整合素纳米银螯合肽复合涂层及其制备方法和应用

本发明涉及骨外固定螺钉涂层材料，是一种整合素纳米银螯合肽复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代社会的发展，因意外导致的骨损伤正逐年增加，越来越多的患者因骨关节、创伤和脊柱疾病接受了手术治疗，骨外固定支架构造灵活、易于掌握、损伤性低，受到了骨科手术医师的青睐，尤其是当面对四肢骨折且软组织条件较差时更能凸显其治疗优势，起到了不可替代的作用。

2、然而，外固定支架在治疗患者的同时也带来了许多的并发症，尤其是需要长期带架的患者。螺钉松动和钉道感染是外固定术的常见并发症，钉骨界面是外固定系统中最薄弱的环节，钛基螺钉因表面由于生物惰性氧化层的存在，致使无法产生与骨组织稳定结合的化学键性结构，钉骨界面易形成纤维隔层，使螺钉产生松动，导致手术失败。另有一系列研究指出，采用外固定支架治疗的患者中，钉道感染的发生率甚至可达到100%，也就是说钉道感染几乎是使用外固定支架时不可避免的问题，如果感染仅局限于皮肤的表面，往往不需要做过多的处理，但是若对深层骨及软组织造成侵袭，则会引起固定螺钉松动，导致骨折复位丢失，甚至骨髓炎的发生。螺钉松动和钉道感染两大并发症的存在极大的提高了手术失败的风险，也限制了外固定支架的临床应用。

3、为了提高螺钉稳定性和减少并发症的发生，学者们尝试采用新型材料或是在医用螺钉表面进行改性的方式加以解决，由此羟基磷灰石、生物活性肽等各种涂层螺钉应运而生。在种种外固定螺钉涂层材料中，羟基磷灰石涂层螺钉具有促进骨整合，改善骨界面力学锚固的功效，被广泛用于外固定螺钉的临床试验及治疗中。然而，羟基磷灰石涂层螺钉较为昂贵，且该涂层的抗菌性并不尽如人意，在由于创面重度污染，无法做到彻底清创的情况下，发生钉道感染的概率极大；并且羟基磷灰石涂层相关种植体的逐渐松动也是骨科实践中的一个关键问题，此外羟基磷灰石涂层的机械强度差，容易破裂，这导致种植体失败率较高。

4、随着近年来材料学的蓬勃发展，各种新型材料和生物涂层被应用于钛基材料的表面改性工程，其中集合了rgd序列和dopa基团两者优势的整合素靶向肽仿生多肽(dopa-rgd)因其高度仿生、天然亲和的独特优势走入了学者的视野，其被证实可以用于钛植入物表面的改性，并起到改善植入物周围骨量的作用。

5、因此，研究开发具有促进骨整合，加速新骨形成，增强内植物与周围骨的结合，且又能够有效的控制感染、低毒或无毒性的螺钉涂层，是目前亟待解决的一个关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种整合素纳米银螯合肽复合涂层及其制备方法和应用，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决骨外固定支架现有存在容易引起钉道感染和螺钉松动的问题。

2、本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种整合素纳米银螯合肽复合涂层，其材料的化学结构式为：

3、。

4、下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

5、上述整合素纳米银螯合肽复合涂层按照下述制备方法得到：第一步，将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理；第二步，将处理后的钛片或/和钛钉浸入含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液中进行第一层涂层；第三步，将第一层涂层后的钛片或/和钛钉浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(dopa)4-g5-grgds，进行干燥；第四步，将干燥的钛片或/和钛钉浸泡在agno3溶液中静置后进行第二层涂层，用医用酒精浸泡消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层。

6、上述第一步中，无水乙醇中的浸泡时间为2h，氧等离子体处理的时间为60秒。

7、上述第二步中，含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液为每1毫升pbs溶液中含10μg(dopa)4-g5-grgds，第一层涂层的时间为2h。

8、上述第三步中，消毒温度为25℃，消毒时间为1h，医用酒精体积分数为75%。

9、上述第四步中，第二层涂层时间为10min，agno3溶液的浓度为2μg/ml，消毒时间为10min，医用酒精体积分数为75%。

10、本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种整合素纳米银螯合肽复合涂层的制备方法，按照下述方法进行：第一步，将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理；第二步，将处理后的钛片或/和钛钉浸入含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液中进行第一层涂层；第三步，将第一层涂层后的钛片或/和钛钉浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(dopa)4-g5-grgds，进行干燥；第四步，将干燥的钛片或/和钛钉浸泡在agno3溶液中静置后进行第二层涂层，用医用酒精浸泡消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层。

11、本发明的技术方案之三是通过以下措施来实现的：一种整合素纳米银螯合肽复合涂层在作为治疗骨损伤时抑制外固定架钉道周围感染的医疗器械中的应用。

12、本发明的技术方案之四是通过以下措施来实现的：一种整合素纳米银螯合肽复合涂层在作为治疗骨损伤时防止医用螺钉松动的医疗器械中的应用。

13、本发明整合素纳米银螯合肽复合涂层通过对医用钛基材料螺钉进行改性，可在骨损伤时作为骨外固定支架，不仅具有强效抗菌性，还可促进钉道周围骨整合和有效预防螺钉松动。

技术特征：

1.一种整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于其材料的化学结构式为：

2.根据权利要求1所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于按照下述制备方法得到：第一步，将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理；第二步，将处理后的钛片或/和钛钉浸入含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液中进行第一层涂层；第三步，将第一层涂层后的钛片或/和钛钉浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(dopa)4-g5-grgds，进行干燥；第四步，将干燥的钛片或/和钛钉浸泡在agno3溶液中静置后进行第二层涂层，用医用酒精浸泡消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层。

3.根据权利要求2所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于第一步中，无水乙醇中的浸泡时间为2h，氧等离子体处理的时间为60秒。

4.根据权利要求2或3所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于第二步中，含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液为每1毫升pbs溶液中含10μg(dopa)4-g5-grgds，第一层涂层的时间为2h。

5.根据权利要求2或3所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于第三步中，消毒温度为25℃，消毒时间为1h，医用酒精体积分数为75%。

6.根据权利要求4所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于第三步中，消毒温度为25℃，消毒时间为1h，医用酒精体积分数为75%。

7.根据权利要求2或3或4或5或6所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层，其特征在于第四步中，第二层涂层时间为10min，agno3溶液的浓度为2μg/ml，消毒时间为10min，医用酒精体积分数为75%。

8.一种根据权利要求1或3或4或5或6或7所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层的制备方法，其特征在于按照下述方法进行：第一步，将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理；第二步，将处理后的钛片或/和钛钉浸入含(dopa)4-g5-grgds的pbs溶液中进行第一层涂层；第三步，将第一层涂层后的钛片或/和钛钉浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(dopa)4-g5-grgds，进行干燥；第四步，将干燥的钛片或/和钛钉浸泡在agno3溶液中静置后进行第二层涂层，用医用酒精浸泡消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层。

9.一种根据权利要求1至7中任意一项所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层在作为治疗骨损伤时抑制外固定架钉道周围感染的医疗器械中的应用。

10.一种根据权利要求1至7中任意一项所述的整合素纳米银螯合肽复合涂层在作为治疗骨损伤时防止医用螺钉松动的医疗器械中的应用。

技术总结
本发明涉及骨外固定螺钉涂层材料技术领域，是一种整合素纳米银螯合肽复合涂层及其制备方法和应用，将钛片或/和钛钉经蒸馏水清洗后，在无水乙醇中浸泡，然后用氧等离子体处理，将其浸入含(DOPA)<subgt;4</subgt;‑G<subgt;5</subgt;‑GRGDS的PBS溶液中进行第一层涂层后，浸入医用酒精中消毒，并洗去未附着的(DOPA)<subgt;4</subgt;‑G<subgt;5</subgt;‑GRGDS，进行干燥，再浸泡在AgNO<subgt;3</subgt;溶液中静置后进行第二层涂层后，消毒并晾干，在钛片或/和钛钉表面得到整合素纳米银螯合肽复合涂层。本发明整合素纳米银螯合肽复合涂层通过对医用钛基材料螺钉进行改性，可在骨损伤时作为骨外固定支架，不仅具有强效抗菌性，还可促进钉道周围骨整合和有效预防螺钉松动。

技术研发人员：马创,贾麒钰,程新春,孙学斌,郭晓斌,任鹏,阿不来提,阿力木江,罗雪峰,麻俊超
受保护的技术使用者：新疆医科大学第一附属医院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14