[发明专利]兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物及其制备方法，本发明通过共价接枝及氧化还原反应的方法将碘涂层固定到钛合金上，制得的碘涂层钛片表现出抗菌性能，同时能够促进骨髓间充质干细胞成骨分化，并在模拟体液中促进钙磷矿化层生成；本发明制备工艺简单易行，具有高效、低成本、重复性佳的优势，并可有效改善目前钛合金植入物应用于骨科、口腔颌面外科以及神经外科临床的不足，降低其植入体内后的术后早期感染的发生率及因过度的炎症反应引发植入物松动等相关并发症。

技术领域

本发明涉及骨科、口腔颌面外科、神经外科植入物技术领域，具体地说，涉及一种兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物及其制备方法。

背景技术

钛合金因其优良的生物相容性及其接近骨弹性模量的生物力学特性，使其作为骨修复植入物的代表在临床上广泛应用。然而优秀的骨修复植入物不应仅着眼于骨修复重建，更应该立足于预防复杂的手术并发症以达到最佳的手术效果。骨感染作为最严重的骨科手术并发症之一，局部乃至全身广泛的感染炎症反应及继发的骨缺损及骨坏死极大的延缓了患者的术后康复，造成了大量的医疗经济负担。因此，研发兼具抗菌、促成骨分化、矿化的钛合金植入物应用于骨修复手术迫在眉睫。

钛合金抗菌生物涂层技术因其制备方法多样，选取材料广泛，缓释抗菌，生物相容性可调等特点受到了广泛关注。具有抗菌性能的金属如银、锌、铜；抗菌有机物如季铵盐类以及抗菌肽等均成为钛合金抗菌涂层的研究重点。然而上述抗菌物质因缺乏大量临床实验数据及临床应用经验使其作为植入物涂层的安全性及组织相容性受到质疑，限制了其钛合金涂层产品的临床转化。

聚维酮碘是一种具有抗菌活性的含碘络合物，对细菌、芽孢、病毒及真菌均具有强效杀灭活性。其抗菌谱广、安全性高、刺激性小等优点使其成为外科手术消毒清创的首选，具有悠久的临床实践历史。因此，将聚维酮碘作为抗菌涂层材料生产制造钛合金骨科植入物具有极大的转化前景。

既往日本科学家以聚维酮碘为电解液，通过电镀工艺在钛合金表面涂覆碘涂层并以此方法制备外固定骨钉、脊柱钉棒系统等骨科植入物。相关临床实验显示载碘涂层的钛合金植入物具有较好的抗菌效果及成骨效果。这无疑为载碘涂层钛合金的进一步研究奠定了基础。然而因电镀工艺设备成本高昂、电解液制备条件严格、电镀条件影响因素繁多使其在经济发展各异的地区扩大生产应用受到了一定的制约。

因此，本发明受贻贝粘附蛋白启发，将制备条件简易的聚多巴胺作为表面改性物质引入钛合金涂层制备。聚多巴胺在钛合金表面粘附形成稳定涂层后与聚维酮碘水溶液或碘化钾溶液中的聚维酮碘相结合，制得表面碘密度可调的植入物，并表征其抗菌、促成骨分化及矿化的骨修复生物学特性。

发明内容

本发明的目的是针对钛合金植入物应用于骨科、口腔颌面外科以及神经外科临床的不足，提供一种兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种兼具抗菌、促成骨分化及矿化的载碘钛合金植入物，该植入物以钛合金为基体，钛合金基体表面引入有聚多巴胺涂层，聚多巴胺涂层上共价结合有碘元素；所述碘元素的形式包括：聚维酮碘、碘离子、碘酸根离子、碘离子与碘酸根离子氧化还原反应形成的碘单质；

所述载碘钛合金植入物的制备方法为：

(a)将钛合金基体浸入碱溶液中，60-80℃下反应10-18h，之后取出洗涤，干燥，备用；

所述碱溶液由碱性物质溶于水中得到，浓度为5-10M，所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾；

(b)将经过步骤(a)处理的钛合金基体浸入多巴胺Tris-HCl溶液中，pH＝8-9，25-37℃下反应6-12h，之后取出洗涤，干燥，得到涂覆有聚多巴胺的钛合金植入物；

所述多巴胺Tris-HCl溶液中多巴胺的浓度为1-5mg/mL；