[发明专利]一种光交联型生物基涂层的电沉积制备方法有效

专利信息
申请号: 201410006455.4 申请日: 2014-01-07
公开(公告)号: CN103757683A 公开(公告)日: 2014-04-30
发明(设计)人: 刘晓亚;孙家娣;孟龙;魏玮;罗静 申请(专利权)人: 江南大学
主分类号: C25D15/00 分类号: C25D15/00;A61L31/10;A61L31/16
代理公司: 无锡华源专利事务所(普通合伙) 32228 代理人: 冯智文
地址: 214122 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 交联 生物 涂层 沉积 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及高分子材料和医用生物涂层相结合的技术领域,尤其是涉及一种生物基涂层的电沉积制备方法。

背景技术

本世纪以来,随着科学技术和生产力的迅猛发展,人们的生活质量不断提高以及寿命得到延长。如何提高患者在医学治疗中的康复效率,备受医学界和材料工作者的关注。生物医用材料的迅速发展,为实现这种要求提供了可能。另一方面,我国作为一个正走向人口老龄化的世界第一人口大国,对生物医用材料的需求也越来越大。

在所有生物医用材料中,生物医用金属材料以其优良的力学性能(如高机械强度和抗疲劳性能)、加工性能和可靠性在临床医学中获得广泛的应用。已经用于临床的医用金属材料主要有不锈钢、钴基合金和钛基合金三大类,此外还有形状记忆合金、贵金属以及纯金属钽、铌、锆等。但目前的研究结果表明,生物医用金属材料是一种生物惰性材料,即在生物环境中能保持稳定,不发生或仅发生微弱化学反应的生物医学材料,将医用金属材料应用在临床上易导致毒副作用、炎症、过敏反应和植入失效。因此,如何提高医用金属材料在植入体内的生物活性是摆在科学研究者面前的一个难题。

生物活性是指生物材料与活体组织产生化学键合的能力,是生物医用材料研究设计中首先考虑的重要问题,是衡量生物材料的一个重要指标。一些生物医用高分子材料,如天然高分子材料,合成的多肽、仿酶、仿核酸和一些可降解的合成高分子材料,都被视为生物活性材料。此类生物医用材料虽然具有良好的生物活性,但由于机械性能较差,难以满足作为植入材料的要求,其作为生物医用材料在临床上的应用受到极大的限制。

因而,研究者们试图将力学性能优异的生物惰性医用金属材料与生物活性良好的医用高分子材料结合在一起,增加其作为医学植入材料的成功几率。其中以医用金属表面高分子涂层材料的制备最受关注。Y. S. Hedberg等将溶菌酶和牛血清蛋白吸附在316L不锈钢的表面,研究结果表明上述两种物质与不锈钢基材之间具有较强的结合强度(Langmuir, 2012, 28: 16306-16317);A. M. Slane等采用硅烷偶联剂法在不锈钢植入材料表面制备生物相容性良好的碳水化合物膜材料(Appl. Mater. Interfaces, 2011, 3: 1601-1612);T. Liebert等采用浸涂法在医用钛合金表面制备葡聚糖生物涂层,该涂层对人体纤维母细胞及成骨细胞均具有良好的细胞相容性(Biomacromolecules, 2011, 12: 3107-3113);P. N. Kumta课题组在医用镁合金表面制备了生物可降解聚合物涂层,涂层不但提高了镁合金的耐腐蚀性能,而且对成骨细胞具有良好的细胞相容性(Acta Biomaterialia, 2013, 9: 8704-8713)。上述研究结果表明将生物基大分子涂层材料应用于医用金属表面,可显著提高医用金属的生物活性。

近年来,随着医用生物基涂层材料研究的不断深入,涂层的功能化成为一个新趋势,科学研究者们在这方面也取得了许多丰硕的成果。Y. Nakayama等采用温敏性的肝素生物共轭体制备了抗凝血涂层材料,该材料不但具有优良的生物相容性,而且抗凝血效应优异(Bioconjugate Chemistry, 2011, 22: 193-199);A. M. Peterson等在医用钛合金表面制备了负载蛋白质的聚合物电解质涂层,涂层具有pH响应性,通过调节涂层的厚度及释放溶液环境的pH值,可以达到控制药物释放的目的(Biomacromolecules, 2012, 13: 3120-3126);S. Kunjukunju等利用层层自组装技术,在医用镁合金表面制备天然聚多糖涂层,并以EDC·HCl和NHS为交联剂,制备了交联化及负载纤连蛋白的天然聚多糖涂层,研究表明,交联及负载纤连蛋白的涂层可进一步提高成骨细胞的增殖与生长(Acta Biomaterialia, 2013, 9: 8690-8703);P. Lu等制备了负载紫杉醇药物的生物涂层,并对涂层的药物释放性能进行了研究,通过改变涂层的结构与组成,可调控药物的释放,达到紫杉醇缓释效果(Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2011, 83: 23-28)。涂层的功能化实际上而言就是在医用涂层中引入功能化基元,赋予涂层特殊的功能特性,如抗菌性、抗炎特性、抗凝血性等。功能基元的引入常采用化学法或物理包埋法。

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