CN108853604A - 一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种红磷改性钛植入体及其制备方法，进一步的，本发明还提供了利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：步骤一，钛片表面预处理；步骤二，钛片表面红磷膜制备(Ti‑RP)；步骤三，Ti‑RP表面修饰IR780和RGDC多肽(Ti‑RP‑IR780‑RGDC)。本发明的优点是：1、同时赋予钛植入体表面光热及光催化性质，实现在近红外光照下产生热量和活性氧。2、提出并实现一种新型的非手术、无创式的体内植入体表面生物膜感染的治疗方法，同时赋予植入体优异的生物相容性和成骨性能。

Description

一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法
技术领域
本发明涉及医疗器械表面生物膜消除技术领域，具体涉及一种基于红磷改性钛植入体的利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法。
背景技术
医用钛合金的表面光热光动力研究是当今医用金属材料领域的前沿研究课题。
尽管目前以钛合金为代表的金属材料作为人工植入体、矫形物广泛应用在口腔、矫形外科等硬组织系统，但是早期的金属植入手术一般都失败，因为对金属植入体表面与生理环境之间的相互作用缺乏理论认知而没有采用相应的处理措施。国内植入医疗器械例如医用钛合金、不锈钢等表面是生物惰性的，而且本身不具备特异性的生物学功能，但是目前这类医疗器械所占的比重非常大。细菌感染和生物惰性是植入体必须解决的两大问题。当有内植入存在时，导致该植入部位感染所需要的细菌数量将大大减少。一旦致病菌在植入体表面形成生物膜之后，机体免疫系统和一般的抗生素治疗都很难消除生物膜。生物膜形成的脓肿使得病患不得不进行二次手术摘除植入体。生物惰性导致的植入手术后恢复周期长的等等问题也困扰其临床应用。
因此,对医用金属植入材料进行表面改性已经成为改善植入效果的基本途径。
在防止细菌感染方面，在过去的二十年，医用钛合金表面的抗菌改性主要集中在钛合金材料表面制备抗菌涂层。一般来说抗菌涂层的可以归纳为三种：(1)抗细菌粘附涂层；(2)接触型抗菌涂层；(3)释放抗菌剂型抗菌涂层。这三种方法都有各自的局限性，如抗粘附涂层虽然可以抵抗细菌粘附，但是也会影响成骨细胞的粘附和增殖，从而不利于植入体与周围骨组织的整合。对于接触型抗菌涂层，其局限性在于不能长期抗菌，被杀死的细菌会吸附在植入体表面从而降低了涂层的抗菌性能。而释放型杀菌涂层释放的抗菌剂如银纳米粒子可能会对机体产生一定的生物毒性。
目前，光催化抗菌被认为是一种能够高效消除生物膜的抗菌方法。B.Z.Ristic等人利用石墨烯量子点在可见光(470nm)照射下可以产生活性氧，从而具有高效的杀菌能力。在光照条件下，修饰在涂层表面的光敏剂能够产生活性氧，从而与细菌内的DNA，RNA以及蛋白质反应，从而破坏细菌的细胞壁和细胞膜，最终杀死细菌。这种抗菌方法相比上述三种方法而言，具有可控性，非特异性，以及持久性。但是PDT的局限性在于该治疗方法依赖于病灶组织的氧气浓度，而且炎症组织常常会引起周围环境缺氧，从而大大降低了其治疗效率。
光热抗菌是除了光催化抗菌之外另外一种高效的抗菌手段。在光照条件下，修饰在涂层表面的光热试剂能够产生热量，进而通过高温杀死细菌。S.H.Kim等人报道了一种通过层层自组装制备的含有聚苯胺的薄膜，该薄膜在近红外照射下可以有效的杀死细菌。然而在体内应用中，光热抗菌的局限性在于过高的温度会引起正常组织烫伤，从而限制了PTT在抗菌领域的应用。因此，通过提高细菌的温度敏感性将有助于PTT在抗菌植入体中的应用。
磷元素作为人体的必须元素，约占体重的1％。磷有多种同素异形体，常见的有白磷，红磷和黑磷。其中白磷活性和毒性均较高，不适用于生物医用材料。而红磷和黑磷不仅活性低，而且无毒，它们的降解产物都为磷酸根离子和亚磷酸根离子等安全的小分子产物。近年来，黑磷作为一种新型的二维材料，不仅拥有较好的光催化及光热性能，而且具备优异的生物相容性。因而在癌症的光动力和光热治疗中，黑磷纳米材料展现出很好的应用潜力。然而红磷较黑磷而言，价格更为便宜，制备方法更简便。红磷在可见光照下，具有很好的光催化性能，可以用于光催化产氢气以及光催化抗菌等领域。然而，红磷相关的光热性质目前还没有被报到过。
上述背景技术涉及到的参考文献资料如下：
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发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，通过制备红磷改性钛植入体实现原位近红外光照下植入体表面生物膜的快速消除，有效提高了钛合金表面的抗感染能力以及生物活性。
本发明第一方面提供了一种红磷改性钛植入体，所述植入体为表面沉积有红磷的金属钛，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，在所述红磷膜上静电吸附有IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC。
本发明第二方面提供了上述红磷改性钛植入体的制备方法，步骤包括：
S1、钛表面预处理：将纯钛表面打磨光滑，超声清洗后干燥待用；
S2、Ti-RP制备：将步骤S1所得钛置于除去表面氧化层的无定型红磷粉末上，在气压0.02-0.04MPa的惰性气体氛围下升温至640-660℃，保温4-6h，然后降温至340-360℃，保温1.5-2.5h，冷却后得Ti-RP；
S3、Ti-RP-IR780-RGDC制备：将含有IR780的二氯甲烷溶液滴加至Ti-RP表面，真空干燥得Ti-RP-IR780，将Ti-RP-IR780置于含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡后，再置于RGDC水溶液中浸泡，水洗后真空干燥得Ti-RP-IR780-RGDC。
本发明第三方面提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对上述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过气相沉积将红磷沉积在钛基底表面，形成具有一定结晶性并呈深黑色的红磷膜，从而赋予钛植入体表面光热性能，进一步修饰近红外光敏剂IR780赋予表面光催化性能，为了促进植入体周围骨组织再生能力在植入体表面修饰功能性多肽RGDC来促进骨整合。本发明结合光催化抗菌和光热抗菌的各自优缺点，提供了一种更加高效的抗菌策略，体外测试结果表明，Ti-RP-IR780-RGDC在近红外光(808nm)照射下对金黄色葡萄球菌生物膜的抗菌率达到了89.3％，体内测试结果表明Ti-RP-IR780-RGDC的抗菌率达到了96.2％，且光照后Ti-RP-IR780-RGDC相比于对照组植入体周围骨组织的炎症反应明显降低，植入体表面的细菌生物膜光照后已被消除。
本发明通过同时赋予钛植入体表面光热及光催化性质，实现在近红外光照下产生热量和活性氧。提出并实现了一种新型的非手术、无创式的体内植入体表面生物膜感染的治疗方法，同时赋予植入体优异的生物相容性和成骨性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一中经化学气相沉积法得到Ti-RP的SEM图，b为样品的光学图片，c和d为RP的TEM图。
图2是实施例一中样品的升温曲线。
图3是实施例一中样品在近红外光照下产生单线态氧的能力示意图。
图4是实施例一中样品在体外给予光照和非光照下的对金黄色葡萄球菌的抗菌率示意图。
图5是实施例一中材料在体内对金黄色葡萄球菌的抗菌率示意图。
图6是为实施例一中样品的H&E染色图。
图7为实施例一中样品的Giemsa染色图。
图8为图7的H&E图中炎症细胞的的百分比统计。
图9为实施例一中植入部位的光学照片对比。
具体实施方式
本发明第一方面提供了一种红磷改性钛植入体，所述植入体为表面沉积有红磷的金属钛，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，在所述红磷膜上静电吸附有IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC。
优选的，所述红磷模厚度为1.0-1.5μm，所述红磷晶体呈多边形，红磷晶相为纤维相。
优选的，所述红磷膜上通过化学键结合聚多巴胺，所述聚多巴胺通过化学键结合RGDC。
本发明第二方面提供了上述红磷改性钛植入体的制备方法，步骤包括：
S1、钛表面预处理：将纯钛表面打磨光滑，超声清洗后干燥待用；
S2、Ti-RP制备：将步骤S1所得钛置于除去表面氧化层的无定型红磷粉末上，在气压0.02-0.04MPa的惰性气体氛围下升温至640-660℃，保温4-6h，然后降温至340-360℃，保温1.5-2.5h，冷却后得Ti-RP；
S3、Ti-RP-IR780-RGDC制备：将含有IR780的二氯甲烷溶液滴加至Ti-RP表面，真空干燥得Ti-RP-IR780，将Ti-RP-IR780置于含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡后，再置于RGDC水溶液中浸泡，水洗后真空干燥得Ti-RP-IR780-RGDC。
优选的，步骤S2所述除去表面氧化层的无定型红磷粉末按如下方法制备得到：取无定型红磷粉末置于去离子水中，在190-210℃下反应9-11h，冷却后过滤，用去离子水冲洗后真空干燥。
优选的，步骤S3所述有IR780的二氯甲烷溶液中IR780浓度为0.01-0.03mg/mL。
优选的，步骤S3所述含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液的pH为8-9，其中多巴胺浓度为1.8-2.2mg/mL。
优选的，步骤S3所述RGDC水溶液的浓度为1.8-2.2mg/mL。
更加优选的，步骤S3中，将Ti-RP-IR780置于含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡22-26h后，再置于RGDC水溶液中浸泡22-26h。
本发明第三方面提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对上述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。本发明结合光催化抗菌和光热抗菌的各自优缺点，联合二者进行抗菌治疗提供了一种更加高效的抗菌策略。对于光催化抗菌而言，组织缺氧导致治疗效率降低，可以由光热抗菌弥补。而对于光热抗菌而言，少量活性氧会改变细菌细胞壁和细胞膜的通透性，从而提高细菌的温度敏感性。因此，这种光热和活性氧的联合作用将会很大程度的提高抗菌效率，特别是对生物膜这种无法利用机体免疫力以及抗生素来消除的细菌感染。
除了消除生物膜之外，一种理想的植入体还需要有很好的生物相容性和促成骨能力。由于细菌感染会侵害成骨细胞，从而抑制成骨、促进骨吸收，不利于植入体与周围骨组织进行整合。因此，在消除细菌感染后，植入体表面还应具有促成骨能力，进而加速骨整合，缩短患者恢复周期。由于黑磷具有较高的消光系数和光热转换能力，由此我们预测红磷同样具有一定的光热能力。通过CVD法，无定型红磷粉末在隔绝空气和高温作用下气化，经冷却后可沉积在钛基底表面，形成具有一定结晶性并呈深黑色的红磷膜，从而赋予钛植入体表面光热性能。进一步修饰近红外光敏剂IR780赋予了植入体表面光催化性能。为了促进植入体周围骨组织再生能力，在植入体表面修饰功能性多肽RGDC来促进骨整合。
针对医用钛合金细菌感染和生物惰性是植入体必须解决的两大问题，本发明研究旨在探索一种新型的利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的治疗方法，提高钛合金表面的抗感染能力以及生物活性。
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到，如所述原材料医用钛片、红磷、近红外光敏剂IR780、RGDC多肽等均可市场购买得到。
实施例1
本实施例提供了一种红磷改性钛植入体，所述植入体为表面沉积有红磷的钛片，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，所述红磷模厚度为1.2μm，所述红磷晶体呈多边形，红磷晶相为纤维相，在所述红磷膜上静电吸附有近红外光敏剂IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC多肽。
上述红磷改性钛植入体的制备方法包括如下步骤：步骤一，钛片表面预处理：实验选用直径为6mm，厚度为2mm的医用纯钛。纯钛表面用SiC砂纸(240目到800目)机械打磨至表面光滑，然后分别经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗15分钟，干燥后待用；
步骤二，钛片表面红磷膜制备(Ti-RP)：
首先除去无定型红磷粉末表面氧化层，方法如下：取5g无定型红磷粉末置于含有40mL去离子水的反应釜中，在200℃下反应10h。随后将反应釜冷却至室温并过滤，用去离子冲洗多次后置于真空干燥箱干燥。干燥后的红磷经研磨后置于手套箱内保存。
将处理好的红磷粉末均匀铺平在干锅内，钛片置于红磷上方。将此干锅放入管式炉内，经抽真空通氩气后，通过控制氩气流速调节管内气压为0.03MPa。控制管内温度升温至650℃，保温5h，然后降温至350℃，保温2h。最后将冷却后的样品Ti-RP取出置于手套箱内保存。
通过SEM对Ti-RP的形貌进行观察，SEM结果如图1所示，从图1a-c可见红磷在沉积在钛片表面后成多边形结构，且膜厚约为1.2μm。如图1d所示，红磷沉积在钛片表面后表面呈深黑色。如图1e所示，该红磷膜为纤维相红磷。
步骤三，Ti-RP表面修饰IR780和RGDC多肽(Ti-RP-IR780-RGDC)：室温15～35℃下用10uL含有IR780(0.02mg/mL)的二氯甲烷溶液滴加在Ti-RP表面，室温15～35℃下真空干燥，通过静电作用，将一定量的IR780修饰在Ti-RP表面。随后在pH为8.5并含有2mg/mL多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中室温15～35℃下浸泡24h，在表面进一步修饰聚多巴胺。最后将材料室温15～35℃下浸泡在2mg/mL RGDC水溶液中24h，通过RGDC的巯基与聚多巴胺的麦克加成反应修饰RGDC多肽。经水洗除去未反应RGDC后将Ti-RP-IR780-RGDC置于真空干燥箱室温15～35℃下干燥得红磷改性钛植入体。
为了研究样品的光热性能，将Ti、Ti-RP、Ti-RP-IR780-RGDC进行近红外光照射，各样品的光热性能测试结果如图2所示，通过热成像仪检测可以看出样品表面在沉积了RP后，在近红外光(808nm)照射下有较强的光热性能。
为了研究样品产生单线态氧的能力，对Ti、Ti-RP、Ti-RP-IR780-RGDC样品分别进行了ESR测试，测试结果如图3所示，从图3结果可见在光敏剂IR780的存在下，给予样品近红外光照时有明显的单线态氧产生。
进一步的，本实施例还提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对上述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。
为了评价上述红磷改性钛植入体Ti-RP-IR780-RGDC的抗感染能力以及生物活性，对红磷改性钛植入体Ti-RP-IR780-RGDC进行了体外抗生物膜实验以及体内抗菌实验，实验过程及结果分别如下。
一、体外抗生物膜实验
实验过程：该抗生物膜实验选用金黄色葡萄球菌生物膜模型。分别取150mL菌液(107CFU/mL)于Ti、Ti-RP及Ti-RP-IR780-RGDC表面，相同条件下培养48h，每隔12h换一次培养基。之后，取出样品进行光照或黑暗处理，分为以下7组：Ti、Ti-RP、Ti-RP-IR780-RGDC、Ti+Light(室温)、Ti-RP+Light(50℃)、Ti-RP-IR780-RGDC+Light(25℃)及Ti-RP-IR780-RGDC+Light(50℃)。具体的，所述Ti+Light(室温)指室温条件下对Ti进行808nm光照的实验组，Ti-RP+Light(50℃)指50℃温度条件下对Ti-RP进行808nm光照的实验组，Ti-RP-IR780-RGDC+Light(25℃)指25℃温度条件下对Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照的实验组，Ti-RP-IR780-RGDC+Light(50℃)指50℃温度条件下对Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照的实验组。
样品经808nm激光(1.0W cm-2)光照或黑暗处理后，通过平板涂布法、活/死细菌染色法(LIVE/DEAD BacLight bacteria viability kits)及SEM检测样品表面细菌的死活，计算抗菌率。通过ONPG试剂盒检测细菌细胞膜通透性变化。
实验结果：通过平板涂布法对样品的抗菌行为在体外进行的测试结果如图4所示，在10分钟808nm光照下，Ti-RP-IR780-RGDC+Light对金黄色葡萄球菌生物膜的抗菌率达到了89.3％，说明在光照下该RP膜具有高效快速的杀菌能力。
二、体内抗菌实验
实验过程：选取12周大的SD大鼠作为了体内实验对象。实验分为Ti+Light和Ti-RP-IR780-RGDC+Light两组。然后将表面长有金黄色葡萄球菌生物膜的两组样品分别植入大鼠的膝关节。植入2天后，对大鼠的膝关节进行808nm光照处理。14天将大鼠进行安乐死，并取出样品进行平板涂布实验计算体内抗菌率，取样品周围组织进行H&E和Giemsa染色，观察炎症反应。
实验结果：为了研究材料在体内的抗菌能力，将表面附着有金黄色葡萄球菌生物膜的材料植入SD大鼠小腿胫骨进行测试，结果如图5所示，通过平板涂布法计算出Ti-RP-IR780-RGDC+light的抗菌率达到了96.2％，说明在体内，该材料依然具备快速光照消除金黄色葡萄球菌生物膜的能力。
为了分析植入体周围骨组织的炎症反应，对周围骨组织进行组织切片并用H&E染色。H&E染色结果如图6所示，光照后Ti-RP-IR780-RGDC+light组相比对照组Ti+Light炎症反应明显降低。Giemsa染色结果如图7所示，相应骨组织周围的细菌数量也进一步降低。通过对炎症百分比的统计，统计结果如图8所示，从图8可以看出Ti-RP-IR780-RGDC+light的炎症细胞百分比明显下降。进一步通过植入部位的光学图片(图9)可以看出，Ti+Light在植入部位出现了明显的化脓和炎症感染，而Ti-RP-IR780-RGDC+Light组并没有出现上述现象，说明Ti-RP-IR780-RGDC+Light表面的细菌生物膜已被消除。
实施例2
本实施例提供了一种红磷改性钛植入体，所述植入体为表面沉积有红磷的钛片，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，所述红磷模厚度为1.4μm，所述红磷晶体呈多边形，红磷晶相为纤维相，在所述红磷膜上静电吸附有近红外光敏剂IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC多肽。
上述红磷改性钛植入体的制备方法包括如下步骤：
步骤一，钛片表面预处理：实验选用直径为6mm，厚度为2mm的医用纯钛。纯钛表面用SiC砂纸(240目到800目)机械打磨至表面光滑，然后分别经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗15分钟，干燥后待用；
步骤二，钛片表面红磷膜制备(Ti-RP)：
首先除去无定型红磷粉末表面氧化层，方法如下：取5g无定型红磷粉末置于含有40mL去离子水的反应釜中，在210℃下反应9h。随后将反应釜冷却至室温并过滤，用去离子冲洗多次后置于真空干燥箱室温20℃下干燥。干燥后的红磷经研磨后置于手套箱内保存。
将处理好的红磷粉末均匀铺平在干锅内，钛片置于红磷上方。将此干锅放入管式炉内，经抽真空通氩气后，通过控制氩气流速调节管内气压为0.04MPa。控制管内温度升温至660℃，保温4h，然后降温至340℃，保温2.5h。最后将冷却后的样品Ti-RP取出置于手套箱内保存。
步骤三，Ti-RP表面修饰IR780和RGDC多肽(Ti-RP-IR780-RGDC)：用10μL含有IR780(0.03mg/mL)的二氯甲烷溶液滴加在Ti-RP表面，室温20℃下真空干燥，通过静电作用，将一定量的IR780修饰在Ti-RP表面。随后在pH为8.5并含有2.2mg/mL多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中室温20℃下浸泡26h，在表面进一步修饰聚多巴胺，使多巴胺在Ti-RP-IR780表面聚合成膜。最后将材料室温20℃下浸泡在2.2mg/mL RGDC水溶液中26h，通过RGDC的巯基与聚多巴胺的麦克加成反应修饰RGDC多肽。经水洗除去未反应RGDC后将Ti-RP-IR780-RGDC置于真空干燥箱室温20℃下干燥得红磷改性钛植入体。
进一步的，本实施例还提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对上述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。
所得红磷改性钛植入体Ti-RP-IR780-RGDC的抗感染能力以及生物活性与实施例一基本一致。
实施例三
本实施例提供了一种红磷改性钛植入体，所述植入体为表面沉积有红磷的钛片，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，所述红磷模厚度为1.5μm，所述红磷晶体呈多边形，红磷晶相为纤维相，在所述红磷膜上静电吸附有近红外光敏剂IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC多肽。
上述红磷改性钛植入体的制备方法包括如下步骤：
步骤一，钛片表面预处理：实验选用直径为6mm，厚度为2mm的医用纯钛。纯钛表面用SiC砂纸(240目到800目)机械打磨至表面光滑，然后分别经丙酮、乙醇、去离子水超声清洗15分钟，干燥后待用；
步骤二，钛片表面红磷膜制备(Ti-RP)：
首先除去无定型红磷粉末表面氧化层，方法如下：取5g无定型红磷粉末置于含有40mL去离子水的反应釜中，在195℃下反应11h。随后将反应釜冷却至室温25℃并过滤，用去离子冲洗多次后置于真空干燥箱室温25℃下干燥。干燥后的红磷经研磨后置于手套箱内保存。
将处理好的红磷粉末均匀铺平在干锅内，钛片置于红磷上方。将此干锅放入管式炉内，经抽真空通氩气后，通过控制氩气流速调节管内气压为0.02MPa。控制管内温度升温至640℃，保温6h，然后降温至360℃，保温1.5h。最后将冷却后的样品Ti-RP取出置于手套箱内保存。
步骤三，Ti-RP表面修饰IR780和RGDC多肽(Ti-RP-IR780-RGDC)：用10μL含有IR780(0.01mg/mL)的二氯甲烷溶液滴加在Ti-RP表面，室温25℃下真空干燥，通过静电作用，将一定量的IR780修饰在Ti-RP表面。随后在pH为8.5并含有1.8mg/mL多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中室温25℃下浸泡22h，在表面进一步修饰聚多巴胺，使多巴胺在Ti-RP-IR780表面聚合成膜。最后将材料室温25℃下浸泡在1.8mg/mL RGDC水溶液中22h，通过RGDC的巯基与聚多巴胺的麦克加成反应修饰RGDC多肽。经水洗除去未反应RGDC后将Ti-RP-IR780-RGDC置于真空干燥箱室温25℃下干燥得红磷改性钛植入体。
进一步的，本实施例还提供了一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对上述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。
所得红磷改性钛植入体Ti-RP-IR780-RGDC的抗感染能力以及生物活性与实施例一基本一致。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种红磷改性钛植入体，其特征在于：所述植入体为表面沉积有红磷的金属钛，所述红磷沉积在钛表面形成红磷膜，在所述红磷膜上静电吸附有IR780，吸附有IR780的红磷膜外附着有聚多巴胺膜，所述聚多巴胺膜上通过化学键结合RGDC。
2.如权利要求1所述的红磷改性钛植入体，其特征在于：所述红磷模厚度为1.0-1.5μm，所述红磷晶体呈多边形，红磷晶相为纤维相。
3.一种红磷改性钛植入体的制备方法，步骤包括：
S1、钛表面预处理：将纯钛表面打磨光滑，超声清洗后干燥待用；
S2、Ti-RP制备：将步骤S1所得钛置于除去表面氧化层的无定型红磷粉末上，在气压0.02-0.04MPa的惰性气体氛围下升温至640-660℃，保温4-6h，然后降温至340-360℃，保温1.5-2.5h，冷却后得Ti-RP；
S3、Ti-RP-IR780-RGDC制备：将含有IR780的二氯甲烷溶液滴加至Ti-RP表面，真空干燥得Ti-RP-IR780，将Ti-RP-IR780置于含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡后，再置于RGDC水溶液中浸泡，水洗后真空干燥得Ti-RP-IR780-RGDC。
4.如权利要求3所述的红磷改性钛植入体的制备方法，其特征在于：步骤S2所述除去表面氧化层的无定型红磷粉末按如下方法制备得到：取无定型红磷粉末置于去离子水中，在190-210℃下反应9-11h，冷却后过滤，用去离子水冲洗后真空干燥。
5.如权利要求3所述的红磷改性钛植入体的制备方法，其特征在于：步骤S3所述含有IR780的二氯甲烷溶液中IR780的浓度为0.01-0.03mg/mL。
6.如权利要求3所述的红磷改性钛植入体的制备方法，其特征在于：步骤S3所述含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液的pH为8-9，其中多巴胺浓度为1.8-2.2mg/mL。
7.如权利要求3所述的红磷改性钛植入体的制备方法，其特征在于：步骤S3所述RGDC水溶液的浓度为1.8-2.2mg/mL。
8.如权利要求6或7所述的红磷改性钛植入体的制备方法，其特征在于：步骤S3中，将Ti-RP-IR780置于含有多巴胺的Tris-HCl缓冲溶液中浸泡22-26h后，再置于RGDC水溶液中浸泡22-26h。
9.一种利用近红外快速消除骨植入体表面细菌生物膜的方法，步骤包括：对如权利要求3所述红磷改性钛植入体的制备方法制备得到的Ti-RP-IR780-RGDC进行808nm光照处理。
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