[发明专利]一种兼具抗菌及促成骨细胞功能的医用钛合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，涉及一种功能性钛合金界面的制备方法。

背景技术

钛及钛合金移植体，因为其出色的力学性质和良好的生物相容性，被广泛应用于骨修复等外科手术中。然后，钛移植体植入体内后，与骨以机械整合的方式结合，这种被动的方式将会引发炎症、移位，最终导致移植失败。为了解决这一难题，对钛材进行表面改性以提高其骨整合性成为医用材料研究领域的重要内容。

钛基表面自发形成一层TiO2钝化层，可以提高钛金属的生物相容性和抗腐蚀性，但是自发形成的钝化层无规则的表面形貌，当植入人体后，新生骨组织与植入体只能接触生长，无法形成牢固的骨性键合。要想获得理想的生物材料，使植入时间更长，效果持久，与机体有机结合，钛材料的抗菌、生物相容性等性能仍有待提高。

发明内容

本发明的目的在于提供的一种具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法。利用该方法制备的功能性的钛合金界面有利于提高钛合金的抗菌性能，并且提高其骨整合性，对于钛植入体的成功植入以及在体内长期稳定的存在具有重要意义。

本发明的目的是通过以下措施实现的：

上述医用钛合金制备方法，包括以下步骤：

1)在钛材表面固定聚多巴胺作为连接层；

2)在聚多巴胺固定的钛合金表面结合壳聚糖-月桂酸偶联物构建Ti-PDOP-Chi-LA偶联物。所述壳聚糖-月桂酸偶联物采用酯化反应制得，包括以下步骤：①壳聚糖加入醋酸溶液配制壳聚糖溶液；以甲醇配制月桂酸溶液，EDC水溶液加入月桂酸溶液，用以激活月桂酸的羧基；②将加有EDC的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，搅拌生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中透析，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。

在制备过程中，诸多因素会影响壳聚糖-月桂酸偶联物的合成以及钛材表面层状薄膜的构建，例如酯化反应合成壳聚糖-月桂酸偶联物的时间、月桂酸的浓度、聚多巴胺的浓度和浸泡时间等，不同的控制条件将影响到功能化钛材界面薄膜的形成状况。

步骤1)中聚多巴胺优选浓度为2mg/ml，浸泡时间为12h，表面形成均匀的单层膜，有利于壳聚糖-月桂酸偶联物的进一步吸附和固定。

步骤1)中壳聚糖-月桂酸偶联物浸泡24h，表面形成均匀且厚度适当的薄膜，从而得到功能化钛材界面的薄膜。

制备上述壳聚糖-月桂酸偶联物时月桂酸的浓度为1～2.5％，优选为1％、1.67％、2.5％，反应完成后不易形成白色颗粒状物质，反应更彻底，有利于更好地检测抗菌及骨整合性能。

优选的，上述壳聚糖-月桂酸偶联物采用酯化反应制得。具体地，包括以下步骤：1)以0.5％醋酸溶液配制壳聚糖(浓度为1％)，磁力搅拌过夜，以甲醇配制月桂酸溶液，浓度分别为0.5～5％，以双蒸水配制EDC(125mM)溶液，加入梯度的月桂酸溶液(体积比为1:5)，用以激活月桂酸的羧基，磁力搅拌4h；2)将梯度的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，体积比为3:5，磁力搅拌20～26h,生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中，透析三天，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。更优选的，上述壳聚糖-月桂酸偶联物的制备方法包括以下步骤：1)以0.5％醋酸溶液配制壳聚糖(浓度为1％)，磁力搅拌过夜，以甲醇配制月桂酸溶液，浓度分别为1％，1.67％，2.5，以双蒸水配制EDC(125mM)溶液，加入梯度的月桂酸溶液(体积比为1:5)，用以激活月桂酸的羧基，磁力搅拌4h；2)将梯度的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中(体积比为3:5)，磁力搅拌24h,生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中，透析三天，冷冻，干燥，得到梯度壳聚糖-月桂酸偶联物。

优选的，所述步骤1)利用化学固定法，在钛材表面固定聚多巴胺复合物作为连接层，包括以下步骤：以双蒸水配制Tris-Buffer溶液(10mM,pH 8.5),用配好的Tris-Buffer溶液溶解聚多巴胺(1～2mg/mL)，避光过滤；将钛片浸入20ml聚多巴胺溶液中(避光操作)，包锡箔纸反应10-16h,双蒸水清洗三遍，形成Ti-PDOP。更优选的，以双蒸水配制Tris-Buffer溶液(10mM,pH 8.5),用配好的Tris-Buffer溶液溶解聚多巴胺(2mg/mL)，避光过滤；将钛片浸入20ml聚多巴胺溶液中(避光操作)，包锡箔纸反应12h,双蒸水清洗三遍，形成Ti-PDOP。