[发明专利]一种医用钛金属材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物医用材料的表面改性领域，尤其涉及一种医用钛金属材料及其制备方法。

技术背景

随着医疗技术发展，医用钛金属被作为牙种植体和骨种植体等种植材料广泛应用在牙列缺损、骨头损失等疾病治疗，在挽救人的生命方面发挥了重要作用。然而该类手术的感染率很高，可能会导致大量抗生素治疗、去除种植体甚至死亡等严重后果。种植体相关感染高发的主要原因有两点：菌斑在种植体表面聚集和种植体骨结合界面抵抗能力低下。因此，需要提高钛金属的抗菌性能和促进成骨细胞生长功能。

细菌在材料表面的生长，分成三步：首先是细菌在材料表面的粘附，然后是细菌的繁殖，最后形成稳定的生物膜。一旦细菌在材料表面形成生物膜，杀菌剂就很难对细菌发挥作用。因此，具备抵抗细菌粘附功能的材料，可有效避免细菌产生的感染问题。乙二醇类化合物对材料表面修饰被认为是抵抗细菌粘附最有效的方法。但是这种修饰方法不能提供成骨细胞在材料表面的固定和生长。

分子印迹的概念由Southern在1975年首先提出，近年来分子印迹技术发展极为迅速。当模板分子(印迹分子)与聚合物单体接触时会形成多重作用点，通过聚合过程这种作用就会被记忆下来，当模板分子除去后，聚合物中就形成了与模板分子空间构型相匹配的具有多重作用点的空穴，这样的空穴将对模板分子及其类似物具有选择识别特性。

因此，开发一种新的医用钛金属材料及其制备方法，在引入乙二醇类化合物提高材料抗细菌粘附能力的同时，利用分子印迹的技术在钛金属材料表面引入与成骨细胞相匹配的作用点提高材料促成骨细胞功能非常重要。

发明内容

本发明的目的在于针对一般生物医用材料的不足，提供一种医用钛金属材料及其制备方法，通过在钛金属表面先引入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷附着层，再引入聚乙二醇类化合物附着层，既提高聚乙二醇类化合物在钛金属表面的附着能力，防止脱落，又利用聚乙二醇类化合物提高钛金属抗细菌粘附能力，避免细菌在钛金属表面粘附繁殖。

本发明的另一个目的是，在引入聚乙二醇类化合物附着层的过程中利用分子印迹方法，使钛金属材料具有对成骨细胞分子有效识别的功能，有利于成骨细胞在该材料表面固定生长。

本发明提供的技术方案是：

一种医用钛金属材料，其具有抗细菌粘附和促成骨细胞生长功能，其中，所述包括：

医用钛金属基体；

第一附着层，其为3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷附着层，其附着在所述基体的表面，通过共价键与所述基体相连；

第二附着层，其为聚乙二醇类化合物附着层，其附着在所述第一附着层的表面，通过化学键与第一附着层相连；

其中，所述第二附着层中还具有与成骨细胞空间构型相匹配的空穴。

优选的是，所述的医用钛金属材料中，所述聚乙二醇类化合物由甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚脂和双甲基丙烯酸乙二醇脂在乙醇环境下发生交联反应得到。

优选的是，所述的医用钛金属材料中，所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚脂的分子量为：900-1100，所述双甲基丙烯酸乙二醇脂的分子量为：200-300。

优选的是，所述的医用钛金属材料中，所述空穴是使用分子印迹方法，在所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚脂和双甲基丙烯酸乙二醇脂发生交联反应的过程中引入成骨细胞，然后再使用胶原酶去除成骨细胞得到的。

一种医用钛金属材料的制备方法，其中，所述包括以下步骤：

步骤一、预处理：将基体钛金属用丙酮、乙醇和蒸馏水依次超声30分钟，80℃真空干燥，然后将钛片浸泡于体积分数为5％的3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小时，蒸馏水洗净，干燥，得到处理过的钛片；

步骤二、分子印迹方法结合表面引发原子转移自由基聚合法进行表面改性：将甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯、双甲基丙烯酸乙二醇酯加入水和乙醇中，搅拌均匀，加入成骨细胞，搅拌均匀；加入面积为1×1cm²钛片，加入CuBr和α-溴代苯乙酸甲酯，通氮气保护下100℃反应30分钟；

步骤三、后处理：反应结束后，取出钛片，蒸馏水洗净后放入装有1％I型胶原酶2ml的瓶中，消化30秒；取出钛片，蒸馏水洗净后超声10分钟，取出于80℃真空干燥，得到本发明的产品。

优选的是，所述的医用钛的制备方法中，所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯的用量为70-90mmol，所述甲基丙烯酸乙二醇酯用量为20-40mmol，所述水的用量为40-60ml，所述乙醇用量为10-20ml。