骨融合体及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种骨融合体及其制备方法。该骨融合体包括：表面为纳米管结构的医用金属基体；HA纳米粒子，附着在纳米管结构的端面以及靠近端面的内壁上；3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层，与金属基体通过化学键相连并附着在纳米管结构的表面上；以及乙二醇类化合物附着层，附着在3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层上，且与3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层通过化学键相连，且乙二醇类化合物附着层具有与成骨细胞空间构型相匹配的空穴，至少部分HA纳米粒子裸露在空穴中。纳米管结构使附着层的附着更牢固，提高对细菌粘附的抵抗能力；裸露的HA纳米粒子便可发挥其促进成骨细胞的固定和生长的作用，进而增强骨融合体的生物固定作用。

Bone thawing and its preparation method

The invention provides a bone fusion body and a preparation method thereof. The bone melts include a medical metal matrix with a nanotube structure on the surface; HA nanoparticles, attached to the end face of the nanotube structure and on the inner wall near the end face; 3 (three fluoromethyl) benzyl thiol attachment layer, connected to the metal matrix by chemical bonds and attached to the surface of the nanotube structure; and ethylene glycol combination. The attachment layer, attached to the 3 fluoromethyl (three fluoromethyl) benzyl mercaptan, is connected to the 3 (three fluoromethyl) benzyl thiol attachment layer through a chemical bond, and the ethylene glycol compound attachments have holes that match the spatial configuration of osteoblasts, and at least some of the HA nanoparticles are exposed in the holes. The attachment of the attachments is stronger by the nanotube structure and the ability to resist the adhesion of bacteria. The exposed HA nanoparticles can play a role in promoting the immobilization and growth of osteoblasts, thus enhancing the biological immobilization of the bone thawing.

【技术实现步骤摘要】
骨融合体及其制备方法
本专利技术涉及医用材料，具体而言，涉及一种骨融合体及其制备方法。
技术介绍
椎间盘退行性病变是一种常见的骨科疾病，现代医学实施椎间融合手术治疗椎间盘退行性病变已经相当成熟，但在一些病例中，由于植入的常规椎间融合器只作为支撑椎体间隙的植入物，需要配合植骨才能实现椎体间的融合，而当前医学界常规使用的方法是椎间植入自体骨或异体骨，内置金属支撑器或椎间融合器等等。但由于自体骨来源有限，异体骨价格昂贵且有生物学方面的风险，因此并不是每一位需要进行骨缺损填充的患者都能够得到满意的治疗。同时在做此类手术时很容易发生感染，有可能会导致大量抗生素治疗、去除椎间融合器甚至死亡等严重后果。并且，现有椎间融合器也会出现术后骨融合效果不好的情况，造成术后假体移位，影响手术效果。而手术感染究其原因有两点：菌斑在假体表面聚集和种植体骨结合界面抵抗能力低下。因此，需要提高钛金属材料的抗菌性能和促进成骨细胞生长功能。细菌在材料表面的生长，分成三步：首先是细菌在材料表面的粘附，然后是细菌的繁殖，最后形成稳定的生物膜。一旦细菌在材料表面形成生物膜，杀菌剂就很难对细菌发挥作用。因此，具备抵抗细菌粘附功能的材料，可有效避免细菌产生的感染问题。乙二醇类化合物对材料表面修饰被认为是抵抗细菌粘附最有效的方法。但是这种修饰方法的缺点是不能提供成骨细胞在材料表面的固定和生长。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种骨融合体及其制备方法，以解决现有技术中的乙二醇类化合物不能提供成骨细胞导致骨融合体不能生物固定的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种骨融合体，包括：表面为纳米管结构的医用金属基体；HA纳米粒子，附着在纳米管结构的端面以及靠近端面的内壁上；3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层，与金属基体通过化学键相连并附着在纳米管结构的表面上；以及乙二醇类化合物附着层，附着在3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层上，且与3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层通过化学键相连，且乙二醇类化合物附着层具有与成骨细胞空间构型相匹配的空穴，至少部分HA纳米粒子裸露在空穴中。进一步地，上述纳米管结构的管径为90～100nm。进一步地，上述医用金属基体为钛金属、钛合金、钴合金、不锈钢、钽金属或镁合金。进一步地，上述乙二醇类化合物附着层由甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯在CuCl2和乙醇环境下在3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层的表面上发生交联反应得到，优选甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯的分子量为500～700，甲基丙烯酸聚乙二醇酯的分子量为400～600。进一步地，上述医用金属基体为3D打印医用金属基体。进一步地，上述空穴采用分子印迹方法设置成骨细胞后去除成骨细胞得到。进一步地，上述骨融合体为椎间融合器。根据本专利技术的另一方面，提供了一种骨融合体的制备方法，该制备方法包括：采用电解液对医用金属基体进行电解处理，其中医用金属为阳极，且电解液中具有Ca2+和P5+，在医用金属基体表面形成纳米管结构且在纳米管结构的的端面以及靠近端面的内壁上沉积HA纳米粒子，得到纳米结构体；将纳米结构体浸渍于3-(三氟甲基)苄基硫醇中，20～50h后，在医用金属基体的纳米管结构表面上形成通过化学键相连的3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层，得到第一附着体；配制甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯、甲基丙烯酸聚乙二醇酯、CuCl、水、乙醇和成骨细胞形成的混合溶液；在惰性气体或氮气保护下，将第一附着体浸渍在混合溶液中，并在浸渍过程中加入CuCl且控制温度为90～110℃，在3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层的表面上形成通过化学键相连的乙二醇类化合物附着层，得到第二附着体；以及利用胶原酶去除成骨细胞，得到分散在乙二醇类化合物附着层中的空穴，其中至少部分HA纳米粒子裸露在空穴中。进一步地，上述制备方法还包括对医用金属基体进行预处理的步骤，预处理的步骤包括：3D打印医用金属基体表面利用相应的金属粉末按照600目至1200目顺序进行喷砂处理，得到喷砂处理体；利用丙酮、乙醇和蒸馏水依次对喷砂处理体进行超声处理15～30min，然后再90～110℃下真空干燥，得到医用金属基体。进一步地，上述得到纳米结构体的步骤包括：在阳极氧化电解液中，将医用金属基体作为阳极，采用铂片作为阴极，将阳极氧化电压按2～8V/s的速度递加到60～80V，氧化过程中电解液一直电磁搅拌，阳极氧化电解液中的Ca2+和P5+的浓度各自独立地为0.25～0.35mol/L；至少10分钟后，阳极氧化处理完毕，用蒸馏水冲洗，吹干，得到纳米结构体。进一步地，上述得到第二附着体的步骤将80～90mmol分子量为500～700的甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯、0.25～35mmol分子量为400～600的甲基丙烯酸聚乙二醇酯、5～15mmolCuCl2加入600ml水和30ml乙醇中，搅拌均匀形成初混液；向初混液中加入5～10mL密度为3×104/ml的成骨细胞，搅拌均匀，形成混合液；向混合液中加入面积为5×1.5cm2的第一附着体、2.6mmolCuCl形成反应体系，在氮气保护下使反应体系在90～110℃反应20～40min得到第二附着体。应用本专利技术的技术方案，本申请的骨融合体的医用金属基体的表面为纳米管结构，因此能够使3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层和乙二醇类化合物附着层在其纳米管结构的表面附着更牢固，提高对细菌粘附的抵抗能力；同时，HA纳米粒子附着在纳米管结构的端面以及靠近所述端面的内壁上，即主要分布在纳米管结构的管口附近，能够尽可能地避开3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层和乙二醇类化合物附着层的覆盖，进而使得部分HA粒子能够裸露在乙二醇类化合物附着层的与成骨细胞空间构型相匹配的空穴中，那么裸露的HA纳米粒子便可发挥其促进成骨细胞的固定和生长的作用，进而增强骨融合体的生物固定作用。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种典型实施方式提供的骨融合体的结构示意图；以及图2示出了图1所述的骨融合体的其中一个纳米管结构的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。如本申请
技术介绍
所分析的，现有技术采用乙二醇类化合物对材料进行修饰的方法不能提供成骨细胞在材料表面的固定和生长，导致骨融合体的生物固定性较差，为了解决该问题，本申请专利技术人对成骨细胞的固定和生长条件进行研究，发现羟基磷灰石(HA)可以在一定程度上促进成骨细胞的固定和生长，但是由于乙二醇类化合物附着层的结构特点导致羟基磷灰石无法衔接骨融合体的医用金属基体和所嵌入的骨骼，导致HA的作用无法发挥。为了解决该问题，本申请提供了一种骨融合体及其制备方法。在本申请一种典型的实施方式中，提供了一种骨融合体，如图1和图2所示，骨融合体包括：表面为纳米管结构11的医用金属基体10、HA纳米粒子20、3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层30和乙二醇类化合物附着层40，HA纳米粒子20附着在纳米管结构11的端面以及靠近所述端面的内壁上；3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层30与金属基体通过化学键本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种骨融合体，其特征在于，包括：表面为纳米管结构(11)的医用金属基体(10)；HA纳米粒子(20)，附着在所述纳米管结构(11)的端面以及靠近所述端面的内壁上；3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)，与所述金属基体通过化学键相连并附着在所述纳米管结构(11)的表面上；以及乙二醇类化合物附着层(40)，附着在所述3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)上，且与所述3‑(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)通过化学键相连，且所述乙二醇类化合物附着层(40)具有与成骨细胞空间构型相匹配的空穴(41)，至少部分所述HA纳米粒子(20)裸露在所述空穴(41)中。

【技术特征摘要】
1.一种骨融合体，其特征在于，包括：表面为纳米管结构(11)的医用金属基体(10)；HA纳米粒子(20)，附着在所述纳米管结构(11)的端面以及靠近所述端面的内壁上；3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)，与所述金属基体通过化学键相连并附着在所述纳米管结构(11)的表面上；以及乙二醇类化合物附着层(40)，附着在所述3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)上，且与所述3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)通过化学键相连，且所述乙二醇类化合物附着层(40)具有与成骨细胞空间构型相匹配的空穴(41)，至少部分所述HA纳米粒子(20)裸露在所述空穴(41)中。2.根据权利要求1所述的骨融合体，其特征在于，所述纳米管结构(11)的管径为90～100nm。3.根据权利要求1所述的骨融合体，其特征在于，所述医用金属基体(10)为钛金属、钛合金、钴合金、不锈钢、钽金属或镁合金。4.根据权利要求1所述的骨融合体，其特征在于，所述乙二醇类化合物附着层(40)由甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯和甲基丙烯酸聚乙二醇酯在CuCl2和乙醇环境下在所述3-(三氟甲基)苄基硫醇附着层(30)的表面上发生交联反应得到，优选所述甲基丙烯酸聚乙二醇甲基醚酯的分子量为500～700，所述甲基丙烯酸聚乙二醇酯的分子量为400～600。5.根据权利要求4所述的骨融合体，其特征在于，所述医用金属基体(10)为3D打印医用金属基体。6.根据权利要求4所述的骨融合体，其特征在于，所述空穴(41)采用分子印迹方法设置成骨细胞后去除成骨细胞得到。7.根据权利要求1所述的骨融合体，其特征在于，所述骨融合体为椎间融合器。8.一种骨融合体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用电解液对医用金属基体进行电解处理，其中医用金属为阳极，且所述电解液中具有Ca2+和P5+，在所述医用金属基体表面形成纳米管结构且在所述纳米管结构的的端面以及靠近所述端面的内壁上沉积HA纳米粒子，得到纳米结构体；将所述纳米结构体浸渍于3-(三氟甲基)苄基硫醇中，20～50h后，在所述医用金属基体的纳米管结构表面上形成通过化学键相连的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，
申请(专利权)人：北京爱康宜诚医疗器材有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11