一种表面具有促成骨涂层的骨科植入器械及制备方法技术

一种表面具有促成骨涂层的骨科植入器械，于光滑或具有微纳米结构的骨科植入器械基体表面具有聚多巴胺涂层，聚多巴胺层的表面固定有红景天苷，形成促成骨涂层。本发明专利技术还公开了上述骨科植入器械的制备方法，包括以下步骤：1)对骨科植入器械基体进行预处理，在其表面获得光滑或具有微纳米结构的表面形貌；2)在骨科植入器械基体预处理之后，将骨科植入器械加入多巴胺溶液反应一段时间，在其表面形成聚多巴胺涂层，然后再将骨科植入器械放入含有红景天苷的溶液中，利用骨科植入器械表面聚多巴胺层优异的结合性能将红景天苷固定在骨科植入器械表面；3)使用去离子水对材料进行润洗，并自然烘干。然烘干。然烘干。

【技术实现步骤摘要】
一种表面具有促成骨涂层的骨科植入器械及制备方法


[0001]本专利技术属于医用器械表面改性及药物缓释领域，具体地涉及一种表面具有促成骨涂层的骨科植入器械。
[0002]本专利技术还涉及上述骨科植入器械的制备方法。

技术介绍

[0003]医用植入体对于临床骨缺损修复非常重要。在过去的5年中，对植入体的需求急剧增加(髋关节翻修术的数量增加了26％，预计到2030年将达到137％)。钛(Ti)是一种高光泽的过渡金属，具有低密度，高强度，高断裂韧性，生物相容性和极强的耐腐蚀性。钛植入器械具有良好的力学性能、耐腐蚀性和生物相容性，应用广泛。然而光滑表面的钛植入器械没有生物活性，因此它们不具有较好的骨整合性能，植入患者体内后容易松动，导致手术失败。最近的研究集中于通过进行表面改性技术在钛植入器械上赋予生物活性。
[0004]表面改性(Surface modification)可以改善植入体表面的生物相容性并使其具备特定的生物学功能，从而减少并发症并延长植入体的使用寿命。钛合金的表面改性方法主要有机械方法，物理方法，生物化学方法。机械方法用于获得特定的表面形貌并去除表面污染物。物理方法主要基于基于等离子体的技术，其用于制备各种涂层并在涂层表面掺入生物活性元素。生物化学方法相对更加多样化，利用酸蚀刻去除污染物并产生清洁和均匀的表面；溶胶-凝胶和化学气相沉积用于制造各种薄膜，可以将诸如蛋白质，肽的生物分子固定在植入体表面上以诱导特定的组织反应。
[0005]利用聚多巴胺(poly-dopamine，PDA)进行表面改性的研究是近年来比较热门的方向，属于生物化学改性方法。多巴胺(dopamine，DA)在碱性环境下可自聚合成聚多巴胺，结合于材料表面的PDA具有大量吸附包括生长因子在内的活性蛋白和小分子化合物的能力。当DA发生氧化聚合时，可以在氧化物、贵金属、陶瓷、半导体和聚合物的各种界面上较好的形成PDA涂层。PDA涂层具有高亲水性、长期耐腐蚀性和适中的物理化学性能。研究发现PDA涂层可以提高生物材料的生物相容性和抗菌活性。钛表面通过PDA修饰后，PDA涂层会与钛之间会形成一种特殊的强电荷转移相互作用，从而使钛材料具有很强的耐蚀性、力学性能和较高的表面能。同时聚多巴胺中仍具有较多活性基团，可以为活性分子在材料上的固定创造反应条件。因此PDA可以作为优良的缓释载药涂层，将具有生物活性的成分负载到钛植入器械表面。
[0006]红景天苷(Salidroside，Sal)是从红景天中提取的主要活性化合物，具有多种药理作用，包括抗衰老、抗癌、抗炎、抗缺氧、抗氧化应激和心脏保护特性。研究发现Sal通过调控人成骨样细胞系(MG-63)细胞的周期分布及上调Runx2和Osterix表达促进成骨细胞的增殖和分化。申请人在细胞学实验中发现，负载了红景天苷的涂层具有较好的促细胞增殖、成骨分化和矿化作用。

技术实现思路
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[0007]本专利技术的目的是提供一种表面具有活性化合物促成骨涂层的骨科植入器械。
[0008]本专利技术的又一目的是提供上述骨科植入器械的制备方法。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供的表面具有促成骨涂层的骨科植入器械，于光滑或具有微纳米结构的骨科植入器械基体表面具有聚多巴胺涂层，聚多巴胺层的表面固定有红景天苷，形成促成骨涂层。
[0010]本专利技术提供的上述骨科植入器械的制备方法，包括以下步骤：
[0011]1)对骨科植入器械基体进行预处理，在其表面获得光滑或具有微纳米结构的表面形貌；
[0012]2)在骨科植入器械基体预处理之后，将骨科植入器械加入多巴胺溶液反应一段时间，在其表面形成聚多巴胺涂层，然后再将骨科植入器械放入含有红景天苷的溶液中，利用骨科植入器械表面聚多巴胺层优异的结合性能将红景天苷固定在骨科植入器械表面，形成促成骨涂层；
[0013]3)使用去离子水对材料进行润洗，并自然烘干。
[0014]所述的制备方法中，所述预处理即经打磨清洗获得光滑平整表面，或经表面粗糙化、酸/碱刻蚀、阳极氧化、微弧氧化、电化学沉积、等离子体喷涂和离子注入手段获得微纳米结构。
[0015]所述的制备方法中，所述骨科植入器械是医用纯钛植入材料，所述微纳米结构是通过对医用纯钛进行微弧氧化处理得到三维多孔结构。
[0016]所述的制备方法中，所述红景天苷溶液的制备方法为：将红景天苷与PBS缓冲液混合，制备成溶液，搅拌条件下溶解，得到红景天苷溶液。
[0017]所述的制备方法中，所述红景天苷为红景天药材的主要活性成分。
[0018]所述的制备方法中，所述多巴胺溶液的制备是：配制pH为8.5的10mM Tris-HCl缓冲溶液，使用该溶液制备0.5mg/mL的多巴胺溶液。
[0019]所述的制备方法中，所述骨科植入物器械的基体材料为金属及其合金、聚合物材料或无机陶瓷材料。
[0020]所述的制备方法中，所述微纳米结构包括纳米管、纳米孔以及微米或纳米尺寸的凹坑、多孔、网状、丝状或片层针状结构。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]本专利技术的涂层制备方法简单方便，不受基体材料的种类、形状以及形貌的影响。同时使用的负载药物的聚多巴胺膜层具有良好的生物相容性，有利于细胞的粘附。更重要的是，该涂层中存在的红景天苷能进入到细胞内，从而能够发挥出更好的促细胞增殖、成骨分化和矿化的作用。可以较好的改善钛植入器械骨整合能力不足的缺点。
附图说明
[0023]图1是多孔医用纯钛材料表面涂层制备流程图：
[0024]图2为载有红景天苷的聚多巴胺涂层在多孔医用纯钛材料表面的扫描电镜(SEM)形貌：
[0025]图3多孔医用纯钛材料表面沉积载有红景天苷的聚多巴胺涂层后的能谱仪(EDS)
元素含量图，A是电子图像，B是能谱总图：
[0026]图4是多孔医用纯钛材料表面沉积载有红景天苷的聚多巴胺涂层后的EDS-mapping元素分布图。
[0027]图5是不同涂层表面MC3T3-E1细胞的碱性磷酸酶活性，A是4天的ALP分泌能力，B是7天的ALP分泌能力。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种兼具提高骨整合性和生物相容性的骨科植入器械及表面涂层的制备方法。本专利技术能够实现植入器械成骨能力的显著提升，且本专利技术提高的涂层制备方法工艺简单，方便有效，能够应用于各种不同基体、不同形貌的骨科植入器械表面。
[0029]具体的，本专利技术的技术方案包括以下步骤：
[0030]1)对骨科植入器械进行预处理：即经打磨清洗获得光滑平整表面，或经表面粗糙化、酸/碱刻蚀、阳极氧化、微弧氧化、电化学沉积、等离子体喷涂和离子注入等手段微纳米结构；
[0031]2)使用pH为8.5的10mM Tris-HCl缓冲液为溶剂，配制0.5mg/mL的多巴胺溶液。随后将该多巴胺溶液加入到材料表面，避光反应。完成植入器械表面聚多巴胺膜层的制备；
[0032]3)进行红景天苷溶液的制备：将红景天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面具有促成骨涂层的骨科植入器械，于光滑或具有微纳米结构的骨科植入器械基体表面具有聚多巴胺涂层，聚多巴胺层的表面固定有红景天苷，形成促成骨涂层。2.权利要求1所述骨科植入器械的制备方法，包括以下步骤：1)对骨科植入器械基体进行预处理，在其表面获得光滑或具有微纳米结构的表面形貌；2)在骨科植入器械基体预处理之后，将骨科植入器械加入多巴胺溶液反应一段时间，在其表面形成聚多巴胺涂层，然后再将骨科植入器械放入含有红景天苷的溶液中，利用骨科植入器械表面聚多巴胺层优异的结合性能将红景天苷固定在骨科植入器械表面，形成促成骨涂层；3)使用去离子水对材料进行润洗，并自然烘干。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，所述预处理即经打磨清洗获得光滑平整表面，或经表面粗糙化、酸/碱刻蚀、阳极氧化、微弧氧化、电化学沉积、等离子体喷涂和离子注入手段获得微纳米结构。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：常庆，梁鹏晨，易清清，沙爽，梁冬雨，史俊峰，蒋欣泉，孙苗苗，周紫燕，
申请(专利权)人：上海市嘉定区中心医院上海健康医学院附属嘉定区中心医院，上海交通大学医学院附属仁济医院嘉定分院，
类型：发明
国别省市：