[发明专利]一种HAase/NIR响应性钛植入体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种HAase/NIR响应性钛植入体及其制备方法和应用。本发明的技术方案是制备改性的钛基植入体，使用微量的抗生素结合相对安全温和的PTT治疗的策略，实现环丙沙星的响应性释放，赋予了钛基植入体良好的术后抗感染性能及促进骨损伤修复的功能。本发明构建了光热纳米药物递送体系局部给药系统，大大减少了抗生素的使用，联合温和的PTT疗法，构建了药物响应性释放且可促进骨再生的植入体表面，既能达到良好又生物安全的抗菌效果，又能促进骨组织修复和再生。

技术领域

本发明属于人体植入材料技术领域，具体涉及一种HAase/NIR响应性钛植入体及其制备方法和应用。

背景技术

随着人民生活水平的提高、社会医疗条件的改善，以及人口老龄化程度的增加，临床上牙科和骨科植入体的使用量逐年上升。钛及其合金因其优良的生物相容性、力学性能、耐腐蚀性而被广泛用作骨修复植入体应用于骨科手术中。在钛植入体治疗的后期，钛氧化层开始吸收离子、蛋白质和多糖，然后成骨细胞和其他免疫细胞和炎症细胞开始迁移到骨种植体表面，导致紧密的骨附着。钛种植体-骨宿主界面被创建，这意味着允许骨附着并导致骨锚定。这个过程被称为骨整合，它是植入体成功治疗这些严重骨科疾病的关键因素。然而，在临床应用时，钛植入体植入后的细菌感染，特别是耐药菌感染，会导致植入体植入失败。且由于钛植入体表面固有的生物惰性，会造成其与周围骨整合能力不足，从而引发植入体的松脱的问题。

金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus,S.aureus)是钛植入体感染中最常见的病原体，且如今耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistant Staphylococcusaureus,MRSA)感染也呈上升趋势。近年来，基于近红外(Near Infrared，NIR)的光热治疗(Photo thermal therapy，PTT)，在植入体表面的细菌感染治疗研究上受到重视。光热灭菌可以解释为近红外下局部高温对微生物细胞膜中的蛋白质或酶造成不可逆的损伤，导致细胞内容物外泄，进而影响细菌的生理活动，甚至杀死细菌。但要实现对细菌的有效杀灭，如果仅通过基于近红外的光热治疗，需要产生较高的温度，其代价是对周围的正常细胞和组织造成损害。

发明内容

为了有效和可持续地解决背景技术中的问题，迫切需要设计和开发具有良好的抗菌和骨整合能力且低副作用的钛植入体，从而实现植入后的抗感染和促进骨修复功能。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种HAase/NIR响应性钛植入体及其制备方法和应用。本发明中HAase/NIR响应性钛植入体的制备方法包括以下步骤：

S1：对钛基底进行预处理，然后在预处理后的钛基底上形成羟基磷灰石微结构，得植入体基底；

S2：制备中空介孔聚多巴胺纳米颗粒；

S3：利用S2制备得到的中空介孔聚多巴胺纳米颗粒装载环丙沙星，得载药纳米颗粒；

S4：将载药纳米颗粒锚定到植入体基底上；

S5：将改性透明质酸涂覆到经S4处理后的植入体基底表面，即得。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，钛基底预处理的方法为微弧氧化。

进一步，钛基底上羟基磷灰石微结构的形成包括以下步骤：

S1：以钛棒作为阴极、预处理后的钛基底作为阳极、乙酸钙和β-甘油磷酸钠的混合溶液作为电解液构建电沉积装置，然后在400～450V的电压下反应5～8min；

S2：将经过S1处理后的钛基底放入碱液中，于180～200℃下反应5～8h，即得。

进一步，乙酸钙和β-甘油磷酸钠的混合溶液中乙酸钙的浓度为0.4M，β-甘油磷酸钠的浓度为0.05M；碱液为pH＝9的氢氧化钠溶液。