耐腐蝕性和低的模量，鈦被廣泛應(yīng)用在金屬植入物中。李亞峰(CN105985362A)等人提供了一種制備沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料的方法，在常溫常壓下，利用無(wú)機(jī)堿或者有機(jī)胺作為去質(zhì)子化劑，以咪唑類化合物與鋅、鈷金屬離子構(gòu)成具有沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(ZIFs)。Masako TSUKANAKA1(Dental Materials Journal2016；35(1):118–125)等人通過激光融化技術(shù)制備了復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)的多孔鈦植入體。張欣(ACS Appl.Mater.Interfaces 2017,9,25171-25183)等人在多孔鈦表面制備了ZIF-8分子篩涂層，有效的促進(jìn)了成骨基因的表達(dá)，且具有良好的生物相容性。然而假體周圍關(guān)節(jié)感染通常會(huì)導(dǎo)致植入失敗。其原理為：聚合物或金屬磨損顆粒不易被巨噬細(xì)胞吞噬，導(dǎo)致細(xì)胞變?yōu)榧せ畹难装Y狀態(tài)，在這種情況下它們分泌一系列細(xì)胞因子。這些細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子可導(dǎo)致破骨細(xì)胞的產(chǎn)生和局部吸收骨組織，導(dǎo)致植入物與假體組織的間隙形成與擴(kuò)大。因此，在植入物中引入具有抗菌效果的離子就顯得尤為重要。

鈦基底沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)與抗菌離子復(fù)合的涂層材料是一類具有較低的彈性模量、良好的生物相容性、能夠促進(jìn)成骨基因表達(dá)、同時(shí)對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌均有抗菌效果的一類材料，目前，還沒有將抗菌離子(Sr²⁺、Mg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺)引入ZIF并用于金屬醫(yī)用植入材料表面改性的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種在金屬醫(yī)用植入材料表面制備的ZIF-8@抗菌離子涂層及其制備方法。該方法將抗菌離子(Sr²⁺、Mg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺)和沸石咪唑酯骨架結(jié)構(gòu)材料(ZIFs)進(jìn)行了有效的結(jié)合，并成功復(fù)合于金屬醫(yī)用植入材料基底表面。由于金屬醫(yī)用植入材料基底具有良好的生物相容性，通過在其表面制備摻雜抗菌離子的ZIF-8@抗菌離子涂層，成功的結(jié)合了三者的優(yōu)勢(shì)，使復(fù)合材料在具有較高的生物活性的同時(shí)具有抗菌效果。并且通過該方法制備的ZIF-8@抗菌離子涂層在金屬醫(yī)用植入材料表面分散均勻，且和水的親附性良好，有利于成骨細(xì)胞在其表面附著。該方法適用于各類抗菌離子在金屬醫(yī)用植入材料表面生長(zhǎng)的分子篩中摻雜，通過改變摻雜原子的種類，可以使得材料在特定條件下的抗菌作用達(dá)到最大化的同時(shí)不損害人體細(xì)胞。目前相關(guān)復(fù)合材料的制備方法主要為水熱法與溶劑熱法且少見摻雜離子，以共合成法制備離子摻雜的ZIF-8涂層作為一種工藝簡(jiǎn)潔、高效、且環(huán)境友好的合成方法尚未見報(bào)道。

一種在金屬醫(yī)用植入材料表面制備ZIF-8@抗菌離子涂層的方法，其步驟如下：