透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法技術

一種透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法，所述透明質酸改性的多孔鈦涂層采用生物化學改性方法，通過共價鍵接枝方式，在多孔鈦涂層表面固定有透明質酸。本發明專利技術所提供的透明質酸改性的多孔鈦涂層，具有良好的穩定性和生物學性能，可改善鈦涂層的臨床效果。本發明專利技術的制備方法工藝簡單、效率高、可重復性好，解決了現有技術中所存在的透明質酸吸附穩定性差等問題，為醫用生物涂層技術提供新的方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法，具體涉及一種采用共價鍵接枝方式在等離子體噴涂鈦涂層表面固定有透明質酸并具有良好生物學性能的透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法，屬于醫用生物涂層

技術介紹
骨替換材料是一類用于取代或修復人體骨組織、增進其功能的材料。臨床應用的骨替換材料不但要求其具有良好的生物相容性，能夠有效和長期在生物體內行使其功能，還應具有良好的骨傳導和骨整合能力，促使骨組織再生，縮短術后愈合時間，減輕病人的痛苦。采用等離子體噴涂技術在鈦合金等醫用金屬（合金）表面制備的多孔鈦涂層，能與宿主骨組織產生機械嵌合作用，恢復機體功能，是臨床常用的骨植入材料。然而，鈦涂層屬于生物惰性材料，不具有生物活性，不能與骨組織產生直接的化學鍵合作用，特別是其早期成骨性能有待提高。透明質酸一種重要的糖胺聚糖，是細胞外基質主要成分，影響著細胞粘附、遷移、增殖和分化，在生物醫用材料領域的研究廣受重視（Jing?Ma,et?al.Journal?of?Membrane?Science.2010(364):290-297.）。Lei等（Yuguo?Lei,et?al.Biomaterials.2011(32):39-47.）制備了透明質酸基水凝膠，發現該水凝膠對大鼠間充質干細胞的行為具有促進作用。因此，若將透明質酸固定在鈦涂層上，則可以使鈦涂層具有透明質酸的生物活性，從而獲得生物學性能更好的改性多孔鈦涂層。中國專利CN102218159A公開一種通過噴涂透明質酸水溶液然后干燥的方法在顱骨缺損修復鈦網表面涂覆透明質酸，但該法無法形成均勻覆蓋基材表面的透明質酸薄層，并且容易脫附。而通過共價鍵結合透明質酸可以增強其結合穩定性，例如中國專利CN101052427A公開一種在金屬或聚合物性質的植入器械上涂覆具有氨基的涂層然后通過透明質酸的羥基的胺化而結合透明質酸的方法，中國專利CN1173824A公開一種在縮合劑或雙官能劑存在下將透明質酸的羧基與烷氧基硅烷偶合劑的氨基縮合，然后將該縮合產物涂覆在等離子體處理基材表面以結合透明質酸的方法。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種透明質酸改性的多孔鈦涂層及其制備方法，以獲得生物學性能更好的改性多孔鈦涂層，從而增強它的骨傳導和骨整合能力，促使骨組織再生。在此，本專利技術提供一種透明質酸改性的多孔鈦涂層，即采用生物化學改性方法，以共價鍵接枝方式，在多孔鈦涂層表面固定有透明質酸的透明質酸改性的多孔鈦涂層。本專利技術提供的透明質酸改性的多孔鈦涂層有利于細胞在改性鈦涂層表面的鋪展，改善了細胞-材料的相互作用和鈦涂層的細胞相容性，并且能更好地促進人骨髓間充質干細胞(hMSCs)細胞的粘附、增值和堿性磷酸酶的活性表達，具有良好的生物學性能。另一方面，本專利技術還提供所述透明質酸改性的多孔鈦涂層的制備方法，包括堿處理、硅烷化和共價鍵固定透明質酸。較佳地，所述堿處理包括將多孔鈦涂層浸入濃度為5～10M的NaOH溶液中在60～80℃下保溫6～12h。較佳地，所述硅烷化處理采用5～10%的氨丙基三乙氧基硅烷為硅烷化劑。所述硅烷化處理可以采用甲苯為溶劑，加熱回流反應6～12h。較佳地，所述共價鍵固定透明質酸包括將經硅烷化處理的多孔鈦涂層浸泡在透明質酸/乙酸溶液中并采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺為羧基活化劑。更佳地，所述共價鍵固定透明質酸可以是在濃度為1mg/mL透明質酸/5mM乙酸溶液中，滴加1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺以使其在反應體系中的濃度分別為2～3.5mg/mL和0.25～0.875mg/mL。所述共價鍵固定透明質酸的反應時間優選為4～10h。較佳地，在所述硅烷化處理之前還包括去離子水陳化處理。所述去離子水陳化可以是將經堿處理的多孔鈦涂層在去離子水中40～80℃下保溫3～7天。本專利技術工藝簡單、效率高、可重復性好。本專利技術所提供的透明質酸改性的多孔鈦涂層，具有良好的穩定性和生物學性能，解決了現有技術中所存在的問題，可改善鈦涂層的臨床效果，為醫用生物涂層技術提供新的方法。附圖說明圖1是鈦涂層改性前后的紅外光譜；圖2是鈦涂層改性前后的光電子能譜C譜圖；圖3是hMSCs在改性鈦涂層表面的電鏡觀察：(a1)、(a2)，TC；(b1)、(b2)，TC-AAH；其中(a1)、(b1)，放大300倍；(a2)、(b2)，放大1000倍；圖4是透明質酸改性的多孔鈦涂層的生物學性能實驗：(a)hMSCs的細胞粘附實驗；(b)hMSCs的細胞增殖實驗；(c)hMSCs細胞分化的堿性磷酸酶活性檢測實驗。具體實施方式以下結合附圖及下述具體實施方式進一步說明本專利技術，應理解，下述實施方式和/或附圖僅用于說明本專利技術，而非限制本專利技術。基于透明質酸良好的生物學性能，本專利技術采用生物化學改性方法，以共價鍵接枝方式，將透明質酸固定在等離子體噴涂多孔鈦涂層表面，從而獲得生物學性能更好的透明質酸改性的多孔鈦涂層。作為示例，其具體工藝如下。（1）鈦涂層的制備：利用等離子體噴涂技術制備鈦涂層。（2）堿處理：將所述鈦涂層浸入濃度為5～10M的NaOH溶液中在60～80℃下保溫6～12h，取出后可用去離子水超聲清洗，超聲清洗可以持續約5分鐘。這里采用5～10M的NaOH作為堿處理的堿液，但應理解其他合適的堿液也是適用的，例如氫氧化鉀。（3）去離子水陳化：將經堿處理得到的多孔鈦涂層在去離子水中40～80℃下保溫3～7天。可以每天換一次水，最后40℃下干燥。（4）硅烷化：將干燥的多孔鈦涂層浸泡在濃度為5～10%的氨丙基三乙氧基硅烷（APS）/甲苯溶液中，溶液加熱至沸騰，冷凝回流，反應6～12h，冷卻后，分別用酒精、去離子水超聲清洗1-2次，真空干燥。這里采用5～10%的氨丙基三乙氧基硅烷（APS）為硅烷化劑，采用甲苯作為溶劑，但應理解其他合適的硅烷化劑、溶劑也是適用。（5）共價鍵固定透明質酸：將所述硅烷化多孔鈦涂層浸泡在透明質酸/乙酸溶液（例如濃度為1mg/mL透明質酸/5mM乙酸溶液）中，滴加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺（EDC）水溶液（例如120mg/mL）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）水溶液（例如30mg/mL），使得EDC最終溶度為2～3.5mg/mL，NHS最終溶度為0.25～0.875mg/mL，反應4～10h后取出，去離子水超聲清洗，真空干燥。下面進一步例舉實施例以詳細說明本專利技術。同樣應理解，以本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種透明質酸改性的多孔鈦涂層，其特征在于，采用生物化學改性方法，通過共價鍵接枝方式，在多孔鈦涂層表面固定有透明質酸。

【技術特征摘要】
1.一種透明質酸改性的多孔鈦涂層，其特征在于，采用生物化學改性方法，通過共價鍵接枝方式，在多孔鈦涂層表面固定有透明質酸。
2.一種權利要求1所述的多孔鈦涂層的制備方法，其特征在于，包括堿處理、硅烷化處理和共價鍵固定透明質酸。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述堿處理包括：將多孔鈦涂層浸入濃度為5～10M的NaOH溶液中在60～80℃下保溫6～12h。
4.根據權利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷化處理采用5～10%的氨丙基三乙氧基硅烷為硅烷化劑。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述硅烷化處理采用甲苯為溶劑，加熱回流反應6～12h。
6.根據權利要求2～5中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述共價鍵固定透明質酸包括將經...

【專利技術屬性】
技術研發人員：敖海勇，鄭學斌，湯亭亭，謝有桃，季衍，黃利平，
申請(專利權)人：中國科學院上海硅酸鹽研究所，上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院，
類型：發明
國別省市：