[发明专利]I型胶原改性的多孔钛涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种I型胶原改性的多孔钛涂层及其制备方法，具体涉及一种采用共价键接枝方式在等离子体喷涂钛涂层表面固定有I型胶原并具有良好生物学性能的I型胶原改性的多孔钛涂层及其制备方法，属于医用生物涂层技术领域。

背景技术

钛和钛合金等是临床上常用的骨植入材料。利用等离子体喷涂方法在其表面制备的多孔钛涂层，是改善其与骨组织结合的常用方法。多孔结构能够增加骨和植入体表面之间的机械嵌合作用，使植入体与骨组织间的结合强度明显提高。等离子体喷涂钛涂层的人工关节等硬组织植入体已获临床应用。然而，钛涂层属于生物惰性涂层，不具生物活性，对骨组织的生长并没有促进诱导作用，其临床使用效果仍有待改善。

为了赋予钛涂层生物活性，改善临床使用效果，人们采用多种方法对其进行表面改性。利用等离子喷涂、表面矿化等技术在多孔钛涂层表面沉积生物活性陶瓷涂层，可以有效地改善钛涂层的生物活性。例如中国专利CN101342387A公开一种钛涂层表面快速生成磷灰石的活化方法。但生物活性陶瓷涂层在体内容易降解，影响涂层的长期稳定性。化学处理也可以改善钛涂层的生物活性，但与生物活性陶瓷涂层如羟基磷灰石涂层相比，仍存在较大差距。

生物化学方法是一类新型的生物材料表面改性方法，其目的是将细胞外基质成分（如胶原）、酶或者多肽固定在生物材料上，构建仿生中间层，以引发特殊细胞和组织的响应。I型胶原是细胞外基质主要组成部分，影响着细胞粘附、迁移、增殖和分化。通过物理吸附，在钛涂层表面固定I型胶原，能够提高钛涂层的生物学性能和细胞相容性（StefanRammelt,et al.Journal of Orthopaedic Research.2004(22):1025-1034.）。例如，中国专利CN102145194A公开一种将具有多孔磷酸钙涂层的金属基材浸入胶原溶液后风干以制得多孔磷酸钙-胶原复合涂层的方法；中国专利CN101984144A公开一种采用电化学共沉积法在钛基板上以此组装磷酸钙层和胶原层的方法。但物理吸附固定的胶原有限，并且不稳定，容易脱附。

发明内容

本发明的目的是提供一种I型胶原改性的多孔钛涂层及其制备方法。在上述现有技术的基础上，本发明人意识到通过化学方法将I型胶原共价键接枝在多孔钛涂层表面，不但能够获得稳定的仿生中间层，而且能够提高所固定I型胶原的量以及固定的稳定性，从而获得相对于物理吸附方法生物学性能更好的改性多孔钛涂层。

在此，本发明提供一种I型胶原改性的多孔钛涂层，即采用生物化学改性方法，以共价键接枝方式，在多孔钛涂层表面固定有I型胶原的I型胶原改性的多孔钛涂层。

与物理吸附的胶原改性多孔钛涂层相比，本发明提供的共价接枝的I型胶原改性多孔钛涂层所固定的胶原量增加约一倍；固定稳定性更好，在7天后仍保留有90%以上；并且具有更好的生物学性能，可应用于促进诱导骨组织生长的骨植入材料。

另一方面，本发明还提供所述多孔钛涂层的制备方法，包括碱处理、硅烷化处理和共价键固定I型胶原。

较佳地，所述碱处理包括将多孔钛涂层浸入浓度为5～10M的NaOH溶液中在60～80℃下保温6～12h。

较佳地，所述硅烷化处理采用5～10%的氨丙基三乙氧基硅烷为硅烷化剂。

所述硅烷化处理可以采用甲苯为溶剂，加热回流反应6～12h。

较佳地，所述共价键固定I型胶原包括将经硅烷化处理的多孔钛涂层浸泡在I型胶原/乙酸溶液中并采用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺为羧基活化剂。

更佳地，所述共价键固定I型胶原可以是在浓度为1mg/mL I型胶原/5mM乙酸溶液中，滴加1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺和N-羟基琥珀酰亚胺以使其在反应体系中的浓度分别为2～3.5mg/mL和0.25～0.875mg/mL。

所述共价键固定I型胶原的反应时间优选为4～10h。

较佳地，在所述硅烷化处理之前还包括去离子水陈化处理。

所述去离子水陈化可以是将经碱处理的多孔钛涂层在去离子水中40～80℃下保温3～7天。

本发明工艺简单、效率高、可重复性好。本发明所提供的I型胶原改性的多孔钛涂层，具有良好的稳定性和生物学性能，解决了现有技术中所存在的问题，可改善钛涂层的临床效果，为医用生物涂层技术提供新的方法。

附图说明