一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及医用高分子技术领域，具体涉及一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用，包括以下步骤：将清洗干燥的钛基金属材料进行碱热活化；将处理之后的钛基金属材料用硅烷偶联剂进行处理；将上述处理的钛基金属材料与甲基丙烯酸、N,N'

【技术实现步骤摘要】
一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及医用高分子
，具体涉及一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用。
技术背景
[0002]钛及其合金(Ti)因具有良好的力学性能、耐腐蚀性及生物相容性，是广泛应用于临床的骨科内植物材料，仅中国每年应用内植物进行骨折治疗超过500万例。内植物周围组织与天然骨周围组织不同，对细菌侵袭的防御能力较弱，一旦细菌在内植物表面形成生物膜，难以被机体的免疫系统清除。目前内植物相关感染率高达0.5％
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6％，约占院内感染的45％，是引起骨科手术失败的主要原因，经常导致二次手术或外固定物更换，增加患者的治疗成本和安全风险。通过表面改性或整体改性向Ti中加入抗菌成分，来抑制或杀灭细菌，已成为控制植入物相关感染的有效途径。然而现有研究中的抗生素涂层或银、铜等金属涂层因其可能引起抗生素耐药或重金属离子释放造成的细胞毒性等，从而干扰植入物与骨组织的界面成骨，引起植入物治疗失败，无法满足骨科临床需要。
[0003]作为一种有机非抗生素类抗菌剂，N
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卤胺化合物具有广谱抗菌性和高生物安全性。如N
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Cl卤胺化合物不仅可通过与细菌的直接接触杀菌还可通过释放氯正离子杀菌，这种双重的抗菌功能还可在Cl消耗完后重新卤化进行充能。作为可形成这种N
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卤胺结构的前体物质，亚精胺这一人体内天然存在的多胺，在人体细胞的增殖和分化过程中起重要作用。大量研究表明，亚精胺不仅能够上调骨髓间充质干细胞和成骨细胞中骨桥蛋白、Runx2、碱性磷酸酶等成骨标志物的表达，还能够抑制破骨细胞中的分化标志物如组织蛋白酶K、基质金属蛋白酶9、抗酒石酸酸性磷酸酶5b的表达。此外，体内实验的研究证明给予口服亚精胺治疗，不仅能够提升老年雌性小鼠的骨量和骨的机械强度，还能够有效逆转去卵巢骨质疏松模型小鼠的骨量下降和破骨细胞增多。因此，使用亚精胺这一人体内天然存在的多胺类物质，使其成为N
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卤胺抗菌高分子的核心成分，不仅能够获得良好的抗菌性和生物安全性，还可以在卤素释放后得到具有潜在促成骨作用的亚精胺结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的问题，提供一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1.将清洗干燥的钛基金属材料进行碱热活化；
[0008]S2.将步骤S1处理之后的钛基金属材料用硅烷偶联剂进行处理；
[0009]S3.在引发剂作用下，将经由步骤S2处理的钛基金属材料与甲基丙烯酸、N,N'
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亚甲基二丙烯酰胺进行自由基聚合反应；
[0010]S4.将经由步骤S3处理的钛基金属材料进行酰胺化改性；
[0011]S5.将步骤S4酰胺化改性钛基金属材料经次氯酸盐溶液浸泡后洗涤干燥，即得。
[0012]本专利技术提供的可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料制备方法，首先对钛基金属材料进行碱热活化，得到带有活性羟基的表面；接着用硅烷偶联剂改性处理后再与甲基丙烯酸单体进行自由基聚合反应完成甲基丙烯酸接枝，随后再用亚精胺进行酰胺改性，再用次氯酸钠溶液进行浸泡处理，即可在钛基金属材料表面形成可再生抗菌兼促成骨的涂层。我们创造性地将亚精胺这一物质引入到材料表面，不仅使其成为N
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卤胺抗菌高分子的核心成分，而且在卤素释放后还可得到具有潜在促成骨作用的亚精胺结构。此外，不同于其它化学合成胺类所具有的毒副作用(如乙二胺和三乙胺对肝、肾等重要器官的损伤)，亚精胺是一种广泛存在于机体内的天然多胺，具有良好的生物安全性。因此，这类含天然亚精胺的可再生抗菌兼促成骨涂层具有较高的临床应用价值。
[0013]优选地，所述步骤S1的具体步骤包括：将清洗干燥的钛基金属材料置于氢氧化钠溶液中在55
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60℃下反应22
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24h。
[0014]优选地，所述步骤S2的具体步骤包括：将步骤S1处理后的钛基金属材料放入乙醇水溶液中，在惰性气体保护下缓慢加入乙酸和硅烷偶联剂，搅拌后升温至50
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60℃，继续搅拌1.5
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4h，依次用无水乙醇和水分别清洗后烘干。
[0015]进一步优选地，步骤S2中所述硅烷偶联剂为带双键硅烷偶联剂。更进一步优选为KH570。
[0016]优选地，所述步骤S3的具体步骤包括：将步骤S2处理后的钛基金属材料加入到水中，搅拌状态下缓慢加入甲基丙烯酸、N,N'
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亚甲基二丙烯酰胺(MBAA)和偶氮二异丁咪唑盐(AIBA)引发剂，待完全溶解后，在惰性气体保护下50
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70℃加热搅拌22
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26h，清洗后干燥保存。
[0017]进一步优选地，步骤S3中MBAA和甲基丙烯酸的摩尔比为0：1、1:1000、2:1000中至少一种，更进一步优选为1:1000。
[0018]优选地，所述步骤S4的具体步骤包括：将步骤S3处理后的钛基金属材料加入到水中，搅拌状态下缓慢加入2
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氯
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4,6
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二甲氧基
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1,3,5
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三嗪(CDMT)，再缓慢滴加亚精胺，在惰性气体保护下70
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90℃加热搅拌23
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26h，清洗后干燥保存。
[0019]进一步地，步骤S4中CDMT与亚精胺(Spd)的质量体积比为1:3
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6g/mL。
[0020]优选地，所述步骤S5的具体步骤包括：将步骤S4处理后的钛基金属材料加入到4％
‑
7.5％的次氯酸盐溶液中(进一步优选为次氯酸钠溶液)，于0
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4℃下避光浸泡0.5
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6h，清洗后避光干燥保存。
[0021]进一步优选地，步骤S5中于4％
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7.5％次氯酸盐溶液中浸泡时间设置为0.5h、1h、3h、6h系列梯度的反应条件，更进一步优选为7.5％次氯酸盐溶液浸泡3h。
[0022]所述可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法制备得到的可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料。
[0023]所述可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料在制备骨科植入物和外固定物上的应用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0025]本专利技术公开的一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料及其制备方法和应用，对碱热活化处理后的钛片经过硅烷偶联剂改性、与甲基丙烯酸进行自由基聚合反应、接枝亚精胺进行酰胺改性，然后经过次氯酸钠溶液浸泡，即可得到含有亚精胺的抗菌兼促成骨的高
分子涂层。本专利技术创新造性地将亚精胺共价结合到材料表面，使其成为N
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卤胺抗菌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.将清洗干燥的钛基金属材料进行碱热活化；S2.将步骤S1处理之后的钛基金属材料用硅烷偶联剂进行处理；S3.在引发剂作用下，将经由步骤S2处理的钛基金属材料与甲基丙烯酸、N,N'
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亚甲基二丙烯酰胺进行自由基聚合反应；S4.将经由步骤S3处理的钛基金属材料进行酰胺化改性；S5.将步骤S4酰胺化改性钛基金属材料经次氯酸盐溶液浸泡后洗涤干燥，即得。2.根据权利要求1所述可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤包括：将清洗干燥的钛基金属材料置于氢氧化钠溶液中在55
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60℃下反应22
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24h，清洗后烘干。3.根据权利要求1所述可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤包括：将步骤S1处理后的钛基金属材料放入乙醇水溶液中，在惰性气体保护下缓慢加入乙酸和硅烷偶联剂，搅拌后升温至50
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60℃，继续搅拌1.5
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4h，清洗后烘干。4.根据权利要求1所述可再生抗菌兼促成骨钛基金属材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤包括：将步骤S2处理后的钛基金属材料加入到水中，搅拌状态下缓慢加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈慧勇，吴丁财，王鹏，蔡兆鹏，唐友臣，谢中瑜，任航，黄浚燊，卢焰，程子颖，黄家俊，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：