[发明专利]微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠药物膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在作为骨替代物的医用钛金属改性涂层上涂覆抗生素药物膜的方法。

背景技术

钛及钛合金材料作为重要的生物医用材料，具有高机械强度、高韧性和优良的抗疲劳性能，广泛应用于人体的关节、牙、骨等硬组织的替换。然而，将其植入到人体中普遍存在生物活性差，结合强度低、愈合时间长等问题。为了提高医用钛金属的生物活性，促进其与人体骨组织的结合，常用的方法是在医用钛金属材料表面陶瓷化或涂覆具有生物活性的涂层。在钛表面微弧氧化法制备二氧化钛是近年来医用钛金属表面改性研究的热点，这种方法制备的二氧化钛涂层含有微米尺寸的多孔结构，并且可以在涂层中引入钙、磷、硅、锶等可促进骨生长的有益元素，许多研究已经证明微弧氧化处理的钛金属是理想的骨替代物。然而骨替代物在植入体内时有可能带入细菌、病毒等引起创口感染，在骨替代物表面上载抗生素药物可以预防伤口感染，促进创口快速愈合。因此在经过微弧氧化处理过的医用钛表面上载抗生素无疑具有巨大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠药物膜的方法，经过微弧氧化处理的钛种植体生物活性大幅度提高，抗生素可避免种植体植入体内引起创口感染，并可提高创口的愈合能力。 

上述目的可通过以下技术方案实现：

步骤一：做微弧氧化，将钛种植体置于含有碱性电解液的不锈钢槽体中，采用双极脉冲电源，通过对微弧氧化电参数的控制，靠钛表面的击穿放电使钛表面形成一层的微弧氧化涂层，其中微弧氧化的脉冲电压为200～500V、频率为400～800Hz、占空比为4～20%，溶液温度为0～50℃，氧化时间为5～30min；

步骤二：将微弧氧化后的钛基体浸入头孢唑啉钠水溶液中浸泡；

步骤三：取出浸泡头孢唑啉钠后的微弧氧化钛基体，放入烘干箱中烘干，获得上载头孢唑啉钠药物膜的微弧氧化钛种植体。

本发明具有如下优点：

1、本发明能够在钛种植体原位形成氧化物涂层与基体匹配好、膜基结合强度高可达30Mpa以上，可适用于不同形状与尺寸的零件，所获得的致密陶瓷层含有对人体骨组织生长有益的硅Si、钙Ca、磷P微量元素，能有助于提高钛基体替换物植入体内与骨组织的结合能力。   

2、本发明显著的提高了钛的表面生物活性，扩展了钛作为最理想的骨替代物的应用范围。

3、本发明可预防钛种植体植入体中引起的创口感染，加速创口愈合。

4、本发明处理后的微弧氧化涂层进行EDS能谱检测，涂层中有Na、Si、Ca微量活性元素的存在，Si、Ca元素是生物活性玻璃中的必备元素，通过微弧氧化方法将Si、Ca元素同时引入到陶瓷涂层中尚属首次，可以使二氧化钛的涂层材料可以具有部分生物活性玻璃的性能。模拟体液浸泡，浸泡3天以后用扫描电镜和XRD观察在涂层表面即有羟基磷灰石形成，当达到一周以上肉眼就可看到表面形成的羟基磷灰石，后续观察随浸泡时间增加羟基磷灰石形成数量也增多，一个月以上磷灰石形成数量达到饱和。表明按本发明方法微弧氧化涂层在实际应用中，可以显著提高Ti材料的生物活性。

5、本发明处理后的微弧氧化涂层进行EDS能谱检测， 涂层中有Na、P、Ca微量活性元素的存在。P、Ca元素羟基磷灰石形成的必须元素，这两种元素的引入可以弥补涂层表面在活体内Ca、P匮乏的缺点，不利于羟基磷灰石的形成。将本发明按具体实施方式三制备的涂层在模拟体液浸泡，浸泡3天以后用扫描电镜和XRD观察在涂层表面即有羟基磷灰石形成，当达到一周以上肉眼就可看到表面形成的羟基磷灰石，后续观察随浸泡时间增加羟基磷灰石形成数量也增多，一个月以上磷灰石形成数量达到饱和。实验表明，按本发明方法微弧氧化涂层在实际应用中，可以显著提高Ti材料的生物活性。

6、本发明处理后的药物涂层浸入缓冲液中，用高效液相色谱测试溶液浓度，可发现头孢唑啉钠药物膜溶于缓冲液中，药物在半小时内释放90%，一小时可完全释放。

附图说明

图1为具体实施方式一中微弧氧化后钛种植体的扫描电镜照片；

图2为具体实施方式一中微弧氧化后钛种植体的X射线衍射图谱；

图3为具体实施方式一中浸泡头孢唑啉钠药物膜烘干后的扫描电镜照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠药物膜的方法包括如下四个步骤：