本發(fā)明屬于功能材料制備，具體涉及一種耐腐蝕且抗菌抗炎的生物涂層及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著人口老齡化的加速，數(shù)以百萬計(jì)的人因自然疾病和意外傷害而發(fā)生骨折，使得骨折復(fù)位治療成為臨床的主要手術(shù)。人工骨植入物被廣泛用于替換和固定受傷的骨骼，以恢復(fù)其正常的生理功能。傳統(tǒng)植入物材料因不可降解，對(duì)于一些只需短期植入的病患，在基本恢復(fù)之后，還需要通過第二次手術(shù)將植入體取出，增大了手術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)。

2、為了破解骨植入物在臨床應(yīng)用上面臨的瓶頸問題，近些年來有著良好的自然降解能力的鎂合金受到了科研人員廣泛關(guān)注。然而，以鎂合金作為可降解植入物材料的應(yīng)用仍然存在著瓶頸問題。比如，其降解速率過快，導(dǎo)致其在人體生理環(huán)境中難以保證90～180天的有效服役期，并且鎂合金植入物在組織修復(fù)過程中，由于缺乏結(jié)締組織，細(xì)菌可能會(huì)粘附并定植在鎂合金種植體表面快速增殖，并最終形成致密的細(xì)菌膜，嚴(yán)重情況下甚至引發(fā)細(xì)菌感染型炎癥，阻礙新骨的形成，無法應(yīng)對(duì)體內(nèi)極端的細(xì)菌感染性炎癥和無菌性炎癥。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐腐蝕且抗菌抗炎的生物涂層及其制備方法和應(yīng)用，本發(fā)明提供的生物涂層降解速率慢，且能有效應(yīng)對(duì)植入物在植入到人體內(nèi)時(shí)所面臨的細(xì)菌感染型炎癥和無菌性炎癥。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種生物涂層，包括層疊的惰性層和聚合物層；所述惰性層包括鎂氧化物和鎂磷酸鹽；所述聚合物層包括殼聚糖和抗炎藥物。

4、優(yōu)選的，所述惰性層還包括鎂氫氧化物、鈣氫氧化物、鈣磷酸鹽、鎂鈣磷酸鹽和鈣氧化物中的一種或幾種；所述惰性層中鎂元素與氧元素的摩爾比為250～265:560～570；所述惰性層中鎂元素與鈣元素的摩爾比為250～265:85～100；所述惰性層中鎂元素與磷元素的摩爾比為250～265:90～95。

5、優(yōu)選的，所述殼聚糖和抗炎藥物的質(zhì)量比為100～150:6～10。

6、優(yōu)選的，所述惰性層與聚合物層的厚度比為1:2～3。

7、本發(fā)明還提供了上述方案所述生物涂層的制備方法，包括以下步驟：

8、采用微弧氧化法在基底表面生長(zhǎng)惰性層，然后采用浸提提拉法在所述惰性層表面生長(zhǎng)聚合物層，在所述基底表面得到生物涂層。

9、優(yōu)選的，所述微弧氧化法包括以下步驟：將基底接入電源陽極，將含電解液的電解槽接入電源陰極，所述基底與所述電解槽不直接接觸，然后將所述基底置于所述電解槽的電解液中進(jìn)行電鍍；所述電解液包括氫氧化鈣、六偏磷酸鈉、堿金屬化合物和水；所述電源為微弧氧化電源；所述微弧氧化電源的頻率為100～500hz，占空比為±5％～±20％，正向電流為0.4～0.8a/cm2，負(fù)向電流為0～-0.5a/cm2。

10、優(yōu)選的，所述浸提提拉法為：將覆惰性層的基底浸漬在浸提液中提拉，重復(fù)浸漬和提拉，然后干燥；所述浸提液包括殼聚糖、抗炎藥物、醋酸和水；所述殼聚糖的重均分子量為1×105～7×105；所述浸提液中殼聚糖的濃度為10～15g/l，抗炎藥物的濃度為5～10g/l；所述浸提液的ph值為6.0～6.5。

11、優(yōu)選的，所述浸提提拉法的浸漬速度為5～10mm/min，提拉速度為5～10mm/min，浸漬時(shí)間為5～15min，次數(shù)為3～6次。

12、本發(fā)明還提供了上述方案所述生物涂層或上述方案所述制備方法得到的生物涂層在人工骨植入物中的應(yīng)用。

13、本發(fā)明還提供了一種可降解植入物，包括鎂合金植入體和負(fù)載在所述鎂合金植入體表面的生物涂層；所述生物涂層為上述方案所述生物涂層或上述方案所述制備方法得到的生物涂層。

14、本發(fā)明提供了一種生物涂層。本發(fā)明提供的生物涂層包括層疊的惰性層和聚合物層，其中，惰性層的化學(xué)惰性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有較好的耐腐蝕性能，但是其多孔結(jié)構(gòu)不能很好阻隔腐蝕介質(zhì)，而聚合物層致密且化學(xué)惰性高，能夠填補(bǔ)惰性層的孔洞，進(jìn)而提高整體的耐蝕性。

15、另外，本發(fā)明聚合物層含有負(fù)載抗炎藥物的殼聚糖，在面對(duì)體內(nèi)炎癥所引發(fā)的微酸性環(huán)境時(shí)，會(huì)降解釋放殼聚糖大分子和抗炎藥物分子；殼聚糖大分子所攜帶的正電荷會(huì)與細(xì)菌細(xì)胞膜表面負(fù)電荷相接觸，使細(xì)菌細(xì)胞膜破裂、細(xì)菌凋亡；抗炎藥物能夠以濃度依賴的方式抑制人體內(nèi)受刺激的巨噬細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生，具有有效的抗炎活性。

16、本發(fā)明提供的生物涂層耐腐蝕性能優(yōu)異，尤其在模擬體液環(huán)境中仍然能保持優(yōu)異的耐腐蝕性能，并且能有效應(yīng)對(duì)植入物在植入到人體內(nèi)時(shí)所面臨的細(xì)菌感染型炎癥和無菌性炎癥，具有較好的抗菌抗炎能力，保護(hù)骨植入物；本發(fā)明提供的生物涂層，具有良好的生物相容性和促成骨能力，有利于細(xì)胞的吸附和生長(zhǎng)。

17、本發(fā)明還提供了上述方案所述生物涂層的制備方法。本發(fā)明提供的制備方法步驟簡(jiǎn)單，操作方便，可行性高，具有規(guī)?；瘧?yīng)用的前景。

18、本發(fā)明還提供了上述方案所述生物涂層或上述方案所述制備方法得到的生物涂層在人工骨植入物中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的生物涂層可以用于人工骨植入物，尤其是鎂合金人工骨植入物，使鎂合金在人體生理環(huán)境中有效服役90～180天，且能有效應(yīng)對(duì)植入物在植入到人體內(nèi)時(shí)所面臨的細(xì)菌感染型炎癥和無菌性炎癥。

19、本發(fā)明還提供了一種可降解植入物。本發(fā)明提供的可降解植入物耐腐蝕性能優(yōu)異，同時(shí)具有較好的抗菌抗炎能力，以及良好的生物相容性和促成骨能力，有利于細(xì)胞的吸附和生長(zhǎng)。

技術(shù)特征：

1.一種生物涂層，其特征在于，包括層疊的惰性層和聚合物層；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物涂層，其特征在于，所述惰性層還包括鎂氫氧化物、鈣氫氧化物、鈣磷酸鹽、鎂鈣磷酸鹽和鈣氧化物中的一種或幾種；所述惰性層中鎂元素與氧元素的摩爾比為250～265:560～570；所述惰性層中鎂元素與鈣元素的摩爾比為250～265:85～100；所述惰性層中鎂元素與磷元素的摩爾比為250～265:90～95。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物涂層，其特征在于，所述殼聚糖和抗炎藥物的質(zhì)量比為100～150:6～10。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物涂層，其特征在于，所述惰性層與聚合物層的厚度比為1:2～3。

5.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述生物涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述微弧氧化法包括以下步驟：將基底接入電源陽極，將含電解液的電解槽接入電源陰極，所述基底與所述電解槽不直接接觸，然后將所述基底置于所述電解槽的電解液中進(jìn)行電鍍；所述電解液包括氫氧化鈣、六偏磷酸鈉、堿金屬化合物和水；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述浸提提拉法為：將覆惰性層的基底浸漬在浸提液中提拉，重復(fù)浸漬和提拉，然后干燥；

8.根據(jù)權(quán)利要求5或7所述的制備方法，其特征在于，所述浸提提拉法的浸漬速度為5～10mm/min，提拉速度為5～10mm/min，浸漬時(shí)間為5～15min，次數(shù)為3～6次。

9.權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述生物涂層或權(quán)利要求5～8任一項(xiàng)所述制備方法得到的生物涂層在人工骨植入物中的應(yīng)用。

10.一種可降解植入物，其特征在于，包括鎂合金植入體和負(fù)載在所述鎂合金植入體表面的生物涂層；所述生物涂層為權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述生物涂層或權(quán)利要求5～8任一項(xiàng)所述制備方法得到的生物涂層。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于功能材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐腐蝕且抗菌抗炎的生物涂層及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的生物涂層包括層疊的惰性層和聚合物層，其中，惰性層的化學(xué)惰性高，穩(wěn)定性強(qiáng)，具有較好的耐腐蝕性能，而聚合物層致密且化學(xué)惰性高，能夠填補(bǔ)惰性層的孔洞，進(jìn)而提高整體的耐蝕性。本發(fā)明聚合物層含有負(fù)載抗炎藥物的殼聚糖，在面對(duì)體內(nèi)炎癥所引發(fā)的微酸性環(huán)境時(shí)，會(huì)降解釋放殼聚糖大分子和抗炎藥物分子；殼聚糖大分子所攜帶的正電荷會(huì)與細(xì)菌細(xì)胞膜表面負(fù)電荷相接觸，使細(xì)菌細(xì)胞膜破裂、細(xì)菌凋亡；抗炎藥物能夠以濃度依賴的方式抑制人體內(nèi)受刺激的巨噬細(xì)胞中活性氧的產(chǎn)生，具有有效的抗炎活性。

技術(shù)研發(fā)人員：張侃,徐思睿,董傳堯,包幸福,汪佳,文懋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：吉林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23