CN105251060A - 一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法及其产品 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，该方法采用真空冷喷涂的技术将制备得到的药物或生物活性因子加载的复合粉末喷涂到经过粗化处理的医用材料表面。本发明制备得到了的材料能够有效的控制药物或生物活性因子释放，避免了“爆释”现象的发生。本发明采用的真空冷喷涂技术，在室温下即可完成操作，避免了药物或生物活性因子等温度敏感材料的分解或失活，能够有效的保留原始粉末的组织结构和物理化学性能，同时涂层的生物稳定性好，粉末易于回收，操作简便。

Description

一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法及其产品
技术领域
本发明涉及表面改性领域，具体涉及一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法。
背景技术
医用金属及合金具有近似于人骨的弹性模量，因而在医学领域得到了越来越广泛的应用，然而缺乏生物活性和骨诱导性能却极大地限制了其应用，对医用金属及合金表面进行修饰和处理是目前有效改善其生物惰性的方法。
真空冷喷涂技术是通过采用高速气流加速固态粒子，经加速后高速撞击预置的基体，使粒子发生塑性变形而扁平化形成涂层。相较于传统的热喷涂技术，真空冷喷涂的操作温度为室温，过程中几乎无氧化现象，对粉末粒子结构几乎无影响，能完整保存原始粉末的物理化学特性，适用于温度敏感材料、相变敏感材料等的喷涂，因而采用真空冷喷涂技术在医用材料表面制备药物缓释涂层，能够避免在喷涂过程中药物或生物活性因子的失活或其他材料的分解。真空冷喷涂制备的涂层密度大、结合强度高(高于70MPa)、组织稳定、孔隙率低，粉末易于回收(回收率可达100％)，因而节约了成本低，是一种经济环保的喷涂技术。将真空冷喷涂技术与生物材料的制备结合起来，能够充分发挥冷喷涂技术的优势，同时也为温度敏感生物复合涂层的制备提供了一个全新的思路，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明提供了一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法及其产品，该制备方法得到的药物缓释涂层能够有效的控制药物或生物活性因子的释放，避免了“爆释”现象的发生，从而达到缓释的目的。
一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，包括以下步骤：
(1)将医用材料表面进行清洗和粗化处理，得到具有粗糙表面的医用材料；
(2)将药物或生物活性因子加载到纳米颗粒上，形成纳米复合粉末；
(3)利用真空冷喷涂技术在步骤(1)得到的医用材料的粗糙表面上喷涂纳米复合粉末，得到所述的药物缓释涂层。
优选地，所述的金属基材为医用钛或钛合金。
优选地，粗化处理方法为喷砂，喷砂的工艺参数为：空气压力0.3-1.0MPa，喷砂时间10s-1min，喷砂用砂丸目数30-200目。
作为优选，所述的纳米复合粉末为纳米级或亚微米级的复合粉末。
作为优选，所述的纳米颗粒的材料为羟基磷灰石(HA)或二氧化钛，更优选为羟基磷灰石。
HA的制备方法有溶胶凝胶法、水热合成法、超声波合成法等，优选地，采用液相沉淀法制备HA。
HA具体的制备步骤为：配制Ca/P(摩尔比值)的化学计量比1.67的(NH4)2HPO4溶液和Ca(NO3)2溶液，在搅拌条件下，将(NH4)2HPO4溶液以一定的速度滴加到Ca(NO3)2溶液中，然后用氨水将混合溶液的pH值调到10-11之间，将产生的絮状沉淀陈化2-7天，用去离子水将沉淀洗至PH＝7，将沉淀干燥即可得到HA。
作为优选，真空冷喷涂的工艺参数为：在室温条件下进行喷涂，喷涂距离为5-100mm，粒子速度为100-1200m/s。
本发明还提供了一种由所述的制备方法得到的药物缓释涂层。该涂层能达到药物或生物活性因子缓释的作用，避免了“爆释”现象的发生。
本发明采用的真空冷喷涂技术，不存在热喷涂中存在的缺陷(如氧化、气孔、分解等)，可以完整的保存原始粉末的物理化学特性，涂层密度大，结合强度高，粉末易于回收(回收率可达100％)，成本低，是一种经济环保的喷涂技术。
本发明提供的涂层制备的方法，为温度敏感生物复合涂层，尤其是药物缓释涂层的制备提供了一个全新的思路，具有重要的意义和广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1制备的药物缓释涂层表面扫描电镜图。
图2为实施例1制备的药物缓释涂层的药物释放曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
本发明提供的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，包括以下具体步骤：
(1)将医用钛基体表面依次用丙酮、酒精、去离子水等进行清洗，然后进行喷砂粗化处理，以达到喷涂的表面粗糙度要求；
(2)制备生物功能化的复合粉末：将药物或生物活性因子与HA或二氧化钛进行复合；
(3)利用真空冷喷涂技术在步骤(1)得到的基底上喷涂药物或生物活性因子加载的复合粉末。
实施例1
在本实施例中，基体材料为2×2mm的钛片，得到的缓释涂层与基体材料结合良好。缓释涂层的具体制备方法如下：
(1)依次用丙酮、酒精、去离子水对基体进行清洗，干燥后采用60目棕刚玉砂对基体表面喷砂粗化处理，喷砂采用的气压为0.5MPa，喷砂时间为30s；
(2)HA的制备：在搅拌条件下，将等体积的浓度为1.5mol/L的(NH4)2HPO4溶液滴加到2.5mol/L的Ca(NO3)2溶液中，然后用氨水将混合溶液的pH值调到10～11之间，将产生的絮状沉淀陈化7天，用去离子水将沉淀洗至PH＝7，将沉淀干燥即可得到HA，粒径约为600nm。
(3)将药物(庆大霉素)与HA加到PBS(磷酸盐缓冲液)中，得到的溶液中，庆大霉素的浓度为0.001g/mL，HA的浓度为0.1g/mL，在室温条件下搅拌30min进行复合，用去离子水洗涤，经离心、冷冻干燥后得到负载药物的HA。
(4)利用真空冷喷涂技术将负载药物的HA喷涂到处理后的基底表面上，控制喷涂的工艺参数为：在室温条件下进行喷涂，喷涂距离为10mm，粒子速度为1000m/s。
(5)为研究涂层的药物释放特性，将材料置于12孔板中并添加2毫升PBS在37±1℃下进行释放实验。每个实验组设置六个平行，并在特定时间点取出培养液检测，利用紫外分光光度计监控药物的释放特性。
实施例2
在本实施例中，基体材料为2×2mm的钛片，涂层与基体材料结合良好。缓释涂层的具体制备方法如下：
(1)依次用丙酮、酒精、去离子水等对基体进行清洗，采用60目棕刚玉砂对基体表面喷砂粗化处理，喷砂采用的气压为0.5MPa，喷砂时间为30s；
(2)将药物(庆大霉素)与二氧化钛加到PBS中，在室温条件下搅拌30min进行复合，得到的溶液中，庆大霉素的浓度为0.001g/mL，二氧化钛的浓度为0.1g/mL，用去离子水洗涤，经离心、冷冻干燥后得到负载药物的二氧化钛，平均粒径为800nm。
(4)利用真空冷喷涂技术将负载药物的二氧化钛喷涂到处理后的基底表面上，控制喷涂的工艺参数为：在室温条件下进行喷涂，喷涂距离为10mm，粒子速度为1000m/s。
(5)为研究涂层的药物释放特性，将材料置于12孔板中并添加2毫升PBS在37±1℃下进行释放实验。每个实验组设置六个平行，并在特定时间点取出培养液检测，利用紫外分光光度计监控药物的释放特性，缓释效果比实施例1略差。

Claims (7)

1.一种利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)对医用材料表面进行清洗和粗化处理，得到具有粗糙表面的医用材料；
(2)将药物或生物活性因子加载到纳米颗粒上，形成纳米复合粉末；
(3)利用真空冷喷涂技术在步骤(1)得到的医用材料的粗糙表面上喷涂纳米复合粉末，得到所述的药物缓释涂层。
2.根据权利要求1所述的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，所述的医用材料为医用钛或钛合金。
3.根据权利要求1所述的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，粗化处理方法为喷砂，喷砂的工艺参数为：空气压力0.3-1.0MPa，喷砂时间10s-1min，喷砂用砂丸目数30-200目。
4.根据权利要1所述的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，所述的纳米复合粉末为纳米级或亚微米级的复合粉末。
5.根据权利要求1所述的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，所述的纳米颗粒的材料为羟基磷灰石或二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的利用真空冷喷涂技术制备药物缓释涂层的方法，其特征在于，真空冷喷涂的工艺参数为：在室温条件下进行喷涂，喷涂距离为5-100mm，粒子速度为100-1200m/s。
7.一种由权利要求1～6任一项所述的制备方法得到的药物缓释涂层。
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