[发明专利]一种医用植入体表面非均相层状的矿化涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及医用植入体表面非均相层状的矿化涂层及其制备方法。

背景技术

对于硬组织植入体材料，其既应具有力学性能，又应具有与骨性键合的能力。通常是采用在金属基板表面涂敷一层磷酸钙来兼顾力学性能与生物学性能的要求。磷酸钙涂层具有良好的生物相容性，骨传导性和生物降解性，但是，磷酸钙涂层缺乏与细胞直接作用的能力，同时缺乏载药能力。因此，许多的研究集中在磷酸钙与有机物复合上，以改善与细胞或药物分子的作用。如中国专利CN101244275将壳聚糖与磷酸钙复合，以提高其载药性能，国外专利RU2117492-C1提出一种具有成骨细胞诱导性的胶原/磷酸钙复合涂层，中国专利CN1654543将胶原与壳聚糖交联，以提高其生物学性能，中国专利CN101229393构建出一种壳聚糖/羟基磷灰石/胶原的三相复合体材料，其中羟基磷灰石颗粒分布于胶原中，壳聚糖分布于胶原极性基团附近。因此，在植入体表面涂覆一层壳聚糖，胶原和磷酸钙复合的涂层，将有利于提高涂层的生物学性能和载药性能。

就目前研究现状而言，针对复合涂层的研究较多，但针对涂层的组元结构上特别是在纵向梯度上的成分分布的研究较少。事实上，涂层的组元结构在纵向上梯度分布也与其性能息息相关。如果在涂层表面存在胶原/壳聚糖交联体将极大地增强其与细胞的相互作用，而与此同时，如果壳聚糖分布于涂层内部，那将极大的提高其载药性能以及与基板黏附的能力。

电化学沉积的原理是为多组元共沉积提高有利条件，利用电势驱动溶液中的阳离子在阴极表面富集，通过阴极附近pH上升，从而使溶质在基板附近达到等电点，从而发生自组装沉积。由于溶质的性质不同，其在基板附近发生自组装的位置不同，从而发生了分层自组装沉积。如中国专利CN101338437涉及一种利用电化学手段制备梯度多元金属混合物阳极的制备方法。中国专利CN101225534涉及一种通过电化学手段制备聚合物基金属梯度复合材料的方法。通过调节电沉积条件和电解液的条件，可以使壳聚糖和胶原-壳聚糖交联体在距基板不同的位置发生自组装和矿化，依次沉积在基板上，再在合适的条件下干燥，以得到非均相层状的功能性生物医用涂层。

发明内容

本发明的目的在于提供一种医用植入体表面非均相层状的矿化涂层及其制备方法。以实现在组成上和功能上极大的提高载药性能、涂层黏附强度的同时增强细胞响应性，即刺激细胞在其表面黏附、分化和增殖的能力。

本发明的医用植入体表面非均相层状的矿化涂层，在医用植入体表面自下而上依次有致密壳聚糖层、多孔矿化壳聚糖层和矿化胶原/壳聚糖交联体层，致密壳聚糖层中含有壳聚糖与磷酸钙，壳聚糖的质量百分含量自下而上从100～80％逐渐减少，磷酸钙的质量百分含量自下而上从0～20％逐渐增加，多孔矿化壳聚糖层中含有壳聚糖与磷酸钙，壳聚糖的质量百分含量自下而上从80～1％逐渐减少，磷酸钙的质量百分含量自下而上从20～99％逐渐增加。多孔矿化壳聚糖层的孔径在100nm～100μm之间，矿化胶原/壳聚糖交联体层中含有胶原/壳聚糖交联体和磷酸钙，胶原/壳聚糖交联体的质量百分含量自下而上从1～99％逐渐增加，磷酸钙的质量百分含量自下而上从99～1％逐渐减少。

上述的壳聚糖的分子量在1000～100000之间；胶原的分子量为1000～100000；所述的磷酸钙可以为磷酸八钙、羟基磷灰石、氟磷灰石或为透钙磷石，其Ca/P摩尔比为1～1.67。

本发明中，所述的胶原/壳聚糖交联体中，胶原的质量百分含量为10～85％，壳聚糖的质量百分含量为10～85％，交联剂的质量百分含量为1～5％，胶原与壳聚糖的交联度为55％～100％。

医用植入体可以为钛金属，钛合金或不锈钢。

本发明的医用植入体表面非均相层状的矿化涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)将壳聚糖溶于稀酸，配制成0.1～10g/L的壳聚糖酸溶液，置于0～20℃下；

2)将胶原溶于稀酸，配制成0.01～1g/L的胶原酸溶液，置于0～20℃下；

3)将含钙化合物溶于水中，配制成0.1～10M的钙盐溶液，置于0～20℃下；

4)将含磷化合物溶于水中，配制成0.1～10M的磷酸盐溶液，置于0～20℃下；

5)按壳聚糖与胶原的质量比为0.1～100，将壳聚糖酸溶液和胶原酸溶液混合，在充分搅拌的情况下加入交联剂，调节溶液的pH值为4～6，得到胶原/壳聚糖交联体A溶液。