鈦合金內置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設計和制作方法
【專利摘要】鈦合金內置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設計和制作方法是醫用內置物抗菌領域的技術革新。該設計方案旨在將具有良好生物相溶性和優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，進而在其表面形成理想的抗菌涂層。本設計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引入醫學領域，為治療和預防內置物引發的相關感染揭開新的篇章。
【專利說明】鈦合金內置物的碘化殼聚糖抗菌涂層的設計和制作方法
[0001]【技術領域】醫藥衛生
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[0003]【背景技術】醫用鈦合金因其具備良好的生物相容性、耐腐蝕性和優秀的力學性能而被廣泛用于制造人工關節、牙齒種植體、脊柱及骨折固定器械等內置物，但由于內置物本身存在易招致細菌粘附、生物膜形成的弊端，再加上手術和原發傷對植入部位局部血供等的破壞，容易引發內置物相關的感染，而且該感染一旦發生，特別是內置物表面細菌生物膜形成后，單純應用抗生素有時難以奏效，不得不使患者遭受二次手術打擊取出內置物，給患者造成了精神上和經濟上的沉重負擔。如果能夠在不影響內置物力學性能的前提下對其表面進行改性，使其本身兼備減少細菌粘附、抑制細菌繁殖甚至殺滅細菌的性能，則可能是防治內置物相關感染的理想方法，也是目前國際上研究的熱點課題。近來，已有研究報道，可通過對生物材料表面進行高分子聚合物的共價結合、離子(如F+)注入、負載攜抗生素殼聚糖納米顆粒及銀離子等方法發揮抗菌作用，但均存在許多不足，限制了臨床使用，故此開發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，理化性質相對穩定，可生物降解，生物相容性好，在人體內能有效的活化人體淋巴細胞，增強人體的抗病菌能力，并且其本身也可直接作用于細菌發揮一定的抗菌作用，己被廣泛應用于化工、醫藥、食品保鮮、污水處理、制造緩釋藥物等領域。碘是機體必需的元素，甲狀腺素的重要成分，碘的抗菌、殺菌作用也早己被國內外所熟知。碘通過氧化細菌細胞漿的活性基團、與蛋白質的氨基結合使之變性而發揮滅菌作用。碘化鉀與殼聚糖反應生成的碘化殼聚糖顯示出了更為優越的抗菌性，其對肺炎克雷伯桿菌、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。動物實驗尚未發現任何不良反應。
[0005]硅烷化處理是以有機硅烷為主要原料對金屬或非金屬材料進行表面處理的過程。硅烷兩端攜帶不同的化學官能團，其一端可與無機材料的羥基結合形成共價鍵，另一端可與多種物質發生化學反應而結合在一起。硅烷化處理具有以下多個優點:無有害重金屬離子，無需加溫，處理時間短，控制簡便，槽液可重復使用。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保新技術。
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【發明內容】
:在鈦合金表面制備碘化殼聚糖抗菌涂層的設計和制作方法。
【具體實施方式】
[0007]1.基材表面預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24小時，使硅烷在其表面附著。24小時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反應lh，使產物完全析出。減壓抽濾，濾出物用無水乙醇50ml洗滌3-4次。每次向濾過液中滴入硝酸銀，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的環境中反應4h。取出干燥，滅菌備用。
【權利要求】
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.按權利要求1所述，其特征是硅烷化是實現碘化殼聚糖與鈦合金結合的方法。
3.按權利要求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24小時。 (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lh，析出沉淀，將產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的環境中反應4h后取出干燥，滅菌備用。
4.按權利要求3所述，其特征在于三乙氧基硅丁醛(TESBA)與碘化殼聚糖進行結合。
5.按權利要求1一4所述，其特征在于碘化殼聚糖對肺炎克雷伯桿菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌的抑制或殺滅能力優于碘化鉀和殼聚糖。
6.按照權利要求1-5所述碘化殼聚糖抗菌涂層的應用，其特征在于具有良好的生物相容性，無細胞毒性。
7.按照權利要求1-6所述碘化殼聚糖抗菌涂層的應用不限于骨科內置物，所有鈦合金表面此種處理均在此權力要求范圍。
【文檔編號】A61L27/34GK103656748SQ201210355859
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月24日 優先權日:2012年9月24日
【發明者】周君琳 申請人:周君琳