鈦合金內(nèi)置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設(shè)計(jì)和制作方法
【專利摘要】鈦合金內(nèi)置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設(shè)計(jì)和制作方法是醫(yī)用內(nèi)置物抗菌領(lǐng)域的技術(shù)革新。該設(shè)計(jì)方案旨在將具有良好生物相溶性和優(yōu)秀抗菌性的碘化殼聚糖通過硅烷化的方式牢固地與鈦合金連接，進(jìn)而在其表面形成理想的抗菌涂層。本設(shè)計(jì)有效地解決了碘化殼聚糖與鈦合金的連接問題，從而將碘化殼聚糖這種生物多能抗菌物質(zhì)引入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，為治療和預(yù)防內(nèi)置物引發(fā)的相關(guān)感染揭開新的篇章。
【專利說明】鈦合金內(nèi)置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設(shè)計(jì)和制作方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】醫(yī)藥衛(wèi)生
[0002]
[0003]【背景技術(shù)】醫(yī)用鈦合金因其具備良好的生物相容性、耐腐蝕性和優(yōu)秀的力學(xué)性能而被廣泛用于制造人工關(guān)節(jié)、牙齒種植體、脊柱及骨折固定器械等內(nèi)置物，但由于內(nèi)置物本身存在易招致細(xì)菌粘附、生物膜形成的弊端，再加上手術(shù)和原發(fā)傷對(duì)植入部位局部血供等的破壞，容易引發(fā)內(nèi)置物相關(guān)的感染，而且該感染一旦發(fā)生，特別是內(nèi)置物表面細(xì)菌生物膜形成后，單純應(yīng)用抗生素有時(shí)難以奏效，不得不使患者遭受二次手術(shù)打擊取出內(nèi)置物，給患者造成了精神上和經(jīng)濟(jì)上的沉重負(fù)擔(dān)。如果能夠在不影響內(nèi)置物力學(xué)性能的前提下對(duì)其表面進(jìn)行改性，使其本身兼?zhèn)錅p少細(xì)菌粘附、抑制細(xì)菌繁殖甚至殺滅細(xì)菌的性能，則可能是防治內(nèi)置物相關(guān)感染的理想方法，也是目前國(guó)際上研究的熱點(diǎn)課題。近來，已有研究報(bào)道，可通過對(duì)生物材料表面進(jìn)行高分子聚合物的共價(jià)結(jié)合、離子(如F+)注入、負(fù)載攜抗生素殼聚糖納米顆粒及銀離子等方法發(fā)揮抗菌作用，但均存在許多不足，限制了臨床使用，故此開發(fā)研究新的表面處理和抗菌方法迫在眉睫。
[0004]殼聚糖是甲殼素脫乙酰基而得到的線性高聚物，理化性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，可生物降解，生物相容性好，在人體內(nèi)能有效的活化人體淋巴細(xì)胞，增強(qiáng)人體的抗病菌能力，并且其本身也可直接作用于細(xì)菌發(fā)揮一定的抗菌作用，己被廣泛應(yīng)用于化工、醫(yī)藥、食品保鮮、污水處理、制造緩釋藥物等領(lǐng)域。碘是機(jī)體必需的元素，甲狀腺素的重要成分，碘的抗菌、殺菌作用也早己被國(guó)內(nèi)外所熟知。碘通過氧化細(xì)菌細(xì)胞漿的活性基團(tuán)、與蛋白質(zhì)的氨基結(jié)合使之變性而發(fā)揮滅菌作用。碘化鉀與殼聚糖反應(yīng)生成的碘化殼聚糖顯示出了更為優(yōu)越的抗菌性，其對(duì)肺炎克雷伯桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑制或殺滅能力均明顯超過碘化鉀和殼聚糖。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)任何不良反應(yīng)。
[0005]硅烷化處理是以有機(jī)硅烷為主要原料對(duì)金屬或非金屬材料進(jìn)行表面處理的過程。硅烷兩端攜帶不同的化學(xué)官能團(tuán)，其一端可與無機(jī)材料的羥基結(jié)合形成共價(jià)鍵，另一端可與多種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而結(jié)合在一起。硅烷化處理具有以下多個(gè)優(yōu)點(diǎn):無有害重金屬離子，無需加溫，處理時(shí)間短，控制簡(jiǎn)便，槽液可重復(fù)使用。可處理鐵板、鍍鋅板、鋁板、鈦合金板等多種基材。是材料表面處理的綠色環(huán)保新技術(shù)。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:在鈦合金表面制備碘化殼聚糖抗菌涂層的設(shè)計(jì)和制作方法。
【具體實(shí)施方式】
[0007]1.基材表面預(yù)處理將鈦合金基材浸在50: 50 (V/V)丙酮/乙醇溶液中超聲清洗30分鐘。室溫下再將其浸在7: 3 (V/V)雙氧水/硫酸溶液中15分鐘，然后用超純水充分沖洗基材。
[0008]2.基材表面硅烷化將干燥后的鈦合金基材浸泡在2% (V/V)三乙氧基硅丁醛(TESBA)超干甲苯溶液中反應(yīng)24小時(shí)，使硅烷在其表面附著。24小時(shí)后再將其放在無水甲苯中超聲清洗30分鐘。按此方法共清洗3次，每次均更換新鮮的無水甲苯溶液。清洗結(jié)束后使用無水乙醇沖去基材表面殘留的甲苯溶液后再將其干燥。[0009]3.碘化殼聚糖的制備稱取殼聚糖1.0Og用蒸餾水50ml分溶脹后，加入醋酸1.2ml，攪拌，得到透明的黏性溶液。滴加1.8mol/l碘化鉀溶液20ml，并控制滴加速度，始終保持溶液澄清，滴完后在室溫下繼續(xù)反應(yīng)lh，使產(chǎn)物完全析出。減壓抽濾，濾出物用無水乙醇50ml洗滌3-4次。每次向?yàn)V過液中滴入硝酸銀，觀察若無黃色的碘化銀沉淀析出則表示清洗已徹底。將產(chǎn)物干燥，得到淡黃色的粉末狀固體即為碘化殼聚糖。
[0010]4.制備碘化殼聚糖抗菌涂層將經(jīng)硅烷化處理的鈦合金基材浸泡在4WT%碘化殼聚糖，2WT%醋酸，94WT%去離子水的溶液中，在80°C的環(huán)境中反應(yīng)4h。取出干燥，滅菌備用。
【權(quán)利要求】
1.碘化殼聚糖涂層的鈦合金抗菌材料，其特征是碘化殼聚糖是該材料的抗菌成份。
2.按權(quán)利要求1所述，其特征是硅烷化是實(shí)現(xiàn)碘化殼聚糖與鈦合金結(jié)合的方法。
3.按權(quán)利要求1和2所述碘化殼聚糖涂層方法，其特征在于制備步驟是: (1)基材表面預(yù)處理50: 50 (V/V)丙酮/乙醇溶液，7: 3 (V/V)雙氧水/硫酸溶液依次清洗、處理基材。 (2)基材表面硅烷化鈦合金基材浸泡在2%(V/V)三乙氧基硅丁醛(TESBA)超干甲苯溶液中反應(yīng)24小時(shí)。 (3)碘化殼聚糖的制備將殼聚糖溶解于乙酸溶液，滴加1.8_01/1的碘化鉀，室溫下反應(yīng)lh，析出沉淀，將產(chǎn)物用乙醇清洗后干燥，得到碘化殼聚糖。 (4)制備碘化殼聚糖抗菌涂層將經(jīng)硅烷化處理的鈦合金基材浸泡在4胃1'%碘化殼聚 糖，2WT%醋酸，94WT%去離子水的溶液中，在80°C的環(huán)境中反應(yīng)4h后取出干燥，滅菌備用。
4.按權(quán)利要求3所述，其特征在于三乙氧基硅丁醛(TESBA)與碘化殼聚糖進(jìn)行結(jié)合。
5.按權(quán)利要求1一4所述，其特征在于碘化殼聚糖對(duì)肺炎克雷伯桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑制或殺滅能力優(yōu)于碘化鉀和殼聚糖。
6.按照權(quán)利要求1-5所述碘化殼聚糖抗菌涂層的應(yīng)用，其特征在于具有良好的生物相容性，無細(xì)胞毒性。
7.按照權(quán)利要求1-6所述碘化殼聚糖抗菌涂層的應(yīng)用不限于骨科內(nèi)置物，所有鈦合金表面此種處理均在此權(quán)力要求范圍。
【文檔編號(hào)】A61L27/34GK103656748SQ201210355859
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月24日
【發(fā)明者】周君琳 申請(qǐng)人:周君琳