一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法技术

一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，涉及医用植入材料。提供可显著降低植入体材料表面银复合膜层的细胞毒性，并保持优异抗菌性，主要应用于骨、齿替换及组织再生医学的植入物表面抗菌改性的一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法。将待处理的医用植入材料预处理；配制含AgNO3、短肽和电解质或还原性物质的溶液，在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层。可显著降低植入体材料表面纳米银膜层的细胞毒性，且保持优异的抗菌特性。可应用于多种植入物表面的无毒抗菌改性。工艺简单、投资少、可广泛应用于医用植入体表面改性，可规模化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用植入材料，尤其是涉及一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法。
技术介绍
近年来，医用植入材料，包括钛及其合金、不锈钢、陶瓷及聚合物等医用植入体，已被广泛地应用于外科植入材料，如人工关节、牙种植体、血管支架、骨板骨钉以及其他植入物和医疗器械。生物无机非金属复合材料和高分子材料等广泛应用于人体软、硬组织修复体、人工器官等方面。医用植入材料的抗菌性在植入初期非常重要，纳米银作为一种广谱抗菌剂引入医用植入材料的表面，可有效提高材料表面抗菌性，大幅度降低植入体因植入初期致病菌在植入体表面的黏附和生长，进而降低术后感染。然而Ag纳米粒子的引入在一定程度存在细胞毒性增加的风险，如何保持植入体表面抗菌特性，又能大幅度降低或消除毒性，是当今医用生物材料表面功能化的一大挑战，亟需研究解决。短肽是两个或以上的氨基酸脱水缩合形成若干个肽键组成一个肽，多个肽进行多级折叠组成一个蛋白质分子，短肽具有极强的活性和能量，是细胞极佳的营养剂。短肽如丙谷二肽(N-(2)-L-丙氨酰-L-谷氨酰胺)，已作为肠外营养药品广泛应用于严重感染、复合性折、创伤、大手术、面积烧伤，化学毒物伤害、辐射伤害、有害物伤害病人的治疗和恢复。在市场上有多家企业生产的丙谷二肽注射液产品销售。短肽对于处于恶劣环境和状态的细胞有明显的调节作用，可有效恢复细胞状态。
技术实现思路
本专利技术目的是提供可显著降低植入体材料表面银复合膜层的细胞毒性，并保持优异抗菌性，主要应用于骨、齿替换及组织再生医学的植入物表面抗菌改性的一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法。本专利技术包括以下步骤：1)将待处理的医用植入材料预处理；在步骤1)中，所述医用植入材料包括医用植入金属、医用陶瓷、医用高分子材料、医用植入体等；所述医用植入金属包括钛、钛合金、不锈钢等；所述预处理可采用砂纸对待处理的医用植入材料表面逐级打磨去除氧化膜，再依次浸泡于丙酮、乙醇、去离子水中超声除油清洗后，干燥；2)配制含AgNO3、短肽和电解质或还原性物质的溶液，在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层。在步骤2)中，所述短肽可选自二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽、九肽等中的一种；所述电解质可选自NaNO3等，作为电沉积过程的支持电解质；所述还原性物质可选自葡萄糖、多巴胺等中的一种；所述在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层可采用脉冲电沉积法、银镜反应、紫外光还原法或多巴胺还原法等在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层；所述脉冲电沉积法的具体步骤可为：电解液含AgNO30.001～0.1mol/L和NaNO30.001～0.1mol/L/L，短肽的摩尔浓度为0.001～1mol/L，以待处理基底(可导电)为工作电极，铂片为对电极，脉冲电流密度为1～50mA/cm2，电流通断比为0.1/0.3，脉冲圈数为10～1000圈；所述银镜反应的具体步骤可为：现配银氨溶液，在银氨溶液中添加摩尔浓度为0.1～10mol/L葡萄糖溶液，得混合溶液，银氨溶液与葡萄糖溶液的体积比为5∶3，短肽的摩尔浓度为0.001～1mol/L，将待处理基底浸入混合溶液中，反应后用去离子水冲洗、晾干，反应时间为1～60min；所述紫外光还原法的具体步骤可为：配制含AgNO3和短肽的混合溶液，所述AgNO3溶液的摩尔浓度为0.001～1mol/L，短肽的摩尔浓度为0.001～1mol/L，将待处理基底浸入混合溶液中，用去离子水冲洗、晾干，浸泡1～30min，取出后放在汞灯(200W，100mW/cm2)下照射，光照时间为10～60min；所述多巴胺还原法的具体步骤可为：以Tris-HCl缓冲液配制质量浓度为0.01～2.0mg/ml的多巴胺溶液，pH为8～10；配制AgNO3/短肽溶液，AgNO3的摩尔浓度为0.01～1mol/L，短肽的摩尔浓度为0.001～1mol/L，将阳极氧化后的钛或钛合金浸入多巴胺溶液进行多巴胺聚合反应，震荡或搅拌1～48h，用去离子水冲洗、晾干，再浸入AgNO3/短肽溶液进行银还原反应，震荡或搅拌，还原反应时间为1～48h，用去离子水冲洗、晾干。本专利技术将短肽引入纳米银膜层的构筑过程，可在显著优化膜层表面结构，并且使植入体周围丙谷二肽浓度局部增加，有效发挥细胞环境调节作用，有利于降低Ag纳米粒子造成的细胞毒性，同时又不影响纳米银本身的抗菌性能。对于不同的医用植入材料，均可直接在其表面构筑纳米银/短肽复合膜层，从而有效增强植入体材料表面的生物医学功能。本专利技术以医用植入材料表面为基底，采用电化学共沉积法、脉冲电沉积法、化学还原法、紫外光还原法等方法在待处理基底上构筑短肽和纳米银的复合膜层。该膜层与不添加短肽构筑的膜层相比，显著降低植入体材料表面银复合膜层的细胞毒性，且不影响膜层抗菌性。该方法可应用多种医用植入物表面生物活性优化改性。本专利技术以金属、高分子、陶瓷等医用植入物表面为基底，构筑了纳米银/短肽的复合膜层，通过选择相应的构筑方法、溶液配方和反应参数可获得不同表面形貌，可优选概括为以下四种，其分别具有如下特征：(1)形貌一,纳米银/短肽复合膜层，在可导电的医用植入物表面通过脉冲电沉积法制备得到，Ag纳米颗粒粒径10～100nm，单次制备颗粒粒径在20nm区间内变化，均匀分布，Ag纳米颗粒粒径和负载量通过沉积条件可控；(2)形貌二,纳米银/短肽复合膜层，在医用植入物表面通过银镜反应制备得到，Ag纳米颗粒粒径1～200nm，单次制备颗粒粒径在30nm区间内变化，均匀分布，Ag纳米颗粒粒径和负载量通过反应时间可控；(3)形貌三,纳米银/短肽复合膜层，在医用植入物表面通过紫外光还原制备得到，Ag纳米颗粒粒径1～30nm，单次制备颗粒粒径在10nm区间内变化，均匀分布，Ag纳米颗粒粒径和负载量通过反应时间可控；(4)形貌四,纳米银/短肽复合膜层，在医用植入物表面通过多巴胺还原制备得到，膜层表面由聚多巴胺膜层和Ag纳米颗粒共同构成，Ag纳米颗粒粒径5～50nm，单次制备颗粒粒径在20nm区间内变化，均匀分布，Ag纳米颗粒粒径和负载量通过反应时间可控。经过大量的实验研究表明，通过调控溶质物种、溶质浓度、反应时间、反应温度、电化学反应过程条件等参数，实现可控制备不同形貌和组成纳米银/短肽复合膜层。本专利技术通过多种载银方式、优选条件制备的纳米银/短肽复合膜层，Ag纳米颗粒在待处理医用植入物基底表面实现了均匀分布，且颗粒粒径较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：1)将待处理的医用植入材料预处理；2)配制含AgNO3、短肽和电解质或还原性物质的溶液，在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层。

【技术特征摘要】
1.一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将待处理的医用植入材料预处理；
2)配制含AgNO3、短肽和电解质或还原性物质的溶液，在医用植入材料表面构筑纳米银/
短肽复合膜层。
2.如权利要求1所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
在步骤1)中，所述医用植入材料包括医用植入金属、医用陶瓷、医用高分子材料、医用植入
体；所述医用植入金属包括钛、钛合金、不锈钢。
3.如权利要求1所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
在步骤1)中，所述预处理是采用砂纸对待处理的医用植入材料表面逐级打磨去除氧化膜，再
依次浸泡于丙酮、乙醇、去离子水中超声除油清洗后，干燥。
4.如权利要求1所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
在步骤2)中，所述短肽选自二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽、九肽中的一种。
5.如权利要求1所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
在步骤2)中，所述电解质选自NaNO3；所述还原性物质选自葡萄糖、多巴胺中的一种。
6.如权利要求1所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
在步骤2)中，所述在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层采用脉冲电沉积法、银镜
反应、紫外光还原法或多巴胺还原法在医用植入材料表面构筑纳米银/短肽复合膜层。
7.如权利要求6所述一种在医用植入材料表面制备无毒法抗菌涂层的方法，其特征在于
所述脉冲电沉积法的具体步骤为：电解液含AgNO30.001～0.1mol/L和NaNO30.001～0.1mol/L
/L，短肽的摩尔浓度为0.001～1mol\...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋然，林昌健，赵玉芬，梁建鹤，唐果，杨云，张艳梅，高玉兴，付川，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35