[发明专利]一种钛及钛合金表面多种生长因子缓释涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在医用钛及钛合金表面制备多种生长因子缓释涂层方法。 

背景技术

钛及钛合金由于其良好的生物相容性和优良的力学性能，已经大量应用在整形外科和牙科领域。然而钛及钛合金是生物惰性材料，在植入人体后，其表面上新骨再生缓慢，并且新骨与钛表面的键合较弱。为了提高钛植入体的表面活性和骨整合能力，常需要对钛表面进行功能化处理。钛表面常用的提高生物活性的方法有碱热处理，阳极氧化，羟基磷灰石涂层，以及载入促进细胞粘附及生长的生物分子和特定的生长因子等。其中生长因子的载入可以大大加快骨愈合的时间和改善骨整合能力。自然成骨是一个复杂过程，由多种生长因子共同作用。大量的生长因子(如BMPs、VEGF、TGF-β、FGF、IGF等)在骨修复过程中可能促进成骨。已有研究表明与单一因子释放相比，多种生长因子联用，如BMP-2及BMP-7，BMP-2及VEGF，BMP-7和IGF-1等，能促进细胞增殖、分化，提高材料表面骨再生能力。因此在骨组织修复中，模拟骨修复的微观生理环境，实现多种生长因子的协同释放，对加快骨修复，促进骨形成至关重要。 

现有钛表面载入多种生长因子的技术主要采用共价结合方式将生长因子固定于材料表面。虽然能够避免药物的突释发生，但共价固定可能破坏生长因子的蛋白结构，使生长因子的活性降低，且很难控制多种因子不同时间段的独立释放。也有将生长因子载入高分子材料中，通过高分子材料的直接层层自组装方法控释多种因子。虽能最大限度的保持生长因子的活性和控制不同生长因子的释放顺序；但高分子材料中能够载入的生长因子的量偏少，且层层之间因高分子的相互渗透使自组装涂层结构不稳定，难于稳定调节多种生长因子的缓释。 

发明内容

本发明的目的是提供一种钛及钛合金表面多种生长因子缓释涂层的制备方法，该方法制备的涂层能在正常生理坏境下稳定调控多种生长因子的吸附和释放，生长因子的载入量高、活性强。 

本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是，一种钛及钛合金表面多种生长因子缓释涂层的制备方法，其具体步骤如下： 

A、生长因子的载入： 

A1、配置聚阳离子与多巴胺的浓度均为0.5-2mg/mL的混合溶液； 

A2、将对骨生长有促进作用的多种生长因子逐一分别溶解于浓度为0.5-2mg/mL的聚阴离子溶液中，相应得到多组聚阴离子溶液，每组聚阴离子溶液中均含有一种生长因子，且生长因子的浓度均为0.5-10μg/mL； 

A3、将A2步的含生长因子的多组聚阴离子溶液分别与A1步的混合溶液按3-5∶1的体积比混合，并搅拌、离心、冷冻干燥，相应制备出多组带负电荷的纳米颗粒； 

B、在钛或钛合金表面上接枝带负电荷的官能团； 

C、在B步处理后的钛或钛合金表面上组装一层带正电荷的高分子薄膜； 

D、用A3步得到的任一组带负电荷的纳米颗粒溶于水中，得到纳米颗粒浓度为0.5-2mg/mL的溶液，将C步得到的钛或钛合金在该溶液中浸泡0.5-24小时，即在钛或钛合金的高分子薄膜表面固定一层载有一种生长因子的纳米颗粒； 

E、在D步的钛或钛合金的表面组装一层带正电荷的高分子薄膜； 

F、在E步的表面组装一层带负电荷的高分子薄膜； 

G、重复以上C-F步的操作5-50次；且A3步的每组带负电荷的纳米颗粒均至少在一次重复操作中的D步得到使用。 

与现有技术相比，本发明的有益效果是： 

一、纳米颗粒因为含有多巴胺而易于在涂层间牢固嵌合，且纳米颗粒带负电，在中性条件下能提高带正电的生长因子的固定量。因此，本发明采用含有多巴胺的纳米颗粒为生长因子的载体，生长因子的固定量高。且在制备过程中没有使用任何有机溶剂，生长因子的活性未受到破坏，活性高。 

二、从里至外由第一层的正电荷高分子薄膜、第二层的负电荷的载有生长因子的纳米颗粒、第三层的正电荷高分子薄膜和第四层的负电荷高分子薄膜层构成一个生长因子涂层单元；由于每一个生长因子涂层单元内的含多巴胺的纳米颗粒层的存在，高分子薄膜间的相互渗透减弱，同一个生长因子涂层单元内部及不同生长因子涂层单元之间能始终通过静电吸附实现牢固的自组装，改善 了涂层的稳定性，不易剥落，便于稳定的调控多种生长因子的吸附和释放。 

三、通过改变各个涂层的厚度、使用的高分子薄膜种类、含不同生长因子的涂层单元的载入顺序，可方便的实现对多种生长因子的缓释时间和顺序的可控调节。 

上述的生长因子是BMP-2、VEGF、TGF-β、BMP-7或FGF。