[发明专利]一种促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

生物医用材料在骨科临床领域得到广泛的应用，尤其在治疗骨损伤、骨缺损等方面发挥了重要的作用，从而进一步促进了骨移植材料的发展。当骨移植材料进入体内后，不但能替代缺损骨，同时也提供一个供宿主自身骨细胞和维管网络再生和愈合的框架。当新骨、血管及软组织生长并连接骨缺损片段时，骨植入材料应当作为他们的支架， 使得接枝区域和骨植入体得到固定。因此需要制备机械性能好、细胞黏附能力强、细胞增殖分化效果好等优势的骨植入材料，才能促进骨植入材料和宿主组织的相互作用。

医用钛金属良好的生物相容性和优良的力学性能，被作为牙种植体和骨种植体等种植材料广泛应用在牙列缺损、骨头损失等疾病治疗，然而钛金属是生物惰性材料，在植入人体后，其表面不利于新骨再生，并且新骨与钛表面的键合较弱，容易发生骨质疏松和二次骨折，为了提高钛植入体的表面活性和与自身骨的协同作用，常需要对钛表面进行功能化处理。同时植入体容易导致菌体感染等风险，改善钛金属的抗菌性能也是植入材料制备的关键。

发明内容

本发明的目的在于以钛为基础材料，提供一种机械性能强、抗菌效果好，同时能够有效诱导细胞黏附、细胞增殖分化的骨植入材料。

技术方案：本发明公开了一种促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料，纳米复合材料由载银钛纳米材料、氧化石墨烯、纳米陶瓷材料、纳米磷灰石复合而成，再进行PEG修饰和促成骨细胞生长因子的负载。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料中所述的每种单体材料的百分含量组成为载银钛纳米材料52~85%、氧化石墨烯24~56%、纳米陶瓷材料1~15%、纳米磷灰石1~10%。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料中所述的纳米陶瓷材料包括纳米氧化铝、纳米氧化镁、纳米二氧化硅。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料中所述的纳米磷灰石的纳米尺度为5~50nm。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料中所述的促成骨细胞生长因子包括血小板源生长因子和骨形成蛋白2。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）载银钛纳米材料的制备

通过等离子体浸没离子注入法形成载银钛纳米材料，真空度为2×10^-3~2.5×10^-3Pa，负电压脉冲为-30~-50kV，脉冲持续时间700~900μs，频率为10~15Hz，等离子体浸没时间为1~3h，即得到载银钛纳米材料。

（2）纳米复合材料的制备

将步骤（1）制备的载银纳米材料用20mL超纯水进行分散，再加入50μL吐温20，置于超声仪上超声分散10min，然后在搅拌的状态下加入氧化石墨烯、纳米陶瓷材料、纳米磷灰石，充分搅拌20min后，再进行超声分散10min，从而得到纳米复合材料。

（3）纳米复合材料的表面修饰

在步骤（2）制备的纳米复合材料中加入分子量为4000~10000的PEG溶液，再加入促成骨细胞生长因子，使得生长因子的终浓度为5~20μg/mL，继续搅拌反应30~120min，从而得到抗菌改性纳米复合材料。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料制备方法中所述的PEG的分子量为5000。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料制备方法中所述的生长因子的终浓度为10μg/mL。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料制备方法中所述的搅拌时间为60min。

本发明所述的促进成骨生长的抗菌改性纳米复合材料在制备骨质填充材料中的应用。