[发明专利]载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料及制备方法

说明书

本发明公开了一种载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料及制备方法，它由磷酸钙陶瓷及负载在磷酸钙陶瓷表面的纳米银/黄连素复合缓释涂层构成。由磷酸钙陶瓷原料粉末烧结制备磷酸钙陶瓷，采用丝素蛋白原位还原硝酸银制备纳米银，并掺入黄连素分子，得到纳米银/黄连素混合液，纳米银/黄连素混合液通过聚多巴胺连接于磷酸钙陶瓷表面制得载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料。本发明将黄连素与纳米银颗粒的抗菌效果相结合，充分发挥黄连素促进细胞成骨分化的潜在性作用。黄连素与纳米银存在协同抗菌作用，使得纳米银浓度降低，有利于降低植入材料的细胞毒性。该复合材料可应用于骨缺损修复与口腔种植体。

技术领域

本发明属于生物陶瓷材料领域，具体涉及一种载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料及制备方法。

背景技术

磷酸钙基生物活性陶瓷材料与骨组织在无机结构及化学成分上的具有相似性，植入体内后，材料表面钙磷离子溶解和沉积使新生的骨晶体直接沉积于类骨磷灰石表面上，可促使骨细胞增殖分化，使骨组织与植入材料形成紧密、稳定的结合，并促进新骨形成。这些优良的性能使其在临床上得到广泛的应用。但这种生物活性陶瓷植入材料也存在缺点，无法抑制细菌生长，导致出现感染等。

为了解决感染问题，已开发出各种功能性涂层并证明其有效赋予种植体。其中含银涂料以其优异的性能，包括广泛的抗菌谱，良好的生物膜抑制能力以及优良的稳定性而引起了广泛的关注。与其他银化合物相比，纳米银具有更高的抗菌活性，因其能粘附在细菌表面，以改变细菌膜性质并造成DNA的破坏。纳米银颗粒可以通过与含硫醇蛋白相互作用来破坏其活性，从而释放具有抗菌特性的银离子。由于纳米银可能同时发挥几种杀菌机制，因此细菌难以抵抗银。家蚕丝素蛋白由于具有生物相容性和底物识别能力，通常用于生物医学涂层。丝素蛋白可将Ag+还原为纳米银颗粒,同时将生成的纳米银颗粒形成均匀、稳定的体系。但是纳米银颗粒存在着较强的细胞毒性，这也是限制高浓度使用纳米银的重要原因。

黄连素是一种从黄连、黄柏、三颗针等植物中提取出的苯并异喹啉类季铵型生物碱，具有显著的抑菌作用。不同于化学药物的快速杀菌作用，黄连素的抗炎作用起效慢。然而黄连素可以结合细菌几个细胞内和细胞外靶点，优于一般化学药物作用于单一靶点。在体外，黄连素破坏细胞表面结构，如菌毛或生物膜来阻断病原体对宿主的粘附，但细胞粘附结构的破坏不会导致细胞死亡，黄连素的作用是减少病原体和宿主之间的粘附。黄连素除了具有抗菌性外，还具有促进骨形成的特性。其不仅可以通过抑制破骨活性，还能通过促进成骨细胞分化而增强新骨组织形成。深入的研究表明黄连素的促成骨机制与Runx2/Osterix、Wnt/β-catenin、MAPK等多通路相关。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为：如何解决现有的磷酸钙基生物活性陶瓷材料负载纳米银颗粒存在着较强的细胞毒性导致无法使用高浓度纳米银来抗菌的问题。

本发明的技术方案为：一种载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料，它由磷酸钙陶瓷及负载在磷酸钙陶瓷表面的纳米银/黄连素复合缓释涂层构成。

本发明还公开了一种载纳米银和黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料的制备方法，由磷酸钙陶瓷原料粉末烧结制备磷酸钙陶瓷，采用丝素蛋白原位还原硝酸银制备纳米银，并掺入黄连素分子，得到纳米银/黄连素混合液，纳米银/黄连素混合液通过聚多巴胺连接于磷酸钙陶瓷表面制得载纳米银/黄连素缓释涂层的磷酸钙陶瓷材料。

进一步地，本发明的制备方法，包括如下步骤：

(1)配置质量浓度为1-5％的丝素蛋白水溶液；

(2)向步骤(1)所得丝素蛋白水溶液中加入硝酸银和黄连素，得到硝酸银浓度为1-10mmol/L、黄连素浓度为60-200mg/L的混合液；

(3)将步骤(2)得到的混合溶液进行紫外光照，得到纳米银/黄连素/丝素蛋白混合溶液；