[发明专利]锌修饰种植体及其制备方法

说明书

本发明提供了一种锌修饰种植体及其制备方法。所述锌修饰种植体包括种植体基体和形成于所述种植体基体表面的氧化锌复合阵列结构，所述氧化锌复合阵列结构包括氧化锌阵列，和依次涂覆在所述氧化锌阵列表面的多巴胺层和接枝在所述多巴胺层上的质酸层。该锌修饰种植体在体内微环境下会释放锌离子，在不改变种植体原有表面形态的同时，可以控制阵列的形貌和长短，从而控制锌离子的缓慢长期释放行为，进而调控其生物学性能，提高其生物相容性，并减少种植体周围炎症的发生。

技术领域

本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种锌修饰种植体及其制备方法。

背景技术

近年来，钛种植体、生物陶瓷等生物材料复合锌涂层的研究越来越多。锌涂层钛片可以增强原代大鼠成骨细胞和成骨细胞株MC3T3-E1、RAW264.7的黏附、增殖、分化和成骨

相关基因的表达；体内实验中，锌涂层的钛种植体可以加速骨结合，提高骨-种植体结合率(Bone-Implant Contact，BIC)和新骨形成(New Bone Formation，NBF)。锌还可增加种植体的扭矩和固位强度。此外，在诱导性骨质疏松的大鼠中，含有锌的HA涂层比常规HA涂层的种植体周围NBF和BIC更高。Yusa等报道锌修饰的钛片促进牙髓干细胞成骨向分化。Yu等报道了锌-镁复合涂层的钛片可提升血管内皮细胞活性，促进VEGF及KDR(VEGF受体)基因表达；此外，还可骨髓基质细胞成骨向分化并具有一定抗菌作用。综上，目前绝大多数锌涂层种植体的研究均注重与其对骨形成的影响，而对血管形成的作用则涉及较少，对作用机制更是鲜有报道。

锌被称作“21世纪的钙”，其作为信号传导介质直接调控骨代谢，在维持骨稳态和骨形成方面具有重要作用。锌可以促进成骨细胞增殖及分化，提升碱性磷酸酶活性及增加成骨相关基因和蛋白表达，增加骨形成，促进成骨细胞分泌骨保护素(OPG)阻断破骨细胞分化等。锌可以促进骨髓基质细胞增殖，黏附及成骨向分化。此外，锌对成血管相关细胞的调控作用近两年关注度逐渐增高。Zhu等2017年报道锌可以促进血管内皮细胞增殖，黏附，PDGFRA和VEGFA基因表达，及血管形成等。Shearier等研究发现锌对血管内皮细胞的半致死剂量(LD50)为265μM，远高于生理状态下的血清锌浓度(10-30μM)。Ma等报道了锌对血管内皮细胞的作用具有双向性：低浓度(60μM)时促进其增殖，黏附，迁移及分化；高浓度(140μM)时则抑制。总的来说，生理浓度下锌可以促进成血管相关细胞生物学活性，但浓度过量时则会变为抑制。由于高浓度下锌离子具有一定毒性，锌修饰的种植体模型应当具有有效、稳定且长期低浓度缓释锌离子的性质。

目前大部分种植体的材质主要是纯钛。研究发现，钛金属的生物相容性较好、机械强度高、化学性质稳定，能与正常骨组织形成良好的骨结合。但纯钛作为一种惰性金属，缺少刺激成骨细胞和骨细胞增殖的能力，主要依靠与牙槽骨的机械性锁结提供固位力。为增强种植体与骨的结合、预防种植体周围骨组织吸收、保证长期稳定性，学者们尝试了很多种植体表面改性技术，如使用大颗粒喷砂酸蚀(sandblasting and acid etching，SLA)、等离子喷涂(plasma spraying，PSP)、微弧氧化(micro arc oxidation，MAO)、MAO后碱处理等形成能改变种植体表面成分、形貌、能量、粗糙度以及耐腐蚀性的表面理化涂层，或通过电化学沉积技术、浸涂-烧结法、整合-烧结法、溶胶-凝胶法等形成能提供成骨细胞黏附和生长的铆钉点以及三维生长空间，完善种植体的骨诱导性生物活性涂层。

目前，种植体表面涂层存在结合强度不够、易剥脱、综合生物学性能不足、远期稳定性未知等问题，形成一种机械性能牢固、生物相容性好、骨整合牢靠，且具有抗菌性的完美表面涂层，成为学者们亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、控释效果稳定的锌修饰种植体及其制备方法，具体地，通过在种植体基体上形成具有多巴胺和透明质酸涂覆层的氧化锌阵列结构，改善种植体的结合强度、生物相容性和抗菌性能。