一種醫(yī)用不銹鋼材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種醫(yī)用不銹鋼材料及其制備方法，其具有抗細(xì)菌粘附、殺菌和促成骨細(xì)胞生長功能，其包括：醫(yī)用不銹鋼基體、第一附著層和第二附著層。本發(fā)明所述第一附著層為3-(三氟甲基)芐基硫醇附著層，第二附著層為聚乙二醇類化合物附著層，且在第二附著層的表面吸附有銀納米顆粒。本發(fā)明既提高聚乙二醇類化合物在不銹鋼表面的附著能力，防止脫落，又利用聚乙二醇類化合物提高不銹鋼抗細(xì)菌粘附能力，避免細(xì)菌在不銹鋼表面粘附繁殖，并利用銀納米顆粒增強(qiáng)不銹鋼的殺菌能力。本發(fā)明在引入聚乙二醇類化合物附著層的過程中利用分子印跡方法，使不銹鋼材料具有對成骨細(xì)胞分子有效識別的功能，有利于成骨細(xì)胞在該材料表面固定生長。
【專利說明】一種醫(yī)用不銹鋼材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料的表面改性領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用不銹鋼材料及其制 備方法。 技術(shù)背景
[0002] 醫(yī)用不銹鋼硬度高，重量適中，價(jià)格便宜，制作方便，但是不銹鋼本身沒有抗菌和 殺菌的能力，所以在將醫(yī)用不銹鋼用作牙齒種植和骨種種植時(shí)很容易發(fā)生感染，嚴(yán)重時(shí)會 危及人的生命，因此，需要提高不銹鋼的抗菌性能和殺菌能力。
[0003] 細(xì)菌在材料表面的生長可以分成三步：首先是細(xì)菌在材料表面的粘附，然后是細(xì) 菌的繁殖，最后形成穩(wěn)定的生物膜。因此具備抵抗細(xì)菌粘附功能和殺菌能力的材料，可有效 避免細(xì)菌產(chǎn)生的感染問題。乙二醇類化合物對材料表面修飾被認(rèn)為是抵抗細(xì)菌粘附最有效 的方法，而在材料表面引入銀也具有良好的殺菌能力。但是這兩種方法都不能提供成骨細(xì) 胞在材料表面的固定和生長。
[0004] 銀離子具有良好的殺菌效果，將銀納米顆粒引入到材料表面，將大大的提高材料 的殺菌能力。
[0005] Southern在1975年首先提出：當(dāng)模板分子（印跡分子）與聚合物單體接觸時(shí)會 形成多重作用點(diǎn)，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，當(dāng)模板分子除去后，聚合物中就 形成了與模板分子空間構(gòu)型相匹配的具有多重作用點(diǎn)的空穴，這樣的空穴將對模板分子及 其類似物具有選擇識別特性-這就是分子印跡技術(shù)。
[0006] 因此，開發(fā)一種新的醫(yī)用不銹鋼材料及其制備方法，引入乙二醇類化合物提高材 料抗細(xì)菌粘附能力，引入銀納米顆粒提高材料的殺菌能力，同時(shí)利用分子印跡的技術(shù)在不 銹鋼材料表面引入與成骨細(xì)胞相匹配的作用點(diǎn)提高材料促成骨細(xì)胞功能非常重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于針對一般生物醫(yī)用材料的不足，提供一種醫(yī)用不銹鋼材料及其 制備方法，首先引入3_(三氟甲基）芐基硫醇附著層，再引入聚乙二醇類化合物附著層，既 提高聚乙二醇類化合物在不銹鋼表面的附著能力，防止脫落，又利用聚乙二醇類化合物提 高不銹鋼抗細(xì)菌粘附能力，避免細(xì)菌在不銹鋼表面粘附繁殖。
[0008] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是，在引入聚乙二醇類化合物附著層的過程中利用分子印跡 方法，使不銹鋼材料具有對成骨細(xì)胞分子有效識別的功能，有利于成骨細(xì)胞在該材料表面 固定生長。
[0009] 本發(fā)明還在聚二乙醇類化合物附著層的表面引入銀納米顆粒，提高材料的殺菌能 力，避免發(fā)生細(xì)菌感染。
[0010] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
[0011] 一種醫(yī)用不銹鋼材料，其具有抗細(xì)菌粘附、殺菌和促成骨細(xì)胞生長功能，其中，所 述包括：
[0012] 醫(yī)用不銹鋼基體；
[0013] 第一附著層，其為3_(三氟甲基）芐基硫醇附著層，其附著在所述基體的表面，通 過配位鍵與所述基體相連；
[0014] 第二附著層，其為聚乙二醇類化合物附著層，其附著在所述基體的表面，所述聚乙 二醇類化合物由甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯在乙醇環(huán) 境下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)得到；
[0015] 其中，第二附著層中還具有與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空穴；
[0016] 此外，第二附著層表面還吸附有銀納米顆粒。
[0017] 優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用不銹鋼材料中，所述空穴是使用分子印跡方法，在所述甲基 丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過程中引入成 骨細(xì)胞，然后再使用膠原酶去除成骨細(xì)胞得到的。
[0018] 一種醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其中，所述包括以下步驟：
[0019] 步驟一、預(yù)處理：不銹鋼片表面用碳化硅砂紙400號至1000號順序拋光，然后用 丙酮、乙醇和蒸餾水依次超聲30分鐘，80°C真空干燥，然后將鈦片浸泡于體積分?jǐn)?shù)為5%的 3_(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小時(shí)，蒸餾水洗凈，干燥，得到 產(chǎn)物1 ;
[0020] 步驟二、分子印跡方法結(jié)合表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法進(jìn)行表面改性：將甲 基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯加入水和乙醇中，攪拌均勻， 加入成骨細(xì)胞，攪拌均勻；加入面積為IX Icm2產(chǎn)物1，加入CuBr和α-溴代苯乙酸甲酯，通 氮?dú)獗Ｗo(hù)下100°C反應(yīng)30分鐘后得到產(chǎn)物2 ;
[0021] 步驟三、引入銀納米顆粒：將產(chǎn)物2加入銀納米顆粒的水溶液中，浸泡30-60分鐘， 蒸餾水洗凈得到產(chǎn)物3 ;
[0022] 步驟四、后處理：將產(chǎn)物3放入裝有1 % I型膠原酶2ml的瓶中，消化30秒后取出， 蒸餾水洗凈后超聲10分鐘，取出于80°C真空干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
[0023] 優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述銀納米顆粒的粒徑為10-50 納米，用量為〇· 5-lmol。
[0024] 優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述甲基丙烯酸2-(2-甲氧基 乙氧基）乙酯的用量為I. 7-1. 9mol，所述雙甲基丙烯酸乙二醇酯用量為0. 2-0. 4mol，所述 水的用量為40-60ml，所述乙醇用量為10-20ml。
[0025] 優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述成骨細(xì)胞的密度為2 X IO4/ ml，用量為 0· 5-2ml。
[0026] 優(yōu)選的是，所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述CuBr和α -溴代苯乙酸甲 酯的用量分別為〇· 05-0. Imol和0· 01-0. 05mol。
[0027] 本發(fā)明具有以下有益效果：首先，本發(fā)明首先在不銹鋼基體上引入3_(三氟甲基） 芐基硫醇附著層，再引入聚乙二醇類化合物附著層，既提高了聚乙二醇類化合物在不銹鋼 表面的附著能力，防止脫落，又利用聚乙二醇類化合物提高了不銹鋼抗細(xì)菌粘附能力，避免 細(xì)菌在不銹鋼表面粘附繁殖。
[0028] 其次，本發(fā)明在引入聚乙二醇類化合物附著層的過程中利用分子印跡方法，先將 成骨細(xì)胞引入聚乙二醇類化合物附著層中，再利用膠原酶將成骨細(xì)胞去除，使聚乙二醇類 化合物附著層形成與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空穴，使不銹鋼材料具有對成骨細(xì)胞分子 有效識別的功能。利用該方法制備的材料在作為植入體植入體內(nèi)后，有利于成骨細(xì)胞在該 材料表面固定生長。
[0029] 再次，本發(fā)明在聚乙二醇類化合物附著層的表面引入銀納米顆粒，提高材料的殺 菌能力，避免細(xì)菌感染。
[0030] 最后，本發(fā)明利用砂紙對不銹鋼基體表面進(jìn)行打磨，用去離子水和丙酮對不銹鋼 基體表面進(jìn)行超聲清洗，減少不銹鋼表面氧化膜對附著層的影響，增大附著層和不銹鋼表 面的接觸面積，提高附著層和不銹鋼基體的結(jié)合力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031] 圖1為本發(fā)明所述不銹鋼材料與傳統(tǒng)不銹鋼對成骨細(xì)胞增殖活性影響的比較結(jié) 果對照圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域普通技術(shù)人員參閱本說明書后 能夠據(jù)以實(shí)施。
[0033] 如圖1、表1和表2所示，
[0034] 一種醫(yī)用不銹鋼材料，其具有抗細(xì)菌粘附、殺菌和促成骨細(xì)胞生長功能，其中，所 述包括：
[0035] 醫(yī)用不銹鋼基體，其表面經(jīng)過砂紙拋光后，再利用丙酮、乙醇和蒸餾水超聲清洗；
[0036] 第一附著層，其為3_(三氟甲基）芐基硫醇附著層，其附著在所述基體的表面，通 過配位鍵與所述基體相連；
[0037] 第二附著層，其為聚乙二醇類化合物附著層，其附著在所述基體的表面，所述聚乙 二醇類化合物由甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯在乙醇環(huán) 境下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)得到；
[0038] 其中，第二附著層中還具有與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空穴；
[0039] 此外，第二附著層表面還吸附有銀納米顆粒，所述銀納米顆粒甲基丙烯酸 2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯中的羧基吸附黏貼在所述附著層表面，被所述顆粒的粒徑為 10-50納米，其分布在第二附著層的表面以及空穴中；
[0040] 所述的醫(yī)用不銹鋼材料中，所述空穴是使用分子印跡方法，在所述甲基丙烯酸 2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過程中引入成骨細(xì) 胞，然后再使用膠原酶去除成骨細(xì)胞得到的，所述乙脂和醇脂交聯(lián)反應(yīng)后形成一種網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)的較穩(wěn)定的聚乙二醇類化合物分子，在反應(yīng)的過程中引入成骨細(xì)胞，待反應(yīng)完畢后將成 骨細(xì)胞去除，即可在聚乙二醇類化合物的結(jié)構(gòu)中留下能與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空 穴。
[0041] 一種醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其中，所述包括以下步驟：
[0042] 步驟一、預(yù)處理：不銹鋼片表面用碳化硅砂紙400號至1000號順序拋光，然后用 丙酮、乙醇和蒸餾水依次超聲30分鐘，80°C真空干燥，然后將鈦片浸泡于體積分?jǐn)?shù)為5%的 3_(甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小時(shí)，蒸餾水洗凈，干燥，得到 產(chǎn)物I ;
[0043] 步驟二、分子印跡方法結(jié)合表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法進(jìn)行表面改性：將甲 基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯加入水和乙醇中，攪拌均勻， 加入成骨細(xì)胞，攪拌均勻；加入面積為IX Icm2產(chǎn)物1，加入CuBr和α-溴代苯乙酸甲酯，通 氮?dú)獗Ｗo(hù)下100°C反應(yīng)30分鐘后得到產(chǎn)物2 ;
[0044] 步驟三、引入銀納米顆粒：將產(chǎn)物2加入銀納米顆粒的水溶液中，浸泡30-60分鐘， 蒸餾水洗凈得到產(chǎn)物3 ;
[0045] 步驟四、后處理：將產(chǎn)物3放入裝有1 % I型膠原酶2ml的瓶中，消化30秒后取出， 蒸餾水洗凈后超聲10分鐘，取出于80°C真空干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
[0046] 所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述銀納米顆粒的粒徑為10-50納米，用 量為 0. 5-lmol。
[0047] 所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙 酯的用量為I. 7-1. 9mol，所述雙甲基丙烯酸乙二醇酯用量為0. 2-0. 4mol，所述水的用量為 40-60ml，所述乙醇用量為10-20ml。
[0048] 所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述成骨細(xì)胞的密度為2X104/ml，用量為 0· 5_2ml 〇
[0049] 所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法中，所述CuBr和α -溴代苯乙酸甲酯的用量分 別為 0· 05-0. Imol 和 0· 01-0. 05mol。
[0050] 實(shí)施例1
[0051] -、產(chǎn)品制備
[0052] 不銹鋼片表面用碳化娃砂紙400號至1000號順序拋光，然后用丙酮、乙醇和蒸 餾水依次超聲30分鐘，80°C真空干燥，然后將鈦片浸泡于體積分?jǐn)?shù)為5%的3_(甲基丙烯 酰氧）丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小時(shí)，蒸餾水洗凈，干燥，得到產(chǎn)物1 ;將 I. 8mol甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯、0· 3mol雙甲基丙烯酸乙二醇酯加入50ml 水和15ml乙醇中，攪拌均勻，加入ImL密度為2 XioVml的成骨細(xì)胞，攪拌均勻；加入面積 為1父1〇112產(chǎn)物1，加入0.05111〇1(：11&'，0.01111〇1〇-溴代苯乙酸甲酯，通氮?dú)獗Ｗo(hù)下1〇〇1： 反應(yīng)30分鐘得到產(chǎn)物2 ;將產(chǎn)物2加入銀納米顆粒的水溶液中，浸泡30-60分鐘，蒸餾水洗 凈得到產(chǎn)物3,將產(chǎn)物3放入裝有1 % I型膠原酶2ml的瓶中，消化30秒后取出，蒸餾水洗 凈后超聲10分鐘，取出于80°C真空干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
[0053] 二、抗細(xì)菌粘附性能實(shí)驗(yàn)
[0054] 實(shí)驗(yàn)過程：每個(gè)試樣表面接種Iml濃度為IO5的菌液在37°C培養(yǎng)Id后，培養(yǎng)液用 來檢測試樣的殺菌率；試樣取出用PBS輕輕漂洗3次以去除未粘附的細(xì)菌，然后試樣上粘附 的細(xì)菌用超聲振蕩（40W)5min洗脫到Iml蒸餾水中，洗脫液用來檢測試樣表面粘附細(xì)菌中 的活菌數(shù)，計(jì)算試樣的抗細(xì)菌粘附性能；用倍比稀釋和涂布培養(yǎng)法檢測活菌數(shù)。
[0055] 實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
[0056] 表1本發(fā)明產(chǎn)物對各細(xì)菌的殺菌率和抗粘附率
[0057]

【權(quán)利要求】
1. 一種醫(yī)用不銹鋼材料，其具有抗細(xì)菌粘附、殺菌和促成骨細(xì)胞生長功能，其特征在 于，所述包括： 醫(yī)用不銹鋼基體； 第一附著層，其為3-(三氟甲基）芐基硫醇附著層，其附著在所述基體的表面，通過配 位鍵與所述基體相連； 第二附著層，其為聚乙二醇類化合物附著層，其附著在所述基體的表面，所述聚乙二醇 類化合物由甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯在乙醇環(huán)境下 發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)得到； 其中，第二附著層中還具有與成骨細(xì)胞空間構(gòu)型相匹配的空穴； 此外，第二附著層表面還吸附有銀納米顆粒。
2. 如權(quán)利要求1所述的醫(yī)用不銹鋼材料，其特征在于，所述空穴是使用分子印跡方法， 在所述甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的過 程中引入成骨細(xì)胞，然后再使用膠原酶去除成骨細(xì)胞得到的。
3. -種如權(quán)利要求1所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其特征在于，所述包括以下 步驟： 步驟一、預(yù)處理：不銹鋼片表面用碳化硅砂紙400號至1000號順序拋光，然后用丙酮、 乙醇和蒸餾水依次超聲30分鐘，80°C真空干燥，然后將鈦片浸泡于體積分?jǐn)?shù)為5%的3-(甲 基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液中，浸泡1小時(shí)，蒸餾水洗凈，干燥，得到產(chǎn)物 1 ; 步驟二、分子印跡方法結(jié)合表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合法進(jìn)行表面改性：將甲基丙 烯酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯和雙甲基丙烯酸乙二醇酯加入水和乙醇中，攪拌均勻，加入 成骨細(xì)胞，攪拌均勻；加入面積為IX lcm2產(chǎn)物1，加入CuBr和α-溴代苯乙酸甲酯，通氮?dú)?保護(hù)下l〇〇°C反應(yīng)30分鐘后得到產(chǎn)物2 ; 步驟三、引入銀納米顆粒：將產(chǎn)物2加入銀納米顆粒的水溶液中，浸泡10-60分鐘，蒸餾 水洗凈得到產(chǎn)物3 ; 步驟四、后處理：將產(chǎn)物3放入裝有1% I型膠原酶2ml的瓶中，消化30秒后取出，蒸 餾水洗凈后超聲10分鐘，取出于80°C真空干燥，得到本發(fā)明的產(chǎn)品。
4. 如權(quán)利要求3所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其特征在于，所述銀納米顆粒的 粒徑為10-50納米，用量為0· 5-lmol。
5. 如權(quán)利要求3所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其特征在于，所述甲基丙烯 酸2-(2-甲氧基乙氧基）乙酯的用量為1.7-1. 9mol，所述雙甲基丙烯酸乙二醇酯用量為 0. 2-0. 4mol，所述水的用量為40-60ml，所述乙醇用量為10-20ml。
6. 如權(quán)利要求3所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其特征在于，所述成骨細(xì)胞的密 度為 2 X 104/ml，用量為 0· 5-2ml。
7. 如權(quán)利要求3所述的醫(yī)用不銹鋼材料的制備方法，其特征在于，所述CuBr和α-溴 代苯乙酸甲酯的用量分別為0. 05-0. lmol和0. 01-0. 05mol。
【文檔編號】A61L27/50GK104258463SQ201410522169
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】李培源, 蘇煒, 霍麗妮, 陳睿 申請人:廣西中醫(yī)藥大學(xué)