医用钛合金植入物表面药物缓释系统的构建方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种医用铁合金植入物，尤其是设及一种医用铁合金植入物表面药物 缓释系统的构建方法。
【背景技术】
[0002] 生物医用材料(biomedical material)是诊断、治疗或替换生物体中的组织、器官 或增进组织、器官相应功能，并且对人体没有不良影响的材料。生物医用材料可W是天然的 如具有生物活性的细胞、组织、器官，也可W是合成的如高分子材料、陶瓷和碳素材料、人工 合成材料或者是金属和合金材料。同样也可W是天然材料和合成材料的复合物如将具有生 命活性的细胞组装在合成材料上W成为具有治疗效果的植入体。由于铁和铁合金表面形成 了稳定的Ti化膜，其力学强度高，弹性模量低具有良好的抗疲劳性W及成型性，优良的生物 相容性W及耐腐蚀性，是一种较理想的外科植入体。目前，铁合金材料已被广泛地应用于人 工关节、骨折内固定及脊柱矫形和融合固定材料，然而由于铁合金的植入，导致组织界面的 免疫能力降低，使得植入体进入人体后容易发生感染，细菌将会黏附在在植入体表面，并进 行快速的大量的繁殖，在植入体表面形成致密的生物膜，而常规的抗生素疗法难W通过人 体循环进入植入体表面将细菌杀灭，往往需要多次清创手术来弥补不但增加费用而且给患 者带来了二次创伤。因此构建具有抑菌性能的植入体是防止术后感染的有效途径。目前为 止，主要采用W下两类方法来提高铁材的抗菌性。一是通过改变材料表面的物理化学性质 比如表面湿润性、亲疏水性、表面自由W及表面带电性质，或者改变植入体表面的形貌W达 到抑制细菌黏附的效果;二是在植入体表面接载抗生素来达到抗菌的效果。
[0003] 聚乳酸(Polylactic acid,PLA)是一种新型的可降解高分子材料，经美国食品和 药品管理局(抑A)批准医用，从20世纪90年代开始得到了迅速的发展。PLA具有生物可降解 性经过体内酶分解最终产物为氧化碳和水能够被完全代谢排除体内，优良的生物相容性， 无毒性并且其制备原料易得运些优点和特性决定了它可W成为较优的生物医学材料。PLA 在生物医学领域有着较为广泛的应用包括在组织工程支架、手术缝合线、药物控释载体等。 在药物控制释放领域，PLA常被用于制备成微球，药物被溶解、分散在PLA中形成的骨架型球 形微粒。PLA微球的特点：性质稳定;有适宜的释放速率;无毒、无刺激性;能与主药配伍，不 影响药物的含量测定;有一定的强度及可塑性;具有符合要求的黏度、渗透性、溶解性等，是 良好的药物缓释载体。目前PLA载药微球在骨缺损修复，蛋白质微球制剂，抗肿瘤治疗，免疫 学等方面得到了广泛的应用。
[0004] 层-层自组装沉积技术化化），是由Decher , Moehwald,和Lvov在20世纪90年代 初推出的，运种通用的技术已经得到了越来越多的关注。静电相互作用，氨键，疏水相互作 用，W及范德华相互作用可W作为表面吸附的驱动力。将需要改性的物质交替的连续的浸 泡于带有相反电荷的两种不同溶液中，通过静电相互作用，使得带有不同电荷的物质交替 沉积于物质表面，根据需要得到一定的多层膜结构。因此，在铁材表面构建抗菌药物缓释系 统，用具有良好可降解性和生物相容性的载体(如聚乳酸)包载抗生素形成祀向的、长效的 药物传递体系，提高治疗的有效性，降低系统的毒性具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种相容性好，稳定性高、结合牢固，缓释时间 长的医用铁合金植入物表面药物缓释系统的构建方法， 本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:医用铁合金植入物表面药物缓释系统 的构建方法，包括W下步骤： (1) 包载硫酸链霉素改性聚乳酸纳米微球的制备 A. 将0，心聚乳酸溶于二氯甲烧中，再加入马来酸酢和过氧化二苯甲酯，充分揽拌均匀 后，放入盛有干燥硅胶的真空干燥器中，氮气保护下真空密封，室溫下真空干燥96 h; B. 将干燥后的产物加热至l〇〇°C反应10 h，冷却至室溫后充分溶于适量氯仿，然后 滴入过量乙酸，得到纤维状沉淀物，收集沉淀，将沉淀溶于适量氯仿，然后滴入过量乙酸中， 收集沉淀，将沉淀再次溶于适量氯仿，然后滴入过量乙酸中，收集沉淀于真空干燥器中室溫 干燥5d得到改性聚乳酸； C. 将改性聚乳酸溶解于丙酬中配制得到浓度为2-8mg/mL改性聚乳酸丙酬混合液，然后 将改性聚乳酸丙酬混合液在55化pm磁力揽拌下逐滴加入到浓度为2-8mg/mL的硫酸链霉素 溶液中，然后在55化pm磁力揽拌下常溫挥发12h，再在200(K)rpm条件下离屯、分离，取上清液， 即得到包载硫酸链霉素改性聚乳酸纳米微球溶液(SS-MPLA微球溶液）； (2) 铁表面SS-MPLA/PEI多层膜的构建 A. 铁合金表面氨基化:将铁材砂纸打磨抛光后，于丙酬溶液中超声清洗，再置于IOmol/ L化0扣容液中浸泡6小时，去离子水冲洗干燥后，置于含有5wt%3-氨丙基S乙氧基硅烷 (APTES)的异下醇溶液中回流加热化后，冷却12h，然后依次用甲苯，无水乙醇，去离子水各 洗3次，烘干待用； B. 多层SS-PPLA纳米微球的组装:将N-径基班巧酷亚胺(NHS)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐化DC)加入到包载硫酸链霉素改性聚乳酸纳米微球溶液中，得到簇 基活化的SS-PPLA纳米微球溶液;将聚乙締亚胺溶于摩尔浓度为150 mM/L的化Cl溶液中， 配制成5mg/mL聚乙締亚胺溶液； C. 将氨基化后的铁片固定在甩胶机上，在其表面依次滴加簇基活化的SS-PPLA纳米微 球溶液和聚乙締亚胺溶液，得到铁表面(SS-MPLA/PEI)n多层膜，即为医用铁合金植入物表 面药物缓释系统，其中n表示单层SS-MPLA和单层PEI薄膜的交替周期数或者交替层数，取值 为2-9之间的任一整数。
[0006] 步骤（I)A中所述的0，心聚乳酸溶与所述的二氯甲烧的混合体积比为1:5;所述的 D，k聚乳酸与所述的马来酸酢的混合质量比为10:1，所述的过氧化二苯甲酯的添加量为马 来酸酢质量的3%。
[0007] 步骤（I)A中所述的真空干燥器预先充入氮气，然后抽真空，重复充入氮气然后抽 真空直至驱走真空干燥器内所有的空气并保持真空状态。
[0008] 步骤（I)B中所述的氯仿添加量为产物质量的3倍，所述的乙酸添加量为产物质量 的10倍。
[0009] 步骤(1 乂中所述的改性聚乳酸丙酬混合液的浓度为6 mg/mL。
[0010]步骤（I)C中所述的改性聚乳酸丙酬混合液与所述的硫酸链霉素溶液体积比为 2.5:100。
[00川步骤(2)帥所述的N-径基班巧酷亚胺(NHS)、所述的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基 碳二亚胺盐酸盐化DC)与所述的包载硫酸链霉素改性聚乳酸纳米微球的混合摩尔比为1:1: 0.5。
[0012] 步骤(2)C中所述的簇基活化的SS-PPLA纳米微球溶液与所述的聚乙締亚胺溶液滴 加体积比为3:1。
[0013] 步骤(2)C具体为:将氨基化后的铁片固定在甩胶机上，在其表面滴加10化L簇基活 化的SS-PPLA纳米微球溶液，在60RMP条件下旋转80s后，再在3000RMP条件下旋转40s，滴 加旋转重复=次，一共滴加30化L簇基活化的SS-PPLA纳米微球溶液;再取10化L聚乙締亚胺 溶液滴加到铁表面，在60RMP条件下旋转80s后，再在3000RMP条件下旋转40s，不断重复滴 加簇基活化的SS-PPLA纳米微球溶液和聚乙締亚胺溶液直至铁表面制备(SS-MPLA/