专利名称：一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电化学方法
技术领域：
本发明属于生物医用材料领域，特别涉及一种在金属种植体表面构建生物抗菌涂层 的方法。
背景技术：
目前，钛、钛合金和不锈钢材料在生物医学材料领域广为应用。它们都具有较好的 骨细胞相容性和综合生物力学性能，因此可作为硬组织替代材料应用于牙种植、关节置 换、骨固定和骨重建等。但是这些金属材料都是惰性材料，只能与骨组织形成机械结合 而不是生物性结合，同时由于它们不具有抗菌性，在植入体内后，细菌容易沿着种植体 与骨的结合部位逐渐向深部侵袭而引起种植体周围炎症，使种植体周围支持骨丧失，导 致种植失败。通过改变种植体表面的表面形貌和物理化学性质可以有效的抑制细菌的黏附和 增殖，但是这是一种“被动的”抑菌机制，而且不同的细菌的黏附和增殖条件差异较 大，所以这种方法不能有效的抵御细菌的侵袭。申请人:较前发明了一种效果很好的“在钛种植体表面制备壳聚糖明胶涂层的电 化学方法”
(专利申请号201010160657.6)，但该方法在钛种植体表面构建的生物涂层不具 备抗菌功能。四环素是一种广谱抗菌剂，能有效抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和非典型 细菌。壳聚糖是带正电荷的碱性多糖。由于它具有较好的生物相容性、可降解性而被广 泛用于生物医学领域。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的状况，提供一种在金属种植体表面制备壳聚 糖四环素涂层的电化学方法，使金属种植体具备抗菌能力。从而使之具有更广泛的适应 症，特别在即刻种植等的应用。本发明包括以下步骤
一，配置壳聚糖四环素混合溶液，其中
1.混合溶液中四环素的浓度<50g/L ；
2.混合溶液的PH值《5 ； 二， 进行电沉积反应
1、以壳聚糖四环素混合溶液为电沉积液，并保持其温度在0 37°C之间；
2、以钼金片为阳极；
3、以金属种植体为阴极；
三，进行后处理将电沉积反应后的金属种植体取出，清除表面附着的溶液后对 其进行干燥处理。作为本发明的优选，金属种植体的材料为钛、钛合金或不锈钢。
为进一步提高电沉积的效果，进行上述电沉积反应时，电极之间的直流电流在 1 4A/cm2之间；或者电极之间的直流电压1 200V/cm2之间。本发明在金属种植体表面构建载入抗菌药物的涂层，随着涂层的降解，抗菌药 物缓慢在种植区域局部释放。这种方法的最大优点可以局部高浓度使用抗菌药物，避 免了全身系统给药对其他器官的毒副作用。由于本发明采用电沉积技术，以壳聚糖为介 导，将四环素沉积在种植体表面。该方法操作简单，制备条件温和，通过调节电镀液成 分可以控制载入四环素的浓度和质量，调节电沉积时间则可以控制涂层的厚度，制备的 涂层中没有酸残留，无需添加化学偶联剂。本发明相对现有技术的优点还有
1.简单的制备器材和较短的制备时间。2.通过调节电压和沉积时间，可以方便的控制涂层的厚度。3.无需添加任何化学偶联剂，避免了可能产生的生物毒性。4.不规则形状和中空结构的种植体均可通过电沉积的方法在表面获得均勻涂 层。5.涂层内无残留的酸，无需碱中和。6.具有更广泛的适应症，特别在即刻种植等的应用。
图1是本发明制备的壳聚糖四环素复合涂层在金葡菌表面的抑菌环实验。
具体实施例方式以下各实施例中1、当电沉积液在电沉积反应时的温度在0 37°C之间时，对 其效果影响不大；2、电沉积液的PH值在PH动之间时，对其效果影响也不大；
实施例1
1，配置含0.1g/L四环素的壳聚糖四环素混合溶液
1)称量1g壳聚糖，溶于IOOmL乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解；
2)避光条件下加入O.Olg四环素，磁力搅拌至完全溶解；
3)上述混合液的PH值为3.3。2，进行电沉积反应
1)钼金片作为阳极，钛种植体作为阴极，壳聚糖四环素混合溶液作为电沉积液；
2)阳极和阴极浸没于电沉积液中，两电极之间距离为5cm；
3)控制两电极之间的通电直流电流为lA/cm2
4)经过2分钟沉积后在钛种植体钛表面形成一层与其结合优良的壳聚糖四环素涂层。3，进行后处理
将表面沉积了壳聚糖四环素涂层的金属钛基体取出，清除表面的溶液后，将其放入 干燥箱中干燥。
实施例2 1，配置含lg/L四环素的壳聚糖四环素混合溶液
1)称量Ig壳聚糖，溶于IOOmL乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解。2)避光条件下加入O.lg四环素，磁力搅拌至完全溶解。3)上述混合液的PH值为3.2。2，进行电沉积反应
1)钼金片作为阳极，钛合金(TiAlV)种植体作为阴极，壳聚糖四环素混合溶液作 为电沉积液；
2)阳极和阴极浸没于电沉积液中，两电极之间距离为5cm；
3)控制两电极之间的通电直流电流为4A/cm2；
4)经过2分钟沉积后在钛合金种植体表面形成一层与其结合优良的壳聚糖四环素涂层。3，进行后处理
将表面沉积了壳聚糖四环素涂层的钛合金基体取出，清除表面的溶液后，将其放入 干燥箱中干燥。
实施例3
1，配置含10g/L四环素的壳聚糖四环素混合溶液
1)称量1 g壳聚糖，溶于IOOmL盐酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解。2) 避光条件下加入Ig四环素，磁力搅拌至完全溶解。3) 上述混合液的PH值为2.7。2，进行电沉积反应
1)钼金片作为阳极，不锈钢种植体作为阴极，壳聚糖四环素混合溶液作为电沉积
液；
2)阳极和阴极浸没于电沉积液中，两电极之间距离为5cm；
3)控制两电极之间的通电直流电压为lV/cm2；
4)经过2分钟沉积后在不锈钢种植体表面形成一层与其结合优良的壳聚糖四环素涂层。3，进行后处理
将表面沉积了壳聚糖四环素涂层的不锈钢基体取出，清除表面的溶液后，将其放入 干燥箱中干燥。
实施例4
1，配置含50g/L四环素的壳聚糖-明胶-四环素混合溶液
1)称量Ig壳聚糖，溶于IOOmL乙酸溶液中，磁力搅拌至完全溶解
2)避光条件下加入5g四环素，磁力搅拌至完全溶解。3)上述混合液的PH值为2.7。2，进行电沉积反应
1)钼金片作为阳极，不锈钢种植体作为阴极，壳聚糖-明胶-四环素混合溶液作为 电沉积液；2)阳极和阴极浸没于电沉积液中，两电极之间距离为5cm;
3)控制两电极之间的通电直流电压为200V/cm2；
4)经过2分钟沉积后在不锈钢种植体钛表面形成一层与其结合优良的壳聚糖四环素 涂层。 3，进行后处理
将表面沉积了壳聚糖-明胶-四环素涂层的金属钛基体取出，清除表面的溶液后，将 其放入干燥箱中干燥。
权利要求
1.一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电化学方法，其特征在于包括以 下步骤1)配置壳聚糖四环素混合溶液，其中a.混合溶液中四环素的浓度《50g/L；b.混合溶液的PH值《5；2)进行电沉积反应，其中a.以壳聚糖四环素混合溶液为电沉积液，并保持其温度在0 37°C之间；b.以钼金片为阳极；c.以金属种植体为阴极；3)进行后处理将电沉积反应后的金属种植体取出，清除表面附着的溶液后对其 进行干燥处理。
2.根据权利要求1所述的一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电化学方法，其特征在于进行所述的电沉积反应时，电极之间的直流电流在1 4A/cm2之间。
3.根据权利要求1所述的一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电化学方法，其特征在于进行所述的电沉积反应时，电极之间的直流电压在1 200V/cm2之间。
4.根据权利要求1 3任一项所述的一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电 化学方法，其特征在于所述的金属种植体的材料为钛。
5.根据权利要求1 3任一项所述的一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电 化学方法，其特征在于所述的金属种植体的材料为钛合金。
6.根据权利要求1 3任一项所述的一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电 化学方法，其特征在于所述的金属种植体的材料为不锈钢。
全文摘要
本发明公开了一种在金属种植体表面制备壳聚糖四环素涂层的电化学方法。该方法所制备的涂层具有良好的生物相容性和抑菌性，显示了进一步开发成为新型医用硬组织植入材料的潜力；本发明采用电化学的方法将壳聚糖四环素组装在材料表面，包括以下步骤配置含有壳聚糖和四环素的混合电沉积液，将铂金片作为阳极，金属种植体作为阴极，浸没在电沉积液中进行电沉积反应，电沉积液中的壳聚糖和四环素共同沉积在金属种植体表面。制备方法简单，涂层厚度可控，不受材料大小和形状的影响，适用于复杂形貌的材料，且制备条件温和，生产成本低，实用性强，具有较好的推广应用价值。
文档编号A61L27/34GK102011164SQ20111000252
公开日2011年4月13日 申请日期2011年1月7日 优先权日2011年1月7日
发明者张贞, 王贻宁, 蒋滔, 蔡新杰 申请人:武汉大学