[发明专利]一种钛植入物表面光热协同光动力抗菌促成骨涂层的制备方法

说明书

本发明提供了一种钛植入物表面光热协同光动力抗菌促成骨涂层的制备方法。制备方法包括以下步骤：1)采用阳极氧化法在钛材表面制备二氧化钛纳米管阵列，超声清洗后进行退火处理，冷却得到表面具有二氧化钛纳米管阵列的钛材；其中，二氧化钛纳米管的管径为70‑100nm；2)将步骤1)得到的钛材浸没在盐酸多巴胺的Tris缓冲液溶液中，室温下搅拌反应，得到盐酸多巴胺修饰后的表面具有二氧化钛纳米管阵列的钛材；3)在步骤2)的溶液中继续加入1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N‑羟基琥珀酰亚胺(NHS)和光敏剂，在室温下进行偶联反应，反应完成后取出、洗涤风干后，在钛材上得到光热协同光动力抗菌促成骨涂层。

技术领域

本发明属于医药化学及材料技术领域，具体涉及一种钛植入物表面光热协同光动力抗菌促成骨涂层的制备方法。

背景技术

生物医用钛材由于其优异的机械性能、良好的耐腐蚀性和生物相容性，在骨科植入物的应用中受到广泛关注。然而钛基植入物在体内的长期稳定性受到了细菌感染的威胁。抗生素是治疗细菌感染最常用的策略之一，但是耐药菌的产生影响了其治疗的效果。同时，频繁接触抗生素也会对患者的健康产生不良影响。此外，纯钛植入物固有的生物惰性导致其成骨诱导能力有限，容易发生无菌性松动。

近年来，通过光照来杀灭致病菌的策略(可称为光激发的抗菌灭活(PBI)技术)在生物医用植入物的应用中受到广泛关注，包括光热疗法(PTT)、光动力疗法(PDT)等。在合适波长的光照激发下，光热剂/光敏剂可以产生过高热/活性氧(ROS)来杀灭致病菌，且不易引起耐药性；PTT通过将光能(通常是近红外光)转化成热能，提高照射部位的局部温度，从而破坏病原菌的完整性并杀灭致病菌；典型的光热剂有氧化石墨烯(GO)、金纳米棒、黑磷、MoS₂纳米片、PEDOT等，已被用于对抗钛植入物感染；然而，单一使用PTT需要较高的光照激发功率和较长的暴露时间，不可避免地对健康组织造成损伤。在PDT中，卟啉、酞菁等光敏剂通常会产生ROS，通过破坏病原体周围的脂质、蛋白质、核酸等生物分子来实现对致病菌的杀菌；虽然PDT需要较低的激光密度，但其抗菌效果受限于ROS较短的寿命(ROS的半衰期较短)和作用距离(即反应半径)。由此可见，目前，光激发的抗菌灭活(PBI)技术在对抗钛植入物感染方面的应用也有所受限。

因此，针对钛植入物感染及其不良影响，有必要探究一种新的应对方案。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术所存在的不足之处，而提供一种钛植入物表面光热协同光动力抗菌促成骨涂层的制备方法。

一种钛植入物表面光热协同光动力抗菌促成骨涂层的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)采用一步阳极氧化法在钛材表面制备(即构建)二氧化钛纳米管阵列，超声清洗后进行退火处理，冷却得到表面具有二氧化钛纳米管阵列的钛材，记为TNT；其中，二氧化钛纳米管的平均管径为70-100nm；

2)将步骤1)得到的钛材浸没在盐酸多巴胺的Tris缓冲液溶液(缓冲液的摩尔浓度为10mM，pH为8.5)中，室温下搅拌反应，得到盐酸多巴胺修饰后的表面具有二氧化钛纳米管阵列的钛材，记为TNT-PDA；

3)在步骤2)的溶液中继续加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和光敏剂(PS)，在室温下进行偶联反应，反应完成后取出、洗涤风干后，在钛材上得到光热协同光动力抗菌促成骨涂层，记为TNT-PDA-PS。

进一步地，步骤1)具体为：

1.1)用#400、#800、#1200和#2000的砂纸依次抛光钛材，随后依次在丙酮、乙醇、去离子水中进行超声清洗15min去除磨屑；