[发明专利]一种无机材料表面生物化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料表面生物化的方法，尤其涉及一种无机材料表面生物化的方法。

背景技术

用于制造人工心脏、人工瓣膜、人工肺、血管支架及人工血管等的生物医用材料称为与血液接触的生物材料，它应该必须具有好的抗凝血性，才能实现既抑制在材料表面凝血因子的活化和血小板的聚集与变形，又能选择吸附某些血浆蛋白，从而防止血栓的形成。近年来，高分子生物材料的生物化即抗凝血研究取得了很大的进展，其主要做法是对性能优良的高分子生物材料表面进行改性和修饰，通过改变材料的表面结构、形貌、亲疏水性、荷电性、表面能等，引导生物分子在材料表面的选择性吸附，此外，研究者还采用在材料表面固定具有抗凝血性能的生理活性物质，如肝素、水蛭素、白蛋白等，发展具有表面生物活性的高分子材料，通过生物识别的途径，更好的提高高分子生物材料的抗凝血性能。

相比之下，对无机生物材料的生物化即抗凝血研究却较少，这主要是由于无机医用生物材料表面缺少有机官能团，很难在其表面直接固定肝素、白蛋白、血栓改性蛋白等生物分子。现有无机材料的生物化方法是：采用偶联剂如γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)或者静电自组装的方法固定、涂覆肝素、白蛋白、血栓改性蛋白等生物分子。经过这样的改性后，可能引起生物分子的活性削弱，并且生物涂层和材料表面的之间的结合力较弱，生物化效果差。

发明内容

本发明的目的就是提供一种无机材料表面生物化的方法，该方法不损伤生物分子与蛋白的活性，无机材料表面具有优异的抗凝血性能，用于医用血管支架和人工心脏瓣膜，可以大幅度提高产品性能。

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是：一种无机材料表面生物化的方法，其步骤是：

A、溅射镀膜：在无机材料表面溅射生成氧化钽或氧化钛薄膜；

B、羟基或伯氨基的生成：

将A步处理后的无机材料置于等离子体浸没离子注入装置的真空室的样品台上，抽真空后，通入氢气或水蒸汽，压力为0.05～50帕；射频放电功率为200～1200W；无机材料加载的脉冲高压电源幅值为1KV～100KV，频率50～40000赫兹、占空比3％～80％；无机材料加热温度20～500度；处理时间0.1～5小时，即在无机材料表面生成羟基；

或者将A步处理后的无机材料置于等离子体浸没离子注入装置的真空室的样品台上，抽真空后，通入氨气，压力为0.05～50帕；射频放电功率为200～1200W；无机材料加载的脉冲高压电源幅值为1KV～100KV，频率50～40000赫兹、占空比3％～80％，无机材料加热温度20～500度，处理时间0.1～5小时，即在无机材料表面生成伯氨基；

C、共价接枝生物分子：将B步处理后的无机材料，放入白蛋白或肝素溶液中浸泡，白蛋白或肝素溶液的浓度为10～100mg/mL，浸泡温度20～40℃，时间2～48小时。

上述的B步羟基或伯氨基的生成时，更优的工艺条件为：

通入氢气或水蒸汽的压力为0.5～40帕；射频放电功率为300～1000W；无机材料加载的脉冲高压电源幅值为5KV～80KV，频率50～10000赫兹、占空比3％～20％；无机材料加热温度50～400度；处理时间1～4小时；

通入氨气的压力为0.5～40帕；射频放电功率为300～1000W；无机材料加载的脉冲高压电源幅值为5KV～80KV，频率50～10000赫兹、占空比3％～20％；无机材料加热温度50～400度；处理时间1～4小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

研究表明，当无机材料如钛种植体植入人体后，在液体环境下，首先表面氧化膜发生水化，使氧化膜的外层富含羟基或伯氨基，随后，机体具有生物活性的生物大分子有选择性地吸附到了富含羟基或伯氨基的氧化膜表面，从而在钛种植体的表面产生具有生物活性的生物大分子。在该种生物大分子的介导之下，细胞移行、贴附到经改造了的钛表面，分裂繁殖，合成细胞外基质，最终达到组织愈合，形成良好、稳定的钛-组织界面。此界面的基本模式为：钛基体-内层氧化膜(以TiO₂为主)-外层氧化膜(富含羟基或伯氨基)-具生物活性的生物大分子-细胞。因此，只要无机材料表面的氧化膜的外层富含羟基或伯氨基，就能在无机材料表面产生具有生物活性的生物大分子，从而在无机材料表面形成细胞。该过程实际上是将无机材料表面生物化的过程，但这一过程在体内非常缓慢，从而影响组织愈合的进程。