一种新型融合多肽修饰的钛基植入体及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型融合多肽修饰的钛基植入体及其制备方法。该方法包括：将钛基体浸泡在HF溶液腐蚀，浸泡在浓硝酸溶液中，得到形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体；将多肽溶液与硼氢化钠溶液混匀，得到混合溶液；将形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体浸泡在混合溶液中，常温摇床下进行避光反应，得到所述新型融合多肽修饰的钛基植入体。本发明专利技术提供的新型融合多肽修饰的钛基植入体同时具有抗菌性能和促成骨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种新型融合多肽修饰的钛基植入体及其制备方法
本专利技术涉及生物医学领域，具体涉及一种新型融合多肽修饰的钛基植入体及其制备方法。
技术介绍
钛植入体因其具有良好的力学性能和生物相容性，被广泛应用于临床植入体上。但是在目前仍有4％-20％的植入体因受到细菌感染而失效。因此通过表面改性，使钛植入体同时具有良好的抗菌性能和促成骨性能具有很好的前景。传统的抗菌手段有抗生素和重金属离子等，但是如今该传统手段所暴露出的缺点也愈专利技术显。如抗生素的滥用已使大量的细菌产生抗药性，使细菌感染的治疗愈发困难，甚至会导致感染无药可治；而重金属离子由于其代谢途径不明确，并且可能会造成肝肾毒性，因此当今抗菌多肽开始越来越受到关注。抗菌多肽最早从昆虫中提取，现已经发现广泛存在于细菌，真菌，两栖，植物，哺乳动物甚至人类中。抗菌多肽一般具有20-60个氨基酸序列，带有正电荷，并且具有两亲性的双螺旋结构，可以有效地破坏细菌的细胞膜，因此其细菌产生的耐药性可能性低，并且其为氨基酸序列，在体内代谢途径明确。因此使用抗菌肽进行钛植入体的表面改性可以赋予钛植入体良好的抗菌性能。然而抗菌肽表面的正电荷会对植入体周围的细胞具有一定的毒性，并且单一的抗菌肽因其不具有成骨活性，可能会导致植入体周围纤维化组织的产生，不利于植入体的骨键合。使用融合多肽技术可以很好地发挥出两种或多种不同功能的多肽活性，但是如何使用多肽融合多肽技术，保证两种多肽的活性，以及有效地构建在钛植入体表面仍然是一个难题。目前对钛基植入体进行抗菌和促成骨性能的双功能化主要是通过在钛基体上通过两种活性分子的构建进行，如Wu等人现在钛基体上涂层多巴胺，利用其与羟基磷灰石良好的结合能力，实现表面羟基磷灰石的涂层增强材料的成骨性能，后再负载抗菌试剂银离子从而达到抗菌和成骨的双功能化。但是使用该方法往往要经过材料的多次构建，并且通过传统的金属离子进行抗菌，可能会残留在人体内而造成肝肾毒性。而使用融合多肽的构建方法更为简便高效，并且AMP独特的抗菌机理会使细菌产生的耐药性可能性低，并且在体内的代谢途径明确，因此使用融合多肽具有更好的前景
技术实现思路
为了克服现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种新型融合多肽修饰的钛基植入体及其制备方法。本专利技术两种融合多肽的设计以及多肽在钛表面构建方法，能够将多肽有效地构建在钛基植入体表面，从而赋予钛植入体良好的抗菌和促成骨性能。本专利技术的目的至少通过如下技术方案之一实现。本专利技术目的是通过设计融合多肽序列，同时使多肽具有良好的抗菌和促成骨序列。据报道半胱氨酸中的巯基可以和二氧化钛特异性结合，将融合多肽左端链接氨基酸序列Cys-Pro-Ala-Pro-Ala-Pro,其中Cys作为多肽序列与Ti进行反应的基团，而Pro-Ala-Pro-Ala作为刚性链段可以保证多肽在钛表面上较为稳定的构象。所使用具有抗菌性能的AMP多肽序列为Lys-Arg-Trp-Trp-Lys-Trp-Trp-Arg-Arg，所使用具有成骨活性的多肽序列为Gly-Gln-Gly-Phe-Ser-Tyr-Pro-Tyr-Lys-Ala-Val-Phe-Ser-Thr-Gln(BFP1)，通过肽键将两种多肽直接键合，通过链的旋转等运动，在钛植入体表面的融合多肽可以暴露出下段的AMP从而实现植入体的抗菌性能，同时，上端的BFP1多肽序列是一个具有良好成骨性能的多肽序列，可以有效地促进骨细胞分化和植入体在基体内的骨键合作用。为了保证下端的AMP序列能够有效暴露，加入PEG4,PEG8,PEG12和PEG24序列，作为柔性链提高融合多肽的自由度。两段融合多肽分别命名为AMP-PEG0-BFP1,AMP-PEG4-BFP1,AMP-PEG8-BFP1,AMP-PEG12-BFP1和AMP-PEG24-BFP1。同时以CPAPAP-AMP和CPAPAP-BFP1作为对照，以检测融合多肽是否同时具有抗菌性能和促成骨性能。分别命名为AMP和BFP1。本专利技术提供的一种同时具有抗菌促成骨分化的钛基体表面构建方法，主要在原AMP的基础上使用BFP1进行融合改性，同时为了确保AMP发挥作用，设计了五条融合多肽序列。多肽在钛基体表面的构建方法通过多肽序列中的半胱氨酸Cys与氧化后的二氧化钛特异性结合，从而将多肽序列接枝在钛基体的表面。本专利技术提供的一种新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，包括如下步骤：(1)将钛基体使用无水乙醇和去离子水超声清洗，吹干，然后浸泡在HF溶液中进行腐蚀处理，取出用去离子水洗涤，浸泡在浓硝酸溶液中，得到形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体；(2)将多肽加入乙醇溶液中，混合均匀，得到多肽溶液；将硼氢化钠加入乙醇溶液中，混合均匀，得到硼氢化钠溶液；将所述多肽溶液与硼氢化钠溶液混合均匀，得到混合溶液；(3)将步骤(1)所述形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体浸泡在步骤(2)所述混合溶液中(需浸没钛基体表面)，常温摇床下进行避光反应，得到所述新型融合多肽修饰的钛基植入体。优选地，步骤(1)所述超声清洗的时间为15min。进一步地，步骤(1)所述HF溶液的体积分数为4％优选地，步骤(1)所述HF溶液的浓度为4％，所述腐蚀处理的时间为45s。进一步地，步骤(1)所述浓硝酸质量分数大于68％，，钛基体浸泡在浓硝酸溶液的时间为5-20min。优选地，步骤(1)中，钛基体浸泡在浓硝酸溶液的时间为15min。进一步地，步骤(2)所述多肽为AMP-PEG0-BFP1、AMP-PEG4-BFP1、AMP-PEG8-BFP1、AMP-PEG12-BFP1及AMP-PEG24-BFP1中的一种。进一步地，所述AMP-PEG0-BFP1的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示；所述AMP-PEG4-BFP1的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示；所述AMP-PEG8-BFP1的氨基酸序列如SEQIDNO.3所示；所述AMP-PEG12-BFP1的氨基酸序列如SEQIDNO.4所示；所述AMP-PEG24-BFP1的氨基酸序列如SEQIDNO.5所示。所述AMP-PEG0-BFP1的结构式如下所示：所述AMP-PEG4-BFP1的结构式如下所示：所述AMP-PEG8-BFP1的结构式如下所示：所述AMP-PEG12-BFP1的结构式如下所示：所述AMP-PEG24-BFP1的结构式如下所示：进一步地，步骤(2)所使用的融合多肽与硼氢化钠混合溶液中，融合多肽浓度为0-300μM，硼氢化钠多肽浓度为0-10mM。进一步地，步骤(3)所述避光反应的时间为2-6h。进一步地，步骤(3)所述避光反应的时间为0.5-24h。更进一步地，所述避光反应的时间为4h。本专利技术提供一种由上述的制备方法制得的新型融合多肽修饰的钛基植入体。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术提供的新型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）将钛基体清洗，吹干，然后浸泡在HF溶液中进行腐蚀处理，取出洗涤，浸泡在浓硝酸溶液中，得到形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体；/n（2）将融合多肽和硼氢化钠加入乙醇溶液中，混合均匀，得到混合溶液；/n（3）将步骤（1）所述形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体浸泡在步骤（2）所述混合溶液中，常温摇床下进行避光反应，得到所述新型融合多肽修饰的钛基植入体。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将钛基体清洗，吹干，然后浸泡在HF溶液中进行腐蚀处理，取出洗涤，浸泡在浓硝酸溶液中，得到形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体；
（2）将融合多肽和硼氢化钠加入乙醇溶液中，混合均匀，得到混合溶液；
（3）将步骤（1）所述形成致密的二氧化钛氧化层的钛基体浸泡在步骤（2）所述混合溶液中，常温摇床下进行避光反应，得到所述新型融合多肽修饰的钛基植入体。


2.根据权利要求1所述的新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述HF溶液的体积分数为1%-40%，所述腐蚀处理的时间为30s-120s。


3.根据权利要求1所述的新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述浓硝酸的质量分数浓度大于等于68%，钛基体浸泡在浓硝酸溶液的时间为5-20min。


4.根据权利要求1所述的新型融合多肽修饰的钛基植入体的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述融合多肽为AMP-PEG0-BFP1、AMP-PEG4-BFP1、AMP-PEG8-BFP1、AMP-PEG12-BFP1及AMP-PEG24-BFP1中的一种。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王迎军，辛浩千，王琳，陈军建，范燕，胡冠松，方舟，郝丽静，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44