一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，属于生物可降解金属材料表面改性技术领域，该方法包括以下步骤：步骤(1)：将预处理后的锌基底表面进行磷酸化处理；步骤(2)：将步骤(1)所得的锌基底在羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液和锌离子/载体药物混合溶液中交替沉积，即可。本发明专利技术利用明胶和羧甲基壳聚糖之间的共价结合，在锌金属表面形成一层明胶/羧甲基壳聚糖涂层；再加入锌离子作为螯合剂/离子交联剂，加入如阿司匹林等药物作为载体药物；交替沉积后在锌金属表面构建了一层负载药物的离子凝胶涂层。本发明专利技术提供的针对生物可降解锌金属的表面改性方法兼顾了对锌基金属的腐蚀降解控制与提高生物功能性的目的。的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法


[0001]本专利技术涉及生物可降解金属材料表面改性
，具体涉及到一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法。

技术介绍

[0002]目前，锌及其合金因为有着相较于镁基和铁基金属的更加适中的降解速度以及良好的生物安全性，已被认为是最有潜力的生物可降解金属材料。相较于铁基和镁基金属材料，锌基金属材料在生理环境中具有更良好的生物相容性和更优异的腐蚀行为。然而，可降解锌基植入体金属材料在体内有着不均匀的腐蚀模式，降解过程中局部释放大量的锌离子，引起严重的细胞毒性，造成周围细胞和组织的损伤，导致植入体过早失效。此外，锌基可降解金属还有着骨整合性不足，生物功能欠缺等问题。这些问题极大的限制了可降解锌基金属的应用。
[0003]植入物表面的性质直接影响了植入物与组织之间的相互作用，通过对植入物进行表面改性能有效提升其表面性能并赋予其新的功能。因此，表面改性有望解决锌基植入体存在的问题。然而，目前针对生物可降解锌金属的表面改性手段大多都比较单一，很难兼顾对锌基金属的腐蚀控制和提升锌基金属的生物功能，这些改性手段的效果都不是很理想。

技术实现思路

[0004]针对上述的不足，本专利技术的目的是提供一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法。本专利技术利用明胶和羧甲基壳聚糖之间的共价结合，在锌金属表面形成一层明胶/羧甲基壳聚糖涂层；再加入锌离子作为螯合剂/离子交联剂，加入如阿司匹林等药物作为载体药物；多次交替沉积后，最终在锌金属表面构建了一层负载药物的离子凝胶涂层。本专利技术提供的针对生物可降解锌金属的表面改性方法兼顾了对锌基金属的腐蚀降解控制与提高生物功能性的目的。
[0005]为达上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：
[0006]本专利技术提供一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤(1)：将预处理后的锌基底表面进行磷酸化处理；
[0008]步骤(2)：将步骤(1)所得的锌基底在羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液和锌离子/载体药物混合溶液中交替沉积，即可。
[0009]进一步地，步骤(1)中预处理的具体过程为：将锌基底的表面进行打磨，超声清洗，干燥备用。
[0010]进一步地，步骤(1)中磷酸化处理的具体过程为：将预处理后的锌基底置于磷酸溶液中，于45～50℃温度下浸泡1～3小时，清洗并干燥，即可。
[0011]进一步地，磷酸溶液的浓度为1～3g/L，优选为2g/L。
[0012]进一步地，步骤(2)中羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液的配制过程为：将明胶和羧甲
基壳聚糖用去离子水混合，于50～70℃温度下搅拌0.5～2小时，制得羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液；其中，明胶和羧甲基壳聚糖的浓度均为8～12mg/mL。
[0013]进一步地，明胶和羧甲基壳聚糖的浓度均优选为10mg/mL。
[0014]进一步地，步骤(2)中锌离子/载体药物混合溶液的配制过程为：将锌盐和载体药物用去离子水混合，于20～30℃温度下搅拌10～20min，制得锌离子/载体药物混合溶液；其中，锌盐的浓度为0.01～0.03mol/L，载体药物的浓度为0.008～0.015mg/mL。
[0015]进一步地，锌盐可选本领域常用的如硫酸锌、氯化锌、硝酸锌等锌盐。
[0016]进一步地，载体药物优选为阿司匹林；本专利技术并不限定载体药物，可根据实际需要和功能进行选择如阿司匹林等其他药物作为载体药物。
[0017]进一步地，锌盐的浓度优选为0.02mol/L，载体药物的浓度优选为0.01mg/mL。
[0018]进一步地，步骤(2)的具体过程为：
[0019]a)于45～55℃温度下，将步骤(1)所得的锌基底以8～12cm/s的速度在羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液进行浸提，干燥；
[0020]b)于45～55℃温度下，将a)中所得的锌基底以8～12cm/s的速度在锌离子/载体药物混合溶液进行浸提，干燥；
[0021]c)按照步骤a)和b)操作顺序及过程重复2～5次，即可。
[0022]值得注意的是，本专利技术经过大量试验筛选发现：加入明胶和羧甲基壳聚糖的浓度为8～12mg/mL时，制得离子凝胶载药涂层的均匀度佳，两者的浓度过高或过低都会使得离子凝胶载药涂层的均匀度变差；加入硝酸锌等锌盐的适宜浓度为0.01～0.03mol/L，因为锌盐浓度较高时同样会影响涂层的均匀程度；锌盐浓度较低时，交联程度不够，使得涂层的如稳定性等性能下降；载体药物的适宜浓度为0.008～0.015mg/mL，浓度过高或过低都会使得涂层的如生物功能性等性能下降；交替沉积的合适温度为45～55℃温度，最佳温度为50℃；因为若反应温度太高，会导致明胶熔化，反应温度太低会影响涂层的成胶能力；同时交替沉积时的交替顺序需是先羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液后锌离子/载体药物混合溶液，否则是无法形成本专利技术中的离子凝胶载药涂层，具体原因可见本专利技术中载药凝胶的制备原理。
[0023]本专利技术还提供上述方法制得的离子凝胶载药涂层。
[0024]综上所述，本专利技术具有以下优点：
[0025]1、本专利技术提供了一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，本专利技术的利用明胶和羧甲基壳聚糖之间的共价结合，在锌金属表面形成一层明胶/羧甲基壳聚糖涂层；再加入锌离子作为螯合剂/离子交联剂，加入如阿司匹林等药物作为载体药物；多次交替沉积后，最终在锌金属表面构建了一层负载药物的离子凝胶涂层。本专利技术构建的涂层兼顾了腐蚀控制和生物功能。在腐蚀控制方面，起到了减缓锌基底的腐蚀，减少锌离子释放的效果。在生物功能方面，起到了促进成骨细胞黏附，促进钙磷盐沉积，提升抗菌性能和抗炎性能的效果。
[0026]2、本专利技术制备方法的基本原理包括：1)涂层固定的原理：根据化学配位的原理，通过凝胶涂层中羧甲基壳聚糖和明胶与磷酸锌打底层上的锌离子活性位点螯合配位，以及凝胶涂层与磷酸锌打底层之间的物理吸附作用，使得涂层能牢固的结合在锌片表面；2)载药凝胶的制备原理：羧甲基壳聚糖和明胶中有大量的羟基和氨基，在锌离子的作用下，可以交联形成水凝胶，并将与锌离子一同加入的如阿司匹林等载体药物包裹在了其中，达到了载
药的效果。
[0027]3、本专利技术通过各组分间的协同作用，使得制备的改性功能层
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离子凝胶载药涂层实现了兼顾对锌基金属的腐蚀降解控制与提高生物功能性的目的。具体过程为：通过明胶的作用，实现了对锌基底的腐蚀控制并提升了成骨细胞的黏附和增殖能力；加入羧甲基壳聚糖后，既解决了明胶涂层本身力学性能不足的问题又赋予了涂层抗菌的功能，还强化了涂层的腐蚀控制能力；在明胶和壳聚糖的共同作用下，实现了对锌基底的更好的腐蚀控制以及对成骨细胞黏附、增殖和抗菌能力的提升，且明胶和羧甲基壳聚糖均为可降解天然聚合物，生物相容性良好，而且在降解的过程中不会产生酸性产物；锌离子作为螯合剂/离子交联剂，使得羧甲基壳聚糖和明胶能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将预处理后的锌基底表面进行磷酸化处理；步骤(2)：将所述步骤(1)所得的锌基底在羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液和锌离子/载体药物混合溶液中交替沉积，即可。2.如权利要求1所述的在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，其特征在于，所述步骤(1)中预处理的具体过程为：将锌基底的表面进行打磨，超声清洗，干燥。3.如权利要求1所述的在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，其特征在于，所述步骤(1)中磷酸化处理的具体过程为：将预处理后的锌基底置于磷酸溶液中，于45～50℃温度下浸泡1～3小时，清洗并干燥，即可。4.如权利要求1所述的在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，其特征在于，所述步骤(2)中羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液的配制过程为：将明胶和羧甲基壳聚糖用去离子水混合，于50～70℃温度下搅拌0.5～2小时，制得羧甲基壳聚糖/明胶混合溶液；其中，明胶和羧甲基壳聚糖的浓度均为8～12mg/mL。5.如权利要求4所述的在生物可降解金属表面构建离子凝胶载药涂层的方法，其特征在于，所述明胶和羧甲基壳聚糖的浓度均为10mg/mL。6.如权利要求1所述的在生物可降解金属表面构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：万国江，王佳乐，钱军余，张文泰，王鹏，毛金龙，黄楠，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：