CN112839688A

CN112839688A - 涂布纳米颗粒的胶原植入物

Info

Publication number: CN112839688A
Application number: CN201980067554.4A
Authority: CN
Inventors: M-H·郑
Original assignee: Aussel Ltd
Current assignee: Aussel Ltd; Orthocell Ltd
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2021-05-25
Also published as: EP3849623A4; EP3849623A1; JP2022500146A; CA3112635A1; MX2021002883A; US20210322634A1; WO2020051647A1; AU2019337734A1; SG11202102512YA; JP7434293B2

Abstract

本发明涉及产生可植入的含有胶原的医学装置的方法，其包括用金属微粒和/或金属纳米颗粒涂布所述含有胶原的医学装置的步骤，其中涂布所述含有胶原的医学装置的所述步骤是通过超声法，使得与未涂布金属微粒和/或金属纳米颗粒的医学装置相比，所述含有胶原的医学装置当植入时具有抗菌和抗炎特性。

Description

涂布纳米颗粒的胶原植入物

技术领域

本发明涉及具有抗菌和抗炎特性的涂布金属纳米颗粒的胶原材料。本发明也涉及制造的方法。

背景技术

每年，数百万的植入物被放置在生物体，包括人和动物内。除了电极和导线之外，大部分这些植入物起到复杂的作用，包括但不限于组织更换、机械支撑、组织再生、整容、完整的或部分肢体更换、关节更换、牙齿更换、脊椎重建、除纤颤器/起搏器。

大部分植入物由金属、金属氧化物、聚合材料或获得自动物或人的组织成分制成。因此，植入物生物相容性在许多应用中造成了限制，因为植入物需要在人体中进行复杂的功能并且它们与宿主组织的结合是至关重要的。例如，牙科植入物需要非常强力地附着至颌骨。植入物表面防止或减少导致感染和植入物故障的生物膜形成也是重要的。相似地，用于髋或膝盖更换的植入物必须非常紧密和强力与骨骼的骨结构整合。为了符合这些要求，由生物相容的材料比如钛、聚合材料或陶瓷材料构建植入物。仍相对大量的这种材料每年被人患者排斥并且在大部分这些情况中，原因与植入物表面与骨/组织结构差的整合以及在植入物表面处细胞的生长和附着相关。此外，许多植入物由于植入物表面上生物膜的生长造成的感染而丢失。

牙科植入物为用于处理缺齿患者中缺失的牙齿的有效和常见治疗(Pye等，Journal of Hospital infection，2009，72(2)：104-110页)。牙科植入物的成功依赖于植入物和牙槽骨之间的固体锚定和整合，因此在牙槽骨中保持足够的骨体积是重要的(Semb，Alveolar bone grafting in Cleft Lip and Palate.2012，Karger Publishers.124-136页；Simon等，Journal of Periodontology，2000.71(11)：1774-1791页)。然而，因为拔牙术和创伤可通常导致牙槽嵴的降解，并且随后的感染和炎症可进一步加速该过程(Allegrini等Alveolar ridge sockets preservation with bone grafting--review.in AnnalesAcademiae Medicae Stetinensis.2008；Cordaro等，Clinical oral implants research，2002.13(1)：103-111页)，在牙齿植入之前，通常要求牙槽嵴重建(Jensen&Terheyden，International Journal of Oral&Maxillofacial Implants，2009.24；Roccuzzo等，Clinical oral implants research，2007.18(3)：286-294页)。传统上，程序是将骨替代物填充至牙槽中，以启动骨形成(Zitzmann等，International Journal of Periodontics&Restorative Dentistry，2001.21(3))。即使骨替代物已经良好发育，快速生长的结缔组织，如齿龈，可渗入移植包的内侧并且损害新骨形成(Donos等，Clinical Oral ImplantsResearch，2002.13(2)：203-213页；Donos等，Clinical Oral Implants Research，2002.13(2)：185-191页)。另外，初始牙齿条件的局部微环境通常容易遭受感染，其可增加移植清创的发病率和甚至骨髓炎(Kesting等International Journal of Oral&MaxillofacialImplants，2008.23(1)；Shnaiderman-Shapiro等，Head and neck pathology，2015.9(1)：140-146页)。所以，牙科植入物中非常需要能够引导骨再生并且防止软组织向内生长的抗菌和抗炎材料的屏障。

胶原是具有卓越的生物相容性的天然材料，已经广泛地用于临床应用(Shen等，Acta biomaterialia，2008.4(3)：477-489页；Donzelli等，Archives of oral biology，2007.52(1)：64-73页；Lee等，Journal of Orthopaedic Research，2003.21(2)：272-281页)。胶原生物材料已经显示促进和调整组织再生(Ma等，Biomaterials，2003.24(26)：4833-4841页；Ferreira等，Acta biomaterialia，2012.8(9)：3191-3200页；Prescott等，Journal of endodontics，2008.34(4)：421-426页)。具体地，在骨组织中，胶原支架已经表明引导骨再生(GBR)的能力(Behring等，Odontology，2008.96(1)：1-11页)。尽管胶原卓越的GBR特性，但是大部分胶原植入物不具有局部抗菌和抗炎效果。

因此，仍需要开发具有优异的附接、细胞生长促进的特性同时抵抗由于植入物表面上生物膜的生长而造成的感染的植入物。

发明内容

本文的实施方式包括但不限于方法、装置、组合物、试剂盒、材料、工具、仪器、试剂、产品、化合物、药物、阵列、计算机实施的算法和计算机实施的方法。

在一个方面中，提供了产生可植入的含有胶原的医学装置的方法，包括用金属微粒和/或金属纳米颗粒涂布所述含有胶原的医学装置的步骤，其中涂布所述含有胶原的医学装置的所述步骤是通过超声法，使得与未涂布金属微粒和/或金属纳米颗粒的医学装置相比，含有胶原的医学装置当植入时具有抗菌和抗炎特性。

在一个实施方式中，医学装置可被递送至宿主有机体，比如人或动物中，或体外使用。医学装置可包括质粒、基因、核酸或DNA或RNA病毒。

在另一实施方式中，涂层覆盖所述装置的至少一部分。金属微粒和/或纳米颗粒涂层可进一步包括天然聚合物或合成聚合物、金属、金属氧化物、氧化物、金属氮化物、硼酸盐、陶瓷、氧化锆、同种异体移植硬组织、同种异体移植软组织、异种移植硬组织、异种移植软组织、碳纳米结构、碳、玻璃、天然材料或生物相容的材料。涂层能够进行下述中的至少一种：治疗感染、预防感染；促进细胞粘附；预防生物膜形成、抑制生物膜形成；促进细胞增殖；促进与生物系统或非生物系统的结合、增加或减少细胞功能；递送药物和/或生物活性剂，或确保材料更好的整合至宿主组织中。

在其他实施方式中，涂层包括一层或多层纳米颗粒和/或微粒。在仍其他实施方式中，一层或多层包括单个类型的纳米颗粒和/或微粒，或多于一种类型的纳米颗粒和/或微粒的组合。进一步，一层或多层包括银纳米颗粒。在另一实施方式中，一层或多层包括金属、纳米颗粒、金属氧化物、碳纳米管、聚合纳米颗粒、陶瓷、磷酸钙、胶原和/或羟基磷灰石纳米颗粒的组合。在其他实施方式中，涂层为生物可降解的和/或生物相容的，并且随着每层降解，纳米颗粒可从所述纳米颗粒组合物释放。在其他实施方式中，药物、生长因子和/或生物活性剂沉积在至少一个层中和/或沉积在所述涂层的表面层上。在其他实施方式中，纳米颗粒包括金、银、金属、氧化物、碳纳米结构(单壁纳米管、双壁纳米管、多壁纳米管、石墨烯、富勒烯、纳米纤维)、羟基磷灰石、氧化锆、天然聚合物或合成聚合物、陶瓷或金属氧化物。

在其他实施方式中，医学装置为矫形植入物、牙科植入物、兽医假体装置、组织工程化基质、同种异体移植硬组织或同种异体移植软组织。矫形植入物为髋植入物、膝盖植入物、肩植入物、板、针、螺丝、线或杆。牙科植入物为基台、愈合螺丝或覆盖螺丝。兽医假体装置为植入物、针、螺丝、板或杆。

在其他实施方式中，涂层包括一层或多层，所述一层或多层包含下述的至少一种：蛋白质、氨基酸、酶、核酸、生物活性剂、生长因子、药物、抗生素、核酸、激素、抗体或试剂，其抑制生物膜形成并且可随着层降解而释放。在进一步的实施方式中，生长因子为能够促进邻近装置的表面或在装置的表面上的骨形成的骨形态发生蛋白。在另一实施方式中，生物活性剂在医学装置的表面涂层中或在医学装置的表面涂层上，并且在骨形成、蛋白质合成、基因、表达、细胞增殖、有丝分裂、DNA转录、激素产生、酶产生、细胞死亡、基因递送或药物递送的至少一个或多个中影响邻近组织或细胞。在仍进一步实施方式中，生物活性剂可连接至所述纳米颗粒并且连接可为共价键、离子键、氢键、硫化物键或极性共价键。

在另一方面中，提供了用于在含有胶原的医学植入物上抑制生物膜形成的方法，包括通过超声法用金属微粒和/或纳米颗粒涂布所述医学植入物的步骤，使得所述医学植入物与未通过超声法涂布金属微粒和/或纳米颗粒的医学植入物相比，当植入时具有抗菌和抗炎特性。

还提供了通过超声法涂布金属微粒和/或纳米颗粒的含有胶原的医学植入物在用于在医学植入物上抑制生物膜形成的方法中供使用，其中所述医学植入物与未通过超声法涂布金属微粒和/或纳米颗粒的医学植入物相比，当植入时具有抗菌和抗炎特性。

在一个实施方式中，生物膜为细菌生物膜、真菌生物膜或原生动物生物膜。在另一实施方式中，医学植入物为矫形植入物或牙科植入物、移植物、骨材料、支架、同种异体移植硬组织、同种异体移植软组织或组织工程化基质。

在另一方面中，提供了用于在含有胶原的医学装置或植入物上抑制微生物定植的方法，包括通过超声法用防止微生物定植的金属微粒和/或金属纳米颗粒涂布所述装置或植入物。

还提供了通过超声法涂布金属微粒和/或纳米颗粒的含有胶原的医学装置或植入物在用于抑制微生物在装置或植入物上定植的方法中供使用，其中金属微粒和/或纳米颗粒防止微生物定植。

在一个实施方式中，含有胶原的装置或植入物为牙科植入物、矫形植入物、兽医植入物、支架或组织工程化基质。

在另一方面中，存在含有胶原的植入物包括银纳米颗粒，其中所述银纳米颗粒涂布所述植入物的至少一个表面。在一个实施方式中，植入物为牙科植入物或用于牙科植入物的基台。

在另一方面中，提供了将含有胶原的涂布金属纳米颗粒的医学装置杀菌的方法，包括将所述装置暴露于环氧乙烷或γ辐射。

在另一方面中，提供了包括含有胶原的涂布金属纳米颗粒的医学装置的包装，其中所述装置密封在密闭的或真空包装的容器中。在一个实施方式中，医学装置为牙科植入物、用于牙科植入物的基台或任何医学装置。

在另一方面中，提供了用于增强骨细胞生长的方法，包括(a)将金属纳米颗粒沉积在含有胶原的膜的表面上，以产生表面涂层；和(b)在所述表面上培养成骨细胞。

附图说明

图1、涂布AgNP的胶原膜的表征。A未涂布膜和涂布膜的两侧的光显微镜图像。B使用超声法在不同浓度AgNP溶液下和使用溅射涂布的涂布AgNP的胶原膜的扫描电子显微镜(SEM)图像。C涂布的胶原膜上的AgNP含量(mg)。

图2、涂布AgNP的胶原膜对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果。涂布AgNP的胶原膜对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果(A，C)和基于抗菌面积与膜面积的比例的定量结果(B，D)。(n＝3；平均值±SD；*p<0.05，**p<0.005)

图3、体外细胞毒性评估和AgNP释放测试。在通过超声法和溅射涂布AgNP的胶原膜上和未涂布的胶原膜上培养的C3H10细胞在3天时间内的MTS测试(A)。在涂布AgNP的膜上的C3H10细胞的LDH泄漏试验(B)。AAS访问的水相中释放的并且计算为涂布膜重量百分数的AgNP的含量(C)。在未涂布的胶原膜上培养的C3H10细胞在释放的AgNP中的MTS测试(D)。SEM图像(×120K)显示了未涂布的胶原膜和涂布AgNP的胶原膜。通过CLSM将在涂布AgNP的胶原膜上的细胞生长和增殖可视化(由F-肌动蛋白指示的细胞骨骼，由绿色荧光指示涂布AgNP的或未涂布膜并且由DAPI指示细胞核)。

图4、涂布AgNP的胶原膜的抗炎症效果。由LPS挑战之后RAW264.7细胞的IL-6和TNF-α的基因表达(A，B)。由LPS挑战之后RAW264.7的IL-6和TNF-α的分泌(C，D)。(n＝3；平均值±SD；*p<0.05，**p<0.005，***p<0.0005，****p<0.0001)。

图5、在涂布AgNP的胶原膜上的细胞分化。在3天、6天和9天培养之后，C3H10细胞的成骨标记表达(RUNX2、ALP和OPN)，显示在AgNP涂布的组中在第3天和第6天明显增加的表达。(n＝3；平均值±SD；*p<0.05，**p<0.005，***p<0.0005，****p<0.0001.)

具体实施方式

本文提供的方法、材料和装置涉及可施加至含有胶原的植入物的表面的纳米颗粒(NP)或微粒金属涂层。更具体地，并且如下面描述的，表面涂层可施加至任何含有胶原的植入物，例如医学或牙科植入物，其中涂层是生物相容的，任选地生物可降解的，并且利于邻近植入物表面和/或在植入物表面上的细胞的表面附着和增殖。表面涂层也可递送可导致在植入物表面处增加细胞增殖和骨矿化的药物和/或生物活性剂。表面涂层也可减少和防止生物膜的生长并且有助于炎症的治疗和/或预防。

本文使用的所有技术术语为细胞生物学、生物化学、分子生物学和纳米技术中常用的并且可被本发明所属领域的普通技术人员理解。这些技术术语可见当前版本的Molecular Cloning：A Laboratory Manual，(Sambrook等，Cold Spring Harbor)；GeneTransfer Vectors for Mammalian Cells(Miller&Calos编)；和Current Protocols inMolecular Biology(F.M.Ausubel等编，Wiley&Sons)。细胞生物学、蛋白质化学和抗体技术可见Current Protocols in Protein Science(J.E.Colligan等编，Wiley&Sons)；CurrentProtocols in Cell Biology(J.S.Bonifacino等，Wiley&Sons)和Current Protocols inImmunology(J.E.Colligan等编，Wiley&Sons.)。试剂、克隆载体和试剂盒可获得自商业供应商，例如BioRad、Stratagene、Invitrogen、ClonTech和Sigma-Aldrich公司。

细胞培养方法一般描述在当前版本的Culture of Animal Cells：A Manual ofBasic Technique(R.I.Freshney编，Wiley&Sons)；General Techniques of Cell Culture(M.A.Harrison&I.F.Rae，Cambridge Univ.Press)，和Embryonic Stem Cells：Methodsand Protocols(K.Turksen编，Humana Press)。其他教科书包括Creating a HighPerformance Culture(Aroselli，Hu.Res.Dev.Pr.1996)和Limits to Growth(D.H.Meadows等，Universe Publ.1974)。组织培养供应和试剂可获得自商业供应商，比如Gibco/BRL、Nalgene-Nunc International、Sigma Chemical公司和ICN Biomedicals。

尽管本说明书为本领域普通技术人员提供了指导，参考了技术文献，但仅仅参考不构成承认技术文献是现有技术。

在本发明的最广泛的方面中，提供了产生可植入的含有胶原的医学装置的方法，包括用金属微粒和/或金属纳米颗粒涂布所述含有胶原的医学装置的步骤，其中涂布所述含有胶原的医学装置的所述步骤是通过超声法，使得与未涂布金属微粒和/或金属纳米颗粒的医学装置相比，含有胶原的医学装置当植入时具有抗菌和抗炎特性。

金属微粒和/或金属纳米颗粒的目的是预防和/或治疗细菌感染和/或预防和/或治疗炎症。相应地，先前已经显示具有抗菌和/或抗炎特性的金属在本发明的范围内。优选地，金属微粒和/或金属纳米颗粒包括选自由下述组成的组的金属：银和铜或其组合。

如本文使用的术语胶原指所有形式的胶原，包括已经处理或以其他方式修饰的那些。被处理而去除免疫原性端肽区域(“端肽胶原”)的优选胶原是可溶性的，并且将重构成纤维状形式。

含有胶原的医学装置可包括基质、膜、微珠、绒布(fleece)、线或凝胶和/或其混合物。在一些实施方式中，含有胶原的医学装置包括I/III型胶原基质(ACI Matrix^TM)、小肠粘膜下层(Vitrogen^TM)或胶原膜(CelGro^TMOrthocell Pty Ltd)。

术语含有胶原的膜指已经通过本领域已知的和例如在美国专利号9,096,688中公开的方法产生的含有胶原的组织的片段或区段。含有胶原的膜可为任何几何形状，但是通常为基本上平坦的并且在适当的位置可符合下面表面或上覆表面的形状。

含有胶原的膜优选地具有下述特性：

a)以利于组织整合和血管形成的方式相互连接的孔；

b)生物可降解性和/或生物可吸收性以便正常的组织最终替换含有胶原的膜；

c)促进细胞附接、增殖和分化的表面化学；

d)强度和弹性；以及

e)低抗原性。

含有胶原的膜通常由包括任何哺乳动物中出现的致密结缔组织的“含有胶原的组织”制备或制造。术语“含有胶原的组织”意思是可从含有胶原的哺乳动物体分离的皮肤、肌肉等。术语“含有胶原的组织”也囊括其中胶原或含有胶原的材料已经在体外装配或制造的“合成”产生的组织。

在一些实施方式中，含有胶原的组织分离自哺乳动物动物，包括但不限于绵羊、母牛、猪或人。在其他实施方式中，含有胶原的组织分离自人。

在一些实施方式中，含有胶原的组织为“自体的”，即分离自需要治疗的患者的身体。

在一些实施方式中，含有胶原的膜将包括大于80％的I型胶原。在其他实施方式中，含有胶原的膜将包括至少85％的I型胶原。在仍其他实施方式中，含有胶原的膜将包括大于90％的I型胶原。

含有胶原的膜可通过本领域已知的任何方法制造；然而，一种优选的方法包括下述步骤：

(i)分离含有胶原的组织并且将组织在乙醇溶液中温育；

(ii)将来自步骤(i)的含有胶原的组织在包括无机盐和阴离子表面活性剂的第一溶液中温育，以便使其中含有的非胶原性的蛋白质变性；

(iii)使在步骤(ii)中产生的含有胶原的组织在包括无机酸的第二溶液中温育，直到所述材料中的胶原变性；和

(iv)使步骤(iii)中产生的含有胶原的组织在包括无机酸的第三溶液中温育同时机械刺激足够的时间，以确保所述含有胶原的组织中的胶原束对齐；

其中机械刺激包括将张力周期性地施加至含有胶原的组织。

认识到任何无机盐可在第一溶液中使用，只要其能够与路易斯酸形成复合物。在一些实施方式中，无机盐选自由下述组成的组：三甲基氯化铵、四甲基氯化物铵、氯化钠、氯化锂、高氯酸盐和三氟甲磺酸盐。在其他实施方式中，无机盐为氯化锂(LiCl)。

尽管在第一溶液中可使用任何数量的阴离子表面活性剂，但是在一些实施方式中，阴离子表面活性剂选自由下述组成的组：烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基磺酸盐和烷基芳基磺酸盐。特别有用的阴离子表面活性剂包括烷基硫酸盐，比如十二烷基硫酸钠(SDS)。

在一些实施方式中，第一溶液包括约1％(v/v)的SDS和约0.2％(v/v)的LiCl。

在一些实施方式中，第二溶液中的无机酸包括约0.5％(v/v)的HCl，同时第三溶液中的无机酸包括约1％(v/v)的HCl。

本领域技术人员将认识到，三个步骤中每个的温育时间段将取决于下述而改变：(i)含有胶原的组织的类型；(ii)无机盐/酸和/或阴离子表面活性剂的类型；(iii)使用的每种无机盐/酸和/或阴离子表面活性剂的强度(浓度)和(iv)温育的温度。在一些实施方式中，步骤(i)中的温育时间段为至少8小时。在其他实施方式中，步骤(ii)中的温育时间段小于60分钟，同时在其他实施方式中，步骤(iii)中的温育时间段为至少20小时。

在一些实施方式中，步骤(ii)中的温育在约4℃下。在其他实施方式中，步骤(ii)中的温育进行至少12小时。

在一些实施方式中，第二溶液包括约0.5％(v/v)的HCl。

在一些实施方式中，步骤(iii)中的温育进行约30分钟。在其他实施方式中，在振荡下进行步骤(iii)中的温育。

在一些实施方式中，第三溶液包括约1％(v/v)的HCl溶液。

在一些实施方式中，步骤(iv)中的温育进行约12至36小时，优选地约24小时。在其他实施方式中，在振荡下进行步骤(iv)中的温育。

在一些实施方式中，方法进一步包括步骤(iii)和步骤(iv)之间的中和步骤，其包括用约0.5％(v/v)的NaOH温育所述含有胶原的组织。

在一些实施方式中，方法进一步包括步骤(v)，其包括用丙酮温育来自步骤(iv)的含有胶原的组织，并且然后将所述含有胶原的组织干燥。

在一些实施方式中，方法在步骤(ii)和步骤(iii)之间和/或步骤(iii)和步骤(iv)之间进一步包括使含有胶原的组织接触甘油的步骤，以便可视化和利于脂肪和/或血管的去除。

甘油可以利于去除脂肪和/或血管的任何时间量来接触含有胶原的组织。在一些实施方式中，接触时间为至少10分钟。

在一些实施方式中，方法在步骤(ii)和步骤(iii)之间和/或步骤(iii)和步骤(iv)之间进一步包括含有胶原的组织的洗涤步骤。步骤(ii)和步骤(iii)之间使用的洗涤步骤的目的是去除变性蛋白质。因此，可使用能够去除变性蛋白质的任何洗液。在一些实施方式中，步骤(ii)和步骤(iii)之间使用的洗液为丙酮。

用丙酮洗涤之后，用无菌水进一步洗涤含有胶原的组织。

在一些实施方式中，在NaOH:NaCl溶液中进一步洗涤含有胶原的组织。如果用NaOH:NaCl洗涤含有胶原的组织，则优选地接着用无菌水洗涤。

在一些实施方式中，在步骤(iv)之后，用第一溶液进一步洗涤含有胶原的组织。

在本文所述的方法中使用的术语“同时机械刺激”指在含有胶原的组织的化学加工期间将含有胶原的组织拉伸的工艺。含有胶原的组织可经历静态拉伸和/或环拉伸。相应地，在一些实施方式中，同时机械刺激可包括：

(i)将含有胶原的组织拉伸预设时间段；

(ii)将含有胶原的组织松弛预设时间段；和

(iii)重复步骤(i)和步骤(ii)n次，其中n为大于或等于1的整数。

如果通过拉伸含有胶原的组织进行机械刺激，则优选地沿着其长轴拉伸含有胶原的组织。

在一些实施方式中，同时机械刺激包括将张力周期性地施加至含有胶原的组织，其中张力的周期性包括约10秒至约20秒的拉伸时间段和约10秒的松弛时间段，并且源自其的应变是大约10％，并且继续机械刺激，直到如本文描述的对齐了含有胶原的组织中的胶原束。

一旦产生，则含有胶原的组织包括具有针织结构的胶原纤维或束。如本文使用的术语“针织结构”指结构包括第一组和第二组的纤维或束，其中第一组中的纤维或束主要在第一方向上延伸并且第二组中的纤维或束主要在第二方向上延伸，其中第一方向和第二方向彼此不同并且第一组中的纤维或束与第二组中的纤维或束交织或以其他方式编织。方向的差可为约90°。

通过优选的方法制造的含有胶原的组织包括大于20N的“最大拉伸负荷强度”。在一些实施方式中，本发明的含有胶原的组织具有大于25N、40N、60N、80N、100N、120N或140N的最大拉伸负荷强度。

进一步，认为含有胶原的组织的实施方式的针织结构在含有胶原的小块的最大负荷下提供了减少的延伸，同时提供了模量的增加。

如本文使用的术语“模量”意思是杨氏模量，并且测量为应力和应变之间的比例。这提供了含有胶原的组织和/或小块的刚度的测量。

在一些实施方式中，含有胶原的组织具有大于100MPa的模量。在其他实施方式中，含有胶原的组织具有大于200MPa、300MPa、400MPa或500MPa的模量。

如本文使用的术语“在最大负荷下的延伸”意思是参考在非负荷条件下含有胶原的组织的初始长度，在最大拉伸负荷强度下含有胶原的组织的延伸。这与将更大的最大延伸相对照。

在一些实施方式中，含有胶原的组织具有小于初始长度的85％的在最大负荷下的延伸。

一旦已经产生了含有胶原的组织，其可然后成型为含有胶原的膜，供使用。在一些实施方式中，通过使膜成型调整含有胶原的膜，以提供原位操作的更好方式。

优选地，本发明的含有胶原的膜足够厚，以为细胞提供支撑；然而，不会太厚以至于损害原位操作含有胶原的膜原位的能力。因此，在一些实施方式中，含有胶原的膜为25μm至200μm厚。在一些实施方式中，含有胶原的膜为30μm至180μm厚。在其他实施方式中，含有胶原的膜为35μm至170μm厚。在仍其他实施方式中，含有胶原的膜为40μm至160μm厚。在仍其他实施方式中，含有胶原的膜为45μm至150μm厚。在仍其他实施方式中，含有胶原的膜为50μm至140μm厚。在仍其他实施方式中，含有胶原的膜为50μm至100μm厚。最后，在一些实施方式中含有胶原的膜为约50μm厚。

含有胶原的膜可用作含有胶原的医学装置或并入医学装置中。例如，含有胶原的膜可用于覆盖医学装置的部分或全部表面。医学装置可为矫形植入物、牙科植入物、兽医假体装置、支架或组织工程化基质。

含有胶原的医学装置通过超声法涂布金属微粒和/或金属纳米颗粒。超声法指>20kHz的超声。本文公开的方法可使用在20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz、160kHz、170kHz、180kHz、190kHz、200kHz或更高，或包括其中任何组合的范围下的超声法进行。

在一个实施方式中，在水和乙二醇(10:1v/v)的溶液中，含有胶原的医学装置接触无机金属，比如Au、Ag、Fe、Co、Ni、Cu、Al或Zn。将反应混合物在Ar下吹扫，并且在Ar-H₂混合物(95:5)的流下用超声浴中的高强度超声变幅杆照射，所述超声浴比如例如来自

Technology Sweep 200 H超声浴，在50-60kHz下操作)。

在超声法的前几分钟期间，可将氨的水溶液(NH₄OH/AgNO₃摩尔比＝2:1)添加至反应。在超声法期间，温度通常保持在约室温至约30C。在超声法之后，在蒸馏水中洗涤涂布的含有胶原的医学装置，并且搅动以去除任何残留的金属溶液。含有胶原的医学装置可接着在室温下干燥。

不希望被理论限制，纳米颗粒指具有0.5nm至100nm的至少一个维度的颗粒。不希望被理论限制，微粒指具有100nm至1000nm的至少一个维度的颗粒。然而，如本领域技术人员将认识到的，这些尺寸分布可重叠。因此，金属微粒和/或金属纳米颗粒可具有约0.5nm、1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm、70nm、75nm、80nm、85nm、90nm、95nm、100nm、150nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1000nm或±10％，或包括其中任何组合的范围的尺寸。

在一个实施方式中，金属微粒和/或金属纳米颗粒可具有约0.5nm至约500nm的尺寸范围。在一个实施方式中，金属微粒和/或金属纳米颗粒可具有约70nm的尺寸。

微粒和/或纳米颗粒尺寸可由显微镜，例如电子显微镜确定。

在一些实施方式中，使用下述进一步涂布含有胶原的医学装置：天然聚合物或合成聚合物、金属、金属氧化物、氧化物、金属氮化物、硼酸盐、陶瓷、氧化锆、同种异体移植硬组织、同种异体移植软组织、异种移植硬组织、异种移植软组织、碳纳米结构、碳、玻璃、天然材料或生物相容的材料。

金属微粒和/或金属纳米颗粒的涂层能够进行下述中的至少一种：治疗感染；预防感染；处理炎症；预防炎症；促进细胞粘附；预防生物膜形成；抑制生物膜形成；促进细胞增殖；促进与生物系统或非生物系统的结合；增加或减少细胞功能；递送药物和/或生物活性剂，或确保材料更好整合至宿主组织中。

可植入的含有胶原的医学装置可通过本领域已知的任何适当的方法递送至宿主有机体中。例如，和非限制性的，可植入的含有胶原的医学装置可通过直接外科放置或局部施加而递送。递送可引导至任何哺乳动物中的任何细胞类型或组织。

具体的实施例呈现在下面的方法中。它们为示例性并且不是限制性的。

实施例

实施例1–制备涂布银的胶原膜

已经被批准用于牙科引导骨再生上的CE标志的CelGro^TM胶原膜获得自澳大利亚Orthocell有限公司。银70nm纳米颗粒原液购买自Suzhou ColdStones Technology有限责任公司(中国江苏)。

超声法涂布：将含有20mg/mL 70nm银纳米颗粒的AgNP原液稀释至0.6mg/mL、0.8mg/mL、1.0mg/mL和1.2mg/mL。取决于待进行的测试，将胶原膜调整至1.0cm²、1.5cm²或2.0cm²。化学级的所有化学试剂购买自Sigma-Aldrich(德国施泰因海姆)并且不用进一步纯化而使用。

数个参数用于获得用于在胶原膜上涂布银纳米颗粒的最佳条件：超声功率、溶液温度、反应时间和试剂的浓度。表示典型实验的结果如下。将胶原膜添加至100-mL超声烧瓶中水和乙二醇(10:1v/v)的0.02M AgNO₃溶液。接着，将反应混合物在Ar下吹扫1小时，以去除痕量的O₂/空气并且在Ar-H₂混合物(95:5)的流下用高强度超声变幅杆(来自

Technology的Sweep 200H超声浴，在50kHz-60kHz下操作)照射2小时。

在超声法的前10分钟期间，将25wt％的氨的水溶液(NH₄OH/AgNO₃摩尔比＝2:1)添加至反应料浆。在超声法期间，将超声烧瓶放置在30C恒温的冷却浴中。

在超声法之后，将涂布的样品浸入蒸馏水中并且手动搅动20秒，以去除任何残留的银溶液。接着，在室温下将样品风干24小时。

溅射涂布：经射频磁控管溅射(Hummer BC-20DC/RF Sputter系统，Anatech美国)，通过直接沉积制造溅射涂布AgNP的胶原膜。高纯度Ag靶标(99.99％，Ezzi Vision PtyLtd，澳大利亚)用作Ag源。用双面胶将胶原膜固定在溅射腔室中的样品台上，以确保溅射期间的稳定性(Jiang等，Surface and Coatings Technology，2010.204(21-22)：3662-3667页；Song等，Thin Solid Films，2011.519(20)：7079-7085页)。将腔室真空密封过夜(约10小时)，以达到3.0×10^-7托，然后溅射。在溅射工艺期间，以20sccm的流速，将Ar气体(99.99％纯)吹扫至腔室中。在17℃下、以施加的DC功率100W、以1×10^-2托进行溅射沉积10分钟。胶原膜样品和Ag靶标之间的工作距离为12cm。

用于扫描电镜(SEM)观察的样品裁剪至期望的尺寸(3*3mm)并且安装在台上。接着，将铂层溅射在样品上，其后它们可用于SEM成像，所述SEM成像在西澳大利亚大学的显微镜、表征和分析的中心(CMCA-UWA)使用Zeiss55在15kV的加速电压下进行。

光显微镜图像清楚地表明了双层胶原膜的结构特点：由良好定向的胶原纤维组成的“光滑”侧，和包括随机对齐的胶原纤维的“粗糙”侧(图1A)。此外，使用超声法将AgNP均匀地涂布在胶原膜的两侧上，但是仅仅一侧使用溅射技术涂布(图1)。SEM图像揭示了在超声法涂布期间，更高的AgNP浓度导致胶原纤维上更多的AgNP沉积，然而使用溅射涂布在胶原纤维上看到了大的和不均匀量的AgNP。AAS表明相比超声法涂布，通过溅射涂布，AgNP以明显更大的含量附接至胶原膜，并且随着AgNP涂层溶液的浓度增加，AgNP含量增加。

为了测量涂布的胶原膜上的AgNP含量，将样品裁剪至相同的尺寸(1cm²)并且放置在1％硝酸中，以使胶原底物溶解。使用原子吸收光谱(AAS)，测量硝酸溶液中AgNP的浓度。

为了释放的AgNP测试，记录涂布AgNP的胶原膜的重量，并且将膜浸入6mL的1xPBS溶液中。24小时之后，取出3mL的溶液并且存储，并且将3mL新鲜的PBS溶液添加至含有涂布膜的初始溶液中。接着，使混合物振荡。重复这两个步骤持续六天，其中每次取出3mL的银-PBS溶液并且由3mL的新鲜的PBS溶液替换。在第七天，从PBS溶液中取出涂布膜。通过AAS测试释放的AgNP的含量。使用PBS溶液中含有0ppm、0.5ppm、1.0ppm、1.5ppm、2.0ppm和3.0ppm银离子的校准溶液。在调整用于最大吸收灵敏度的中空阴极(HC)灯、氘(D2)灯和火焰之后，测试校准溶液，并且记录银浓度(Kulthong等，2010，Particle and fibre toxicology，7(1)：8页)。PBS中释放的AgNP的浓度计算为涂布膜的重量百分数。选择培养基中的峰释放AgNP浓度(在第1天)，并且该含有AgNP的培养基用于细胞毒性测试。

实施例2–金属涂布的胶原膜的测试

抗菌效力测试

使用测试有机体和适当的液体培养基(broth)混合物制备0.5至10.0的McFarland浊度标准。在视觉比较之后，选择0.5McFarland浊度标准用于抗菌测试。为了制备琼脂平板，将15ml的溶菌肉汤(LB)琼脂倾倒至每个培养皿中并且使得固化。将100μl金黄色葡萄球菌(S.aureus)(菌株：ATCC6538P)或铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)(菌株：ATCC 9027)细菌悬液的等分试样均匀地分布在固体LB琼脂的表面上并且使得沉降。将不同银浓度的超声法涂布AgNP的胶原膜和溅射涂布AgNP的胶原膜裁剪成相同5mm直径的圆形并且放置在细菌悬液覆盖的LB琼脂的表面上。将未涂布的胶原膜处理为对照。将LB琼脂-细菌-AgNP涂布的胶原膜板在37℃下温育96小时，并且每24小时测量抑制的区域为在每个膜周围没有细菌生长的面积(mm²)。

将通过超声法以不同浓度的AgNP或通过溅射产生的涂布AgNP的胶原膜放置在细菌接种板上，以测试抗菌特性。通过量化涂布胶原膜周围的生长抑制区域，测量AgNP对金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果(图2)。在四天培养之后，通过超声法产生的涂布AgNP的胶原膜显示增加的抗菌效果，其AgNP含量在0.6mg/mL至1.0mg/mL的范围。有趣地，通过超声法以1.0mg/mL和1.2mg/mL的AgNP溶液涂布的膜展示与通过溅射涂布的那些类似的抗菌效果(图2)。

细胞培养

C3H101/2细胞用于测试细胞毒性和活力，同时RAW264.7细胞用于测量细胞因子释放。将两个细胞系在37℃下在含有5％CO₂的潮湿气氛中温育。将C3H101/2细胞在补充10％胎牛血清(FBS，

)和1％链霉素和青霉素混合物的最低基本培养基(MinimalEssential Medium)(MEMα，

)中培养。将RAW264.7细胞在补充10％胎牛血清(FBS，

)和1％链霉素和青霉素混合物的Dulbecco改良的Eagle Medium(DMEM+GlutaMAX^TM-I)中培养。

将C3H10细胞接种在涂布AgNP的胶原膜上，并且分别通过MTS测试和乳酸脱氢酶(LDH)泄漏试验评估细胞增殖和细胞膜完整性。在培养24小时之后，细胞数量依赖于AgNP剂量而下降，然而在第1天之后的增殖速率类似(图3A)。另一方面，通过溅射方法涂布银的胶原显示明显的抑制细胞生长，提示该涂布技术不适于制造用于细胞增殖的AgNPs-胶原结构(图3A)。通过LDH泄漏试验评估细胞膜完整性。在24小时培养之后，泄漏的LDH的量增加，其与涂布的胶原膜上使用的AgNP的浓度相关，并且在1.0mg/mL和1.2mg/mL超声法组之间明显不同，指示AgNPs可造成细胞膜的损伤(图3B)。考虑抗菌效力和最小细胞毒性，选择1.0mg/mL AgNP溶液中涂布AgNP的胶原膜作为用于下述测试的功能剂量。

为了确定从胶原膜释放的AgNP的量是否可造成细胞毒性，通过AAS确定从1.0mg/mL超声法涂布的胶原膜在PBS中释放的AgNP(图3C)。在24小时记录AgNP的最高释放量(1.86*10^-6mg/mL)，并且释放的银纳米颗粒的这种量小于0.02％wt的涂布的胶原膜。在24小时之后，释放的银纳米颗粒逐渐减少。为了评估释放的AgNP的细胞毒性，选择释放的银的最高浓度，以测试补充AgNP的培养基(终浓度为1.86*10^-6mg/mL，如AAS所表明)中的细胞增殖并且通过MTS测试来检查。没有观察到细胞生长的抑制(图3D)。

共焦激光扫描显微镜图像显示接种在涂布AgNP的胶原膜上的细胞表明与未涂布的胶原膜上的细胞相比没有明显的形态学差异。

MTS测试和LDH释放试验

在该研究中，C3H10细胞用于测试细胞增殖和细胞活力(Vangsness等，Clinicalorthopaedics and related research，1997，337：267-271页)。

为了评估从涂布AgNP的胶原膜释放的AgNP的细胞毒性，将C3H10细胞以3x10³细胞每个膜(1cm直径)的密度接种在涂布AgNP的胶原膜(1cm直径)上并且温育24小时用于附着。为了评估从超声法涂布膜释放的AgNP的细胞毒性，将C3H10细胞以3x10³细胞每个膜的密度接种在未涂布的胶原膜(1cm直径)上并且在补充终浓度为1.86x10^-6mg/mL的AgNP的培养基中培养。

用

96 AQueous非放射性细胞增殖试验试剂盒(Promega，美国)进行MTS测试。该试剂盒基于底物[3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-5-(3-羧甲氧基苯基)-2-(4-磺苯基)-2H-四唑(MTS)生物还原成由代谢活性细胞中的脱氢酶产生的棕色甲臜(Cory等，Cancer communications，1991.3(7)：207-212页；Salih等，Journal of MaterialsScience：Materials in Medicine，2000，11(10)：615-620页；Salgado等，MaterialsScience and Engineering，2002，20(1)：27-33页)。在24小时温育之后，将MTS溶液添加至每个孔。这随后是在37℃下在含有5％CO₂潮湿气氛中在暗处进一步三小时温育，在该时间之后，通过96孔板读取器(Bio-Rad，Model 680，美国)在490nm波长下测量光学密度(OD)。

在C3H10细胞中通过LDH释放试验进行细胞膜完整性的评估。将细胞接种在涂布AgNP的胶原膜上。在24小时培养之后，根据CytoTox

非放射性细胞毒性试验试剂盒(Promega美国)的说明测量LDH释放。通过96孔板读取器(Bio-Rad，Model 680，美国)在490nm波长下读取收集的培养基的OD。

在酶联免疫吸附试验(ELISA)中使用巨噬细胞细胞系RAW264.7。将细胞接种在涂布AgNP的胶原膜上并且允许24小时用于附着。接着，用100ng/ml下的脂多糖(LPS)挑战细胞，并且在不同时间(0小时、2小时、4小时和8小时)收集来自细胞培养的上清液并且分析。接种在涂布膜和未涂布膜而没有LPS挑战的细胞充当对照。使用小鼠TNF-αELIS试剂盒和小鼠IL-6ELIS试剂盒(

ThermoFisher Scientific，美国)测量TNF-α和白细胞介素-6(IL-6)的产生。简言之，将标准和样品稀释在试验稀释剂中。将标准、样品和对照(各自100μl)添加至适当的孔中。将平板密封并且在室温下温育2小时。在温育之后，施加检测抗体(100μl，MS生物素缀合物溶液)并且在室温下温育30分钟。在洗涤之后，将链霉抗生物素-HRP试剂(100μl)添加至每个平板中并且在室温下温育30分钟。在洗涤之后，在每个孔中进行稳定的色原(100μl)并且在暗处在室温下温育30分钟。终止液(50μl)用于终止每个孔中的反应，在450nm下读取吸光度。

通过q-PCR&ELISA进一步研究涂布AgNP的胶原膜的抗炎效果。接种在涂布AgNP的胶原膜上和未涂布的胶原膜上而没有LPS刺激的RAW264.7细胞的IL-6和TNF-α的基因表达没有显著区别(图4A、图4B)。当用LPS刺激细胞时，与未涂布组相比，在LPS刺激之后1小时和2小时，涂布AgNP的胶原膜上的IL-6的基因表达更低，然而TNF-α的表达在1小时之后仅仅被抑制(图4A、图B)。ELISA结果揭示释放的IL-6和TNF-α在LPS刺激之后2小时、4小时和8小时被进一步抑制(图4C、图4D)。

为了检查涂布AgNP的胶原膜的体外骨生成的效果，将C3H10细胞接种在涂布AgNP的胶原膜上并且通过q-PCR测试成骨谱。如图5中显示，涂布AgNP的胶原膜诱导C3H10细胞的成骨分化。与未涂布膜相比，在第3天和第6天，包括RUNX、ALP和OPN的早期成骨标记的表达在涂布AgNP的膜上培养的细胞中显著更高，然而当细胞继续培养至第9天时没有显著差异(图5)。

实施例3-定量实时聚合酶链式反应(Q-PCR)

根据制造商的指导，使用PureLink^TM RNA Mini试剂盒(Invitrogen，ThermoFisherScientific，美国)从培养的C3H101/2细胞分离总RNA。使用QuantiTec逆转录试剂盒(Qiagen)合成互补DNA(cDNA)。使用iQ^TM

绿色Supermix，根据制造商的指导进行实时PCR。通过将它们归一化至管家基因(36B4)，获得用于骨生成的相对基因表达水平(RUNX2、ALP、OPN)。对于炎症性细胞因子基因表达测试，提前1小时、2小时和4小时用100ng/ml LPS挑战接种在涂布AgNP的膜上的RAW264.7细胞。如上述进行RNA提取、cDNA合成和q-PCR。获得TNF-α和IL-6的表达水平并且归一化至管家基因(36B4)。用于选择基因的引物列举在表1中。

表1

缩写：RUNX2，runt相关转录因子2；ALP，碱性磷酸酶；OPN，骨桥蛋白；TNF-α，肿瘤坏死因子α；IL-6，白细胞介素6。

共焦激光扫描显微镜分析

通过共焦激光扫描显微镜图像，将在涂布AgNP的胶原膜上的附着细胞生长和增殖可视化。将C3H101/2细胞接种在96孔板中涂布AgNP的胶原膜上，细胞密度为3.0*10⁴活细胞每cm²。在24小时温育之后，将膜用PBS轻轻洗涤三次。4％的多聚甲醛用于细胞固定(在室温下20分钟)，随后三次PBS洗涤。将细胞骨架用罗丹明鬼笔环肽(5单位/mL；Biotium，美国)在暗处染色30分钟。在三次更多PBS洗涤之后，将细胞核用Hoechst(分子探针，Eugene，美国)在暗处染色15分钟，随后三次PBS洗涤。将所有的样品通过共焦激光扫描显微镜(CLSM；Nikon A1，Nikon，日本)可视化。

统计分析

所有的数据呈现为平均值±标准偏差。进行由单因素方差分析(ANOVA)组成的统计分析，以确定组之间的显著差异，并且p<0.05视为是显著的。

讨论

骨整合和预防感染是牙槽骨重建最重要的。在该研究中，开发了与抗菌和抗炎特性相关的两个隔离膜并且评估了用于生成涂布AgNP的胶原膜评估的两种涂布方法的效力。发现用AgNP溶液的胶原膜的超声法有效生成具有均匀分布和可控制的沉积的膜。通过评估针对细胞毒性的抗菌效果而确定涂层浓度。在该研究中开发的涂布AgNP的胶原膜展示对引导骨再生的潜力和卓越的针对两种测试细菌金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌的抗菌效果，以及表明有效的抗炎和成骨引导能力。

通过高辐射超声进行超声法涂布，允许游离悬浮AgNP渗入至胶原膜中。溅射涂布引入氩气碰撞纯银靶标，使得来自银靶标的AgNP发射被引导到胶原膜上。超声法中AgNP溶液浓度是可控制的，允许控制胶原膜上的AgNP沉积。相比之下，溅射涂布难以控制，因为程序非常快，这是针对AgNP浓度控制的主要限制，因为AgNP沉积太高。一般而言，SEM显示超声法和溅射方法二者在胶原膜上的成功涂布AgNP。

金黄色葡萄球菌(革兰氏+)和铜绿假单胞菌(革兰氏-)为感染疾病中的两种常见病原体并且金黄色葡萄球菌占据牙槽骨植入物中术后某些比例的病原体。在本文的研究中，经超声法或溅射而制造的涂布的胶原膜对于细菌的这两种菌株展示了卓越的抗菌效果。有趣地，抗菌效果在某些范围内为AgNP依赖性的并且当涂层浓度为1.0mg/ml时其达到最大。结果指示最小功能涂层可通过超声法涂布而实现。

结果显示在超声法组中，在3天期间，细胞增殖速率不受AgNP影响，仅仅在24小时内具有初始的细胞膜损伤。然而，经溅射的涂布AgNP的胶原膜展示极高的细胞生长抑制。我们假设出现在24小时内的细胞膜结构的损伤可能是由于细胞附着至涂布AgNP的表面。而且，少量的从涂布胶原膜释放的AgNP具有微不足道的细胞毒性并且这显示局部施用涂布AgNP的胶原膜将不会对周围的组织具有有害影响。为了实现最高抗菌效果和更低的细胞毒性，选择1.0mg/mL超声法涂布作为涂布条件。正常的细胞形态和细胞簇可通过共焦激光扫描显微镜而可视化，并且这显示组织向内生长至涂布AgNP的胶原膜中的潜力。

在骨替代物放置之后，由感染或骨移植诱导的炎症易于有助于差的骨整合以及最终较不可靠的用于牙齿植入物的制备。炎症性细胞因子如TNF-α和IL-6的长期存在可导致基质金属蛋白酶的超活性，使得细胞外基质降解。IL-6为成纤维细胞增殖的有力的刺激剂并且有证据提示外源IL-6可在伤痕形成中起作用，其可对骨整合过程具有不利影响。TNF-α，全身性应答中对脓毒症和感染一种主要介体，当过量产生时可造成组织损伤。总之，由感染或对骨移植的宿主应答造成的超活性炎症可在术后具有不利影响。显示涂布AgNP的胶原膜经q-PCR和ELISA展示了在基因表达和蛋白质释放中显著抑制TNF-α和IL-6，表明其抗炎特性。因此，在与超活性炎症有关的许多感染病况下，涂布AgNP的胶原具有抵抗感染和同时减轻炎症的双模作用，这将有可能降低牙槽骨重建之后的感染或移植诱导的炎症的风险。

另外，与未涂布膜对照相比，涂布AgNP的胶原膜具有卓越的诱导成骨分化的能力。

序列表

<110> 奥索赛尔有限公司

<120> 涂布纳米颗粒的胶原植入物

<130> P108440.PCT

<150> AU2018903475

<151> 2018-09-14

<160> 12

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 20

<212> DNA

<213> 人工序列

<220>

<223> 合成引物

<400> 1

gccgggaatg atgagaacta 20

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<212> DNA

<213> 人工序列

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<212> DNA

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gaagctctgg gtgcaggata g 21

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<212> DNA

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ttcttcagag gacacagcat tc 22

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<213> 人工序列

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gctacgacgt gggctacag 19

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cgaagagacc gaatcccata 20

Claims

1.一种产生可植入的含有胶原的医学装置的方法，其包括用金属微粒和/或金属纳米颗粒涂布所述含有胶原的医学装置的步骤，其中涂布所述含有胶原的医学装置的所述步骤是通过超声法，使得与未涂布金属微粒和/或金属纳米颗粒的医学装置相比，所述含有胶原的医学装置当植入时具有抗菌和抗炎特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属微粒和/或金属纳米颗粒包括选自由下述组成的组的金属：银和铜或其组合。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述含有胶原的医学装置为含有胶原的膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述含有胶原的医学装置被递送至宿主有机体中或在体外被使用。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述宿主有机体为人或动物。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层覆盖所述装置的至少一部分。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层进一步包括天然聚合物或合成聚合物、金属、金属氧化物、氧化物、金属氮化物、硼酸盐、陶瓷、氧化锆、同种异体移植硬组织、同种异体移植软组织、异种移植硬组织、异种移植软组织、碳纳米结构、碳、玻璃、天然材料或生物相容的材料。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属微粒和/或金属纳米颗粒具有约0.5nm至约500nm的尺寸范围。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层能够进行下述中的至少一种：治疗感染；预防感染；治疗炎症；预防炎症；促进细胞粘附；预防生物膜形成；抑制生物膜形成；促进细胞增殖；促进与生物系统或非生物系统的结合；增加或减少细胞功能；递送药物和/或生物活性剂，或确保材料更好地整合至所述宿主组织中。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层包括金属微粒和金属纳米颗粒。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层包括金属纳米颗粒。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述涂层包括一层或多层金属纳米颗粒和/或金属微粒。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述一层或多层包括银纳米颗粒。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述医学装置为矫形植入物、牙科植入物、兽医假体装置、支架或组织工程化基质。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述矫形植入物为髋植入物、膝盖植入物或肩植入物。

16.根据权利要求14所述的方法，其中所述牙科植入物为基台。

17.一种用于在医学植入物上抑制生物膜形成的方法，其包括下述步骤：用已经涂布银纳米颗粒的含有胶原的膜覆盖所述植入物，以便防止生物膜形成和/或细菌的生长。

18.根据权利要求17所述的方法，其中所述生物膜为细菌生物膜、真菌生物膜或原生动物生物膜。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述医学植入物为矫形或牙科植入物、支架或组织工程化基质。

20.一种用于在医学装置或植入物上抑制微生物定植的方法，其包括用已经涂布银纳米颗粒的含有胶原的膜覆盖所述装置或植入物，以便防止微生物定植。

21.一种包装，其包括涂布银纳米颗粒的含有胶原的医学装置，其中所述银纳米颗粒已经通过超声法施加，其中所述装置密封在密闭的或真空包装的容器中。