[发明专利]一种医用金属表面缓释生长因子涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医用金属表面的缓释生长因子涂层的制备方法。

背景技术

医用金属由于其良好的生物相容性和优良的力学性能被广泛用于外科整形、骨植入体等领域。但医用金属通常都是生物惰性的，其表面骨再生能力弱，新骨生长缓慢。这导致医用金属植入体内后，与周围骨组织之间不能快速形成牢固的键合。为了改善医用金属植入体与骨组织之间的整合能力，往往需要对其进行表面改性。其中一种表面改性的方法是在医用金属植入体表面载入细胞生长因子来促进骨组织的再生。常见的细胞生长因子，如骨形态发生蛋白(BMP-2)、血管生长因子(VEGF)、转换生长因子(TGF-β2)等在骨修复过程中起着关键的作用。目前装载生长因子的方法有直接将生长因子吸附在材料表面，但是这种方法无法实现生长因子的缓释作用，而且生长因子暴露在生理环境中很容易受各种因素的影响而失活；也有将处理后的生物医用金属材料与生长因子以共价键的方式结合，这种方式虽可以实现生长因子的固载，但是共价键结合方式往往会导致生长因子失活。

发明内容

本发明的目的是提供一种医用金属表面的缓释生长因子涂层的制备方法，该法制备的缓释生长因子涂层的生长因子负载量高，生长因子能缓慢释放与体内新骨生长速度适配，且生长因子的活性强。

本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种医用金属表面缓释生长因子涂层的制备方法，其具体步骤如下：

A、生长因子的包裹：

将对骨生长有促进作用的生长因子溶解于浓度为0.5-2.5mg/ml的聚阴离子溶液中，得到含有生长因子的聚阴离子溶液，生长因子的浓度为0.5-10μg/ml。

将所述的含生长因子的聚阴离子溶液与浓度为0.5-2.5mg/ml的带氨基的聚阳离子溶液，按体积比1∶2-5的比例混合，并搅拌、离心、冷冻干燥，得到载有生长因子的纳米颗粒；

B、氧化石墨烯的羧基化：

将浓度为20mg/ml的ClCH₂COONa溶液和浓度为20mg/ml的NaOH溶液按体积比1∶1配制成混合溶液，再将80mg的氧化石墨烯加入4-6ml的混合溶液中反应1.5-2.5h，使氧化石墨烯上的含氧基团羧基化；然后将溶液透析并冻干，得到羧基化的氧化石墨烯粉。

C、纳米颗粒的固载：

将B步得到的羧基化的氧化石墨烯粉与A步制得的载生长因子的纳米颗粒进行EDC/NHS催化反应，使羧基化氧化石墨烯表面的羧基与纳米颗粒表面的氨基形成酰胺键、载生长因子的纳米颗粒固载于氧化石墨烯上；然后将反应液透析、冷冻干燥，再将干燥份溶于pH值6.0的缓冲溶液中，形成氧化石墨烯/纳米颗粒溶液；

D、将接枝有多巴胺涂层的医用金属材料在C步的氧化石墨烯/纳米颗粒溶液中浸提，使负载有生长因子的氧化石墨烯涂层通过静电吸附结合在医用金属材料表面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、与在基底材料表面上直接装载生长因子相比，本发明先将生长因子包裹在纳米颗粒中再与氧化石墨烯结合，在生长因子负载到材料表面的过程中，只依赖于生长因子与聚电解质离子之间的静电相互作用结合，不涉及化学反应，生长因子的活性不会受到破坏，能很好地保持生长因子的活性。

二、氧化石墨烯是表面带有多种含氧基团的石墨烯衍生物。它具有单原子层网状结构结构，比表面积很大，能将载有生长因子的纳米颗粒包裹起来且负载量大，可以实现药物的高效负载，并能较好的调控生长因子的缓慢释放。

上述的医用金属是钛、钛合金或不锈钢。

上述的生长因子是BMP-2、VEGF或TGF-β2。这些生长因子对骨生长都有明显的促进作用。

上述的聚阳离子是壳聚糖或聚赖氨酸，聚阴离子是肝素、硫酸软骨素、海藻酸钠或透明质酸。

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述。

具体实施方式

实施例一

一种医用金属表面缓释生长因子涂层的制备方法，其具体步骤如下：

A、生长因子的包裹：

将对骨生长有促进作用的生长因子BMP-2溶解于浓度为0.5mg/ml的硫酸软骨素溶液中，得到含有BMP-2的硫酸软骨素溶液，且BMP-2在硫酸软骨素溶液中的浓度为0.5μg/ml；

将所述的所述的含生长因子BMP-2的硫酸软骨素溶液与0.5mg/ml的聚赖氨酸溶液，按1∶2的体积比例混合，并搅拌、离心、冷冻干燥，得到载有BMP-2的纳米颗粒；

B、氧化石墨烯的羧基化：