[發(fā)明專利]一種賦予可植入醫(yī)療器械表面抗菌功能的方法，以及由此制備的可植入醫(yī)療器械和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210055202.0
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114533954B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設計）人: 曹輝亮
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: A61L27/30
• 分類號: A61L27/30;A61L27/28;A61L27/50;A61L27/54;A61L31/08;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 余永莉

本發(fā)明提供一種賦予可植入醫(yī)療器械表面抗菌功能的方法，以及由此制備的可植入醫(yī)療器械和應用，所述方法包括步驟：S1：提供一種可植入醫(yī)療器械，將鈣混入該可植入醫(yī)療器械的表面，在所述可植入醫(yī)療器械上形成一種復合材料表面，所述復合材料表面中鈣的混入量為4～30at.％；S2：將復合材料表面與血液接觸反應，溫度為30～40℃，時間為0.5～2.0h，使血液中具有防御或免疫功能的蛋白均勻吸附在復合材料表面，即可獲得一種表面具有抗菌功能的可植入醫(yī)療器械。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，通過將混有鈣的可植入醫(yī)療器械表面與血液預反應可以使該表面具有顯著的抑菌效果，便于批量器械生產(chǎn)，具有非常廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及生物材料表面改性領域，更具體地涉及一種賦予可植入醫(yī)療器械表面抗菌功能的方法，以及由此制備的可植入醫(yī)療器械和應用。

背景技術

細菌感染是醫(yī)療器械植入失效的首要原因之一。可植入醫(yī)療器械，如牙種植體、內固定系統(tǒng)、人工關節(jié)等是現(xiàn)代醫(yī)療不可替代的救治方案，但正被細菌感染困擾[Nat RevMicrobiol 2018,16:397-409]。臨床研究[Racing for the Surface:Pathogenesis ofImplant Infection and Advanced Antimicrobial Strategies.UK:SpringerNature.2020.]顯示，生物材料植入相關感染占醫(yī)院獲得性感染率高達45％，其中牙種植體周圍炎發(fā)生率高達27％，內固定系統(tǒng)感染率高達30％，人工關節(jié)置換感染率達5％。一旦發(fā)生細菌感染，極有可能導致器械植入失效，帶給患者嚴重二次創(chuàng)傷和巨大經(jīng)濟損失，甚至危及生命 [Biomaterials 2020,232:119737]。可見，研發(fā)材料植入相關感染防治策略具有顯著社會和經(jīng)濟意義。為減小醫(yī)療器械植入相關感染風險，人們常利用局部釋放(或固載)抗生素、抗菌肽、抗菌金屬及其化合物(如銀、銅、鋅)等，設計直接針對細菌的抗菌表面[ActaBiomater 2019,83:37-54]。但是，因哺乳動物細胞和細菌具有許多相似的粘附機制，這些設計很難同時滿足可植入醫(yī)療器械表面的抗菌和長期安全性(包括組織整合)需求[Science 1987, 237:1588-1595]，嚴重阻礙這類表面工程技術臨床推廣[Sci Transl Med2012, 4:153rv10]。

組織出血是醫(yī)療器械植入過程中常見癥狀，凝血是傷口愈合最初階段 [AdvancedDrug Delivery Reviews 2018,129:376-393]。此外，血液中含有多種與人體防御或免疫相關的蛋白，如纖維蛋白原、免疫球蛋白(IgG)、補體(C3) [Ann N Y Acad Sci 1987,516:158-72]。由此可見，“流血”這一植入手術常見現(xiàn)象，是預防細菌感染的潛在“靶點”。然而，目前研究報道顯示，血液中蛋白在材料表面吸附，常常因變性(Denature)而失去其原本防御或免疫功能 [American Journal of Clinical Pathology 1995,103:466-471][ActaBiomaterialia 2021,133:58-73]。因此，要利用“流血”現(xiàn)象實現(xiàn)預防細菌感染目的，需要改變醫(yī)療器械材料表面性質，提升其生物相容性，使其有助于吸附蛋白防御或免疫功能的保持。

在醫(yī)療器械材料表面摻入生物相容的化學組分(鈣、鎂等)是提升其生物相容性的重要途徑[Mater Horiz 2018,5:264-267][ACS Appl Mater Interfaces 2015,7:17826-36]。例如鈣摻雜可顯著提升醫(yī)療器械材料的生物相容性，促進組織整合(尤其骨組織)[Biomaterials 2005,26:4717-4727]。但是，僅鈣摻雜并不能防止細菌定植材料表面[專利CN 201210537119.3][Scientific reports 2016,6:21761]，甚至可促進細菌在材料表面增殖[Biomaterials 2001, 22:2043-2048]，亦不利減少醫(yī)療器械植入相關感染。為兼顧醫(yī)療器械抗菌和生物相容要求，常常需要同時使用化學摻雜和抗菌劑，如專利CN201210537119.3利用鈣和銀摻雜。但是這不但會增加醫(yī)療器械制造成本，對植入器械安全性長期管控和臨床應用也不利。