[發(fā)明專利]一種具有骨誘導和協(xié)同抗菌功能的聚吡咯@納米銅/帕米膦酸二鈉復合涂層的制備方法

在審

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• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113430600A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 王英波;武華君
• 申請（專利權）人: 新疆師范大學
• 主分類號: C25D5/18
• 分類號: C25D5/18;C25D5/38;C25D9/02;C25D3/38;B82Y5/00;B82Y30/00;B82Y40/00;A61L27/06;A61L27/54;A61L27/34;A61L27/44
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 胡萬臣

本發(fā)明公開了一種具有骨誘導和光熱/銅協(xié)同抗菌功能的聚吡咯@納米銅/帕米膦酸二鈉復合涂層的制備方法，該方法利用具有螯合能力和藥物摻雜作用的聚吡咯對骨誘導劑帕米膦酸二鈉和光熱協(xié)同抗菌劑銅納米粒子進行雙重調(diào)控，來制備兼具骨誘導和光熱/銅協(xié)同抗菌功能的復合涂層，該復合涂層通過脈沖電化學沉積技術能負載到人工骨生物醫(yī)用材料如鈦及其合金基底上，一方面能模擬體內(nèi)的天然細胞外基質(zhì)，快速促進成骨和血管生成，另一方面具有快速、持久抗細菌感染的效果，能廣泛應用于骨損傷修復和骨缺損治療領域。該制備方法操作簡便，成本低廉，制得的復合涂層作為骨修復材料具有良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用高分子復合材料的制備方法，特別是涉及一種具有骨誘導和光熱/銅協(xié)同抗菌功能的聚吡咯@納米銅/帕米膦酸二鈉復合涂層的制備方法。

背景技術

全世界數(shù)百萬患者患有骨疾病或骨缺損，骨修復材料的研發(fā)是亟需解決的難題，理想的人工骨合成生物材料應該具有良好的生物相容性、生物活性、骨誘導性和抗菌性。

聚吡咯（Polypyrrole，PPy）是一種能通過電化學方法制備、具有良好生物相容性的導電高分子，其不僅可作為金屬離子的穩(wěn)定劑，而且氧化后攜帶的正電荷能與電解液中的帶電離子發(fā)生靜電作用而加強其穩(wěn)定性，從而在藥物遞送方面被廣泛應用。利用聚吡咯在電化學狀態(tài)下氧化-還原狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，在吡咯單體聚合過程中，陰離子藥物被納入聚合物中，以中和由氧化引起的正電荷，能達到藥物作為摻雜劑摻入聚吡咯主鏈中的目的。

帕米膦酸二鈉（Pamidronate disodium）是一種雙膦酸鹽，作為破骨細胞的有效抑制劑可以調(diào)節(jié)骨代謝，被廣泛用于治療多種骨吸收過度的疾病。由于帕米膦酸二鈉對鈣離子具有很高的親和力，在吸附雙磷酸鹽的骨組織表面可以形成新骨，從而在在實際上加速了骨骼的再生。

骨感染是臨床骨修復過程中急需攻克的難題，由于細菌所引起的骨感染會損害骨組織的愈合修復能力，導致植入物植入失敗，因此研發(fā)具有抗菌性能的植入材料成為目前研究熱點之一。骨感染主要由細菌感染引起，及時有效的殺死組織表面的細菌并抑制細菌生物膜的形成是抑制感染、促進骨組織愈合的關鍵所在。目前常見的治療骨感染的方法是清創(chuàng)術和全身抗生素治療，但在長期或過度使用抗生素會增加手術風險和產(chǎn)生耐藥。因此，提高生物材料的細菌耐藥性、抗骨感染能力成為亟待解決的難題。銅是人體必需的微量元素，銅納米粒子(Copper nanoparticles, Cu-NPs)具有廣泛的抗菌性和抗細菌耐藥性能，且對近紅外光具有響應性，在臨床上被應用于殺滅生物材料上的細菌，其殺菌機制首先是銅Cu-NPs在細菌的細胞膜中積累和溶解，改變了細菌膜的通透性殺死細菌，其次水在Cu-NPs的近紅外光的催化作用下產(chǎn)生了活性氧導致蛋白質(zhì)功能障礙，從而殺死細菌，Cu-NPs對近紅外光有響應，使得近紅外光被吸收轉(zhuǎn)化為熱，進一步加強殺菌效果。值得注意的是，銅可以從死細菌中游離出來并重復上述循環(huán)，能夠?qū)崿F(xiàn)持久抗菌；此外銅納米粒子還可以刺激骨的形成，促進血管生成，從而進一步促進骨組織修復。因此將銅納米粒子引入骨修復復合材料能賦予后者快速、持久抗菌性能和成骨性能。

脈沖電化學沉積技術（Pulse electrochemical，PED）利用氧化-還原電位之間的切換，能在復雜的基底表面構建均勻的復合涂層，而且能通過調(diào)節(jié)電化學參數(shù)來精準控制涂層形態(tài)。設計理想的仿生復合涂層用于細胞粘附和增殖，促進新組織生長，并且防止早期細菌感染的發(fā)生。在骨組織工程中具有重要的應用價值。

基于此，綜合聚吡咯對金屬離子的螯合能力和藥物摻雜作用，銅納米粒子的廣譜抗菌性、抗細菌耐藥性和光熱效應，帕米膦酸二鈉的骨誘導性等各自特點，以及脈沖電化學沉積技術在構建形貌可控的復合涂層結(jié)構方面的獨特優(yōu)勢，本發(fā)明提供一種具有骨誘導和光熱/銅協(xié)同抗菌功能的聚吡咯@納米銅/帕米膦酸二鈉復合涂層的制備方法。

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