CN107854725A - 沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法。本发明的目的是提供一种沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法，过程简单易于商业化。本发明的技术方案是：一种沉积形成涂层的混合溶液，其特征在于：溶液中溶解有氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢和碳酸氢钠，溶液的pH值为7.0‑8.5；所述氯化镁的浓度为0.2‑2g/L；氯化钙的浓度为0.4‑2.0g/L；磷酸氢二钠的浓度为0.2‑1.5g/L；氯化钠的浓度为10‑50g/L；氯化氢浓度为0.2‑3M；碳酸氢钠的浓度为0.5‑6.0g/L。本发明适用于生物涂层制作领域及药物缓释系统领域。

Description

沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法
技术领域
本发明涉及一种沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法。适用于生物涂层制作领域及药物缓释系统领域。
背景技术
目前，口腔和整形植体的研究主要集中在发展技术和方法来加强骨整合和加快整个功能的重建。基于此目的，如果能缩短患者愈合的阶段和时间，就能帮助患者更快的再恢复正常的社会生活，从而提高患者的生活质量。
种植体的骨传导性通过表面沉积晶体或无定形钙磷已经有了初步的提高。目前，更多尝试通过添加骨生长因子来增强涂层的骨引导性，例如涂层内添加转化生长因子β和骨形成蛋白，但是至今，仍然困难重重。目前的制备涂层是在要么高温环境(如等离子喷浆涂层)或者是在其他的非生理条件下形成，这沉积过程会破坏蛋白分子的生物活性。
研究者们试图通过表面二次吸收骨形成蛋白来增加活性，但是表浅吸收的仅仅是有限的，这会导致涂层暴露在生物环境中快速释放，因此这些骨引导效应是非常短暂的。研究者们尝试通过增加生长因子浓度来增强其作用，但是这些分子仍然释放很快，而且局部的高浓度则导致了一些临床副作用的产生。
预成型的磷酸钙涂层也在试图通过化学改性来延长吸附生长因子的释放。但即使这样操作，药物释放的速度仍然比从一个三维载体要快。这些物理涂层技术的进一步的缺点是，他们仅适用于高度高温耐久的材料，比如金属合金，或者那些表面相对光滑的材料上。
以下方法是最近几年提出的基于各种底物的涂层。等离子喷涂、真空等离子喷涂、高速氧燃料喷射和进一步技术，如电泳沉积、电化学沉积和仿生沉积。最后溅射技术：标准溅射沉积，离子辅助沉积法、脉冲激光沉积法、磁控管沉积、热等静压和熔块上釉。
美国专利一种植体涂层方法的步骤是：a)将植体放入镁、钙和磷酸盐离子水溶液中；b)二氧化碳气体导入水溶液，维持离子的浓度；c)离子沉积在种植体表面。
该美国专利方法的一个缺点是，整个过程是在一个开放的系统，不能在无菌条件进行。
此外，该美国专利方法很难控制涂层厚度和涂层条件，过程中不能把生物活性物质简单的进行结合。美国专利涂层的沉积过程分成两步：第一步是形成一个种子层，然后在此基础上形成第二层，此层可以是包含生物活性分子的磷酸钙涂层。这样的过程非常复杂的和不适合商业应用程序，并且在第二步涂层形成中，它还需要一个非常大的容器，这样会导致预先计划沉积在底物上的生物活性物质大量流失，导致生产费用的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种沉积形成涂层的混合溶液及其制备方法、涂层制作方法，过程简单易于商业化。
本发明所采用的技术方案是：一种沉积形成涂层的混合溶液，其特征在于：溶液中溶解有氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢和碳酸氢钠，溶液的pH值为7.0-8.5；
所述氯化镁的浓度为0.2-2g/L；氯化钙的浓度为0.4-2.0g/L；磷酸氢二钠的浓度为0.2-1.5g/L；氯化钠的浓度为10-50g/L；氯化氢浓度为0.2-3M；碳酸氢钠的浓度为0.5-6.0g/L。
所述溶液中还溶解有氯化钾，浓度为0.1～1g/L。
溶液温度保持在15～50℃之间。
所述溶液中还溶解有生物活性物质。
所述溶液含有盐酸、硫酸、磷酸基团中的一种或几种。
一种所述混合溶液的制备方法，其特征在于：
将氯化镁、氯化钙、磷酸二氢钠、氯化钠和氯化氢添加到溶液中混合，溶液初始pH值为5.2～6.6；
然后将碳酸氢钠添加到溶液中，溶液pH值逐渐升至7.0～8.5。
溶液中加入碳酸氢钠以后，温度保持在15～50℃之间，再加入生物活性物质。
溶液的初始pH值优选5.8～6.4。
一种涂层制作方法，其特征在于步骤如下：
将底物浸润于所述的混合溶液中；
混合溶液中的生物活性物质与无机盐共同沉积于底物上，形成涂层。
一种涂层制作方法，其特征在于步骤如下：
将底物浸润于所述制备方法制备的混合溶液中；
混合溶液中的生物活性物质与无机盐共同沉积于底物上，形成涂层。
沉积反应过程在无菌环境中进行。
本发明的有益效果是：本发明中生物活性物质可溶解在混合溶液中，生物活性物质与无机盐共同沉积于底物上。本发明在涂层的形成过程中，保持15～50℃度，不影响生物活性物质的活性和稳定性。本发明中涂层在接近生理的酸碱度和温度下形成的，涂层也可以沉积于有机物，任何化学颗粒的表面，结合任何生物活性物质来进行组织工程学比如：软骨，皮肤，脂肪组织，结缔组织的修复。本发明中涂层的厚度和涂层的物理状态(晶体、非晶体或混合形式)是在最开始能够预计和进行程序化控制的。
附图说明
图1为实施例中涂层沉积厚度与时间关系。
具体实施方式
实施例1：本实施例为一种涂层制作方法，步骤如下：
步骤1:制备混合溶液。
溶液中溶解有氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢和碳酸氢钠，氯化镁的浓度为0.2g/L；氯化钙的浓度为0.4g/L；磷酸氢二钠的浓度为0.2g/L；氯化钠的浓度为10g/L；氯化氢浓度为0.2M；碳酸氢钠的浓度为0.5g/L。溶液可以含有盐酸、硫酸、磷酸基团，用于调整涂层晶体的结构和强度。
1.1、将氯化镁(六水合物形式)、氯化钙(二水合物的形式)、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢按顺序添加的溶液中，此时溶液的pH值控制在5.2～6.6之间，溶液温度保持在15摄氏度。
1.2、将碳酸氢钠放置于步骤1.1配置的溶液中，保持溶液温度15摄氏度，搅拌一段时间，pH值逐渐升至微碱性(7.0～8.5)。
步骤2：沉积形成涂层。
将底物浸润于混合溶液中，根据涂层厚度需要，选择沉积时间。混合溶液中无机盐沉积于底物上，形成涂层。
本实施例中沉积的反应过程在无菌环境中操作，所需要的涂层的厚度是预先程序设定的，通过准确判断选择混合物的成分和相关浓度。如图1所示，在沉积4小时时，涂层的厚度为200nm，在沉积8小时，涂层的厚度为400nm，在沉积12小时时，涂层的厚度为500nm。
实施例2：在实施例1的基础上，本实施例在溶液中还溶解有氯化钾，浓度为0.1g/l。当需要进行软组织沉积时，盐的成分模拟组织的电解质组成。
实施例3：在实施例1的基础上，本实施例在溶液中还溶解有氯化钾，浓度为1g/l。当需要进行软组织沉积时，盐的成分模拟组织的电解质组成。
实施例4：在实施例1、2或3的基础上，本实施例在将碳酸氢钠的溶解到溶液中后加入生物活性物质，此时溶液不影响生物活性物质的活性和稳定性。
涂层可以沉积的底物包括各种医药设备：如种植体还包括各种聚合物，如软骨、聚乳酸明胶，这些底物可能是生物降解材料和非生物降解材料，涂层内生物活性物质的释放方式可以是缓释或者延迟释放。
在涂层外可以进行单次或多次复合沉积，二次沉积和多次沉积衍生物内含生物活性物质，这些生物活性物质包括骨形成蛋白(BMP)，肿瘤生长因子(TGF)，纤维生长因子(FGF)，促血管生长因子，血管内皮生长因子(VEGF)或者纤维生长因子(FGF-2)；也可以包含药物，比如抗生素，蛋白，维他命，荷尔蒙，或者抑制某些生理反应的物质，这些加入最开始的混合溶液，共沉积于底物中。也可以加入与生长因子作用相类似的基因或者片段于底物中。含有生物活性物质的涂层可运用于口腔和整形手术中，例如，唇腭裂的矫形术。还用使用促脂肪增生的活性因子，用于隆胸术中。
实施例5：本实施例与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例中氯化镁的浓度为2g/L；氯化钙的浓度为2.0g/L；磷酸氢二钠的浓度为1.5g/L；氯化钠的浓度为50g/L；氯化氢浓度为3M；碳酸氢钠的浓度为6.0g/L，溶液温度保持在50摄氏度。
实施例6：本实施例为一种涂层制作方法，步骤如下：
步骤1:制备混合溶液。
溶液中溶解有氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢和碳酸氢钠，氯化镁的浓度为1.52g/l；氯化钙的浓度为1.84g/l；磷酸氢二钠的浓度为0.89g/l；氯化钠的浓度为40g/l；氯化氢浓度为1M；碳酸氢钠的浓度为1.76g/l。
1.1、将氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢按顺序添加的溶液中，此时溶液的pH值控制在5.8～6.4之间，溶液温度保持在37摄氏度。
1.2、将碳酸氢钠放置于步骤1.1配置的溶液中，溶液温度保持在37摄氏度，搅拌一段时间，pH值逐渐升至微碱性(7.0～8.5)。
步骤2：沉积形成涂层。
根据涂层厚度需要，选择沉积时间，混合溶液中的无机盐逐渐沉积，形成涂层。

Claims (11)

1.一种沉积形成涂层的混合溶液，其特征在于：溶液中溶解有氯化镁、氯化钙、磷酸氢二钠、氯化钠、氯化氢和碳酸氢钠，溶液的pH值为7.0-8.5；
所述氯化镁的浓度为0.2-2g/L；氯化钙的浓度为0.4-2.0g/L；磷酸氢二钠的浓度为0.2-1.5g/L；氯化钠的浓度为10-50g/L；氯化氢浓度为0.2-3M；碳酸氢钠的浓度为0.5-6.0g/L。
2.根据权利要求1或2所述的混合溶液，其特征在于：所述溶液中还溶解有氯化钾，浓度为0.1～1g/L。
3.根据权利要求1或2所述的混合溶液，其特征在于：溶液温度保持在15～50℃之间。
4.根据权利要求3所述的混合溶液，其特征在于：所述溶液中还溶解有生物活性物质。
5.根据权利要求1所述的混合溶液，其特征在于：所述溶液含有盐酸、硫酸、磷酸基团中的一种或几种。
6.一种权利要求1～5任意一项所述混合溶液的制备方法，其特征在于：
将氯化镁、氯化钙、磷酸二氢钠、氯化钠和氯化氢添加到溶液中混合，溶液初始pH值为5.2～6.6；
然后将碳酸氢钠添加到溶液中，溶液pH值逐渐升至7.0～8.5。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：溶液中加入碳酸氢钠以后，温度保持在15～50℃之间，再加入生物活性物质。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：溶液的初始pH值优选5.8～6.4。
9.一种涂层制作方法，其特征在于步骤如下：
将底物浸润于权利要求1～5任意一项所述的混合溶液中；
混合溶液中的生物活性物质与无机盐共同沉积于底物上，形成涂层。
10.一种涂层制作方法，其特征在于步骤如下：
将底物浸润于权利要求6～8任意一项所述制备方法制备的混合溶液中；混合溶液中的生物活性物质与无机盐共同沉积于底物上，形成涂层。
11.根据权利要求9或10所述的涂层制作方法，其特征在于：沉积反应过程在无菌环境中进行。
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