[發明專利]一種抗菌促成骨雙功能鈦金屬骨科植入物及其制備方法

有效

• 申請號: 202210570697.0
• 申請日: 2022-05-24
• 公開（公告）號: CN114949374B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發明（設計）人: 陳鵬鵬;蘇世興;周藝峰;聶王焰;徐穎;曾少華
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: A61L31/02
• 分類號: A61L31/02;A61L31/08;A61L31/16;A61L31/14;A61L31/06;C25D11/26
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 盧敏

本發明公開了一種抗菌促成骨雙功能鈦金屬骨科植入物及其制備方法，是在鈦金屬表面制備二氧化鈦納米管陣列膜后，再在表面接枝金屬?磷酸鹽雙層膜和PHMB。本發明獲得的鈦金屬具有增強的抗菌性能和成骨活性，可以廣泛用作臨床醫用材料。

技術領域

本發明涉及抗菌骨科植入物領域，具體為一種抗菌促成骨雙功能鈦金屬骨科植入物及其制備方法。

背景技術

開放性骨折是骨科創傷中的常見病、多發病，是指由于直接或間接暴力因素，導致骨折部位的皮膚及軟組織破裂，骨折端與外界直接相通，頻發的各種交通事故所造成的開放性骨折亦日趨嚴重、復雜，治療亦愈加困難。在開放性骨折的治療中，有效控制感染是決定成功的關鍵。由于皮膚軟組織的破損，導致骨質直接和外界相通并接觸細菌而污染。隨著細菌在傷口內的增值，逐漸導致嚴重的感染。即使患者能夠得到及時正確的清創、沖洗、固定、閉合、抗感染等治療，感染仍時有發生。最終可導致骨折不愈合、創傷性骨髓炎等，延長治愈時間，增加手術次數，而嚴重者甚至導致截肢或者死亡，給患者帶來了巨大的精神和物質上的負擔。據報道，各種不同類型的開放性骨折其感染率分別為I型0％到2％，II型2％到5％，IIIA型5％到10％，IIIB型為10％到50％，ⅢC型25％到50％。因此，如何更有效的控制感染成為臨床醫師最為關注的問題。近年來，隨著越來越多抗生素緩釋系統輔助治療開放性骨折研究的開展，現已普遍認為，抗生素局部緩釋系統在開放性骨折的治療中具有重要的意義。局部抗生素緩釋系統一方面可以準確的在病灶局部產生較高的藥物濃度，同時又降低了血清藥物濃度，從而降低了藥物的毒副作用。但是局部抗生素的治療存在抗生素過度使用導致多重耐藥菌出現的問題，進而產生更大的風險。

鈦(Ti)及其合金由于其出色的機械性能、耐腐蝕性和生物相容性而被廣泛用作骨科、整形外科和牙科應用的可植入材料。但是，原始Ti表面是機會性病原體的良好繁殖地。此外，由于其生物惰性，原始Ti不能充分誘導或刺激特定的細胞行為，最終導致與周圍骨組織的整合不良并阻礙新骨形成。原始Ti的這些缺點可能導致植入失敗甚至組織壞死，嚴重時甚至需要移除植入物和重復手術，給患者帶來疼痛和經濟負擔。因此，非常需要具有增強的抗菌活性和利于成骨細胞生長的Ti基植入物。

迄今，已經報道了可改善Ti基植入物生物活性的方法有水熱處理、陽極氧化、微弧氧化和等離子體浸漬等。其中，陽極氧化法因制備工藝簡單、成本低廉而被廣泛用于蝕刻Ti基底并在其表面形成二氧化鈦納米管(TNT)。TNT的管狀陣列結構可以擴大Ti的表面積，提高其表面粗糙度。此外，具有適當直徑(約70nm)的TNT可有效改善Ti基底的生物活性。具體而言，TNT能夠通過影響纖維蛋白原和纖連蛋白的吸附，調節細胞信號通路并通過其納米粗糙度影響細胞反應，促進成骨前細胞的分化。此外，管狀結構經常負載殺菌劑以賦予TNT抗菌能力。通常將重金屬基殺菌劑如銀加載到TNT中，然后釋放TNT以發揮殺生物作用。然而，由于重金屬離子/納米粒子的劑量依賴性、細胞毒性等潛在的健康風險限制了該方法的規模化使用。同樣，將抗生素負載到TNT中也可有效預防BAI的發生，但抗生素的過度使用又會導致多重耐藥菌的出現，進而產生更大的風險。近年來，通過共價接枝在Ti基底表面引入具有抗菌活性的分子進而在其表面形成不可浸出涂層的方法，因其高穩定性和長效抗菌性而備受關注。

可通過共價接枝方式引入Ti基底的抗菌分子種類較多，如何選擇合適的抗菌分子，并以恰當的方式將其接枝到Ti基底上，是該策略得以成功實施的關鍵，進而獲得既具有較高的抗菌活性、又利于成骨細胞的生長，同時穩定性高的植入物。

近幾年胍類抗菌劑在國內外作為新一代消毒劑經常被報道，常用的胍類抗菌劑有聚六亞甲基單胍和聚六亞甲基雙胍及其聚胍類衍生物等。其特殊的高分子聚合物結構，使之毒性降低，且殺菌效果更加優異，已被廣泛應用于醫療衛生、家庭生活、食品工業等各個領域，并且隨著對胍類消毒劑性質和功效的研究，其應用得到了不斷的發展。