[发明专利]负载高铁酸钾的介孔生物活性玻璃修饰的医用钛合金支架及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载高铁酸钾的介孔生物活性玻璃修饰的医用钛合金支架及其制备方法，该钛合金支架的表面修饰有介孔生物活性玻璃层，所述的介孔生物活性玻璃的介孔孔道内负载有高铁酸钾，所述的介孔生物活性玻璃还链接有壳聚糖。该钛合金支架采用3D技术打印。钛合金支架表面修饰的介孔生物活性玻璃有助于提高材料的成骨性能；介孔生物活性玻璃的介孔孔道内负载的高铁酸钾有助于提高支架的抗菌性能；壳聚糖的修饰有利于提高高铁酸钾的稳定性并减缓高铁酸钾的释放，同时有助于进一步提高材料的抗菌和成骨性能；钛合金支架为金刚石点阵结构，有利于新生骨长入材料内部，并配合上述促成骨和抗菌物质的表面修饰，有助于改善其生物学性能。

技术领域

本发明涉及医用材料技术领域，具体涉及一种负载高铁酸钾的介孔生物活性玻璃表面修饰的医用钛合金支架及其制备方法。

背景技术

医用钛合金材料具有比强度高、耐疲劳、耐腐蚀及生物相容性优良等特点，并具有与人体骨相接近的弹性模量，因此被用作硬组织植入材料，具有广泛的临床应用。然而目前的钛合金支架缺乏生物活性，植入人体后因成骨性能较差，并有可能发生术后感染等降低了其临床效应。生物活性玻璃是一类能对机体组织进行修复、替代与再生，具有能使组织和材料之间形成键合作用的材料。其降解产物能够促进生长因子的生成、促进细胞的繁衍、增强成骨细胞的基因表达和骨组织的生长，是迄今为止唯一既能够与骨组织成键结合，同时又能与软组织相连接的人工生物材料。因此将生物活性玻璃材料经过物理化学工艺修饰在医用钛合金植入材料表面将有助于提高其成骨性能。

高铁酸钾(K₂FeO₄)中铁元素处于最高价态，即Fe(VI)，具有极强的氧化性，因此高铁酸钾的负载和释放将有助于提高支架材料的抗菌性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供一种表面修饰有介孔生物活性玻璃，并利用介孔生物活性玻璃的介孔结构负载高铁酸钾的医用钛合金支架，这种支架具有促进骨组织生长和抗菌的性能。

为了达到上述目的，本发明提供了一种负载高铁酸钾的介孔生物活性玻璃修饰的医用钛合金支架的制备方法，该制备方法包含以下步骤：

步骤1，介孔生物活性玻璃的前驱体溶液旋涂到所述钛合金支架表面，并高温煅烧，获得介孔生物活性玻璃层修饰的钛合金支架，记为MBG-Ti；

步骤2，使所述MBG-Ti的介孔生物活性玻璃的介孔孔道内负载高铁酸钾，其包含：

步骤2.1，将所述的MBG-Ti浸渍于有机溶剂，再加入γ-缩水甘油醚丙基三甲氧硅烷，在干燥氮气的保护下回流3～6h；反应结束后，丙酮冲洗支架并真空干燥，获得环氧乙烷修饰的MBG-Ti，记为MBG-Ti-G；

步骤2.2，将所述的MBG-Ti-G浸渍到高铁酸钾水溶液中，震荡1～3h后，静置，再用pH 10～13的缓冲溶液冲洗，常温真空干燥，获得负载高铁酸钾的MBG-Ti-G，记为K@MBG-Ti-G；

步骤3，将所述的K@MBG-Ti-G浸渍于苯甲酰基壳聚糖的二甲亚砜溶液，震荡6～12h，再用二甲亚砜冲洗，常温真空干燥，得到负载高铁酸钾并链接壳聚糖的介孔生物活性玻璃修饰的钛合金支架。

较佳地，步骤1中，所述的介孔生物活性玻璃的前驱体溶液的制备方法为：按重量计，9～15份的EO₂₀PO₇₀EO₂₀溶于160～200份的乙醇溶液中，在室温下搅拌1h后入15～25份的正硅酸乙酯、3～6份的四水合硝酸钙、1～3份的磷酸三乙酯和2～6份的0.5M的盐酸溶液，并继续在室温下搅拌24～30h。

较佳地，步骤2.1中，所述的有机溶剂与所述的γ-缩水甘油醚丙基三甲氧硅烷的体积比为(1～10):1。