【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及生物医用材料制备领域，具体涉及一种基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械及其制备方法。
技术介绍
1、随着人民生活水平的提高，交通运输行业随之快速发展，由交通事故导致的骨折、骨缺损的发生率也不断提升。而骨折、骨缺损患者往往极易发生感染，从而导致骨折不愈合，为患者带来巨大的生理和心理负担。
2、目前临床上应对骨折的手段主要是使用外固定或者内固定技术，同时主要是结合抗生素以治疗骨折、骨缺损过程中的感染问题，易发生耐药现象。抗菌涂层作为一种具有巨大临床应用前景的新兴技术，引起了研究人员的兴趣。但是目前抗菌涂层技术仍处于发展的早期阶段，很多涂层存在抗菌时效短、工艺单一等问题，无法满足远期感染和促进骨折愈合的使用需求，大大削弱了技术的实用性和转化价值。
3、碘作为一种高效、广谱的杀菌剂，已被用于治疗细菌感染超过160年，且文献中几乎没有微生物对碘产生耐药性的报道。但是因为碘自身的一些物理化学性质(如碘在水中的溶解度低，碘在常温常压下易升华等)，其作为杀菌剂的应用受到限制。
4、同时生长因子作为一类通过与特异的、高亲和的细胞膜受体结合，调节细胞生长与其他细胞功能等多效应的多肽类物质，对于细胞的生长代谢过程具有重要的调控作用。促成骨因子可以促进成骨，抑制破骨，从而达到调控骨代谢平衡的目的；促成血管因子则是可以促进血管的再生，而研究表明血管再生对于成骨具有协同增效作用。
5、因此，如何攻克碘的应用难点，同时结合促成骨和成血管生长因子为骨植入器械带来更加优异的性能，是本专利技
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有现有骨植入器械表面抗菌涂层载药效率低、抗菌时效短、组织再生活性不显著，以及抗菌/组织再生活性组分表面分布不可控等问题，提供一种基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械及其制备方法。
2、本专利技术所采用的方案如下：
3、一种基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，包括如下步骤：
4、1)前处理：首先对钛合金基底进行多重打磨去除其表面氧化物膜同时得到平整表面，再依次使用丙酮、乙醇、去离子水在超声条件下对钛合金进行清洗，去除其表面油污杂质；
5、2)阳极氧化：将上述前处理后的钛合金基底进行阳极氧化处理，从而在其表面构建纳米管结构；
6、3)包覆浸渍：基于设计的图案，使用水凝胶胶粘剂对2)处理后的钛合金基底进行选择性包覆后，浸渍于聚维酮碘混合溶液中进行真空灌注，结束后后处理，再次进行选择性包覆后，浸渍于含促成骨生长因子溶液中进行真空灌注，结束后后处理，再次进行选择性包覆后，浸渍于含促成血管生长因子溶液中进行真空灌注，结束后后处理；其中选择性包覆的区域可根据设计需要进行调控，每种真空灌注也可以均进行多次；
7、4)包封：在3)所得样品表面原位自聚合聚多巴胺层进行包封，冲洗和冻干后即得多功能抗菌涂层骨植入器械。
8、上述技术方案中，进一步地，步骤2)中所述阳极氧化条件如下所示：阳极氧化电解液的配方为48.6-84.3wt％丙三醇，15.4-49.9wt％去离子水，0.1-0.5wt％氟化铵，0.1-0.5wt％硫酸钠，0.1-0.5wt％硫酸铵；电压为25-50v，样品与电极之间的距离为15-25cm，反应时间为1-8小时。
9、进一步地，步骤3)中所述的水凝胶胶粘剂为具有湿态粘附和高内聚力的水凝胶胶粘剂，优选为多巴胺改性的光固化胶粘剂、聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂中的一种或几种。
10、进一步地，当采用水凝胶粘结剂是聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂，则需提前对需要包覆的样品区域涂敷去离子水，再覆盖所述粉末胶结剂进行溶胀黏附，胶粘剂黏附后使用表面涂敷有丙三醇的重物进行重压，并置于37℃鼓风烘箱内烘干以使得黏附完全。当采用多巴胺改性的光固化胶粘剂，则包覆后需进行光固化。
11、进一步地，所述聚维酮碘混合溶液中含有5-20wt％聚维酮碘粉末、0.25-0.75wt％海藻酸钠、0.5-5wt％丙三醇，其余为商用聚维酮碘溶液，其中海藻酸钠粘度≥0.002pas。
12、所述含促成骨因子溶液中含有0.01-0.025wt％促成骨生长因子，0.25-0.75wt％海藻酸钠，0.5-5wt％丙三醇，其余为水；所述促成骨因子为bmp-2、tgf-β、rgd肽、igf中的一种或几种。
13、所述的含促成血管生长因子溶液中含有0.01-0.025wt％促成血管生长因子、0.25-0.75wt％海藻酸钠、0.5-5％丙三醇，其余为水；所述促成血管生长因子为vegf、bfgf、afgf、胎盘生长因子、il-8、hgf、tnf-α、内皮细胞生长因子中的一种或几种。
14、进一步地，所述的真空灌注其参数为：真空度为1-100pa，抽真空5-30min，抽真空结束后保压时间为2-20min；真空灌注结束后后处理为：使用去离子水进行冲洗，在低于35℃的温度下干燥，真空灌注过程可循环进行5-10次，最后去除表面胶粘剂。
15、进一步地，所述包封中，聚多巴胺层聚合条件为：将样品固定使其表面浸入多巴胺溶液之中，每隔30min对样品进行翻面以保证涂层均匀性；所述多巴胺溶液浓度为6-15mg/ml，ph＝8.5，聚合时间为4-6小时。
16、相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：
17、1)本专利技术同时结合阳极氧化、选择性包覆、多次循环真空灌注、原位自聚合等组合工艺，使用钛合金、聚维酮碘、海藻酸钠、丙三醇、促成骨生长因子、促成血管生长因子和多巴胺等作为原料，在骨植入器械表面制得一种同时具有抗菌、促成骨和促成血管功能多功能涂层材料。其中首先在钛合金表面可控构筑纳米管结构作为“容器”，再巧妙地在表面进行区域选择性负载抗菌组分、促成骨组分和促成血管组分，最后进行包封，形成“密封管”的结构，可实现各活性组分的高效负载、长效释放，提升对感染性骨折的疗效；
18、2)本专利技术创新性地使用具有湿态粘附和高内聚力的水凝胶胶粘剂的选择性包覆，可以实现在钛合金表面不同区域选择性地包覆抗菌组分、促成骨组分和促成血管组分。这一工艺可以满足感染性骨折、骨缺损等患处对于某些特定部位需要抗感染的功能设计，而周围其他部位具有促成骨和促成血管的需求，上述设计可以按照病人的实际病情对器械进行个性化定制，极大地提升疗效，既实现对骨感染的有效防治，也大大提升骨缺损的治疗效率；且将水凝胶胶粘剂运用于此处，湿态黏附性能可以保持在真空灌注过程中不发生黏附失效，且水凝胶可以在短时间内阻挡其他活性组分不进入被包覆的钛纳米管中。更进一步，每阶段选择性包覆真空灌注结束后可以凭借水凝胶粘结剂自身高内聚力实现在基底表面的无残留剥离，巧妙地实现了水凝胶胶粘剂的创新性使用；
19、3)本专利技术中通过制备钛纳米管，将活性组分(碘、生长因子)负载于钛纳米管内部，并使用聚多巴胺进行密封，克服了活性组分稳定性较低(碘容易升华，生长本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的水凝胶胶粘剂为具有湿态粘附和高内聚力的水凝胶胶粘剂，优选为多巴胺改性的光固化胶粘剂、聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：当采用水凝胶粘结剂是聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂，则需提前对需要包覆的样品区域涂敷去离子水，再覆盖所述粉末胶结剂进行溶胀黏附，胶粘剂黏附后使用表面涂敷有丙三醇的重物进行重压，并烘干以使得黏附完全；当采用多巴胺改性的光固化胶粘剂，则包覆后需进行光固化。
5.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述聚维酮碘混合溶液中含有5-20wt％聚维酮碘粉末、0.25
6.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述含促成骨因子溶液中含有0.01-0.025wt％促成骨生长因子，0.25-0.75wt％海藻酸钠，0.5-5wt％丙三醇，其余为水；所述促成骨因子为BMP-2、TGF-β、RGD肽、IGF中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述的含促成血管生长因子溶液中含有0.01-0.025wt％促成血管生长因子、0.25-0.75wt％海藻酸钠、0.5-5％丙三醇，其余为水；所述促成血管生长因子为VEGF、bFGF、AFGF、胎盘生长因子、IL-8、HGF、TNF-α、内皮细胞生长因子中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述的真空灌注其参数为：真空度为1-100Pa，抽真空5-30min，抽真空结束后保压时间为2-20min；真空灌注结束后后处理为：使用去离子水进行冲洗，在低于35℃的温度下干燥，真空灌注过程可循环进行5-10次，最后去除表面胶粘剂。
9.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述包封中，聚多巴胺层聚合条件为：将样品固定使其表面浸入多巴胺溶液之中，每隔30min对样品进行翻面以保证涂层均匀性；所述多巴胺溶液浓度为6-15mg/ml，pH＝8.5，聚合时间为4-6小时。
10.多功能抗菌涂层骨植入器械，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的方法制得。
...【技术特征摘要】
1.一种基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的水凝胶胶粘剂为具有湿态粘附和高内聚力的水凝胶胶粘剂，优选为多巴胺改性的光固化胶粘剂、聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂中的一种或几种。
4.根据权利要求3所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：当采用水凝胶粘结剂是聚丙烯酸/聚乙烯亚胺粉末胶粘剂，则需提前对需要包覆的样品区域涂敷去离子水，再覆盖所述粉末胶结剂进行溶胀黏附，胶粘剂黏附后使用表面涂敷有丙三醇的重物进行重压，并烘干以使得黏附完全；当采用多巴胺改性的光固化胶粘剂，则包覆后需进行光固化。
5.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述聚维酮碘混合溶液中含有5-20wt％聚维酮碘粉末、0.25-0.75wt％海藻酸钠、0.5-5wt％丙三醇，其余为商用聚维酮碘溶液，其中海藻酸钠粘度≥0.002pas。
6.根据权利要求1所述的基于选择性真空灌注工艺的多功能抗菌涂层骨植入器械的制备方法，其特征在于：所述含促成骨因子溶液中含有0.01-0.025wt％促成骨生长...
【专利技术属性】
技术研发人员：余梓浦，金晓强，滕王锶源，陈亮，俞郅浚，姚旻君，叶招明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。