CN109652783B - 骨科植入式支架材料及其制备方法和应用 - Google Patents

骨科植入式支架材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种骨科植入式支架材料及其制备方法和应用。该骨科植入式支架材料的制备方法包括如下步骤：使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层，前驱体气源选自苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种，所述基体材料为多孔结构或纤维结构；对薄膜层进行表面改性处理，得到骨科植入式支架材料。上述制备方法制备得到的骨科植入式支架材料兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及压缩强度。

Description

骨科植入式支架材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及医疗器械领域，特别是涉及一种骨科植入式支架材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前用于骨修复的材料主要分为以下几种：一、天然骨材料；二、医用金属材料；三、医用生物陶瓷；四、医用高分子聚合物；五、医用复合材料。目前骨科移植最常用的是自体骨，但自体骨来源有限，同时会造成骨缺损。金属骨骼力学比人骨高一个数量级，但是却容易造成应力遮蔽而导致移植处骨重塑降解，最终松动。目前最新研究的生物相容性可降解支架能够与机体反应，并在骨再生的同时降解支架，用自身骨组织替换支架。虽然，相互连通的多孔隙结构有利于细胞爬行，且有利于营养输送，从而能够有效促进骨组织再生，但是其力学强度明显不足。而理想的骨科植入式支架应同时具有良好的生物相容性、骨诱导性以及压缩强度。
发明内容
基于此，有必要提供一种兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及较好的压缩强度的骨科植入式支架材料的制备方法。
此外，该提供一种骨科植入式支架材料及其应用。
一种骨科植入式支架材料的制备方法，包括如下步骤：
使用前驱体气源对所述预处理的所述基体材料进行真空镀膜处理，以在所述基体材料上形成薄膜层，所述前驱体气源选自苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种，所述基体材料为多孔结构或纤维结构；及
对所述薄膜层进行表面改性处理，以得到所述骨科植入式支架材料，其中，所述对所述薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：在氧化性气氛或还原性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理；或者，所述对所述薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡于改性试剂中，然后用紫外光照射，接着将所述形成有所述薄膜层的所述基体材料取出干燥，其中，所述改性试剂中含有磷脂类化合物和光引发剂。
在其中一个实施例中，所述在氧化性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤之后，还包括将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡在改性溶液中，接着将所述形成有所述薄膜层的所述基体材料取出干燥的步骤，其中，所述改性溶液含有硅烷偶联剂。
其中一个实施例中，所述将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡在改性溶液中的步骤中，浸泡时间为10分钟～30分钟。
在其中一个实施例中，所述氧化性气氛为含有氧气和保护性气体的气氛；所述还原性气氛为含有氨气、氢气和保护性气体的气氛；
及/或，所述在氧化性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤中，所述等离子体处理的功率为100W～500W，处理时间为1分钟～5分钟；所述在还原性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤中，所述等离子体处理的功率为100W～500W，处理时间为1分钟～10分钟。
在其中一个实施例中，所述磷脂类化合物选自卵磷脂、磷酸甘油酯及鞘磷脂中的一种；
及/或，所述光引发剂选自2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮及二苯甲酮中中的一种；
及/或，所述紫外照射的波长为190纳米～400纳米，功率密度为50mW/cm2～200mW/cm2，照射时间10分钟～60分钟；
及/或，所述基体材料选自纤维素、壳聚糖、海绵及聚氨酯泡沫中的一种。
在其中一个实施例中，所述使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理的步骤之前，还包括在所述基体材料上附着引发剂以对所述基体材料进行预处理的步骤。
在其中一个实施例中，所述在所述基体材料上附着引发剂的步骤包括：将所述基体材料浸泡在含有所述引发剂的溶液中，然后干燥；其中，所述含有所述引发剂的溶液中的所述引发剂的质量百分含量为0.1％～20％；
及/或，所述引发剂选自偶氮二异丁氰及过氧化苯甲酰中的一种。
在其中一个实施例中，所述前驱体气源包括苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体；
及/或，所述丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯中的一种；
及/或，所述派瑞林单体选自派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D及派瑞林F中的至少一种；
及/或，所述真空镀膜处理时的温度为45℃～100℃；
及/或，所述真空镀膜处理时的腔体压力为1Pa～50Pa；
及/或，所述真空镀膜处理时的真空度低于100Pa；
及/或，所述薄膜层的厚度为1微米～100微米。
上述骨科植入式支架材料的制备方法制备得到的骨科植入式支架材料。
上述骨科植入式支架材料在制备医疗器械中的应用。
上述骨科植入式支架材料的制备方法的基体材料为多孔结构或纤维结构，多孔结构或纤维结构有利于细胞在支架材料表面黏附和爬行，且有利于营养输送，能够有效促进骨组织再生，以使支架具有较好的骨诱导性；而在基体材料上形成薄膜层之前先在基体材料上附着引发剂，能够增加薄膜层与基体材料的粘结强度，使得薄膜层能够很好地粘结在一起，使用苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种作为前驱体气源形成薄膜层来增强基体多孔结构或纤维结构材料的力学强度；而采用上述方法对薄膜层进行表面改性处理，以使后续支架材料被植入组织后，组织细胞能够很好地附着在薄膜层上，并且有利于细胞的生长，具有很好的生物相容性，因此，使得上述方法制备得到的骨科植入式支架材料能够兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及较好的压缩强度。
附图说明
图1为实施例1的骨科植入式支架材料的压缩强度测试图；
图2为对比例2的骨科植入式支架材料的压缩强度测试图；
图3为分别加入有种植细胞的实施例1、12、23、34及45的骨科植入式支架材料的CCK-8试剂盒、分别加入有种植细胞的对比例1～3的骨科植入式支架材料的CCK-8试剂盒、阴性对照的CCK-8试剂盒以及阳性对照的CCK-8试剂盒的细胞增殖曲线图；
图4a为对比例1的骨科植入式支架材料的细胞黏附情况图；
图4b为实施例1的骨科植入式支架材料的细胞黏附情况图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
一实施方式的骨科植入式支架材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤S110：使引发剂吸附在基体材料上，得到预处理的基体材料。
其中，基体材料为多孔结构或纤维结构，多孔结构或纤维结构的基体材料有利于细胞在支架材料的表面黏附和爬行生长以及营养物质的输送，且多孔结构或纤维结构的基体材料有利于降低支架材料的重量。具体地，基体材料为纤维素、壳聚糖、海绵及聚氨酯泡沫中的一种。
其中，引发剂可以为本领域常用的引发剂。具体地，引发剂选自偶氮二异丁氰(Azodiisobutyronitrile，AIBN)及过氧化苯甲酰(Benzoyl peroxide，BPO)中的一种。这两种引发剂能够更有利于增加薄膜层与基体材料的粘结强度，且该两种物质成本较低，有利于降低生产成本。
在其中一个实施例中，在基体材料上附着引发剂的步骤包括：将基体材料浸泡在含有引发剂的溶液中，然后干燥以使溶剂挥发掉。具体地，含有引发剂的溶液中的引发剂的质量百分含量为0.1％～20％，浓度过低会导致基体材料上吸附的引发剂过少，而起不到效果，浓度20％的引发剂已经饱和。进一步地，含有引发剂的溶液中的引发剂的质量百分含量为2％。将基体材料浸泡在含有引发剂的溶液中的步骤中，浸泡时间在1分钟以上，优选为5分钟。干燥的温度为20℃～50℃，进一步为25℃。干燥时间为1小时～24小时，在其中一个实施例中，干燥时间为5小时。
具体地，含有引发剂的溶液中的溶剂可以能够溶剂AIBN和BPO的任何溶剂。具体地，含有引发剂的溶液中的溶剂选自甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、石油醚及苯胺中的至少一种。更具体地，含有引发剂的溶液为引发剂与溶剂的混合液。
需要说明的是，在基体材料上附着引发剂的方法不限于为上述浸泡的方法，还可以采用涂覆等方式，只要能够在基体材料上附着引发剂即可；步骤S110能够增加后续薄膜层与基体材料之间的粘结强度，步骤S110可以省略。
步骤S120：使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层。
其中，前驱体气源选自苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种。这三种材料能够在真空镀膜中形成均匀的、敷形(保形)的加强膜。它们本身的材料强度也高，能够形成力学强度较好的薄膜层，有利于增加支架材料的力学强度。具体地，前驱体气源包括苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体。派瑞林单体的敷形性较好，但是价格昂贵，通过将三种物质共同作为前驱体气源不仅能够使薄膜层具有较好的力学强度，而且生产成本适宜。进一步地，按照质量百分含量计，前驱体气源包括0.1％～80％的苯乙烯、0.1％～50％的丙烯酸酯类及10％～90％的派瑞林单体。
具体地，丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯中的一种。派瑞林单体选自派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D及派瑞林F中的至少一种。
具体地，真空镀膜处理时的温度为45℃～100℃，该温度有利于薄膜层的快速生长，进一步为55℃；真空镀膜处理时的腔体压力为1Pa～50Pa，该腔体压力有利于薄膜层的快速生长，在其中一个实施例中，腔体压力为5Pa；真空镀膜处理时的真空度低于100Pa，以保证薄膜层具有较好的质量，进一步为0.1Pa～5Pa；薄膜层的厚度为1微米～100微米，薄膜层的厚度对薄膜层的力学性能有影响，厚度越厚，力学强度越高，但是成本就越高，该厚度范围不仅能够保证薄膜层具有足够的力学性能，还能够使得支架材料具有较为合适的生产成本。在其中一个实施例中，薄膜层的厚度20微米。
步骤S130：对薄膜层进行表面改性处理，以得到骨科植入式支架材料。
在其中一个实施例中，对薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：在氧化性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理。在氧化性气氛中对薄膜层进行等离子体处理能够打断薄膜层原来的键以形成共价键，从而对薄膜层起到活化作用，以提高薄膜层的表面能，以使后续支架材料被植入组织后，组织细胞能够很好地粘附在薄膜层上，并且有利于细胞的生长。
具体地，在氧化性气氛中对薄膜层进行等离子体处理的步骤中，等离子体处理的功率为100W～500W，处理时间为1分钟～5分钟；氧化性气氛为含有氧气的气氛，进一步地，氧化性气氛为含有氧气和保护性气体的气氛，更进一步地，氧化性气氛为由氧气和氩气组成的气氛。其中，氧气和氩气的体积比为1∶4～2∶1。
进一步地，在氧化性气氛中对薄膜层进行等离子体处理的步骤之后，还包括将形成有薄膜层的基体材料浸泡在改性溶液中，接着将形成有薄膜层的基体材料取出干燥的步骤。其中，浸泡时间为10分钟～30分钟。改性溶液含有硅烷偶联剂。具体地，改性溶液为硅烷偶联剂的水溶液，或者，改性溶液为硅烷偶联剂的甲醇溶液。
在另一个实施例中，对薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：在还原性气氛中对薄膜层进行等离子体处理。在还原性气氛中对薄膜层在还原性气氛进行等离子体处理能够在薄膜层的表面植入极性键，以达到提高薄膜层的表面能，以使后续支架材料被植入组织后，组织细胞能够很好地粘附在薄膜层上，并且有利于细胞的生长。
具体地，在还原性气氛中对薄膜层进行等离子体处理的步骤中，等离子体处理的功率为100W～500W，处理时间为1分钟～10分钟；还原性气氛为含有还原性气体和保护性气体的气氛，进一步地，还原性气氛为含有氨气、氢气和保护性气体的气氛，更进一步地，还原性气氛为由氨气、氢气和保护性气体共同组成的气氛。其中，保护性气体为氩气、氮气等。氨气、氢气和保护性气体的体积比为1∶1∶0.5～1∶1∶2。
在又一个实施例中，对薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：将形成有薄膜层的基体材料浸泡于改性试剂中，然后用紫外光照射，接着将形成有薄膜层的基体材料取出干燥。其中，改性试剂中含有磷脂类化合物和光引发剂。通过使用紫外光照射浸泡在含有磷脂类化合物和光引发剂的改性试剂中的形成有薄膜层的基体材料，能够提高薄膜层的表面能，以使后续支架材料被植入组织后，组织细胞能够很好地粘附在薄膜层上，并且有利于细胞的生长。
具体地，改性试剂的制备步骤包括：将磷脂类化合物和光引发剂溶解在无水乙醇中，得到改性试剂。
其中，改性试剂中，磷脂类化合物和光引发剂的质量比为1∶5～5∶1。改性试剂中，磷酯类化合物的质量百分浓度为1％～5％，光引发剂的质量百分浓度为1％～5％。
具体地，紫外照射的波长为190纳米～400纳米，功率密度为100mW/cm2，照射时间为10分钟～60分钟。
具体地，光引发剂选自2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷(TPO)、异丙基硫杂蒽酮(ITX)及二苯甲酮(BP)中的一种；磷脂类化合物选自卵磷脂、磷酸甘油酯及鞘磷脂中的一种。
上述骨科植入式支架材料的制备方法的基体材料为多孔结构或纤维结构，多孔结构或纤维结构有利于细胞在支架材料表面黏附和爬行，且有利于营养输送，能够有效促进骨组织再生，以使支架具有较好的骨诱导性；使用苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种作为前驱体气源形成薄膜层来增强基体多孔结构或纤维结构材料的力学强度；而采用上述方法对薄膜层进行表面改性处理，以使后续支架材料被植入组织后，组织细胞能够很好地附着在薄膜层上，并且有利于细胞的生长，具有很好的生物相容性，因此，使得上述方法制备得到的骨科植入式支架材料能够兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及压缩强度。
而真空镀膜这种方式才能使膜层材料均匀地涂覆(保形性)在多孔材料的每一个空隙上，从而有效地提高复合材料的压缩强度；2)前驱体气源材料，尤其是派瑞林材料本身就具有良好的生物兼容性(相比于其他的高分子材料而言)。
而在基体材料上形成薄膜层之前先在基体材料上附着引发剂，能够增加薄膜层与基体材料的粘结强度，使得薄膜层能够很好地粘结在一起。
一实施方式的骨科植入式支架材料，由上述骨科植入式支架材料的制备方法制备得到，因此，该骨科植入支架材料兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及压缩强度。该骨科植入式支架材料的密度为1g/cm3以下。
上述骨科植入式支架材料能够用于制备医疗器械，使得该医疗器械能够兼具良好的生物相容性、较好的骨诱导性以及压缩强度。
以下为具体实施例部分(以下实施例如无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其它未明确指出的组分。)：
实施例1～11
实施例1～11的骨科植入式支架材料的制备过程具体如下：
(1)将基体材料在引发剂溶液中浸泡t1分钟，然后在T1℃下干燥t2小时以使溶剂挥发掉，得到预处理的基体材料，其中，基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间t1、干燥温度T1及干燥时间t2如表1所示。
(2)使用前驱体气源对步骤(1)得到的预处理的基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成厚度为D1微米的薄膜层。其中，真空镀膜处理的工艺参数及薄膜层厚度D1如表2所示，各实施例的前驱体气源的组成如表3所示。
(3)将步骤(2)形成有前驱体的基体材料置于等离子体发生器中对薄膜层进行等离子体处理，得到骨科植入式支架材料，其中，等离子体处理的工艺参数如表2所示。
表1
Figure BDA0001967247540000101
Figure BDA0001967247540000111
注：表1中的引发剂浓度指的是引发剂溶液中的引发剂的质量百分浓度。
表2
Figure BDA0001967247540000112
Figure BDA0001967247540000121
表3
Figure BDA0001967247540000122
实施例12～22
实施例12～22的骨科植入式支架材料的制备过程具体如下：
(1)将基体材料在引发剂溶液中浸泡t3分钟，然后在T2℃下干燥t4小时以使溶剂挥发掉，得到预处理的基体材料，其中，基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间t3、干燥温度T2及干燥时间t4如表4所示。
(2)使用前驱体气源对步骤(1)得到的预处理的基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成厚度为D2微米的薄膜层。其中，真空镀膜处理的工艺参数及薄膜层厚度D2如表5所示，各实施例的前驱体气源的组成如表6所示。
(3)将步骤(2)形成有前驱体的基体材料置于等离子体发生器中对薄膜层进行等离子体处理，得到骨科植入式支架材料，其中，等离子体处理的工艺参数如表5所示。
表4
Figure BDA0001967247540000131
Figure BDA0001967247540000141
注：表4中的引发剂浓度指的是引发剂溶液中的引发剂的质量百分浓度。
表5
Figure BDA0001967247540000142
Figure BDA0001967247540000151
表6
Figure BDA0001967247540000152
实施例23～33
实施例23～33的骨科植入式支架材料的制备过程具体如下：
(1)将基体材料在引发剂溶液中浸泡t5分钟，然后在T3℃下干燥t6小时以使溶剂挥发掉，得到预处理的基体材料，其中，基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间t5、干燥温度T3及干燥时间t6如表7所示。
(2)使用前驱体气源对步骤(1)得到的预处理的基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成厚度为D3微米的薄膜层。其中，真空镀膜处理的工艺参数及薄膜层厚度D3如表8所示，各实施例的前驱体气源的组成如表9所示。
(3)将步骤(2)形成有前驱体的基体材料浸泡在改性试剂中，然后用紫外光照射浸泡在改性试剂中的形成有前驱体的基体材料，再将形成有薄膜层的基体材料取出干燥，得到骨科植入式支架材料。其中，改性试剂的制备步骤为：将磷脂类化合物和光引发剂溶解在无水乙醇中，得到改性试剂。各实施例的紫外光照射的工艺参数、磷脂类化合物和光引发剂如表8所示。
表7
Figure BDA0001967247540000161
Figure BDA0001967247540000171
注：表7中的引发剂浓度指的是引发剂溶液中的引发剂的质量百分浓度。
表8
Figure BDA0001967247540000172
其中，表8中的“磷脂类化合物与光引发剂的质量百分浓度”一列，前面为磷酯类化合物的质量百分浓度，后面为光引发剂的质量百分浓度，例如，实施例24的“磷脂类化合物与光引发剂的质量百分浓度”一列中的“1％，5％”表示的即为磷酯类化合物的质量百分浓度为1％，光引发剂的质量百分浓度5％。
表9
Figure BDA0001967247540000173
Figure BDA0001967247540000181
实施例34～44
实施例34～44的骨科植入式支架材料的制备过程具体如下：
分别将实施例1～11的步骤(3)得到的骨科植入式支架材料作为实施例34～44的处理材料，将处理材料浸泡在改性溶液中，再将骨科植入式支架材料取出干燥，分别得到实施例33～44的骨科植入式支架材料，其中，各实施例的改性溶液及浸泡时间t7如表10所示。
表10
Figure BDA0001967247540000182
Figure BDA0001967247540000191
实施例45
本实施例的骨科植入式支架材料的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，本实施例没有步骤(1)，也即本实施例的步骤为：
(1)使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层。其中，本实施例的基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间、干燥温度及干燥时间均与实施例1相同。
(2)将步骤(1)形成有前驱体的基体材料置于等离子体发生器中对薄膜层进行等离子体处理，其中，本实施例的等离子体处理的工艺参数与实施例1相同。
实施例46
本实施例的骨科植入式支架材料的制备过程与实施例12大致相同，区别在于，本实施例没有步骤(1)，也即本实施例的步骤为：
(1)使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层。其中，本实施例的基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间、干燥温度及干燥时间均与实施例12相同。
(2)将步骤(1)形成有前驱体的基体材料置于等离子体发生器中对薄膜层进行等离子体处理，其中，本实施例的等离子体处理的工艺参数与实施例12相同。
实施例47
本实施例的骨科植入式支架材料的制备过程与实施例23大致相同，区别在于，本实施例没有步骤(1)，也即本实施例的步骤为：
(1)使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层。其中，本实施例的基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间、干燥温度及干燥时间均与实施例23相同。
(2)形成有前驱体的基体材料浸泡在改性试剂中，然后用紫外光照射浸泡在改性试剂中的形成有前驱体的基体材料，再将形成有薄膜层的基体材料取出干燥，得到骨科植入式支架材料。其中，改性试剂的制备步骤为：将磷脂类化合物和光引发剂溶解在无水乙醇中，得到改性试剂。本实施例的紫外光照射的工艺参数、磷脂类化合物和光引发剂与实施例23相同。
对比例1
对比例1的骨科植入式支架材料的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，对比例1没有步骤(3)，也即对比例1的步骤为：
(1)将基体材料在引发剂溶液中浸泡，然后干燥以使溶剂挥发掉，得到预处理的基体材料，其中，对比例1的基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间、干燥温度及干燥时间均与实施例1相同。
(2)使用前驱体气源对步骤(1)得到的预处理的基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层，得到骨科植入式支架材料。其中，对比例1的真空镀膜处理的工艺参数、薄膜层厚度D1、前驱体气源的组成均与实施例1相同。
对比例2
对比例2的骨科植入式支架材料未经任何处理的纤维素，即为实施例1的步骤(1)使用的基体材料。
对比例3
对比例3的骨科植入式支架材料的制备过程与实施例12大致相同，区别在于，对比例3没有步骤(3)，也即对比例3的步骤为：
(1)将基体材料在引发剂溶液中浸泡，然后干燥以使溶剂挥发掉，得到预处理的基体材料，其中，对比例3的基体材料、引发剂溶液的浓度及组成、浸泡时间、干燥温度及干燥时间均与实施例12相同。
(2)使用前驱体气源对步骤(1)得到的预处理的基体材料进行真空镀膜处理，以在基体材料上形成薄膜层，得到骨科植入式支架材料。其中，对比例3的真空镀膜处理的工艺参数、薄膜层厚度D1、前驱体气源的组成均与实施例12相同。
对比例4
对比例4的骨科植入式支架材料未经任何处理的海绵，即为实施例12的步骤(1)使用的海绵。
对比例5
对比例5的骨科植入式支架材料未经任何处理的壳聚糖。
对比例6
对比例6的骨科植入式支架材料未经任何处理的聚氨酯泡沫。
测试：
(1)参照GB/T 17200测试实施例1～47及对比例1～6的骨科植入式支架材料的压缩强度。(2)参照GB/T 1033-1986测试实施例1～47及对比例1～6的骨科植入式支架材料的密度。
其中，实施例1～47及对比例1～6的骨科植入式支架材料的压缩强度、拉伸强度及密度如表11所示。
表11
Figure BDA0001967247540000221
Figure BDA0001967247540000231
从表11中可以看出，实施例1～47的骨科植入式支架材料的压缩强度至少为0.06MPa，密度均为1g/cm3以下，薄膜层的厚度越厚，骨科植入式支架材料的密度越高压缩强度也越大；骨科植入式支架材料的密度和压缩强度基本不受镀膜(薄膜层)前预处理(附着引发剂)和镀膜后的改性处理(等离子体处理、紫外光照处理、偶联剂处理)的影响。
其中，实施例1、6、11、13、17、20、23、27、31、34、39、44、45及47的骨科植入式支架材料的压缩强度相对于对比例2的骨科植入式支架材料的压缩强度均有大幅度提高；实施例2、5、7、9、12、16、24、28、32、35、38、40、42及46的骨科植入式支架材料的压缩强度相对于对比例4的骨科植入式支架材料的压缩强度均有大幅度提高；实施例3、8、10、14、18、21、25、29、33、36、41、及43的骨科植入式支架材料的压缩强度相对于对比例5的骨科植入式支架材料的压缩强度均有大幅度提高；实施例4、15、19、22、26、30及37的骨科植入式支架材料的压缩强度相对于对比例6的骨科植入式支架材料的压缩强度均有大幅度提高。
图1和图2分别为实施例1和对比例2的骨科植入式支架材料的压缩强度测试图，从图1和图2中可以看出，实施例1的骨科植入式支架材料具有远远高于对比例2的压缩强度，这说明，通过镀膜处理能够极大地提高了基体材料的压缩强度。且在压缩应变为0.5mm/mm处，骨科植入式支架材料的压缩强度从镀膜的基体材料的0.2MPa提高到8.30MPa。
(3)细胞增殖实验：
采用CCK-8(Cell Counting Kit-8)试剂盒进行测试。CCK-8试剂盒是一种基于WST-8而广泛应用于细胞增殖和细胞毒性的快速、高灵敏度、无放射性的比色检测试剂盒。CCK-8试剂盒中含有WST-8(化学名为2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2，4-二磺酸苯)-2H-四唑单钠盐)，它在电子载体1-甲氧基-5-甲基吩嗪硫酸二甲酯(1-MethoxyPMS)的作用下被细胞线粒体中的脱氢酶还原为具有高度水溶性的黄色甲臜产物(Formazan)。生成的甲臜物的数量与活细胞的数量成正比。用酶联免疫检测仪在450nm波长处测定其光吸收值(OD值)，可间接反映活细胞数量。细胞增殖越多越快，则颜色越深。对于同样的细胞，颜色的深浅(生成的formazan量)和细胞数目呈线性关系。在本实验中，将没有加入细胞的CCK-8试剂盒为阴性对照实验，将没有放入任何支架材料且仅加入有细胞的CCK-8试剂盒作为阳性对照实验。
其中，实施例1～47及对比例1～6的骨科植入式支架材料在细胞种植后第1天、第3天和第7天的细胞增殖率，如表12所示。
表12
Figure BDA0001967247540000251
Figure BDA0001967247540000261
从表12中可以看出，实施例1～47的骨科植入式支架材料在细胞种植后第1天、第3天和第7天的OD值分别至少为1.696％、1.697％及1.690％，具有较高的细胞增殖率。
图3为分别加入有种植细胞的实施例1、12、23、34及45的骨科植入式支架材料的CCK-8试剂盒、分别加入有种植细胞的对比例1～3的骨科植入式支架材料的CCK-8试剂盒、阴性对照的CCK-8试剂盒以及阳性对照的CCK-8试剂盒的细胞增殖曲线图，其中，横坐标指的是天数，即在细胞种植过后，第1天、第3天及第7天对其进行一次检测，来观察细胞随着时间数量的变化。纵坐标为吸光度OD值。从图3中可以看出，步骤3的表面改性处理能够大幅提升细胞的生长。
(4)细胞黏附实验步骤：每个孔板里放置一张剪好的样品(骨科植入式支架材料)，然后种植细胞，待生长一定时间后，将样品取出，并用PBS(PBS是磷酸缓冲盐溶液，phosphate buffer saline)润洗，然后观测细胞黏附的情况。
将实施例1和对比例1的骨科植入式支架材料进行上述细胞黏附实验，图4a为对比例1的骨科植入式支架材料的细胞黏附情况图，图4b为实施例1的骨科植入式支架材料的细胞黏附情况图。从图4a和图4b的实验结果可以明显看出，实施例1的骨科植入式支架材料的表面黏附了大量的细胞，而对比例1的骨科植入式支架材料的表面上仅仅黏附了少量细胞。
其中，实施例2～47的骨科植入式支架材料的细胞黏附情况与实施例1的细胞黏附情况相似，在此不再赘述。
上述细胞增殖实验及细胞粘附实验中可以看出，实施例1～47的骨科植入式支架材料有利于细胞的粘附和生长，具有较好的生物相容性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理，以在所述基体材料上形成薄膜层，所述前驱体气源选自苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体中的至少一种，所述基体材料为多孔结构或纤维结构；及
对所述薄膜层进行表面改性处理，以得到所述骨科植入式支架材料，其中，所述对所述薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：在氧化性气氛或还原性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理；或者，所述对所述薄膜层进行表面改性处理的步骤包括：将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡于改性试剂中，然后用紫外光照射，接着将所述形成有所述薄膜层的所述基体材料取出干燥，其中，所述改性试剂中含有磷脂类化合物和光引发剂。
2.根据权利要求1所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述在氧化性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤之后，还包括将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡在改性溶液中，接着将所述形成有所述薄膜层的所述基体材料取出干燥的步骤，其中，所述改性溶液含有硅烷偶联剂。
3.根据权利要求2所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述将形成有所述薄膜层的所述基体材料浸泡在改性溶液中的步骤中，浸泡时间为10分钟~30分钟。
4.根据权利要求1所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述氧化性气氛为含有氧气和保护性气体的气氛；所述还原性气氛为含有氨气、氢气和保护性气体的气氛；
及/或，所述在氧化性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤中，所述等离子体处理的功率为100W~500W，处理时间为1分钟~5分钟；所述在还原性气氛中对所述薄膜层进行等离子体处理的步骤中，所述等离子体处理的功率为100W~500W，处理时间为1分钟~10分钟。
5.根据权利要求1所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述磷脂类化合物选自卵磷脂、磷酸甘油酯及鞘磷脂中的一种；
及/或，所述光引发剂选自2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化磷、异丙基硫杂蒽酮及二苯甲酮中的一种；
及/或，所述紫外光照射的波长为190纳米~400纳米，功率密度为50 mW/cm2~200 mW/cm2，照射时间10分钟~60分钟；
及/或，所述基体材料选自纤维素、壳聚糖、海绵及聚氨酯泡沫中的一种。
6.根据权利要求1~5任一项所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述使用前驱体气源对基体材料进行真空镀膜处理的步骤之前，还包括在所述基体材料上附着引发剂以对所述基体材料进行预处理的步骤。
7.根据权利要求6所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述在所述基体材料上附着引发剂的步骤包括：将所述基体材料浸泡在含有所述引发剂的溶液中，然后干燥；其中，所述含有所述引发剂的溶液中的所述引发剂的质量百分含量为0.1%~20%；
及/或，所述引发剂选自偶氮二异丁氰及过氧化苯甲酰中的一种。
8.根据权利要求1~5任一项所述的骨科植入式支架材料的制备方法，其特征在于，所述前驱体气源包括苯乙烯、丙烯酸酯类及派瑞林单体；
及/或，所述丙烯酸酯类选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯及丙烯酸乙酯中的一种；
及/或，所述派瑞林单体选自派瑞林C、派瑞林N、派瑞林D及派瑞林F中的至少一种；
及/或，所述真空镀膜处理时的温度为45℃~100℃；
及/或，所述真空镀膜处理时的腔体压力为1Pa~50 Pa；
及/或，所述真空镀膜处理时的真空度低于100Pa；
及/或，所述薄膜层的厚度为1微米~100微米。
9.权利要求1~8任一项所述骨科植入式支架材料的制备方法制备得到的骨科植入式支架材料。
10.权利要求9所述的骨科植入式支架材料在制备医疗器械中的应用。
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