专利名称：微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法
技术领域：
本发明涉及一种钛种植体表面涂覆具有缓释和可降解作用抗生素药物膜的方法。
背景技术：
钛表面微弧氧化法制备二氧化钛是近年来医用钛金属表面改性研究的热点，这种方法制备的二氧化钛涂层含有微米尺寸的多孔结构，并且可以在涂层中引入钙、磷、硅、锶等可促进骨生长的有益元素，许多研究已经证明微弧氧化处理的钛金属是理想的骨替代物。然而骨替代物在植入体内时有可能带入细菌、病毒等引起创口感染，在骨替代物表面上载抗生素药物可以预防伤口感染，促进创口快速愈合，但是很多抗生素药物释放过快，在手术过程中与血液接触后就快速释放，起不到消炎效果。壳聚糖作为生物大分子之一，是自然界中少有的弱碱性氨基多糖，来源于海洋蟹壳、菌类的细胞壁等。由于壳聚糖具有优异的生物相容性、生物可降解性和生物活性，它广泛应用在药物释放载体等方面，具有优良的药物缓释作用。因此在具有生物活性的钛种植体表面上载抗生素与壳聚糖复合药物膜，可以在种植体植入体内过程中控制表面抗生素释放速度，起到杀菌消毒作用，防治创口感染，加速创口愈合，提高种植体与骨组织的结合能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，经过微弧氧化处理的钛种植体生物活性大幅度提高，抗生素药物膜可避免种植体植入体内引起创口感染，并可提高创口的愈合能力。本发明可提高钛种植植入体内骨组织的结合能力。上述目的可通过以下技术方案实现
步骤一做微弧氧化，将钛种植体置于含有碱性电解液的不锈钢槽体中，采用双极脉冲电源，通过对微弧氧化电参数的控制，靠钛表面的击穿放电使钛表面形成一层的微弧氧化涂层，其中微弧氧化的脉冲电压为200 500V、频率为400 800Hz、占空比为4 20%，溶液温度为0 50°C，氧化时间为5 30min ；
步骤二 将头孢唑啉钠水溶液滴入壳聚糖水溶液中，边滴入边搅拌，制备壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液；
步骤三将微弧氧化后的钛基体浸入头孢唑啉钠和壳聚糖混合溶液中浸泡；步骤四取出在头孢唑啉钠和壳聚糖混合液中浸渍充分的微弧氧化钛种植体，放入烘干箱中烘干。本发明具有如下优点
1、本发明能够在钛种植体原位形成氧化物涂层与基体匹配好、膜基结合强度高可达30Mpa以上，可适用于不同形状与尺寸的零件，所获得的致密陶瓷层含有对人体骨组织生长有益的硅Si、钙Ca、磷P微量元素，能有助于提高钛基体替换物植入体内与骨组织的结合能力。
2、本发明显著的提高了钛的表面生物活性，扩展了钛作为最理想的骨替代物的应用范围。3、本发明可预防钛种植体植入体中引起的创口感染，可加速创口愈合。4、本发明制备的壳聚糖与头孢唑啉钠药物膜，其中壳聚糖具有可降解功能，植入体内三个月后，壳聚糖基本降解完全。5、本发明处理后的复合药物涂层浸入缓冲液中，用高效液相色谱测试溶液浓度，可发现头孢唑啉钠缓慢释放，药物在6小时内释放60%，12小时可完全释放，对头孢唑啉钠这种速溶性药物来说，释放时间大幅度延长，表现出了本发明药物膜良好的缓释作用。6、本发明操作简单，成本低，对环境友好，将无毒害物质引入微弧氧化涂层和复合药物膜中。
图1为具体实施方式
一中微弧氧化后钛种植体的扫描电镜照片；图2为具体实施方式
一中微弧氧化后钛种植体的X射线衍射图谱；
图3为具体实施方式
一中浸泡头孢唑啉钠与壳聚糖混合液药物膜烘干后的扫描电镜照片。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法包括如下四个步骤
步骤一做微弧氧化将钛种植体置于含有碱性电解液的不锈钢槽体中，以钛种植体做阳极，不锈钢槽体为阴极；氧化过程中通过冷却系统控制槽液温度< 50°c;采用双极脉冲电源，通过对微弧氧化电参数的控制，靠钛表面的击穿放电使钛表面形成一层的微弧氧化涂层(图1和图2)。步骤二 头孢唑啉钠针剂溶于去离子水中，配置一定浓度的头孢唑啉钠水溶液。步骤三脱酰率90%以上的壳聚糖，加入到乙酸、去离子水的混合溶液中，搅拌至壳聚糖完全溶液。步骤四将配置好的头孢唑啉钠水溶液滴入壳聚糖水溶液中，边滴入边搅拌，制备壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液。步骤五将微弧氧化钛种植体浸入头孢唑啉钠和壳聚糖混合溶液中一定时间。步骤六取出在头孢唑啉钠和壳聚糖混合液中浸渍充分的微弧氧化钛种植体，放入烘干箱中烘干，获得上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的微弧氧化钛种植体(图3)。本实施方式中，所述的微弧氧化的脉冲电压为200 500V、频率400 800Hz、占空比为4 20%、溶液温度0 50°C，氧化时间为5 30min。本实施方式中，所述的碱性电解液为硅酸盐、磷酸盐或硅酸盐和磷酸盐的混合物。本实施方式中，所述的微弧氧化制备涂层中引入硅Si、钙Ca或磷P和钙Ca等微
量元素。本实施方式中，所述的头孢唑啉钠水溶液浓度为10 20g/l。
本实施方式中，所述的壳聚糖脱乙酰率在90%以上。本实施方式中，所述的壳聚糖与头孢唑啉钠混合方式为，头孢唑啉钠水溶液滴入壳聚糖溶液中，并且滴入同时进行搅拌使两种溶液混合。本实施方式中，所述的壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液中，采用的壳聚糖溶液与头孢唑啉钠水溶液体积比例为1 :2。本实施方式中，所述的微弧氧化钛种植体浸入壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液中的时间为30 120min。本实施方式中，所述的微弧氧化钛种植体浸入壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液中取出后烘干温度为20 60°C，烘干时间为2 8h。本实施方式中，所述的钛种植体形状为任意形状。
具体实施方式
二 本实施方式与具体实施方式
一不同的是，所述的微弧氧化过程的能量由可调控高压高频双极脉冲电源提供，脉冲电压为200 500V、频率400 800Hz、 占空比4 20%、溶液温度0 50°C。在上述选定的微弧氧化电参数内，微弧氧化5分钟， 涂层的厚度可达到3 10微米。其它步骤与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠药物膜的方法包括如下六个步骤
步骤一微弧氧化将纯 Ti 置于含有EDTA-2Na、Na0H、N￡i2Si03 .QH2C^nCa(CHSCOO)2 ·Η20 (浓度分别定为15克/升、20克/升、14. 2克/升和8. 8克/升)以去离子水为溶剂配制成电解液的不锈钢槽体中，调节电源的电压为400V、占空比为8%、频率为600Hz、氧化时间为 5min,使纯钛种植体表面形成微弧氧化涂层，厚度为5微米。对采用本发明处理后的涂层进行EDS能谱检测，涂层中有Na、Si、Ca微量活性元素的存在。步骤二 头孢唑啉钠针剂溶于去离子水中，配置浓度为20g/l的头孢唑啉钠水溶液。步骤三将脱酰率90%以上的壳聚糖加入到乙酸、去离子水的混合溶液中，搅拌至壳聚糖完全溶液。所述壳聚糖溶液中壳聚糖体积含量为5%，乙酸含量为5%，以去离子水为溶剂。步骤四将配置好的头孢唑啉钠水溶液滴入壳聚糖水溶液中，边滴入边搅拌，制备壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液，壳聚糖溶液与头孢唑啉钠水溶液体积比例为1 :2。步骤五将微弧氧化钛种植体浸入头孢唑啉钠和壳聚糖混合溶液中60min。步骤六取出在头孢唑啉钠和壳聚糖混合液中浸渍充分的微弧氧化钛种植体，放入烘干箱中40°C烘干6h。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
三不同的是，对钛种植体进行微弧氧化加入的混合物种类和数量不同，加入物为EDTA-2Na、NaOH, Ca(H2PO4)2 · H2O和 Ca(CH3COO)2 -H2O (浓度分别定为15克/升、15克/升、6. 3克/升和13. 2克/升)以去离子水为溶剂配制成电解液的不锈钢槽体中，调节电源的电压为400V、占空比为8%、频率为 600Hz、氧化时间为5min，使钛种植体表面形成微弧氧化涂层，厚度为3 10微米。对采用本实施方式处理后的涂层进行EDS能谱检测，涂层中有Na、P、Ca微量活性元素的存在。其它步骤与具体实施方式
三相同。
权利要求
1.微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤步骤一做微弧氧化，将钛种植体置于含有碱性电解液的不锈钢槽体中，采用双极脉冲电源，通过对微弧氧化电参数的控制，靠钛表面的击穿放电使钛表面形成一层的微弧氧化涂层，其中微弧氧化的脉冲电压为200 500V、频率为400 800Hz、占空比为4 20%，溶液温度为0 50°C，氧化时间为5 30min ；步骤二 将头孢唑啉钠水溶液滴入壳聚糖水溶液中，边滴入边搅拌，制备壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液；步骤三将微弧氧化后的钛基体浸入头孢唑啉钠和壳聚糖混合溶液中浸泡；步骤四取出在头孢唑啉钠和壳聚糖混合液中浸渍充分的微弧氧化钛种植体，放入烘干箱中烘干。
2.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述碱性电解液为硅酸盐、磷酸盐或硅酸盐和磷酸盐的混合物。
3.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述钛种植体为任意形状。
4.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述头孢唑啉钠水溶液浓度为10 20g/L，壳聚糖脱乙酰率在90%以上。
5.根据权利要求1或4所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述壳聚糖溶液中壳聚糖体积含量为5%，乙酸体积含量为5%，以去离子水为溶剂。
6.根据权利要求1或4所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述壳聚糖溶液与头孢唑啉钠水溶液体积比例为1 :2。
7.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述微弧氧化钛种植体浸入壳聚糖与头孢唑啉钠混合溶液中的时间为 30 120min。
8.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述烘干温度为20 40°C，烘干时间为2 他。
9.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述碱性电解液为EDTA-2Na、Na0H、Na2SiO3 · 9H20和Ca(CH3COO)2 · H2O以去离子水为溶剂配制成的电解液，浓度分别为15克/升、20克/升、14. 2克/升和8. 8克 /升。
10.根据权利要求1所述的微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，其特征在于所述碱性电解液为EDTA-2Na、NaOH, Ca(H2PO4)2 · H2O和Ca(CH3COO)2 · H2O 以去离子水为溶剂配制成电解液，其浓度分别为15克/升、15克/升、6. 3克/升和13. 2克/升。
全文摘要
微弧氧化钛种植体上载头孢唑啉钠与壳聚糖复合药物膜的方法，涉及一种钛种植体表面涂覆具有缓释和可降解作用抗生素药物膜的方法。经过本发明微弧氧化处理的钛种植体生物活性大幅度提高，抗生素药物膜可避免种植体植入体内引起创口感染，提高创口的愈合能力。本方法为将钛种植体置于含有碱性电解液的不锈钢槽体中，采用双极脉冲电源，通过对微弧氧化电参数的控制，靠钛表面的击穿放电使钛表面形成一层的微弧氧化涂层；将微弧氧化后的钛基体浸入头孢唑啉钠和壳聚糖混合溶液中浸泡；取出浸渍充分的微弧氧化钛种植体，放入烘干箱中烘干。本发明操作简单，成本低，对环境友好，将无毒害物质引入微弧氧化涂层和复合药物膜中。
文档编号A61L27/54GK102560596SQ20121000213
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者周玉, 成夙, 魏大庆 申请人:哈尔滨工业大学