[发明专利]载银抗菌型的人工关节及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种载银抗菌型的人工关节及其制备方法，特别涉及一种选用纯 钛或钛合金加工基体，采用碱液水热合成技术获得微孔钛酸钠生物活性涂层，通 过溶液浸渍离子交换掺银，使用离心负载技术负载骨形态发生蛋白的人工关节及 其制备方法，属于人工关节材料技术领域。

背景技术

目前，人工关节植入人体的病例数量每年可达120万例，是国内外骨科需求 量最大的植入材料之一。通常使用的人工关节是金属材料，因其是生物惰性材料， 与人体骨组织之间不能形成牢固的生理结合，在植入几年后，常常会发生松动、 下沉，导致人工关节置换失败，二次手术不可避免。采用表面改性技术在人工关 节金属基体表面制备生物涂层(膜)，可降低人体环境下有害金属离子的溶出， 提高其生物相容性和生物活性，使得人工关节与人体骨组织之间形成牢固的生理 结合。

据研究表明银具有广谱抗菌、杀菌效率高、不易产生抗药性等特点，它接触 微生物并与菌体蛋白酶的-SH基结合，使微生物丧失活性而致细菌死亡。此外 银可与致病菌DNA碱基结合并形成交叉链接，置换嘌呤和嘧啶中相邻氮之间的 氢键，使DNA变性而不能复制，起到抑制或杀灭细菌的效果。进行外科移植的 人工关节，在植入前后都或多或少的会与外部环境接触，从而发生污染。而掺入 银元素的人工关节材料，能够极大的提高人工关节自身的抗菌消毒能力，增强其 临床应用上的安全性。但是银离子易随人体血液循环排出体外，必须要寻找合适 方法控制其缓慢释放。

骨形态发生蛋白(BMP)是广泛存在于骨基质中的一种低分子糖蛋白多肽，可 以作用于间充质细胞表面受体，诱导血管周围的未分化间充质细胞和骨髓基质细 胞转化为软骨和骨细胞，具有诱导骨形成的生物特性。在人工关节表面负载骨形 态发生蛋白(BMP)，可以显著提高植入初期人工关节表面诱导成骨的能力。但 是BMP易被较快吸收、降解，必须要有合适的载体起到提高其释放周期的作用。

人体硬组织的主要无机质是钙磷相，而钛酸钠盐在体液中可以转变为水合二 氧化钛，使金属表面原位形成许多Ti-OH基团，从而诱导体液中的钙、磷沉积， 形成磷灰石层(Ceramics International，1996，79(24)：1127-1129)。另外由于钛酸 钠晶体的特殊结构，使得钠离子有着很强的交换能力，可以与多种阳离子进行置 换，从而进行离子缓释，加强钛酸钠结构层的功能性。同时表面微孔的特殊形貌 增大了比表面积，使得钛酸钠结构层在负载能力方面得到极大的增强。

制备具有生物活性的钛酸钠结构的常用方法是碱液水热合成技术。中国专利 ZL02117866.6“一种制备水合钛酸钠盐以及系列钛酸盐纳米管的工艺方法”公开 了一种基于碱液水热合成技术制备钛酸钠纳米结构的方法，即在密闭容器中使用 二氧化钛粉体或者偏钛酸粉体与氢氧化钠溶液进行水热反应，最终制得具有管状 结构的分散的钛酸钠盐。但该制备方法只能制备出分散的钛酸盐结构，并没有涉 及金属基体表面的制备。而钛酸钠作为一种极具潜力的生物医用材料，还很少有 应用于人工关节材料技术领域。因此寻找合适的工艺在人工关节金属基体表面制 备具有特殊结构的钛酸钠生物活性涂层，并且增强其功能性和负载能力，将越来 越受到人工关节材料技术领域的重视。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对人工关节材料上述不足，提出一种具有微量 元素银缓释功能，并且可以显著提高植入初期人工关节表面诱导成骨能力的人工 关节及其制备方法。

技术方案：这种载银抗菌型的人工关节在金属基体表面有一层采用碱液水热 合成技术制备的具有微孔结构的钛酸钠生物活性层，其表面利用溶液浸渍离子交 换进行掺银，并且使用离心负载技术复合有骨形态发生蛋白(BMP)。具有微孔 结构的钛酸钠生物活性层与金属基体结合强度高，由于钛酸钠微孔结构交替堆叠 生长于基体表面，具有很好的生物活性并且能促进磷灰石层的沉积生长，银元素 掺入后在人工关节表面缓释，可有效的杀菌、消毒，提高其植入安全性，同时微 孔结构也是BMP的理想载体。人工关节与BMP复合通常采用离心负载技术， BMP可通过离心效应与毛细管效应的双重作用深入渗透到微孔钛酸钠涂层中， 使人工关节表面BMP的携带量大大提高。人工关节植入人体后，其表面BMP 释放周期延长，有利于BMP诱导成骨作用的充分发挥。

本发明通过以下技术方案加以实现：