一种生物陶瓷表面生物活性涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种生物陶瓷表面生物活性涂层的制备方法，将生物陶瓷表面改性并接枝苯硼酸或N,N

【技术实现步骤摘要】
一种生物陶瓷表面生物活性涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷表面改性
，具体地说，涉及一种生物陶瓷表面生物活性涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物陶瓷因其良好生物相容性在骨植入物领域得到了广泛应用，但其生物活性功能有限。通过陶瓷表面涂层技术可以有效扩充生物陶瓷的应用领域并提高其使用效果。
[0003]由于骨缺损成因复杂，某些缺损部位生物微环境对骨植入物的要求较高，传统的生物陶瓷不能有效满足应用需求。由于生物陶瓷需要高温成型，无法原位添加生物活性成分。因此，通过陶瓷表面改性技术在生物陶瓷表面引入具有多响应的硼酸酯
‑
双键生物活性涂层，通过本征调控或药物递送的方式，响应并改善缺损处的特殊微环境，是解决这一问题的可靠手段。

技术实现思路

[0004]本专利技术的所要解决的技术问题在于提供一种解决了生物陶瓷表面涂层的稳定性和活性成分的温和和高效负载问题的生物陶瓷表面生物活性涂层及其制备方法，其先进性和创新型在于发展了高稳定性表面后处理技术，能够动态调控病理微环境，为实现场响应和药物协同治疗提供了可靠方案。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案为：
[0006]一种生物陶瓷表面生物活性涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1，对制备好的生物陶瓷主体悬吊于反应容器内并浸入硅烷偶联剂溶液中进行表面接枝反应，室温反应0.25~24h，获得氨基改性生物陶瓷；
[0008]S2，将氨基改性生物陶瓷浸泡在含有羧基的苯硼酸分子或含有羧基的N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)分子的溶液中，溶液的溶质为质量比1~50%wt，随后在EDC/DMAP体系下进行催化反应，反应0.25~24h，获得苯硼酸改性生物陶瓷或N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性生物陶瓷；
[0009]S3，将苯硼酸改性生物陶瓷浸泡在含有双键及N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性聚合物的水溶液中或将N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性生物陶瓷浸泡在含有双键及苯硼酸改性聚合物的水溶液中，溶液的溶质为质量比1~50%wt，进行震荡反应0.25~24h，获得硼氮内配位涂层，随后经过离心后对硼氮内配位涂层进行10~1200s的光照聚合反应引发双键聚合获得表面涂覆有生物活性涂层的生物陶瓷。
[0010]具体的，所述步骤S3中的双键及N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性聚合物由N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)乙二胺、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑
1,3
‑
二氨基丙烷、N,N双(2
‑
羟乙基)对苯二胺中的任一种与双键改性硫酸软骨素、双键改性透明质酸、双键改性明胶、双键改性海藻酸钠、双键改性聚谷氨酸、双键改性羧甲基纤维素、双键改性聚甲基丙烯酸中的任一种通过酰胺化反应得到；或由N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基乙酸、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑3‑
氨基丙酸、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑4‑
氨基丁酸中的任一种与双键改性壳聚糖、双键改性明胶、双键改性聚乙二醇、双键改性聚丙
烯酰胺中的任一种通过酰胺化或酯化反应得到。
[0011]具体的，所述步骤S3中的双键及苯硼酸改性聚合物由4
‑
(2
‑
氨基乙基)苯基硼酸、4
‑
氨基苯硼酸、3
‑
氨基苯硼酸中的任一种与双键改性硫酸软骨素、双键改性透明质酸、双键改性明胶、双键改性海藻酸钠、双键改性聚谷氨酸、双键改性羧甲基纤维素、双键改性聚甲基丙烯酸中的任一种通过酰胺化反应得到；或由3
‑
羧基苯硼酸、4
‑
羧基苯硼酸、4
‑
(2
‑
羧基乙基)苯基硼酸中的任一种与双键改性壳聚糖、双键改性明胶、双键改性聚乙二醇、双键改性聚丙烯酰胺中的任一种通过酰胺化或酯化反应得到。
[0012]具体的，所述步骤S1中的硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂，由γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基
‑
γ
‑
氨丙基)甲基二甲氧基硅烷中的至少一种组合而成。
[0013]具体的，所述步骤S2中的含有羧基的苯硼酸分子为3
‑
羧基苯硼酸，4
‑
羧基苯硼酸，4
‑
(2
‑
羧基乙基)苯基硼酸中的至少一种组合而成。
[0014]具体的，所述步骤S2中的含有羧基的N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)分子为N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)氨基乙酸、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑3‑
氨基丙酸、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑4‑
氨基丁酸中的至少一种组合而成。
[0015]具体的，所述步骤S2中含有双键及N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性聚合物的水溶液或含有双键及苯硼酸改性聚合物的水溶液中均含有光引发剂，所述光引发剂的含量为质量比0.01~10%wt。
[0016]具体的，所述生物陶瓷主体的成分包括羟基磷灰石、β
‑
磷酸三钙、磷酸三镁、氧化锆、氧化铝、白磷钙石、磷酸四钙、磷酸八钙中的至少一种组合制备而成，所述生物陶瓷主体通过挤出式3D打印、光固化3D打印、注浆成型、模压成型的其中至少一种工艺成型后再经过烧结而制成。
[0017]优选的，在所述步骤S3的含有双键及N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性聚合物的水溶液中加入质量比3%wt的负载药物，可获得负载了药物且表面涂覆有生物活性涂层的生物陶瓷。
[0018]本专利技术解决上述技术问题的另一技术方案为：
[0019]一种生物陶瓷表面生物活性涂层，由上述的制备方法制备而成。
[0020]本专利技术具有以下有益效果：利用硅烷偶联剂与生物陶瓷表面，通过水解反应与陶瓷表面羟基作用，在无机有机界面形成稳定键合，形成活性氨基位点，解决了烧结生物陶瓷表面缺乏高活性基团的问题。然后，将含有羧基的苯硼酸分子或含有羧基的N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)分子通过酰胺化反应接枝到氨基改性生物陶瓷的表面。最后，只需遵守苯硼酸与N本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物陶瓷表面生物活性涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对制备好的生物陶瓷主体悬吊于反应容器内并浸入硅烷偶联剂溶液中进行表面接枝反应，室温反应0.25~24h，获得氨基改性生物陶瓷；S2，将氨基改性生物陶瓷浸泡在含有羧基的苯硼酸分子或含有羧基的N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)分子的溶液中，溶液的溶质为质量比1~50%wt，随后在EDC/DMAP体系下进行催化反应，反应0.25~24h，获得苯硼酸改性生物陶瓷或N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性生物陶瓷；S3，将苯硼酸改性生物陶瓷浸泡在含有双键及N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性聚合物的水溶液中或将N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)改性生物陶瓷浸泡在含有双键及苯硼酸改性聚合物的水溶液中，溶液的溶质为质量比1~50%wt，进行震荡反应0.25~24h，获得硼氮内配位涂层，随后经过离心后对硼氮内配位涂层进行10~1200s的光照聚合反应引发双键聚合获得表面涂覆有生物活性涂层的生物陶瓷。2.根据权利要求1所述的生物陶瓷表面生物活性涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的双键及N,N
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双(2
‑
羟乙基)改性聚合物由N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)乙二胺、N,N
‑
双(2
‑
羟乙基)
‑
1,3
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二氨基丙烷、N,N双(2
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羟乙基)对苯二胺中的任一种与双键改性硫酸软骨素、双键改性透明质酸、双键改性明胶、双键改性海藻酸钠、双键改性聚谷氨酸、双键改性羧甲基纤维素、双键改性聚甲基丙烯酸中的任一种通过酰胺化反应得到；或由N,N
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双(2
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羟乙基)氨基乙酸、N,N
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双(2
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羟乙基)
‑3‑
氨基丙酸、N,N
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双(2
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羟乙基)
‑4‑
氨基丁酸中的任一种与双键改性壳聚糖、双键改性明胶、双键改性聚乙二醇、双键改性聚丙烯酰胺中的任一种通过酰胺化或酯化反应得到。3.根据权利要求1所述的生物陶瓷表面生物活性涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中的双键及苯硼酸改性聚合物由4
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(2
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氨基乙基)苯基硼酸、4
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氨基苯硼酸、3
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氨基苯硼酸中的任一种与双键改性硫酸软骨素、双键改性透明质酸、双键改性明胶、双键改性海藻酸钠、双键改性聚谷氨酸、双键改性羧甲基纤维素、双键改性聚甲基丙烯酸中的任一种通过酰胺化反应得到；或由3
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羧基苯硼酸、4
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【专利技术属性】
技术研发人员：戴红莲，杨鹤，康海飞，叶凡，涂溶，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：