本實用新型涉二氧化鈦納米管的成骨和抗菌的
技術領域：
，具體涉及一種高聚物涂層的納米載藥裝置。
背景技術：
：鈦以其優良的生物相容性和機械性能在骨科和牙種植領域中得以廣泛應用，但鈦植體相關感染仍然是最嚴重的術后并發癥之一。感染高發有兩個主要原因：一是由于鈦的生物惰性使得植體骨結合界面存在一層無血管的纖維層，導致免疫細胞或通過全身給藥的抗生素難以到達植體表面；二是細菌容易在鈦植體表面聚集然后形成多聚糖生物膜,能抵抗宿主防御機制和系統性抗生素的透過。因此在鈦植體表面制備兼具高生物活性和抗菌能力的雙功能涂層具有非常重要意義。技術實現要素：本實用新型的目的在于提供一種兼具成骨和抗菌的納米載藥裝置，來減少甚至避免鈦種植體相關感染和提高種植體的遠期成功率。本實用新型所采用的技術方案為一種兼具成骨和抗菌的納米載藥裝置，其技術要點在于在純鈦表面加工有二氧化鈦納米管，通過電化學陽極氧化法制備二氧化鈦納米管,制備的二氧化鈦納米管以肖特基勢壘直接與金屬鈦導電基底直接相連,納米管管徑為200nm±20nm，長度為3.3μm±0.2μm，二氧化鈦納米管內部制有負載層，負載層為聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶，聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶層的厚度為100nm±10nm。目前臨床上運用的鈦種植體表面都是微米粗糙度級別的。隨著納米技術的高速蓬勃發展,對金屬內植物材料表面微觀結構的認識也隨之進入了納米時代。天然骨組織是由無機磷酸鈣、有機蛋白及膠原纖維組成一種納米結構的復合基質，調控骨細胞生物學行為的細胞外基質也是納米尺寸的，因此從仿生學的角度來看納米結構的材料在骨內植物領域應該具有巨大的應用前景。通過電化學陽極氧化法制備二氧化鈦納米管,此法成本低廉且方法簡便，可以通過控制陽極氧化的電壓以及氧化時間較準確地控制納米管的直徑和長度，本實用新型制備的納米管管徑為200nm，長度為3.3μm。制備的二氧化鈦納米管以肖特基勢壘直接與金屬鈦導電基底直接相連,這與在鈦表面進行的外來涂層修飾有所不同，其結合牢固不易脫落,呈現極高的有序性和極低的團聚程度。負載層為聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶。本實用新型利用聚乳酸羥基乙酸來緩釋抗菌藥物鹽酸奧替尼啶，增加鈦種植體的抗菌能力和成骨活性。鈦片厚度為0.25±0.025mm。本實用新型可通過聚乳酸羥基乙酸緩釋抗菌藥物鹽酸奧替尼啶，具有良好的長效抗菌性能。保留了二氧化鈦納米管的中空管狀結構，促進了骨髓間充質干細胞的成骨分化能力，而且也可以支持骨髓間充質干細胞的增殖，具有良好的生物相容性。附圖說明圖1在鈦表面制作的二氧化鈦納米管示意圖圖2為負載藥物后的二氧化鈦納米管其中：1鈦片2二氧化鈦納米管21負載層。具體實施方式下面結合視圖對本實用新型進行詳細的描述,使本專業的技術人員更理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。如圖1、2所示，一種兼具成骨和抗菌的納米載藥裝置，通過電化學陽極氧化法制備二氧化鈦納米管2,鈦厚度為0.25±0.025mm，制備的二氧化鈦納米管以肖特基勢壘直接與金屬鈦導電基底直接相連,納米管管徑為200nm±20nm，長度為3.3μm±0.2μm，二氧化鈦納米管內部制有負載層21，負載層21為聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶，聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶層的厚度為100nm±10nm。它的制作步驟如下：鈦片預處理:將鈦片裁剪，確定陽極氧化的工作面積，丙酮和去離子水分別超聲清洗15-30min除油，4wt%HF(氟化氫)-5mol/LHNO3（硝酸）溶液化學刻蝕10-15s后，用去離子水清洗后干燥備用；陽極氧化法制備過程:陽極氧化過程在水浴條件下于常規的二電極體系電化學池中進行，以經預處理后備用的鈦片為陽極，鉑片為對電極，電極間距保持1cm，電解質為0.50wt%NH4F（氟化銨）+10vol%H2O（水）的甘油溶液，整個陽極氧化過程伴隨磁力攪拌，控制電解質溶液，保持25-32℃的環境溫度，由直流穩壓電源提供陽極氧化電源，在60±3v電壓下陽極氧化4-5h制備二氧化鈦納米管,然后450℃退火處理1.5-2.5h,去離子水沖洗干凈；溶劑真空吸附法制作負載層：配置聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶的二氯甲烷溶液，使之濃度分別為15mg/mL和0.5μg/mL，把制備的二氧化鈦納米管置于配置的溶液，密封后40℃水浴2d，得聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶的負載層。實施例1（一）鈦片預處理:將0.25mm厚的鈦片1裁剪出1cm×8cm，陽極氧化的工作面積為1cm×1cm，丙酮和去離子水分別超聲清洗15min除油，4wt%HF-5mol/LHNO3溶液化學刻蝕10s后，用去離子水清洗后干燥備用。（二）陽極氧化法制備過程:陽極氧化過程在水浴條件下于常規的二電極體系電化學池中進行，以經預處理后備用的鈦片為陽極，鉑片為對電極，電極間距保持1cm。電解質為0.50wt%NH4F+10vol%H2O的甘油溶液，整個陽極氧化過程伴隨磁力攪拌，控制電解質溶液保持環境溫度(30℃)，由直流穩壓電源提供陽極氧化電源。在60v電壓下陽極氧化5h制備二氧化鈦納米管,然后450℃退火處理2h,去離子水沖洗干凈。實施例2，如圖2所示，在實施例1的基礎上增加負載層溶劑真空吸附法制作負載層：配置聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶的二氯甲烷溶液，使之濃度分別為15mg/mL和0.5μg/mL，把制備的二氧化鈦納米管置于配置的溶液，密封后40℃水浴2d，得聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶的負載層21。聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶層的厚度為100nm±10nm。制得本實用新型所述的兼具成骨和抗菌的納米載藥裝置。本實用新型的有益效果實驗中對照組為預處理的純鈦1）采用CCK-8實驗，通過溶液在OD450的吸光度值反映細胞在材料表面的增殖情況骨髓間充質干細胞在材料表面不同時間點的增殖結果（OD450吸光度值）分組1D3D7D純鈦0.179±0.0420.791±0.1421.070±0.132本實用新型實施例10.039±0.0250.325±0.0790.456±0.061本實用新型實施例20.097±0.0230.787±0.1341.037±0.066實驗結果表面，同對照組純鈦相比，本實用新型實施例1明顯抑制了骨髓間充質干細胞的增殖,本實用新型實施例2可以支持骨髓間充質干細胞的增殖。2）采用qRT-PCR對骨髓見充值干細胞的成骨相關基因Runx2、ALP、OCN和Col-1的表達水平用進行了檢測（純鈦作為對照組）。兩組實驗組樣本表面細胞成骨相關基因的表達水平分組Runx2ALPOCNCol-1實施例13.058±0.2782.918±0.1683.372±0.2838.050±1.137實施例22.024±0.2082.067±0.1402.605±0.1771.729±0.242結果表明以純鈦作為對照組，本實用新型實施例1和實施例2均明顯促進了骨髓見充值干細胞的成骨相關基因的表達，兩者均具有良好的成骨活性。3）為了檢測樣本的抗菌性能，我們在體外把樣本同金黃色葡萄球菌共培養，然后應用超聲震蕩將粘附在材料表面的細菌洗脫下來稀釋后進行活細菌平板計數后計算抗菌率，即抗菌率（%）=（對照組活菌數-實驗組活菌數）/對照組活菌數×100%。兩組實驗組樣本不同時間點的抗菌率組別1D3D7D本實用新型實施例121.2%19.6%18.5%本實用新型實施例2100%100%97.2%結果表明以純鈦作為對照組，本實用新型實施例2在1d和3d時其抗菌率均為100%，盡管7d的時候抗菌略有下降，但然維持有97.2%的抗菌率。盡管發明實施例1展示出了一定的抗菌率，但僅為20%左右。綜上可知，實施例1是單純的納米管，管徑為200，雖然可以最大程度上促進骨髓干細胞成骨，但其明顯抑制了骨髓干細胞的增殖；實施例2是涂層聚乳酸羥基乙酸和鹽酸奧替尼啶的納米管，管徑變為100nm,其可以在支持細胞增殖的情況下促進了成骨，而且展示出來了明顯的抗菌效果。以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，各個具體參數在不改變本實用新型宗旨的情況下可進行多種選擇，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的實質范圍內所做出的改進、替換和潤飾，也應屬于本實用新型的保護范圍。當前第1頁1 2 3