[发明专利]一种铜离子螯合型纳米粒子生物涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米粒子制备技术和无机材料表面改性技术，特别涉及不锈钢基心血管植入材料表面的生物改性方法。

背景技术

316L不锈钢具有良好的机械性能和优异的耐腐蚀性能，在生物医用材料领域如骨材料、牙种植体、心血管植入材料等有着广泛的应用。但对于一些特殊应用的领域，如作为血管支架材料用于冠心病的治疗，其安全性和生物相容性还远未达到临床要求。其中，316L不锈钢血液相容性差以及对于血管内膜增生和炎症反应等无抑制作用是制约其应用的主要方面。

通过对材料表面进行生物化改性，构建合理的生物微环境，赋予材料良好的抗凝、抗增生及诱导内皮再生能力是改善其生物相容性的有效方法。铜离子是一种人体所必须的关键金属离子，虽然铜摄入过量会引起重金属中毒，但微量的铜离子对调控细胞信号通路及生物学应答方面具有重要作用。特别的，铜离子具有刺激血管细胞胞外基质重建、增强血管再生以及诱导NO释放等功能，对调控血管内平衡、抑制内膜再生、抑制血栓形成具有显著作用。硫酸软骨素(CS)是一种广泛存在于细胞外基质中的糖胺聚糖，具有优异的清除胆固醇和防治动脉粥样硬化的功能。此外，也具有良好的刺激血管内皮生长和一定的抗凝效果。

多聚赖氨酸(PLL)是一种富含氨基的氨基酸聚合物，在酸性及中性环境下呈强正电性，能与成负电性的CS通过静电交互作用形成具有三维结构的纳米粒子。此外，多聚赖氨酸因其特殊的分子构象，可通过侧链氨基以及酰胺I带与铜离子发生强烈的螯合作用。利用PLL与CS及铜离子之间的相互作用，可制备出铜离子螯合型PLL/CS纳米粒子，并进一步利用纳米粒子中PLL衍生的氨基可与多巴胺涂层发生西弗碱反应的特性，在材料表面构建纳米粒子涂层。

这种纳米粒子生物涂层能显著提高材料表面的血液相容性，抑制平滑肌细胞的过度增生，同时促进血管内皮细胞再生，刺激损伤修复。而目前尚无将铜离子螯合型PLL/CS纳米粒子作为生物涂层用于316L不锈钢材料表面生物化改性的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜离子螯合型纳米粒子生物涂层的制备方法，通过该方法对316L不锈钢材料表面进行生物化改性可有效提高材料的血液相容性，抑制内膜增生并刺激内皮再生。

本发明实现以上目的采用的技术方案是，一种铜离子螯合型纳米粒子生物涂层的制备方法，其步骤包含：

A、铜离子螯合型纳米粒子的制备：将浓度为0.1mM-10.0mM的CuCl2水溶液与浓度为2.0-5.0mg/ml分子量150-300KDa的多聚赖氨酸PLL溶液等体积混合，室温下静置1-3小时；然后将上述复合液与浓度为10-50mg/ml的硫酸软骨素溶液等体积混合，即得铜离子螯合型纳米粒子悬液；

B、聚多巴胺涂层的沉积：在316L医用不锈钢表面沉积聚多巴胺涂层，并于60℃下热处理12小时；

C、纳米粒子生物涂层的制备：将B步骤中沉积有聚多巴胺涂层的样品浸泡于A步骤获得的纳米粒子悬液中，在15-40℃下振荡反应6-24小时，双蒸水漂洗后得到目标物。

参见说明书附图1，本发明的反应过程与机理分为两个部分，第一部分为铜离子螯合型纳米粒子的制备。在pH＝5的NaCl体系中，利用铜离子与PLL分子中伯胺基及酰胺I带之间特异性的螯合作用，首先制备PLL/铜离子复合物；其次利用CS与PLL可发生静电交互作用形成纳米粒子的特性，制备得到含铜离子的PLL/CS纳米粒子。第二部分为材料表面纳米粒子涂层的制备。首先利用多巴胺在弱碱性条件下能与金属表面发生配位结合并自聚成膜的特性，在316L不锈钢表面制备出具多巴胺涂层。得到的多巴胺涂层具有二次反应性，能与纳米粒子中PLL衍生的伯胺基发生西弗碱反应，利用该特性可将含铜离子的PLL/CS固定在多巴胺涂层表面，从而实现纳米粒子涂层的构建。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、利用生物分子与金属离子之间的特异性作用，创造性的制备出一种铜离子螯合型纳米粒子，并用于316L不锈钢表面生物化改性。通过该种方法，可在不影响化学价态的前提下将铜离子引入材料表面，从而正常发挥其生物功能。

二、通过静电交互作用制备的纳米粒子，其内部生物分子活性得到较好的保持。同时，纳米粒子特殊的三维结构有利于控制金属离子和生物分子的释放，实现长期调控血管内细胞生物行为。

三、纳米粒子涂层的构建工艺及固定方法均简单易操作，无需昂贵复杂的设备，工艺成本较低，可控制性强，效果显著。