本发明专利技术提供一种具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法。首先通过酯化反应制备出不同浓度的壳聚糖-月桂酸(1％，1.67％，2.5％)偶联物；其次，利用物理吸附法及化学固定法，聚多巴胺作为中间层，将壳聚糖-月桂酸偶联物固定在钛植入体表面，从而在钛材表面构建出一种具有抗菌-促成骨细胞增殖双重性能的纳米结构层，以调控成骨细胞的生物学功能，并提高钛植入体短期抗菌的能力。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医用材料领域，涉及一种功能性钛合金界面的制备方法。
技术介绍
钛及钛合金移植体，因为其出色的力学性质和良好的生物相容性，被广泛应用于骨修复等外科手术中。然后，钛移植体植入体内后，与骨以机械整合的方式结合，这种被动的方式将会引发炎症、移位，最终导致移植失败。为了解决这一难题，对钛材进行表面改性以提高其骨整合性成为医用材料研究领域的重要内容。钛基表面自发形成一层Ti02钝化层，可以提高钛金属的生物相容性和抗腐蚀性，但是自发形成的钝化层无规则的表面形貌，当植入人体后，新生骨组织与植入体只能接触生长，无法形成牢固的骨性键合。要想获得理想的生物材料，使植入时间更长，效果持久，与机体有机结合，钛材料的抗菌、生物相容性等性能仍有待提高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供的一种具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法。利用该方法制备的功能性的钛合金界面有利于提高钛合金的抗菌性能，并且提高其骨整合性，对于钛植入体的成功植入以及在体内长期稳定的存在具有重要意义。 本专利技术的目的是通过以下措施实现的:上述医用钛合金制备方法，包括以下步骤:I)在钛材表面固定聚多巴胺作为连接层；2)在聚多巴胺固定的钛合金表面结合壳聚糖-月桂酸偶联物构建T1-PDOP-Ch1-LA偶联物。所述壳聚糖-月桂酸偶联物采用酯化反应制得，包括以下步骤:①壳聚糖加入醋酸溶液配制壳聚糖溶液；以甲醇配制月桂酸溶液，EDC水溶液加入月桂酸溶液，用以激活月桂酸的羧基将加有EDC的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，搅拌生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中透析，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。在制备过程中，诸多因素会影响壳聚糖-月桂酸偶联物的合成以及钛材表面层状薄膜的构建，例如酯化反应合成壳聚糖-月桂酸偶联物的时间、月桂酸的浓度、聚多巴胺的浓度和浸泡时间等，不同的控制条件将影响到功能化钛材界面薄膜的形成状况。步骤I)中聚多巴胺优选浓度为2mg/ml，浸泡时间为12h，表面形成均匀的单层膜，有利于壳聚糖-月桂酸偶联物的进一步吸附和固定。步骤I)中壳聚糖-月桂酸偶联物浸泡24h，表面形成均匀且厚度适当的薄膜，从而得到功能化钛材界面的薄膜。制备上述壳聚糖-月桂酸偶联物时月桂酸的浓度为I~2.5%，优选为1%、1.67%、2.5%，反应完成后不易形成白色颗粒状物质，反应更彻底，有利于更好地检测抗菌及骨整合性能。优选的，上述壳聚糖-月桂酸偶联物采用酯化反应制得。具体地，包括以下步骤:I)以0.5%醋酸溶液配制壳聚糖(浓度为1%)，磁力搅拌过夜，以甲醇配制月桂酸溶液，浓度分别为0.5~5%，以双蒸水配制EDC(125mM)溶液，加入梯度的月桂酸溶液(体积比为1:5)，用以激活月桂酸的羧基，磁力搅拌4h ；2)将梯度的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，体积比为3:5，磁力搅拌20~26h，生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中，透析三天，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。更优选的，上述壳聚糖-月桂酸偶联物的制备方法包括以下步骤:1)以0.5%醋酸溶液配制壳聚糖(浓度为1% )，磁力搅拌过夜，以甲醇配制月桂酸溶液，浓度分别为1^,1.67^,2.5，以双蒸水配制EDC (125mM)溶液，加入梯度的月桂酸溶液(体积比为1:5)，用以激活月桂酸的羧基，磁力搅拌4h;2)将梯度的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中(体积比为3:5)，磁力搅拌24h,生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中，透析三天，冷冻，干燥，得到梯度壳聚糖-月桂酸偶联物。优选的，所述步骤I)利用化学固定法，在钛材表面固定聚多巴胺复合物作为连接层，包括以下步骤:以双蒸水配制Tris-Buffer溶液(IOmM, pH 8.5)，用配好的Tris-Buffer溶液溶解聚多巴胺(I~2mg/mL)，避光过滤；将钛片浸入20ml聚多巴胺溶液中(避光操作)，包锡箔纸反应10-16h，双蒸水清洗三遍，形成T1-PDOP。更优选的，以双蒸水配制Tris-Buffer溶液(IOmM, pH 8.5),用配好的Tris-Buffer溶液溶解聚多巴胺(2mg/mL),避光过滤；将钛片浸入20ml聚多巴胺溶液中(避光操作)，包锡箔纸反应12h，双蒸水清洗三遍，形成T1-PDOP。优选的，所述步骤2)利用物理吸附法及化学固定法，在钛合金表面构建钛-多巴胺-壳聚糖-月桂酸(1^,1.67^,2.5% )偶联物，包括以下步骤:以0.5%醋酸配制壳聚糖-月桂酸偶联物，将固定有多巴胺的钛片浸入其中，浸泡20-28h，双蒸水清洗三次，干燥，最终形成T1-PDOP-Ch1-LA(I % , 1.67% ,2.5% )偶联物。更优选的，所述步骤2)利用物理吸附法及化学固定法，在钛合金表面构建钛-聚多巴胺-壳聚糖-月桂酸(I %，1.67%，2.5% )偶联物。以0.5%醋酸配制壳聚糖-月桂酸偶联物，将固定有多巴胺的钛片浸入其中，浸泡24h，双蒸水清洗三次，干燥，最终形成T1-PD0P-Ch1-LA(1 %，1.67%, 2.5%)偶联物。T1-PDOP-Ch1-LA表示钛-聚多巴胺-壳聚糖-月桂酸。Ti为钛，HXff为聚多巴胺，Chi为壳聚糖，LA为月桂酸。有益效果1.本专利技术提供的钛合金界面有利于提高钛合金的抗菌性能，并且提高其骨整合性，对于钛植入体的成功植入以及在体内长期稳定的存在具有重要意义。制备方法不需要特殊器材，操作简单，价格低廉，可控性强。2.本专利技术首先采用化学合成法(酯化反应)制备壳聚糖-月桂酸偶联物，聚多巴胺作为连接层固定在钛合金表面，利用物理吸附和化学合成法，将固定有聚多巴胺的钛合金表面进一步固定壳聚糖-月桂酸偶联物，制备出具有良好骨整合性及抗菌能力的功能化钛材界面。本专利技术的钛合金表面形成均匀且厚度适当的薄膜，反应完成后不易形成白色颗粒状物质，反应更彻底，有利于更好地检测抗菌及骨整合性能。3.本专利技术提供的钛合金界面细胞活性高，无副作用，且具有良好的生物相容性。可提高碱性磷酸酶活性，有利于早期骨生成，提高矿化能力，具有良好的短期抗菌性能。本专利技术为成骨细胞提供了良好的微环境，增加了钛材的生物相同性，提高钛合金移植体的骨整合性，另一方面，赋予了钛合金移植物短期抗菌性能，为之后的长期和体内的抗菌研究奠定基础。【附图说明】图1不同修饰表面形态观察一SEM ；a为Ti组，b为T1-PDOP组，c为T1-PDOP-Ch1-1% LA 组，d 为 T1-PDOP-Ch1-1.67% LA 组，e 为 T1-PDOP-Ch1-2.5% LA 组。图2不同修饰表面成骨细胞培养4天、7天后细胞活性，η = 6, **ρ〈0.01。图3不同修饰表面成骨细胞培养4天、7天后碱性磷酸酶活性，η = 6, **ρ〈0.01。图4不同修饰表面成骨细胞培养14天后矿化定量检测，η = 6，**ρ〈0.01。图5不同修饰钛材表面材料耐受性实验——CCK-8检测，η = 6，**ρ〈0.01。【具体实施方式】为了使本研究专利技术的技术方案以及优点更为清晰，下面将根据附图对本专利技术的实施方案进行详细描述。实施例1钛合金表面促进成骨细胞功能-抗菌性能的功能化结构构建，包括以下步骤:a.壳聚糖-月桂酸偶联物的制备:首先，以0.本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，包括以下步骤：1)在钛材表面固定聚多巴胺作为连接层；2)在聚多巴胺固定的钛合金表面结合壳聚糖‑月桂酸偶联物构建Ti‑PDOP‑Chi‑LA偶联物；所述壳聚糖‑月桂酸偶联物采用酯化反应制得，包括以下步骤：①壳聚糖加入醋酸溶液配制壳聚糖溶液；以甲醇配制月桂酸溶液，EDC水溶液加入月桂酸溶液，用以激活月桂酸的羧基；②将加有EDC的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，搅拌生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中透析，冷冻，干燥，得到壳聚糖‑月桂酸偶联物。
【技术特征摘要】
1.一种具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，包括以下步骤: 1)在钛材表面固定聚多巴胺作为连接层； 2)在聚多巴胺固定的钛合金表面结合壳聚糖-月桂酸偶联物构建T1-PDOP-Ch1-LA偶联物； 所述壳聚糖-月桂酸偶联物采用酯化反应制得，包括以下步骤:①壳聚糖加入醋酸溶液配制壳聚糖溶液；以甲醇配制月桂酸溶液，EDC水溶液加入月桂酸溶液，用以激活月桂酸的羧基将加有EDC的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，搅拌生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中透析，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。2.如权利要求1所述的具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，步骤I)中钛材表面固定聚多巴胺是将钛材浸泡于聚多巴胺溶液，溶液浓度为2mg/ml,浸泡时间为12h。3.如权利要求1或2所述的具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，步骤2)中聚多巴胺固定的钛合金表面结合壳聚糖-月桂酸偶联物是将聚多巴胺固定的钛合金在壳聚糖-月桂酸偶联物溶液浸泡24h。4.如权利要求1所述的具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，酯化反应中月桂酸溶液浓度为I~2.5%。5.如权利要求1所述的具有抗菌性能和促 成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，所述壳聚糖-月桂酸偶联物的制备包括以下步骤:1)以0.5wt%醋酸溶液配制lwt%壳聚糖溶液，磁力搅拌过夜，以甲醇配制0.5~5% wt月桂酸溶液，浓度为，以双蒸水配制125mM的EDC溶液，加入月桂酸溶液，EDC溶液与月桂酸溶液的体积比为1:5，用以激活月桂酸的羧基，磁力搅拌4h ；2)将加有EDC溶液的月桂酸溶液逐滴加入到壳聚糖溶液中，体积比为3:5，磁力搅拌20~26h，生成白色悬浊液；再将悬浊液转入透析袋中，透析三天，冷冻，干燥，得到壳聚糖-月桂酸偶联物。6.如权利要求5所述的具有抗菌性能和促成骨细胞功能的纳米层医用钛合金的制备方法，包括以下步骤:1)以0.5wt%醋酸溶液配制lwt%壳聚糖溶液，磁力搅拌过夜，以甲醇配制月桂酸溶液，浓度分别为1%，1.67%...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡开勇，赵璐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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