[发明专利]一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体及其制备方法

说明书

本发明属于生物医用金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体及其制备方法。钛金属表面设置磷酸盐膜层，所述磷酸盐膜层表面通过聚多巴胺负载外泌体，所述磷酸盐膜层内含有微量元素；所述磷酸盐膜层具有多孔多级结构和粗糙表面，所述微量元素为Fe、Zn、Sr、Al、Mg、Mn、Zr中的一种或多种。本发明能够对微量元素与外泌体进行缓释，有助于改善骨质疏松等条件下的钛植入体骨缺损修复，提高骨整合效率，缩短愈合时间。

技术领域

本发明属于生物医用金属材料表面改性技术领域，具体涉及一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体及其制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

医用钛植入材料常用于临床修复和替换由创伤、感染和肿瘤等引起的硬组织缺损。通常情况下，为了改善钛金属本身固有的生物惰性以及提高其体内植入的长期稳定性，需要利用机械、物理或化学方法等手段使材料表面粗糙化或修饰活性涂层来提高其表面生物活性。然而对于较为复杂的临床病例，尤其是对患有骨质疏松症、糖尿病等全身性疾病的患者而言，具有单一功能的植体显然已不能满足复杂的临床需求。

干细胞旁分泌的外泌体是一种低免疫原性的囊泡样小体，其内包裹蛋白、核酸和脂质等生物活性物质，具有抗炎、抗纤维化、促血管生成和促骨生成等作用，将外泌体修饰于钛植入体表面可有效提高其生物活性。人骨无机质中含有多种微量元素，在骨新陈代谢和骨转换中有重要的地位。如锌可通过甲状腺来调节钙分泌并影响骨转换，也可促进成骨细胞样细胞的生长、分化，有助于骨的钙化；镁通过刺激破骨细胞的功能促进骨转换；锶通过增强前成骨细胞的增殖而促进成骨细胞的成骨作用，同时抑制前破骨细胞的分化，抑制破骨细胞的骨吸收作用。因此将微量元素和外泌体同时修饰于钛植入体表面，对于改善成骨微环境，促进骨组织中血管再生和矿物基质沉积具有积极作用。

目前尚无文献和专利报道具有同步缓释活性微量元素和外泌体特性的钛植入体的制备方法。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体及其制备方法，能够对微量元素与外泌体进行缓释，有助于改善骨质疏松等条件下的钛植入体骨缺损修复，提高骨整合效率，缩短愈合时间。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一方面，一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体，钛金属表面设置磷酸盐膜层，所述磷酸盐膜层表面通过聚多巴胺负载外泌体，所述磷酸盐膜层内含有微量元素；所述磷酸盐膜层具有多孔多级结构和粗糙表面，所述微量元素为Fe、Zn、Sr、Al、Mg、Mn、Zr中的一种或多种。

本发明在钛金属表面设置含微量元素的磷酸盐膜层，膜层具有多孔多级结构和粗糙表面，可为外泌体的负载提供较大的比表面积。利用聚多巴胺分子自身黏附性将外泌体负载于钛表面。随着钛表面含微量元素磷酸盐膜层在微环境中的降解，实现微量元素和外泌体的同步释放。

另一方面，一种可缓释微量元素与外泌体的钛植入体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钛金属浸入至含有微量元素可溶性盐的磷酸盐转化液中，在55～75℃条件下，先进行超声处理，再进行静置处理，在钛金属表面制得含有微量元素的磷酸盐转化膜层，所述微量元素为Fe、Zn、Sr、Al、Mg、Mn、Zr中的一种或多种；

(2)将步骤(1)处理后的钛金属置于多巴胺盐酸盐溶液中，进行反应，获得聚多巴胺修饰的含微量元素磷酸盐膜层的钛金属；

(3)将步骤(2)处理后的钛金属浸泡于外泌体悬液中，进行孵育，即得可缓释微量元素与外泌体的钛植入体。

第三方面，一种上述可缓释微量元素与外泌体的钛植入体在制备修复硬组织缺损的材料中的应用。