[发明专利]具有消除表面生物膜功能的医用钛植入体的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有消除表面生物膜功能的医用钛植入体的制备方法，包括以下步骤：首先通过“一锅法”合成介孔聚多巴胺(MPDA)纳米颗粒，同时通过双酸腐蚀以及氨基化硅烷偶联剂(APTES)修饰构建表面氨基化的钛材，通过Michael加成反应将MPDA纳米颗粒整合到钛材表面；其次，锚定在钛材表面的MPDA可作为光热材料和光敏剂载体，MPDA中具有丰富的芳香环可通过π‑π堆积相互作用促进了光敏剂(吲哚菁绿，ICG)的大量负载；最后，在MPDA表面可通过Michael加成反应进一步修饰生物相容性的RGD多肽，将所改性后的钛材命名为Ti‑M/I/RGD。

技术领域

本发明涉及生物医用材料领域，具体是一种具有消除表面生物膜功能的医用钛植入体的制备方法。

背景技术

细菌倾向于将自己组织成粘稠而强大的多细胞群落，称为生物膜，能够抵御宿主免疫系统、抗生素和环境压力。临床上，与骨植入相关的感染主要是由生物膜中的细菌引起的，而不是由浮游生长的悬浮细菌造成的。一旦生物膜形成，植入体置换手术是不可避免的，这给患者带来了沉重的经济负担。到目前为止，已有许多实质性的表面改性策略来防止生物膜的形成或破坏已形成的生物膜，比如，抗粘附界面，抗生素、抗菌肽、银纳米颗粒、DNA酶I等整合的界面。但在一些特殊情况下，植入体的抗菌界面失效仍可能出现细菌感染，甚至生物膜的形成。因此，迫切需要开发一些非手术或非侵入性的治疗方法以对抗已在植入体上形成的生物膜。

近年来，由于极小的侵袭性、较深的组织穿透性和较高的选择性，近红外光触发的的光热治疗(PTT)在纳米医学领域得到了越来越多的关注。并且，PTT被认为是一种很有前途的抗菌策略，它可以将光能转化为局部热能以破坏细菌的完整性或生物膜的结构。但是，单独使用PTT杀死细菌需要较高的局部温度，可能造成组织损伤。因此，PTT与其它抗菌策略的协同应用尤其值得考虑，这对于抑制细菌感染或消除建立生物膜具有显著的效果。光动力治疗(PDT)是一种具有潜力的抗菌策略，PDT产生的活性氧(ROS)破坏细菌膜的完整性，从而安全的PTT温度可显著提高生物膜清除效率。

但是，良好的抗生物膜能力与潜在的细胞毒性是同时存在的。因此，对钛基植入材料进行表面改性，赋予钛植入体非置换性的生物膜消除能力和生物膜消除之后的骨整合性能，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有消除表面生物膜功能的医用钛植入体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:

1)利用合成介孔聚多巴胺(MPDA)纳米颗粒；

1.1)称取聚氧乙烯聚氧丙烯(F127)倒入反应器中，并量取的三甲苯(TMB)加入反应瓶中，依次倒入蒸馏水和乙醇，室温下搅拌；

1.2)将盐酸多巴胺和三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶于蒸馏水中，再将溶解后的混合物加入到上述1.1)的混合液中，室温下充分反应；

步骤1.1)～1.2)中，聚氧乙烯聚氧丙烯的质量(mg)、三甲苯的体积(mL)、步骤1.1)的蒸馏水的体积(mL)、乙醇的体积(mL)、盐酸多巴胺的质量(mg)、三羟甲基氨基甲烷的体积(mL)、步骤1.2)的蒸馏水中的体积(mL)之比为：(2000～4000)∶(2～5)∶(500～1000)∶(500～1000)∶(200～800)∶(200～1000)∶100

1.3)将1.2)反应后得到的产物进行离心处理，离心得到的沉淀是非介孔多巴胺纳米颗粒。将上述分散在在乙醇和丙酮混合液中，超声以去除模板，离心收集得到的介孔聚多巴胺纳米颗粒

本步骤中，乙醇和丙酮的配比为1∶(1～3)

2)利用双酸腐蚀在钛材表面形成大量的羟基，并对其进行进一步的氨基化修饰；