[发明专利]一种抗菌与生物相容性骨植入材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种抗菌与生物相容性骨植入材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种抗菌与生物相容性骨植入材料，包括骨植入材料以及形成于骨植入材料表面的复合抗菌层；所述复合抗菌层通过将含碳等离子体或含硅等离子体注入到骨植入材料表面层得到过渡层，再将含氮等离子体或含磷等离子体注入到过渡层得到；所述含碳等离子体、含硅等离子体、含氮等离子体和含磷等离子体中均不包含氢元素和氧元素；所述抗菌与生物相容性骨植入材料的相对表面电势为0.01～0.5V。本发明采用等离子体注入技术构建高电势表面，赋予骨植入材料表面抗菌和生物安全性。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域。更具体地，涉及一种抗菌与生物相容性骨植入材料及其制备方法和应用。

背景技术

植入材料主要包括关节替换、接骨板、骨植入材料和牙种植材料，由于植入材料本身不具备抗菌抗感染能力，在临床使用过程中易于发生细菌定植，诱发组织炎症，而依靠药物降低骨植入材料周围炎症发生的方法存在着作用时间短，易产生耐药性等缺点。因此对其进行抗菌改性，增强其抗菌、抗感染能力，是预防种植体周围炎症，改善临床应用成功率的主要方法。

然而当前赋予骨植入材料抗菌性能的方法主要集中在表面化学接枝、在骨植入材料本体引入抗菌剂等方法，效果却不十分理想。例如通过表面化学接枝将抗菌肽接枝到骨植入材料表面，不仅抗菌肽的成本较高，而且结合不牢，在骨植入材料植入过程中，容易使抗菌涂层脱落；另外通过多巴胺修饰种植体后将抗菌剂接枝到种植体表面存在着接枝过程中化学残留的问题，而且在体内复杂的环境下抗菌效果也不持久；除此之外，通常使用的引入抗菌剂的方法，存在着离子析出问题，具有潜在的细胞毒性。

专利CN106702341A提出了一种基于等离子体浸没离子注入技术的聚醚醚酮材料改性方法，在不降低主体材料优异的力学性能的同时能够极大地提高聚醚醚酮材料表面的生物活性，使其具有优异的生物相容性。然而该方法引入了大量氢元素和氧元素，影响材料的表面电势，不能达到杀灭细菌的效果，另外，由于此方法提高了材料的表面能，更有利于细菌的黏附，因此进一步影响材料的抗菌性能。

因此，本发明提供了一种抗菌与生物相容性骨植入材料及其制备方法和应用，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种抗菌与生物相容性骨植入材料。

本发明的第二个目的在于提供一种抗菌与生物相容性骨植入材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种抗菌与生物相容性骨植入材料的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种抗菌与生物相容性骨植入材料，包括骨植入材料以及形成于骨植入材料表面的复合抗菌层；所述复合抗菌层通过将含碳等离子体或含硅等离子体注入到骨植入材料表面层得到过渡层，再将含氮等离子体或含磷等离子体注入到过渡层得到；所述含碳等离子体、含硅等离子体、含氮等离子体和含磷等离子体中均不包含氢元素和氧元素；

所述抗菌与生物相容性骨植入材料的相对表面电势为0.01～0.5V。本发明中所述过渡层以及复合抗菌层中均不包含氢元素和氧元素；氢元素、氧元素的存在会导致材料的表面相对电势不能达到杀灭细菌的要求，影响材料的抗菌效果；本发明的相对表面电势较高，在赋予材料生物相容性的同时，也具有优异的抗菌效果。

为了赋予骨植入材料优异的抗菌性能，本发明通过将能形成稳定结构的碳或硅等离子体以及能提高表面电势的含氮等离子体或含磷等离子体注入骨植入材料表面，在骨植入材料表面形成了复合抗菌层；通过高含量的碳或硅化学结构与骨植入材料形成碳化结构或硅化结构，增强与骨植入材料基材之间的结合力、不易脱落，有效维持表面力学强度、耐磨性好，随后注入氮或磷等离子体与碳或硅结构反应，生成含氮或含磷化学结构可以有效赋予较高的表面电势，达到赋予优良的抗菌活性和生物活性。

优选地，所述含碳等离子体的碳源为石墨或不定形碳。