一種促成骨細胞功能醫用鈦金屬及其表面改性方法

2023-05-31 17:20:56 1

一種促成骨細胞功能醫用鈦金屬及其表面改性方法
【專利摘要】本發明公開了一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，將鈦金屬預處理，配製可粘附在鈦金屬表面的含有一定交聯空間結構的混合液，再加入成骨細胞和預處理鈦金屬，真空乾燥，得到塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬，最後浸入I型膠原酶溶液中15-45秒，真空乾燥，得到本發明所述能夠促進成骨細胞生長的改性醫用鈦金屬。本發明方法簡單，製備條件溫和，在製備過程中無有害物質產生，本發明所得產品能有效識別成骨細胞，促進成骨細胞在鈦金屬表面的快速生長，將本發明所得產品作為植入體植入體內後，有利於成骨細胞在鈦金屬表面固定生長。
【專利說明】一種促成骨細胞功能醫用鈦金屬及其表面改性方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及生物醫用材料的表面改性領域，具體為一種促成骨細胞功能醫用鈦金屬及其表面改性方法。

【背景技術】
[0002]隨著醫療技術發展，醫用鈦金屬被作為牙種植體和骨種植體等種植材料廣泛應用在牙列缺損、骨頭損失等疾病治療，在挽救人的生命方面發揮了重要作用。成骨細胞的固定和生長是這類植入手術的成功的關鍵問題。因此，開發新的方法以提高鈦金屬材料的促成骨細胞生長功能及其重要。
[0003]分子印跡的概念由Southern在1975年首先提出，近年來分子印跡技術發展極為迅速。當模板分子(印跡分子)與聚合物單體接觸時會形成多重作用點，通過聚合過程這種作用就會被記憶下來，當模板分子除去後，聚合物中就形成了與模板分子空間構型相匹配的具有多重作用點的空穴，這樣的空穴將對模板分子及其類似物具有選擇識別特性。本發明利用分子印跡的技術，在鈦金屬表面引入與成骨細胞相匹配的作用點，以期提高鈦金屬的促成骨細胞生長能力。


【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，經過改性之後的鈦金屬提高粘附層的穩定性，增強粘附效果，提高鈦金屬的促成骨細胞生長能力。
[0005]本發明提供的技術方案是:
[0006]一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其中，包括以下步驟:
[0007]步驟一、鈦金屬預處理，將鈦金屬順次分別在丙酮、乙醇及蒸餾水中進行超聲處理15-45分鐘後，真空乾燥，得到預處理鈦金屬；
[0008]步驟二、塗層製備，分別配製交聯劑溶液和胰臟多肽溶液並混合進行交聯反應，得到可粘附在鈦金屬表面的含有一定交聯空間結構的混合液，向所述混合液中加入成骨細胞和預處理鈦金屬，浸泡5-10分鐘後，取出預處理鈦金屬，真空乾燥得到塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬；
[0009]步驟三、成骨細胞的移除，將步驟二得到的包覆有塗層的鈦金屬浸入I型膠原酶溶液中15-45秒，使所述成骨細胞從所述交聯空間結構內移除，並使預處理鈦金屬表面形成具有與成骨細胞相匹配的空間結構的塗層，即得所述能夠促進成骨細胞生長的改性醫用鈦金屬。
[0010]優選的是，所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中，步驟二中所述交聯劑溶液及胰臟多肽溶液的配置方法分別為:取0.05-0.2g交聯劑與5-10ml 75%乙醇溶液混合得到交聯劑溶液；取0.5-2g胰臟多肽與30-100ml水混合製得胰臟多肽溶液。
[0011]優選的是，所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中步驟二中所述的交聯劑可為環氧樹脂或環氧氯丙烷.
[0012]優選的是，所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中，步驟二中所述成骨細胞的用量為l_5ml，所述成骨細胞密度為2-10X104/ml。
[0013]優選的是，所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中，步驟三中所述I型膠原酶溶液為用量為2-10ml，所述I型膠原酶溶液濃度為
[0014]優選的是，所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中，所述真空乾燥條件為壓強0.2-0.3MPa，溫度為80_120°C，乾燥時間為10-30分鐘。
[0015]本發明帶來的有益效果是:本發明中採用分子印跡的方法，先將胰臟多肽中的胺基與交聯劑中的環氧基產生交聯反應，形成一個交聯的空間結構，再引入成骨細胞，在加熱條件下將成骨細胞包覆在交聯空間結構中，同時胰臟多肽中的巰基與鈦金屬表面的配位鍵連接，穩定的粘附在鈦金屬表面，在膠原酶的作用下將成骨細胞移除，鈦金屬表面留下成骨細胞的「印跡」，即為與成骨細胞相匹配的空穴，具有對成骨細胞分子有效識別的功能，當鈦金屬表面的空穴與成骨細胞接觸時，成骨細胞在鈦金屬表面固定生長。並且在對鈦金屬進行改性前，先通過丙酮、乙醇對鈦金屬進行除油處理，除去鈦金屬表面的氧化膜，有效防止塗層脫落，促進塗層的穩定性，同時使用的胰臟多肽來源於人體，具有良好的生物相容性，使鈦金屬製成的植入體與人體具有很好的生物相容性，減少排斥反應造成的不良影響本發明的製備方法簡單，條件溫和，無有害副產物生成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發明所述能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法流程示意圖圖；
[0017]圖2為本發明所得產品與普通鈦片進行細胞活性檢測的結果示意圖；
[0018]圖3為本發明所得產品與普通鈦片進行細胞毒性分析的結果示意圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結合說明書附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0020]如圖1所示，一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其中，包括以下步驟:
[0021]步驟一、鈦金屬預處理，將鈦金屬順次分別在濃度為lmol/L丙酮溶液、75%乙醇溶液及蒸餾水中進行超聲處理15-45分鐘後，在0.2-0.3MPa溫度80_120°C真空乾燥10-30分鐘，得到預處理鈦金屬；
[0022]步驟二、塗層製備，取0.05-0.2g交聯劑與5-10ml 75%乙醇溶液混合得到交聯劑溶液；取0.5-2g胰臟多肽與30-100ml水混合製得胰臟多肽溶液，得到可粘附在鈦金屬表面的含有一定交聯空間結構的混合液，向所述混合液中加入l_5ml密度為2-10X 104/ml成骨細胞，攪拌均勻後，再加入面積為Ixlcm2預處理鈦金屬，浸泡5-10分鐘後，取出預處理鈦金屬，在0.2-0.3MPa溫度80_120°C真空乾燥10-30分鐘，得到塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬；
[0023]步驟三、成骨細胞的移除，將步驟二得到的包覆有塗層的鈦金屬浸入2-10ml濃度為1% -3%的I型膠原酶溶液中15-45秒，在0.2-0.3MPa溫度80_120°C真空乾燥10-30分鐘，使所述成骨細胞從所述交聯空間結構內移除，並使預處理鈦金屬表面形成具有與成骨細胞相匹配的空間結構的塗層，即得所述能夠促進成骨細胞生長的改性醫用鈦金屬。
[0024]所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法中步驟二中所述的交聯劑可為環氧樹脂或環氧氯丙烷。
[0025]實施例1
[0026]一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其中，包括以下步驟:
[0027]步驟一、將鈦金屬預處理，將鈦金屬作為基體順次分別在丙酮、乙醇及蒸餾水中進行超聲處理30分鐘後，在80°C真空乾燥，得到預處理鈦金屬；
[0028]步驟二，塗層製備，取0.1環氧氯丙烷與1ml 75 %乙醇溶液中混合得到交聯溶液；取Ig胰臟多肽與50ml水混合製得胰臟多肽溶液，然後將所述交聯溶液與所述胰臟多肽溶液混合，得到可粘附在鈦金屬表面的含有一定交聯空間結構的混合液，向混合液中加入Iml密度為2 X 104/ml成骨細胞，攪拌均勻後，再加入面積為Ixlcm2的預處理鈦金屬，浸泡5-10分鐘後，取出鈦金屬，在80-120°C真空乾燥，得到塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬；
[0029]步驟三、成骨細胞的移除，將步驟二得到的鈦金屬浸入2ml 1% I型膠原酶溶液中靜置30秒，超聲震蕩10分鐘，在100°C的條件真空乾燥，使所述成骨細胞從所述交聯空間結構內移除，並使預處理鈦金屬表面形成具有與成骨細胞相匹配的空間結構的塗層，即得所述能夠促進成骨細胞生長的改性醫用鈦金屬。
[0030]1、細胞活性檢測
[0031]將普通鈦片和本發明產物分別置於24孔板中(每組設三個平行孔)，將Iml密度為2X104/ml的成骨細胞懸液分別接種於普通鈦片和本發明產物表面，培養1、4和7d。到預定時間點後，用PH = 7.4的磷酸鹽緩衝液輕柔漂洗三次後轉移到新的24孔板內。每孔加入200 μ I濃度為5mg/ml的3-(4，5-二甲基噻唑-2)-2，5-二苯基四氮唑溴鹽和800 μ I無血清無酚紅DMEM培養基。37°C孵育4h後吸棄上清，加入Iml 二甲基亞碸溶解生成的結晶物，每孔取200 μ I溶解液轉到96孔培養板，用分光光度計於490nm處測其光密度值(0D值)。試驗結果如圖2所示。
[0032]2、細胞毒性分析
[0033](I)試驗原理:以乳酸脫氫酶(LDH)的活性作為細胞毒性指標來評估本發明產物的細胞毒性大小，其原理為乳酸脫氫酶(LDH)是一種穩定的蛋白質，存在於正常細胞的胞質中，一旦細胞膜受損，LDH即被釋放到細胞外；LDH催化乳酸形成丙酮酸鹽，和四唑鹽類(INT)反應形成紫色的結晶物質，可通過500nm酶標儀進行檢測。
[0034](2)試驗步驟:分別普通鈦片和本發明產物分別放入24孔板中，然後將IX 14個細胞的成骨細胞接種到24孔板中，並培育I天。分別收集培養液，離心後取上清用於LDH活性檢測。試驗結果如圖3所示。
[0035]3、試驗結果
[0036]從圖2中可以看出普通鈦片和本發明產物的OD值隨著培養時間的增加而增大，但是可以看出，普通鈦片隨著培養時間的增加OD值的增長緩慢，相比之下，本發明產物的OD值在隨著培養時間的增加快速增長，在培養7天時，本發明產品相較於普通鈦片的OD值成倍增長。由此可以得出，本發明產品具有明顯的細胞增殖活性效果。
[0037]從圖3中可以知道本發明產品與普通鈦片相比，普通鈦片的LDH活性(U/L)值為236，而本發明產品的LDH活性(U/L)值為211，低於普通鈦片的LDH值，表明本發明產物無細胞毒性。
[0038]儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.一種能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、鈦金屬預處理，將鈦金屬順次分別在丙酮、乙醇及蒸餾水中進行超聲處理15-45分鐘後，真空乾燥，得到預處理鈦金屬； 步驟二、塗層製備，分別配製交聯劑溶液和胰臟多肽溶液並混合進行交聯反應，得到可粘附在鈦金屬表面的含有一定交聯空間結構的混合液，向所述混合液中加入成骨細胞和預處理鈦金屬，浸泡5-10分鐘後，取出預處理鈦金屬，真空乾燥得到塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬； 步驟三、成骨細胞的移除，將步驟二得到的塗層中包覆有成骨細胞的鈦金屬浸入I型膠原酶溶液中15-45秒，使所述成骨細胞從所述交聯空間結構內移除，並使預處理鈦金屬表面形成具有與成骨細胞相匹配的空間結構的塗層，即得所述能夠促進成骨細胞生長的改性醫用鈦金屬。
2.如權利要求1所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，步驟二中所述交聯劑溶液及胰臟多肽溶液的配置方法分別為:取0.05-0.28交聯劑與5-100175%乙醇溶液混合得到交聯劑溶液；取0.5-28胰臟多肽與30-10001水混合製得胰臟多肽溶液。
3.如權利要求2所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，步驟二中所述的交聯劑可為環氧樹脂或環氧氯丙烷。
4.如權利要求1所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，步驟二中所述成骨細胞的用量為1-501，所述成骨細胞密度為2-10\104加1。
5.如權利要求1所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，步驟三中所述I型膠原酶溶液為用量為2-101111，所述I型膠原酶溶液濃度為1% -3%。
6.如權利要求1所述的能夠促成骨細胞生長的鈦金屬的改性方法，其特徵在於，所述真空乾燥條件為壓強0.2-0.31？3，溫度為80-1201，乾燥時間為10-30分鐘。
【文檔編號】A61L27/34GK104353114SQ201410534295
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月11日 優先權日:2014年9月30日
【發明者】李培源, 蘇煒, 霍麗妮, 陳睿 申請人:廣西中醫藥大學