【技术实现步骤摘要】
通用的骨植入物改性新策略用于伴糖尿病骨缺损的干预
[0001]本专利技术涉及针对糖尿病伴感染性骨缺损修补手术；对骨科植入物进行表面改性的应用领域。
技术介绍
[0002]（1）骨科植入物作为替代自体移植物的生物医学材料在临床上的应用越来越广泛，但是其生物惰性、应力屏蔽效应等不足限制了其在临床上的使用。通过表面改性技术对相关材料进行功能化改造有利于促进在体内与周围骨组织的整合。尽管已经开发出越来越多的技术手段对植入物进行改造，但是有着诸多限制，如：价格高昂、操作繁琐、对植入物材料有特殊要求等。并且，面临越来越多伴有糖尿病的患者，如何改造植入物促进糖尿病患者骨缺损的愈合具有广泛的应用前景。
[0003]（2）聚乙烯亚胺是经典的植入物改性物质，通过简单的浸泡法可以赋予植入物表面生物安全的正电荷改性。
[0004]（3）单宁酸作为多酚类物质中单宁类的一员，具有良好的抗氧化性能、金属螯合能力以及诸多化学键，并且在中性pH条件下呈负电荷，作为植入物表面改性物质可以完美的负载在金属材料和正电荷改性材料表面。
[0005]（4）庆大霉素（GS）是一种氨基糖苷类药物。其作用机制是作用于细菌体内的核糖体，抑制细菌蛋白质合成，并破坏细菌细胞膜的完整性。并且在中性条件下呈正电荷，与单宁酸可以通过静电作用进行连接。
[0006]（5）Pluronic F127是生物安全的表面活性物质，作为两亲性嵌合物，可以与单宁酸进行氢键作用方式自组装，并能够改善植入物表面亲疏水性结构和药物释放。
技术实现思路
>[0007]本专利技术的目的是利用简单的层层自组装方式，在骨植入物表面进行功能化改造。在起到抗细菌感染的同时能够抵抗糖尿病患者体内特殊微环境的损伤，促进局部血管生成，有利于骨植入物与周围组织的骨整合。
[0008]本专利技术的目的是这样实现的，一种骨植入物表面改性对抗菌、成血管生成性能评价以促进骨整合的方法，其特征在于，包括以下步骤：以聚醚醚酮（PEEK）植入材料作为代表性研究对象，构建表面涂层结构进行性能评价；磺化聚醚醚酮后再通过聚乙烯亚胺（PEI）对磺化聚醚醚酮的多孔表面进行改性处理；再分别用单宁酸（TA）溶液和用庆大霉素（GS）与Pluronic F127的混合溶液交替浸泡10分钟完成一次组装；按此组装方式进行一定次数的循环组装；即得到具抗菌和促血管生成性能的改性骨植入物。
[0009]所选取的聚醚醚酮均为医用级别，并且制备成份单宁酸（TA）、硫酸庆大霉素（GS）以及Pluronic F127属于分析纯级别。
[0010]所述的磺化聚醚醚酮在PEI溶液中浸泡1小时进行表面改性处理；PEI溶液以双蒸
水作为溶剂进行配置，浓度为0.2mg/ml。
[0011]所述的单宁酸溶液浓度为1mg/ml，庆大霉素和Pluronic F127的混合溶液中，庆大霉素浓度为0.5mg/ml，Pluronic F127浓度为1mg/ml；并且单宁酸溶液、庆大霉素和Pluronic F127的混合溶液均以0.01MPBS作为溶剂进行配置。
[0012]当分别用单宁酸（TA）溶液和用庆大霉素（GS）与Pluronic F127的混合溶液交替浸泡10分钟后；再使用0.01M的PBS浸泡1分钟以充分洗涤未粘连的物质、自然环境下风干，再进行后续操作。
[0013]所述的方法，其特征在于，循环组装固定单宁酸TA溶液和GS与Pluronic F127的混合溶液的次数为3次。
[0014]所述的方法，其特征在于，将制备好的具抗菌和促血管生成性能的样品在体外以金黄色葡萄球菌作为研究对象进行连续抗菌实验；在模拟糖尿病体内氧化应激的微环境条件下与人脐静脉内皮细胞（HUVEC）共培养，通过ELISA检测试剂盒分析VEGF
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A表达验证其促进血管生成作用。
[0015]所述的方法，其特征在于，在链脲佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠后，建立皮下植入模型，将不同改性植入物样品植入物大鼠背部皮下组织；体内验证改性骨植入物在糖尿病大鼠体内的促血管生成能力。
[0016]所述的方法，其特征在于，在链脲佐菌素（STZ）诱导大鼠糖尿病后，建立骨缺损伴骨感染动物模型，将改性的骨植入物用于骨缺损伴骨感染部位，验证其抗细菌感染、促进骨整合性能。
[0017]本专利技术上述的方法得到可在植入物表面上制备具有抗菌和促血管生成性能的涂层结构。
[0018]具体地说，为了实现上述目的，本专利技术研究了层层自组装在骨植入物表面修饰TA, GS和PF127形成TA
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GS/PF127涂层，进行抗菌、促血管化和骨整合研究，其特征在于，包括以下步骤：以医用级聚醚醚酮作为骨植入物代表性研究对象，进一步通过浓硫酸磺化形成三维孔径结构表面。在通过丙酮、无水乙醇和去离子水清洗过后，将无菌样品在TA溶液和GS
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Pluronic F127混合溶液中循环浸泡10分钟，得到具有抗菌和促血管生成双功能植入物。本专利技术为了优化植入物在体内外的生物相容性、抗菌时效以及促血管生成性能，改变表面涂层层数。
[0019]所配置的聚乙烯亚胺溶液浓度为1mg/ml，并以pH=7.5的0.01M PBS作为溶剂，制备1mg/mL的单宁酸溶液和庆大霉素
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Pluronic F127混合溶液，其中庆大霉素浓度为0.5mg/mL、Pluronic F127浓度为1mg/mL。在上述反应体系中，单宁酸溶液需避光保存，并为现配溶液，层层自组装循环过程在无菌、室温条件下进行。
[0020]上述反应后生成具有抗菌和促血管生成能力的样品洗涤并室温干燥。
[0021]本专利技术将制备好的具有抗菌和促血管生成能力的样品针对金黄色葡萄球菌进行体外连续抗菌实验。
[0022]与人脐静脉内皮细胞共培养，在模拟糖尿病患者氧化应激微环境下，连续孵育3天，取细胞上清液用ELISA试剂检测盒检测各样品上清液中分泌的VEGF
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A含量。
[0023]本专利技术建立糖尿病大鼠模型，并将具有抗菌及促血管生成性能的样品植入皮下组
织，体内验证其促血管生成能力。
[0024]本专利技术在糖尿病大鼠基础上建立感染性骨缺损动物模型，并将具有抗菌及促血管生成性能的样品植入骨缺损部位，体内验证其具有抗细菌感染及促血管生成能力。
[0025]本专利技术上述的方法制得的具有抗菌及促血管生成性能的骨植入物材料。
[0026]简而言之，本专利技术提供了通过简单的制备工艺，在骨植入物表面制备具抗菌及促血管生成性能表面涂层结构，其特征在于：能够在基底表面上进行多功能涂层制备。
[0027]其中，试剂容易获得，反应条件易操纵。
[0028]将骨植入物材料通过丙酮、无水乙醇以及去离子水超声清洗三遍后，灭菌处理以待后续使用。
[0029]为了对骨植入物表面进行正电荷改性，将骨植入物浸泡于聚乙烯亚胺溶液中1小时，后用PBS洗涤、风干。
[0030]为对骨植入物进行功能化改本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种骨植入物表面改性对抗菌、成血管生成性能评价以促进骨整合的方法，其特征在于，包括以下步骤：以聚醚醚酮（PEEK）植入材料作为代表性研究对象，构建表面涂层结构进行性能评价；磺化聚醚醚酮后再通过聚乙烯亚胺（PEI）对磺化聚醚醚酮的多孔表面进行改性处理；再分别用单宁酸（TA）溶液和用庆大霉素（GS）与Pluronic F127的混合溶液交替浸泡10分钟完成一次组装；按此组装方式进行一定次数的循环组装；即得到具抗菌和促血管生成性能的改性骨植入物。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所选取的聚醚醚酮均为医用级别，并且制备成份单宁酸（TA）、硫酸庆大霉素（GS）以及Pluronic F127属于分析纯级别。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的磺化聚醚醚酮在PEI溶液中浸泡1小时进行表面改性处理；PEI溶液以双蒸水作为溶剂进行配置，浓度为0.2mg/ml。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的单宁酸溶液浓度为1mg/ml，庆大霉素和Pluronic F127的混合溶液中，庆大霉素浓度为0.5mg/ml，Pluronic F127浓度为1mg/ml；并且单宁酸溶液、庆大霉素和Pluronic F127的混合溶液均以0.01MPBS作为溶剂进行配置。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当分别用单宁...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈敏，翁少煌，黄集跃，
申请(专利权)人：福建医科大学附属协和医院，
类型：发明
国别省市：
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