一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料及其制備方法；所述制備方法是首先采用多巴胺對(duì)醫(yī)用鈦合金表面進(jìn)行修飾后，將無(wú)機(jī)硅源、藥物、模板劑為混合前驅(qū)體通過(guò)溶劑揮發(fā)自組裝的方式在醫(yī)用鈦合金表面外延生長(zhǎng)，形成具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)并原位包裹藥物的均勻、致密的介孔二氧化硅復(fù)合涂層。所述制備方法簡(jiǎn)單，且涂層性能好；所制備的復(fù)合涂層具有完善的介孔結(jié)構(gòu)、良好的生物相容性、高效的藥物裝載、抗凝抗菌和裝載生長(zhǎng)因子并促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的功能。本發(fā)明通過(guò)“一釜法”實(shí)現(xiàn)材料合成、藥物裝載等過(guò)程，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)材料及其制備方法，具體涉及一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用鈦合金材料是生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域的重要成就，然而植入醫(yī)用金屬裝置如血管支架、人工骨、人工關(guān)節(jié)、牙種植體等后，因其生物相容性較低易形成感染，由感染所導(dǎo)致的臨床并發(fā)癥也隨之出現(xiàn)，造成很高的發(fā)病率和死亡率，在增加醫(yī)療成本的同時(shí)也嚴(yán)重危害人類健康。因此，通過(guò)表面改性獲得生物相容性良好的醫(yī)用金屬材料顯得尤為重要。
[0003]盡管傳統(tǒng)的表面修飾方法已經(jīng)能夠利用所修飾的材料巧妙地調(diào)節(jié)醫(yī)用鈦合金的表面性質(zhì)，但這些方法幾乎都是建立在利用生物相容性材料修飾的基礎(chǔ)上，即只考慮修飾材料本身對(duì)醫(yī)用鈦合金材料生物相容性的提高，而沒(méi)有關(guān)注于修飾材料本身的藥物裝載能力，使得醫(yī)用鈦合金材料在介入人體內(nèi)部后，仍然需要術(shù)后服用大量藥物以應(yīng)付可能的炎癥、組織增生、血栓再狹窄等不良反應(yīng)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明藥物在介入醫(yī)用鈦合金表面的原位釋放是提高其生物相容性以及高效簡(jiǎn)化術(shù)后治療的有效方式，所以研究者們又將研究重點(diǎn)放在具有藥物裝載釋放功能的鈦合金表面修飾材料方面。雖然研究者使用的藥物載體體系具有一定程度的藥物裝載性能，但藥物裝載量有限以及藥物釋放時(shí)間難以控制依然是限制醫(yī)用鈦合金表面修飾方法廣泛應(yīng)用的重要原因。因此，尋求新穎高效的鈦合金表面藥物載體固定方法依然是生物醫(yī)用材料領(lǐng)域科研人員當(dāng)前努力的重要方向之一。
[0004]介孔分子篩的發(fā)展，為醫(yī)用鈦合金表面修飾改性的設(shè)計(jì)提供了一條嶄新的思路。與高分子組裝固定藥物的方式不同，介孔分子篩是通過(guò)其特有的高比表面積和長(zhǎng)程有序的孔道結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的高效裝載和控制釋放。介孔分子篩作為醫(yī)用金屬材料表面涂層的研究可追溯至2001年，研究者使用旋涂法或者滴涂法將介孔分子篩粉末修飾至鈦合金表面，以期提高鈦合金材料表面相容性。但此類方法僅依靠介孔分子篩與鈦合金表面的物理相互作用力結(jié)合，無(wú)法保證結(jié)合的牢固性，更難以抵抗體液的沖刷，致使介孔分子篩修飾鈦合金表面的研究發(fā)展緩慢。目前的研究雖取得一定進(jìn)展，卻都面臨著兩方面的困境:其一是修飾方法方面，目前常用的將介孔分子篩與醫(yī)用鈦合金材料結(jié)合的方法有滴涂法、旋涂法、浸漬提拉法等，皆存在結(jié)合不牢固、易成粉狀脫落的缺點(diǎn)，成為困擾醫(yī)用鈦合金植入體臨床應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題。從原理上講，傳統(tǒng)修飾方法是在介孔形成(即硅源脫水縮合)之后再將其涂敷至鈦合金表面，錯(cuò)過(guò)了介孔形成過(guò)程中硅源通過(guò)脫水縮合與鈦合金表面官能團(tuán)相互作用的機(jī)會(huì)，因此存在結(jié)合不牢固的問(wèn)題;其二是藥物裝載方面，傳統(tǒng)藥物裝載方法均是在模板劑焙燒之后，將介孔分子篩浸泡至高濃度的藥物溶液中，步驟繁瑣，并且只有少量藥物能夠被裝載進(jìn)入介孔分子篩中，造成大量藥物的浪費(fèi)，且藥物裝載率依賴于介孔分子篩成型后所修飾的有機(jī)官能團(tuán)的結(jié)合力強(qiáng)弱，而有機(jī)官能團(tuán)的后修飾過(guò)程可能會(huì)降低材料的生物相容性。
[0005]顯然，醫(yī)用鈦合金材料表面得到結(jié)合牢固且具有高載藥量的介孔結(jié)構(gòu)涂層亟需新的理念和新技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法采用溶劑揮發(fā)自組裝的方法實(shí)現(xiàn)藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層在醫(yī)用鈦合金表面的外延生長(zhǎng)，表面涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、載藥效率高，所述方法制備工藝簡(jiǎn)單，且涂層性能好，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供所述制備方法得到的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。
[0008]本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0009]—種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟:
[0010](I)對(duì)醫(yī)用鈦合金表面進(jìn)行預(yù)處理后，使用多巴胺為修飾劑，在醫(yī)用鈦合金表面修飾聚多巴胺層；
[0011](2)將模板劑溶于水中，加入一種以上的藥物和/或生長(zhǎng)因子混合后，加酸調(diào)節(jié)pH值至1-5的范圍內(nèi)，制得含有藥物的膠束溶液;將上述膠束溶液與無(wú)機(jī)硅源混合并攪拌進(jìn)行反應(yīng)，將制得的反應(yīng)前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至含有步驟(I)制備的多巴胺修飾的醫(yī)用鈦合金的容器內(nèi)，在25-37 °C下，靜置反應(yīng)6-24h，制得所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。
[0012]本發(fā)明步驟(I)首先采用多巴胺對(duì)醫(yī)用鈦合金表面進(jìn)行修飾，在鈦合金基體表面形成聚多巴胺交聯(lián)層強(qiáng)力附著在基體表面，且聚多巴胺層中含有豐富的有機(jī)官能團(tuán)(如氨基、鄰苯二酚基團(tuán)等)，表面改性的基體可進(jìn)一步功能化。
[0013]多巴胺在水溶液中易被氧化，繼而引發(fā)自聚-交聯(lián)反應(yīng)，通常將待改性的基材直接放入新鮮配置的多巴胺水溶液中浸泡一定時(shí)間，即可得到多巴胺修飾的醫(yī)用鈦合金。本發(fā)明中，所述步驟(I)推薦采用的一種方法是，將醫(yī)用鈦合金超聲洗滌，再用食人魚洗液活化；然后將活化后的醫(yī)用鈦合金放入鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中，反應(yīng)溫度為4-40°C，反應(yīng)時(shí)間為5-36h;反應(yīng)結(jié)束后洗滌、干燥，得到多巴胺修飾的醫(yī)用鈦合金。
[0014]所述步驟(I)中，醫(yī)用鈦合金優(yōu)選自T1-6A1_4V。
[0015]本發(fā)明采用一種新穎的溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)界面自組裝方式實(shí)現(xiàn)藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層在醫(yī)用鈦合金材料表面的外延生長(zhǎng)。所述制備方法中的步驟(2)是將無(wú)機(jī)硅源、藥物、模板劑為前驅(qū)體，通過(guò)溶劑(水或乙醇)揮發(fā)自組裝的方式，無(wú)機(jī)硅源脫水縮合在醫(yī)用鈦合金表面外延生長(zhǎng)形成具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)，在此過(guò)程，藥物參與模板劑自組裝過(guò)程，最終形成均勻、致密的包含藥物的介孔二氧化硅涂層。所述方法針對(duì)介孔分子篩形成機(jī)理，選擇在其介孔結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，將介孔分子篩構(gòu)建至被有機(jī)官能團(tuán)預(yù)先修飾的醫(yī)用鈦合金表面，即硅源(正硅酸四乙酯)優(yōu)先在醫(yī)用鈦合金表面修飾有機(jī)官能團(tuán)(如氨基)的位置脫水縮合，與基體通過(guò)共價(jià)結(jié)合、靜電引力的方式相互作用，由此形成一層致密牢固的介孔分子篩薄膜。所述方法將原位藥物引入方法(即直接共縮合法)，將藥物負(fù)載過(guò)程與涂層合成過(guò)程相統(tǒng)一，同時(shí)獲得含有藥物的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層。
[0016]所述步驟(2)中，所述模板劑優(yōu)選為P123(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷，PE020-PP070-PE020，Mw = 5800)和F127(聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷，PE0106-PP070-PE0106 ,Mw= 12600)中的任意一種。
[0017]所述步驟(2)中，所述膠束溶液中模板劑的濃度為0.02-0.1g ml—1。
[0018]所述步驟(2)中，所述的無(wú)機(jī)硅源優(yōu)選自正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯；無(wú)機(jī)硅源:模板劑的摩爾比為27:1 - 54:1。
[0019]所述步驟(2)中，所述的酸優(yōu)選為鹽酸水溶液，鹽酸水溶液的濃度為l_3molL—1。
[0020]本發(fā)明在介孔二氧化硅涂層的制備過(guò)程中實(shí)現(xiàn)藥物裝載，即在前驅(qū)體中加入所需的藥物?；诒景l(fā)明的溶劑揮發(fā)自組裝方式，介孔二氧化硅涂層在醫(yī)用鈦合金表面外延生長(zhǎng)，制備過(guò)程中溫度最高為37°C，不會(huì)對(duì)藥物分子和醫(yī)用鈦合金材料本身的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生影響，適用范圍廣，載藥效率高。所述步驟(2)中，所述藥物選自抗凝血藥和/或抗生素，包括但不限于肝素、萬(wàn)古霉素、雷帕霉素、布洛芬;優(yōu)選為肝素、萬(wàn)古霉素、雷帕霉素中的一種或兩種幾種。所述的藥物包括親水性藥物如肝素，或疏水性藥物如雷帕霉素。所述膠束溶液中，藥物的濃度為5-25g ml—1。
[0021]本發(fā)明所述方法制得的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料表面涂層為致密均勻的透明薄膜涂層，具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)，可裝載一種或多種藥物;且與基體結(jié)合牢固。
[0022]因此，本發(fā)明還涉及所述制備方法制得的一種包覆有藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。
[0023]所述醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料，復(fù)合涂層厚度為1-15μπι，比表面積在200-60011?-1之間，介孔孔徑為4-1 Onm。
[0024]所述的復(fù)合涂層可長(zhǎng)期釋放一種或多種藥物，達(dá)到醫(yī)用鈦合金材料抗菌、抗凝血的目的。
[0025]本發(fā)明的有益效果:(I)本發(fā)明所述制備方法使用溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)界面自組裝原理及外延生長(zhǎng)等技術(shù)制備了一種新穎的、多功能的包覆有藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料，該方法針對(duì)介孔分子篩形成機(jī)理，選擇在其介孔結(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，將介孔分子篩構(gòu)建至被有機(jī)官能團(tuán)預(yù)先修飾的醫(yī)用鈦合金表面，即硅源優(yōu)先在金屬表面修飾有機(jī)官能團(tuán)(如氨基)的位置脫水縮合，與金屬表面通過(guò)共價(jià)結(jié)合、靜電引力的方式相互作用，由此形成一層致密牢固的介孔分子篩薄膜；(2)使用原位藥物引入方法(即直接共縮合法)，將藥物負(fù)載過(guò)程與材料合成過(guò)程相統(tǒng)一，同時(shí)獲得含有藥物的藥物/介孔二氧化硅涂層，所述涂層因其規(guī)整的介孔孔道而具有同時(shí)負(fù)載并緩釋一種或多種藥物(如肝素、萬(wàn)古霉素)的功能，且能夠抵抗體液的沖刷，克服了現(xiàn)有技術(shù)中涂層結(jié)合不牢固、載藥效率低下等不足之處。(3)本發(fā)明所述制備方法工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短;所制得的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料，涂層性能好、具有完善的介孔結(jié)構(gòu)、良好的生物相容性、高效的藥物裝載、釋放效率和裝載生長(zhǎng)因子并促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的功能。本發(fā)明所述的方法通過(guò)“一釜法”實(shí)現(xiàn)材料合成、藥物裝載等過(guò)程，適于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1(A)為醫(yī)用鈦合金的掃描電鏡圖；圖1(B)為不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的掃描電鏡圖；圖1(C)為負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的掃描電鏡圖；圖1(D)為負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的掃描電鏡圖；圖1(E)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的掃描電鏡圖。
[0027]圖2(A)為不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的透射電鏡圖；圖2(B)為負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的透射電鏡圖；圖2(C)為負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的透射電鏡圖；圖2(D)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的透射電鏡圖。
[0028]圖3為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的氮?dú)馕?脫附等溫線。
[0029]圖4(A)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料中肝素隨時(shí)間變化的釋放曲線；圖4(B)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料中萬(wàn)古霉素隨時(shí)間變化的釋放曲線。
[0030]圖5為抗凝血效果評(píng)價(jià)圖，其中(a)為陰性對(duì)照、(b)醫(yī)用鈦合金、(C)未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料、(d)負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料、(e)負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料、(f)同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。
[0031]圖6(A)為醫(yī)用鈦合金的抗血小板黏附SEM圖；圖6(B)為不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗血小板黏附SEM圖；圖6(C)為負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗血小板黏附SEM圖；圖6(D)為負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗血小板黏附SEM圖；圖6(E)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗血小板黏附SEM圖。
[0032]圖7(A)為醫(yī)用鈦合金的抗大腸桿菌黏附的SEM圖；圖7(B)為不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗大腸桿菌黏附SEM圖；圖7(C)為負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗大腸桿菌黏附的SEM圖；圖7(D)為負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗大腸桿菌黏附的SEM圖；圖7(E)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的抗大腸桿菌黏附的SEM圖。
[0033]圖8(A)為醫(yī)用鈦合金的內(nèi)皮細(xì)胞黏附的SEM圖；圖8(B)為不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的內(nèi)皮細(xì)胞黏附SEM圖；圖8(C)為負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的內(nèi)皮細(xì)胞黏附的SEM圖；圖8(D)為負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的內(nèi)皮細(xì)胞黏附的SEM圖；圖8(E)為同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的內(nèi)皮細(xì)胞黏附的SEM圖。
[0034]圖9為負(fù)載了布洛芬的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料透射電鏡圖。
[0035]圖10為使用正硅酸甲酯為硅源制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的透射電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案給予進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，但有必要指出，以下實(shí)施例只用于對(duì)
【發(fā)明內(nèi)容】
的描述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0037]實(shí)施例1
[0038]將的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。
[0039]將0.5g的P123溶解在Ig HCl (濃度為2M)、1g水混合溶液中，完全溶解后，加入1.03g的正硅酸乙酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(Ti/M)。本實(shí)施例制備的不含藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的掃描電鏡圖如圖1(B)所示，透射電鏡圖如圖2(A)所示。圖1(B)顯示了介孔涂層并未改變醫(yī)用鈦合金的表面形貌，而是形成了致密、均勻的修飾涂層。圖2(A)顯示，介孔二氧化硅涂層具有規(guī)整的介孔孔道結(jié)構(gòu)，表明此種溶劑揮發(fā)自組裝的方法能夠得到具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)的修飾涂層。
[0040]實(shí)施例2
[0041 ] 將I cm* I cm的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。
[0042]將0.5g的Pl 23溶解在Ig HCl (濃度為2M)、1g水混合溶液中，隨后加入0.15g肝素鈉(HEP)，藥物完全溶解后，加入1.03g的正硅酸乙酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(Ti/H)。本實(shí)施例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的掃描電鏡圖如圖1(C)所示，透射電鏡圖如圖2(B)所示。圖1(C)顯示了介孔涂層并未改變醫(yī)用鈦合金的表面形貌，而是形成了致密、均勻的修飾涂層。圖2(B)顯示，加入藥物后的介孔二氧化硅涂層具有規(guī)整的介孔孔道結(jié)構(gòu)，表明此種溶劑揮發(fā)自組裝的方法能夠得到具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)的藥物修飾涂層。
[0043]在上述制備過(guò)程中，加入肝素鈉(HEP)的同時(shí)加入2ug的內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，可制得負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料。
[0044]實(shí)施例3
[0045 ] 將I cm* I cm的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。
[0046]將0.5g的Pl 23溶解在Ig HCl (濃度為2M)、1g水混合溶液中，隨后加入0.05g萬(wàn)古霉素(VAN)，藥物完全溶解后，加入1.03g的正硅酸乙酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(Ti/V)。本實(shí)施例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的掃描電鏡圖如圖1(D)所示，透射電鏡圖如圖2(C)所示。圖1(D)顯示了介孔涂層并未改變醫(yī)用鈦合金的表面形貌，而是形成了致密、均勻的修飾涂層。由圖2
(C)可以看出，加入萬(wàn)古霉素后的介孔涂層依然能夠保留介孔結(jié)構(gòu)，其介孔孔道的有序度與不加藥物的介孔材料結(jié)構(gòu)相比有所降低。
[0047]在上述制備過(guò)程中，加入萬(wàn)古霉素(VAN)的同時(shí)加入2ug的內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，可制得負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料。
[0048]實(shí)施例4
[0049 ] 將I cm* I cm的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。
[0050]將0.5g的P123溶解在Ig HCl (2M)、1g水混合溶液中，隨后加入0.15g肝素鈉(HEP)和0.05g萬(wàn)古霉素(VAN)，藥物完全溶解后，加入1.03g的正硅酸乙酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(Ti/H/V)。本例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的掃描電鏡圖如圖1(E)所示，透射電鏡圖如圖2(D)所示，氮?dú)馕?脫附等溫線如圖3所示。圖1(E)顯示了介孔涂層并未改變醫(yī)用鈦合金的表面形貌，形成了致密、均勻的修飾涂層。由圖2(D)可以看出，加入兩種藥物后的樣品依然能夠保持較好的介孔孔道結(jié)構(gòu)，介孔的有序度與未加入藥物的材料相比有所下降。由圖3可以看出，本例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層的氮?dú)馕?脫附等溫線屬于IV型，具有典型的介孔結(jié)構(gòu)，其比表面積為256m2g—1，孔徑為3.4nm。
[0051]在上述制備過(guò)程中，加入藥物的同時(shí)加入2ug的內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子，可制得同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料。
[0052]實(shí)施例5
[0053]實(shí)施例4制得的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(Ti/H/V)對(duì)肝素/萬(wàn)古霉素的緩釋實(shí)驗(yàn):在310K下，將Ti/H/V放于PBS溶液中，每隔一段時(shí)間將緩釋液取出，檢測(cè)肝素、萬(wàn)古霉素的濃度。表征結(jié)果如圖4(A)、圖4(B)所示。由圖可以看出，該藥物涂層可持續(xù)釋放肝素30天，釋放量達(dá)750yg cm—2，能夠?qū)崿F(xiàn)肝素的長(zhǎng)期釋放;且藥物涂層對(duì)萬(wàn)古霉素的釋放時(shí)間可達(dá)20天，亦能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期釋放。
[0054]實(shí)施例6
[°°55] 取新鮮兔血，3000rpm離心1min，取上層血楽。分別將陰性對(duì)照(a)、醫(yī)用鈦合金(b)、實(shí)施例1中制備的未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(C)、實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(d)、實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(e)、實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(f)，放入1.25mL上述制備的血漿中，37 °C孵化I小時(shí)，將血漿取出用半自動(dòng)血凝儀進(jìn)行APTT凝血時(shí)間測(cè)試。表征結(jié)果如圖5所示。由圖5可以看出，含有肝素的藥物涂層均表現(xiàn)出了良好的抗凝效果，其凝血時(shí)間均超過(guò)了儀器量程，表明了材料中釋放的肝素具有良好的生物活性。
[0056]取新鮮兔血，800rpm離心1min得到富血小板血漿。在24孔板中分別放入醫(yī)用鈦合金(A)、實(shí)施例1中制備的未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(B)、實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(C)、實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料
(D)、實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(E)，用富血小板血漿浸泡樣品I小時(shí)，浸泡完成后用PBS洗滌樣品三次，用2.5%戊二醛溶液固定血小板30min。固定完成后，用PBS和不同濃度的乙醇/水溶液(50、60、70、80、90、95、100 % )各浸泡半小時(shí)，逐級(jí)脫水，自然晾干，噴金后進(jìn)行SEM表征血小板粘附情況。表征結(jié)果如圖6(A)-(E)所示。由圖6可以看出，醫(yī)用鈦合金(A)、實(shí)施例1中制備的未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(B)和實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(D)表面均粘附了大量的血小板，而具有肝素釋放功能的實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(C)和實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(E)表面未發(fā)現(xiàn)血小板粘附現(xiàn)象，體現(xiàn)了該材料具有較好的抗血小板粘附性能和良好的生物相容性。
[0057]分別在醫(yī)用鈦合金(A)、實(shí)施例1中制備的未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(B)、實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(C)、實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(D)、實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(E)上培養(yǎng)大腸桿菌3天后的粘附情況使用SEM表征。表征結(jié)果如圖7(A)-(E)所示。由圖7可以看出，具有萬(wàn)古霉素釋放功能的實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(D)、實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料
(E)具有良好的抗大腸桿菌粘附效果，體現(xiàn)了釋放的萬(wàn)古霉素具有良好的活性。
[0058]分別在醫(yī)用鈦合金(A)、實(shí)施例1中制備的未負(fù)載藥物的介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(B)、實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料(C)、實(shí)施例3中制備的負(fù)載了萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料(D)、實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料(E)上培養(yǎng)內(nèi)皮細(xì)胞3天后的粘附情況使用SEM表征。表征結(jié)果如圖S(A)-(E)所示。由圖8所示，含有內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子的實(shí)施例2中制備的負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料(C)和實(shí)施例4中制備的同時(shí)負(fù)載了肝素和萬(wàn)古霉素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金裝載內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子后的復(fù)合材料(E)表面細(xì)胞粘附數(shù)量最多，體現(xiàn)了材料具有良好的生長(zhǎng)因子裝載性能。
[0059]實(shí)施例7
[0060 ] 將I cm* I cm的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。[0061 ] 將0.5g的Pl 23溶解在Ig HCl (濃度為2M)、1g水混合溶液中，隨后加入0.15g布洛芬(IBU)，藥物完全溶解后，加入1.03g的正硅酸乙酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品負(fù)載了布洛芬的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。本實(shí)施例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的透射電鏡圖如圖9所示。圖9顯示，加入布洛芬后的介孔二氧化硅涂層具有規(guī)整的介孔孔道結(jié)構(gòu)，表明此種溶劑揮發(fā)自組裝的方法能夠得到具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)的藥物修飾涂層。
[0062] 實(shí)施例8
[0063 ] 將I cm* I cm的醫(yī)用鈦合金片分別用丙酮、乙醇、三蒸水超聲洗滌3次，用食人魚洗液活化30min。再將鈦合金片放入2mg mL—1的鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中(pH = 9，
0.05M)避光反應(yīng)24h ο反應(yīng)結(jié)束用乙醇，三蒸水分別洗滌多次，真空干燥。
[0064] 將0.5g的Pl 23溶解在Ig HCl (濃度為2M)、1g水混合溶液中，隨后加入0.15g肝素(HEP)，藥物完全溶解后，加入1.03g的正硅酸甲酯，攪拌一定時(shí)間，將此溶液轉(zhuǎn)移到含有處理過(guò)的鈦合金片的培養(yǎng)皿中，37°C下靜置6h，最后得到產(chǎn)品負(fù)載了肝素的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。本實(shí)施例制備的藥物/介孔二氧化硅涂層包覆的鈦合金材料的透射電鏡圖如圖10所示。圖10顯示，加入藥物后的介孔二氧化硅涂層具有規(guī)整的介孔孔道結(jié)構(gòu)，表明此種溶劑揮發(fā)自組裝的方法使用其它硅源也能夠得到具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)的藥物修飾涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)對(duì)醫(yī)用鈦合金表面進(jìn)行預(yù)處理后，使用多巴胺為修飾劑，在醫(yī)用鈦合金表面修飾聚多巴胺層； (2)將模板劑溶于水中，加入一種以上的藥物和/或生長(zhǎng)因子混合后，加酸調(diào)節(jié)pH值至1-5的范圍內(nèi)，制得含有藥物的膠束溶液;將上述膠束溶液與無(wú)機(jī)硅源混合并攪拌進(jìn)行反應(yīng)，將制得的反應(yīng)前驅(qū)體轉(zhuǎn)移至含有步驟(I)制備的多巴胺修飾的醫(yī)用鈦合金的容器內(nèi)，在25-37°C下，靜置反應(yīng)6-24h，制得所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，將醫(yī)用鈦合金超聲洗滌，再用食人魚洗液活化;然后將活化后的醫(yī)用鈦合金放入鹽酸多巴胺的Tris-HCl緩沖溶液中，反應(yīng)溫度為4-40°C，反應(yīng)時(shí)間為5_36h;反應(yīng)結(jié)束后洗滌、真空干燥，得到多巴胺修飾的醫(yī)用鈦合金。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，醫(yī)用鈦合金為T1-6A1-4V。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述模板劑為P123和F127中的任意一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，膠束溶液中模板劑的濃度為0.02-0.1g Inr1O6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述的無(wú)機(jī)硅源選自正硅酸四乙酯或正硅酸甲酯，無(wú)機(jī)硅源:模板劑的摩爾比為27:1-54:1。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述藥物選自抗凝血藥和/或抗生素。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，所述藥物選自肝素、雷帕霉素、布洛芬或萬(wàn)古霉素中的一種或幾種;所述膠束溶液中，藥物的濃度為5_25g ml—1。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的制備方法制得的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料。10.權(quán)利要求9所述的藥物/介孔二氧化硅復(fù)合涂層包覆的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料，其特征在于，所述的醫(yī)用鈦合金復(fù)合材料，復(fù)合涂層厚度為1-15μηι，比表面積在200-60011^42間，介孔孔徑為4-1 Onm。
【文檔編號(hào)】A61L27/54GK105999408SQ201610499662
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】萬(wàn)密密, 毛春, 吳凡, 易梅慧, 占舒月
【申請(qǐng)人】南京師范大學(xué)