CN103768653A - 用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体及制备方法，它是以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；基体材料表面经系列的微纳米化处理、含有辛伐他汀的改良仿生液处理，形成具有再生活性促进骨量形成的纳米仿生涂层结构；种植体表面的纳米涂层晶粒是富含钙、磷的类骨羟基磷灰石物质；该微纳米仿生涂层种植体具备促骨再生活性和高亲和性，与无涂层材料比，其与骨结合力显著增加，有效防止种植体松动和脱落现象；载有辛伐他汀的钙磷仿生涂层的种植体是一种既具有促进骨量形成又具再生活性的新型医用植入材料。

Description

用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体及制备方法

技术领域

本发明涉及一种具有骨质疏松治疗作用的再生活性人工种植体( 如牙种植体、人工骨关节种植体) 医用材料及制备方法。

背景技术

随着人口老龄化的加剧和各种损伤造成的关节损害的增加，往往导致关节结构上发生改变，单纯使用药物治疗只能部分缓解疼痛症状，难以改善关节功能。而人工关节置换可以达到缓解疼痛、稳定关节、矫正畸形、改善关节功能等目的。如类风湿性关节炎引起的疼痛、陈旧性关节脱位等，通过人工关节手术，可以明显矫正关节畸形，使原来僵硬的关节恢复正常功能。许多疾病所致的关节疼痛和严重功能障碍，都适合采用人工关节置换手术，全世界每年有大约80万人接受人工关节手术，而且有逐年增多的趋势。人工关节手术是二十世纪医学上取得的一个最成功的手术之一，也是治疗关节疾患的最好方法之一。然而它也存在一些问题，假体松动发生率可达2%-24%，究其原因就是材料和人体骨界面不能完好结合，导致置换后骨溶解、关节松动等人工关节问题。

近年来，国内外对骨( 或牙) 人工种植体长期性的替换材料提出了新的要求：植入人体内的生物材料必须长期安全可靠( 无炎症反应，不致毒、致癌及致畸)，生物行为及性能与硬组织相近或一致( 与骨牙的组成成分及机械性能相匹配)，具有生物活性及骨传导性能等等。因此，当今医学材料科学已从短期的潜能和填充发展成为永久性牢固种植，从无生命的填补材料发展进入有活性的再生材料。

目前接受关节置换的患者大部分是老年人，而对于老年女性基本上都有骨质疏松，对于骨质疏松患者人工关节种植体要求将更高。

本发明通过表面系列的微粗化处理、含有辛伐他汀的改良仿生液处理，形成具有再生活性和含有辛伐他汀的微纳米仿生涂层结构，辛伐他汀能促进骨量形成，从而形成具有骨质疏松治疗作用的种植体，将大幅度减少置换后骨溶解、关节松动等人工关节问题，使得置入的关节能够长期使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体及制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体，所述的种植体，是以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；基体材料表面经系列的微纳米化处理、含有辛伐他汀的改良仿生液处理，形成具有再生活性促进骨量形成的纳米仿生涂层结构；

上述再生活性人工种植体的制备方法，包括以下步骤：

（1）以0.25-0.5mm大颗粒金刚砂磨砂以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料，再依次以丙酮、体积百分比为75％乙醇和蒸馏水超声清洗各15min，然后以含有浓度为1.375mol/L的HF和浓度为1.97 mol/L的HN0₃ 的混合液浸泡2min后，双蒸水冲洗，再用含有浓度为3.73 mol/L的H₂S0₄和浓度为3.2 mol/L的HCl的混合液中37℃下浸泡30min后，双蒸水冲洗，37℃干燥，制得磨砂酸蚀粗化的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；

（2）上述磨砂酸蚀粗化的产物在浓度为5 mol/L的NaOH溶液中60℃下浸泡24h，双蒸水冲洗，37℃干燥，置于烘炉中加热，以10℃/min的速度升至600℃，随炉冷却；由此制得磨砂酸蚀、碱热处理的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；

（3）配制含有辛伐他汀的仿生液，由NaCL，CaCL₂，NaS0₄，NaHC0₃，KCI，K₂HP0₄，MgCl₂、辛伐他汀溶液和水配制成的终离子浓度分别为（单位：mMol/L）：Na⁺：142.0，K⁺：5.0，Mg²⁺：1.5，Ca²⁺：2.5，Cl^-1：147．8，HC0₃ ^-1：4.2，HP0₄ ^2-：1.0，S0₄ ^2-：0.4，辛伐他汀的最终浓度为1mMol/L；

（4）将磨砂酸蚀、碱热处理的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料置于37℃恒温摇床缓慢摇动，2d后取出样品，双蒸水冲洗、真空干燥后放入盛有30m1的含有辛伐他汀的仿生液的小塑料瓶中，继续于37℃恒温摇床缓慢震荡，每2d更换1次仿生液，连续放置2周，从而制得本发明用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体。

本发明的有益效果是，基体材料表面经系列的微纳米化处理、含有辛伐他汀的改良仿生液处理，形成具有再生活性促进骨量形成的纳米仿生涂层结构；其中辛伐他汀是一种临床上被证实具有促进骨质疏松患者骨量形成和骨折愈合的药物；所述的种植体表面的纳米涂层晶粒( 尺寸约 50-100nm)，是富含钙、磷的类骨羟基磷灰石物质；该微纳米仿生涂层种植体具备促骨再生活性和高亲和性，与无涂层材料比，其与骨结合力显著增加，有效防止种植体松动和脱落现象；载有辛伐他汀的钙磷仿生涂层的种植体是一种既具有促进骨量形成又具再生活性的新型医用植入材料。

附图说明

图1为经碱热处理后在假体表面形成微孔结构电镜图；

图2为假体表面的载有辛伐他汀的微纳米磷灰石颗粒电镜图；

图3是本发明制得的微纳米仿生涂层的人工关节假体与人工关节假体的比较图；

图4是辛伐他汀能稳定有效地从涂层中释放的效果图。

具体实施方式

本发明用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体的制备方法，包括以下步骤：

1、以0.25-0.5mm大颗粒金刚砂磨砂光滑面钛板，再依次以丙酮、体积百分比为75％乙醇和蒸馏水超声清洗各15min，然后以含有浓度为1.375mol/L的HF和浓度为1.97 mol/L的HN0₃ 的混合液浸泡2min后，双蒸水冲洗，再用含有浓度为3.73 mol/L的H₂S0₄和浓度为3.2 mol/L的HCl的混合液中37℃下浸泡30min后，双蒸水冲洗，37℃干燥，制得磨砂酸蚀粗化面钛板。

2、上述磨砂酸蚀粗化面钛板在浓度为5 mol/L 的NaOH溶液中60℃下浸泡24h，双蒸水冲洗，37℃干燥，置于烘炉中加热，以10℃/min的速度升至600℃，随炉冷却。由此制得磨砂酸蚀、碱热处理钛板，结构如图1所示。

3、配制含有辛伐他汀的仿生液，由NaCL，CaCL₂，NaS0₄，NaHC0₃，KCI，K₂HP0₄，MgCl₂配制成的终离子浓度分别为（单位：mMol/L）：Na⁺：142.0，K⁺：5.0，Mg²⁺：1.5，Ca²⁺：2.5，Cl^-1：147．8，HC0₃ ^-1：4.2，HP0₄ ^2-：1.0，S0₄ ^2-：0.4，与人体血浆浓度几乎相同，然后加入辛伐他汀溶液，使辛伐他汀在仿生液中的浓度为1mMol/L。

4、将磨砂酸蚀、碱热处理钛板置于37℃恒温摇床缓慢摇动，2d后取出样品，双蒸水冲洗、真空干燥后放入盛有30m1的含有辛伐他汀的仿生液的小塑料瓶中，继续于37℃恒温摇床缓慢震荡，每2d更换1次仿生液，连续放置2周，从而制得粗化梯度的载有辛伐他汀的仿生钛板，结构如图2所示。

经过上述系列反应处理：在钛基体表面即可形成富含辛伐他汀和钙磷(Ga-P) 的再生活性微纳米仿生涂层活性物质，可获得所述的具有具再生活性与促进骨量形成的纳米仿生涂层微孔表面种植体。

以下通过具体阐述本发明所采用的辛伐他汀在本发明中所体现的促进骨量形成的作用。

（1）辛伐他汀从钙磷(Ga-P) 的再生活性微纳米仿生涂层的释放

将载有辛伐他汀的微纳米仿生涂层钛板置于50mlPBS溶液中，置于37℃，分别于1，2，4，6，8，11，14, 21和28天收集PBS溶液，并再次加入等量的50mlPBS溶液。样品溶液用0.8μm微孔滤膜过滤，参考其它文献及《中国药典》规定，确定238nm为溶解度测定实验中检测波长。滤液于238nm波长处测定其吸收度，根据标准曲线方程计算辛伐他汀浓度，求算药物不同时间的累积释放度量。

如图4所示：辛伐他汀能稳定有效的从涂层中释放，并且能持续到28天。

（2）辛伐他汀在骨质疏松治疗中的作用 

如图3所示，对比本发明制得的微纳米仿生涂层的人工关节假体与现有普通人工关节假体可见，本发明可显著提高蛋白分泌，促进骨量形成；这是因为本发明种植体表面的纳米涂层晶粒（尺寸约 50-100nm）是富含钙、磷的类骨羟基磷灰石物质；该微纳米仿生涂层种植体具备促骨再生活性和高亲和性，与无涂层材料比，其与骨结合力显著增加，有效防止种植体松动和脱落现象。因此，载有辛伐他汀的钙磷仿生涂层的种植体是一种既具有促进骨量形成又具再生活性的新型医用植入材料。

Claims (2)

1.一种用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体，其特征在于：所述的种植体，是以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；基体材料表面经系列的微纳米化处理、含有辛伐他汀的改良仿生液处理，形成具有再生活性促进骨量形成的纳米仿生涂层结构。

2.一种权利要求1所述再生活性人工种植体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以0.25-0.5mm大颗粒金刚砂磨砂以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料，再依次以丙酮、体积百分比为75％乙醇和蒸馏水超声清洗各15min，然后以含有浓度为1.375mol/L的HF和浓度为1.97 mol/L的HN0₃ 的混合液浸泡2min后，双蒸水冲洗，再用含有浓度为3.73 mol/L的H₂S0₄和浓度为3.2 mol/L的HCl的混合液中37℃下浸泡30min后，双蒸水冲洗，37℃干燥，制得磨砂酸蚀粗化的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；

（2）上述磨砂酸蚀粗化的产物在浓度为5 mol/L的NaOH溶液中60℃下浸泡24h，双蒸水冲洗，37℃干燥，置于烘炉中加热，以10℃/min的速度升至600℃，随炉冷却；由此制得磨砂酸蚀、碱热处理的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料；

（3）配制含有辛伐他汀的仿生液，由NaCL，CaCL₂，NaS0₄，NaHC0₃，KCI，K₂HP0₄，MgCl₂、辛伐他汀溶液和水配制成的终离子浓度分别为（单位：mMol/L）：Na⁺：142.0，K⁺：5.0，Mg²⁺：1.5，Ca²⁺：2.5，Cl^-1：147．8，HC0₃ ^-1：4.2，HP0₄ ^2-：1.0，S0₄ ^2-：0.4，辛伐他汀的最终浓度为1mMol/L；

（4）将磨砂酸蚀、碱热处理的以钛或钛合金为基体的牙种植体及人工骨关节医用硬组织植入材料置于37℃恒温摇床缓慢摇动，2d后取出样品，双蒸水冲洗、真空干燥后放入盛有30m1的含有辛伐他汀的仿生液的小塑料瓶中，继续于37℃恒温摇床缓慢震荡，每2d更换1次仿生液，连续放置2周，从而制得本发明用于骨质疏松治疗的再生活性人工种植体。

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