[发明专利]一种多孔钛复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔钛复合材料及其制备方法，属于金属功能材料及高分子材料技术领域，它能有效地解决以调节参数的方法直接在多孔钛基体上原位生长银粒子和载蛋白或载药物的微球与多孔钛复合成形问题。先采用占位填料法制备多孔钛，选用碳酸氢铵作为造孔剂，在150℃～180℃预烧结后成孔，后经真空烧结成型，从而获得高孔隙率，且包含大量网络状贯通孔隙的多孔钛基体。并且结合阳极氧化处理，使其成为既有宏观孔又有微孔的多尺度孔结构多孔钛。再通过光还原法在多孔钛基体中原位生成银粒子。接着选用交联后的明胶微球作为载体，通过物理吸附包裹载入生物活性分子。主要用于修复人体硬质组织。

技术领域：

本发明涉及金属功能材料及高分子材料技术领域，特别是将组织工程与药物多重释放功能相结合的技术领域。

背景技术：

多孔钛无毒、无害且有较好的生物相容性。通过控制工艺参数调整产品孔隙率以改变其弹性模量，有利于组织长入孔隙实现骨整合，并使其达到与人体骨组织或肌肉组织相匹配的目的。此外，多孔钛连通的孔隙有利于人体体液营养成分的传输，因而被广泛应用于医疗卫生行业。

Ag，Cu和Zn为主要的金属抗菌剂，其中又以银的抗菌效果最为显著，银是一种传统的广谱抗菌剂，对绝大多数细菌都有灭杀作用。几乎所有细菌的细胞壁和细胞膜都带有负电荷，当微量Ag⁺到达微生物细胞膜时，由于异性电荷相吸，Ag⁺很容易被各种细菌无选择地吸附，取代了细胞膜表面阳离子的位置，破坏膜的代谢，致使细菌的生存微环境紊乱失调，最终导致细菌死亡。

明胶是天然的高分子材料，无毒、生物相容性好、可生物降解。明胶微球通常有很高的载药量，而且在人体生理环境中容易调控其降解速率。当载药明胶微球进入到体液中时，随交联明胶溶胀，逐步释放所包裹的药物。明胶微球担载药物具有可控释放且稳定性好的特点，使得其广泛应用于药物学研究领域。例如，在研究口服载药微球的药物吸收与分布方面，比较常规布洛芬口服制剂和载布洛芬的明胶微球口服制剂，发现后者实验大鼠的血浆药物浓度较高，生物利用度明显优于常规的口服制剂。本发明是将制备好的明胶微球用于担载生物活性分子再载入多孔钛中。装载过程均在温和条件下进行，得以保持担载成分的生物活性，并使其在骨缺损部位实现控制释放，促进骨细胞和组织生长。

“Surface and coatings technology”发表的一篇“Porous Titanium ScaffoldSurfaces Modified with Silver Loaded Gelatin Microspheres and TheirAntibacterial Behavior”文章关于明胶微球担载银单质用于多孔钛材料抗菌性的研究。虽然该报道的含银多孔钛材料能实现前期的抗菌效果，但其中含银多孔钛材料的生物相容性受到银粒子毒性的影响，鉴于多孔钛本身缺乏抗菌性和生物活性，因此本发明在此基础上通过引入骨细胞相关的生长因子，材料不仅实现抗菌的能力也有助于提高材料的生物相容性。

发明内容：

本发明的目的是提供一种多孔钛复合材料，它能有效地解决长效抗菌性和促进骨细胞和组织生长的问题。

本发明的另一个目的是提供一种多孔钛复合材料的制备方法，它能有效地解决以调节参数的方法直接在多孔钛基体上原位生长银粒子和载蛋白或载药物的微球与多孔钛复合成形问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种多孔钛复合材料，具有宏观孔径和微孔的多孔钛基体，该多孔钛基体上具有原位生长的银粒子以及载入了含有蛋白的明胶微球，阳极氧化后生成氧化膜及在多孔钛表面的微孔，构成含银载蛋白微球的多孔钛复合材料。

所述多孔钛复合材料的抗压强度100±5.8Mpa,弹性模量为1.5±0.2Gpa,弯曲强度为50±2.4Mpa；多孔钛孔隙率为65±5％,开孔率75±5％。

所述多孔钛复合材料属于硬组织替换材料，用作肱骨、股骨和牙种植体的修复。