專利名稱：明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層及其制備方法，屬于生 物涂層材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
藥物涂層在制藥工藝中有著廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)藥物涂層的制備是將活性 成分溶解或分散在涂層中來(lái)達(dá)到控制釋放的目的。在這些藥物涂層中，藥物的 釋放主要分為兩個(gè)階段首先是初期的藥物快速釋放階段，然后是長(zhǎng)時(shí)間的藥 物緩慢釋放階段。眾所周知，持續(xù)低于最低抑菌濃度的釋放會(huì)使生物體產(chǎn)生抗 藥，因此最適宜的釋放方式為以藥物濃度高于最低抑菌濃度并使的藥物以穩(wěn)定 的速率釋放。據(jù)報(bào)道當(dāng)釋放的驅(qū)動(dòng)力是滲透壓時(shí)，藥物釋放速率是恒定的[Wang, C. Y; Ho， H. O.; Lin, L. H.; Lin, Y K.; Sheu, M. T. /W. J i^arm. 2005， 297, 89-97]。
由于明膠和磷酸鈣鹽具有獨(dú)特的化學(xué)和生物性能，所以它們被廣泛地研究 作為涂層材料[Pang， L.; Hu, Y.; Yan, Y.; Liu, L.; Xiong, Z.; Wei, Y; Baj,丄<SW/ Cod 7fec/7wo/. 2007,201,9549-9557]。膠原質(zhì)和磷灰石分別是骨組織中主要的無(wú) 機(jī)和有機(jī)成分。其中膠原質(zhì)變性后形成明膠，明膠分子中含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列，據(jù)報(bào)道這種氨基酸序列能夠刺激造骨細(xì)胞的粘附從而改善 骨整合[Ruoslahti, E.; Pierschbacher， M. D. "z^ce. 1987， 238, 491-497]。.而磷酸鈣 鹽，包括羥基磷灰石(HAp)、磷酸三鈣(TCP)、磷酸八鈣(OCP)等等，能顯 著提高支架與周圍骨組織的結(jié)合性，不會(huì)在支架和活體組織界面處形成纖維組 織隔層從而使植入體發(fā)生松動(dòng)[Ducheyne, P.; Qiu， Q.別omaferz'ak 1999， 20, 2287-2303]。但是，到目前為止，由于一般的明膠Z磷酸鈣鹽涂層達(dá)不到均一釋 放藥物的效果，因此，改善該涂層并使其保持恒定速率控制藥物釋放既具有重 大意義，又極富有應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一 目的在于提供一種明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備 方法。本發(fā)明的第二目的是提供一種明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層 本發(fā)明第一目的的方案如下
1、 基體的前處理
用醫(yī)用Ti合金或Co合金片(Ti合金主要包括Ti-6Al-4V、 Ti-15Mo、 Ti-Ni 和Ti-6Al-7Nb等；Co合金主要包括CoNiCrMo、 CoCrMo禾口 CoCrMoC等)作
為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳化硅砂紙打磨，隨后在丙酮，乙醇和去離子水 中超聲清洗，接著浸泡在酸液中鈍化，水洗，干燥。
2、 準(zhǔn)備磷酸鈣鹽粉體(主要包括羥基磷灰石、磷酸三鈣、磷酸八鈣三種類 型)，配置浸漬液。
上述磷酸鈣鹽主要有四種來(lái)源
(1) 通過(guò)固相反應(yīng)法制得。根據(jù)配方將原料磨細(xì)混合，在高溫下進(jìn)行合成制得。
(2) 通過(guò)水熱合成反應(yīng)法制得。以CaCl2[或Ca(N03)2]與^112 04為原料， 以合金為陰極，以石墨為陽(yáng)極，控制一定的pH和沉積時(shí)間，隨后經(jīng)水蒸氣處理 制得。
(3) 通過(guò)化學(xué)共沉淀法制得。用CaCl2[或Ca(N03)2]與磷酸鹽[(NH4)3P04, (NH4)2HP04， NH4H2P04]溶液進(jìn)行反應(yīng)，沉淀經(jīng)過(guò)濾，干燥制得。
(4)市售購(gòu)得。
上述方法所得的磷酸鈣鹽通常為粉末顆粒，顆粒大小不等。有長(zhǎng)度在30nm 50nm之間，直徑在10nm 15nm之間的短棒狀晶體[Hu, X. J.; Liu, J. K.; Lu, y.; Mu,J.M"tedert. 2008, 62, 3824-3826];有尺寸為0. 8|im l. ,m，晶粒邊緣有 銳化現(xiàn)象的》-TCP相晶體[Yang， H.; Zhao, P. Z. / i/ewa" 7Voam^ Um'vem'^(2Va^ra/5We"ce;. 2007, 35, 122-124];也有長(zhǎng)度在50jim 150nm之間， 直徑在lpm 2^im之間的纖維狀晶體[Wang, YB.; Lu, X.; Wang, J. X.; Qu, S. X., Weng， J. J. i^wcA ^fafer Dev. 2007, 13, 409-414]。
取濃度為10 80g/L所準(zhǔn)備的磷酸鈣鹽粉末經(jīng)超聲分散于去離子水中。接 著在20 9(TC的環(huán)境下，按明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為5 50將濃度為50 500g/L的明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬液中的所有氣泡。
3、 在醫(yī)用Ti合金或Co合金片基體上形成明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層。
在2(K90。C環(huán)境下，將醫(yī)用Ti合金或Co合金片(Ti合金主要包括Ti-6A1-4V、 Ti-15Mo、 Ti-Ni和Ti-6Al-7Nb等；Co合金主要包括CoNiCrMo、 CoCrMo和 CoCrMoC等)基體浸入浸漬液中，然后基體以l 50mm/min的速率提拉成涂層，反復(fù)多次，控制涂層厚度在30 300微米之間。提拉所形成的涂層在空氣中干 燥20 90分鐘，接著將其浸入到含有濃度為5 100mg/mL疏水性藥物(布洛 芬或萘普生)的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離，浸入時(shí)間為12小時(shí) 16S小時(shí)。浸泡 時(shí)間越長(zhǎng)，孔隙率越大，載藥量越高。涂層接著浸入到含有體積分?jǐn)?shù)為5 50% 戊二醛，濃度為5 100mg/mL疏水性藥物(布洛芬或萘普生)的乙醇中交聯(lián)1~8 天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗。最后，所形成的涂層 在20 90。C下干燥到恒重。
本發(fā)明第二目的的實(shí)施方案如下-
在醫(yī)用Ti合金或Co合金片(Ti合金主要包括Ti-6A1-4V、 Ti-15Mo、 Ti-Ni 和Ti-6Al-7Nb等；Co合金主要包括CoNiCrMo、 CoCrMo和CoCrMoC等)基
體上制備得到的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層，涂層厚度在30 300微米之間，分 致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為3 30微米，多孔內(nèi)層孔隙率 為20 80%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為5 50。
上述明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層的結(jié)構(gòu)與浸入無(wú)水乙醇中的時(shí)間密切相關(guān)， 在無(wú)水乙醇中浸泡時(shí)間越長(zhǎng)，涂層的孔隙率越高。明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層的 載藥量隨著浸入無(wú)水乙醇中時(shí)間的延長(zhǎng)和無(wú)水乙醇中藥物濃度的上升而增加。
本發(fā)明涂層實(shí)驗(yàn)結(jié)果測(cè)試及表征如下
1、 體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)，具體步驟如下將樣品垂直浸入pH-7 8的SBF溶 液[Kokubo， T.; Miyaji， F.; Kim， H. M.; Nakamura, T. J爿w Ceram Soc 1996， 79, U27]中，溫度維持在37"C左右。相隔一定時(shí)間抽取樣品以供檢測(cè)藥物濃度，并 用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由紫外-可見吸收光譜儀檢測(cè)， 特征吸收在200 400nm。
2、 理論計(jì)算涂層在體外誘導(dǎo)磷酸鈣鹽形成的能力，具體步驟如下將樣 品垂直浸入SBF溶液中，溶液的溫度維持在37。C左右。為了保證各種離子濃度 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)21天以上。
3、 結(jié)構(gòu)表征
利用超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，X-射線衍射儀(XRD)，和掃描電子顯微鏡(SEM)， 對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。 本發(fā)明涂層的效果特點(diǎn)
本發(fā)明利用提拉成膜和相分離法制備得到明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層，該涂 層在控制藥物釋放時(shí)，釋放驅(qū)動(dòng)力為滲透壓。理論計(jì)算和體外釋放實(shí)驗(yàn)均表明 藥物以恒定速率釋放且持續(xù)釋放21天以上，達(dá)到了理想釋控藥物的目的，可以有效地預(yù)防和治療術(shù)后感染，降低細(xì)菌感染率。
隨著明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層浸入SBF溶液中的時(shí)間延長(zhǎng)，磷酸鈣鹽會(huì)逐
漸地沉積在涂層表面。當(dāng)浸入超過(guò)14天后，磷酸鈣鹽全部覆蓋了原始表面。與 純明膠層和裸露的醫(yī)用Ti合金表面相比，明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層能更快地誘 導(dǎo)磷酸鈣鹽在其表面的沉積。


圖1明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層斷面的SEM圖片。圖中可以清楚地看到不對(duì) 稱涂層分為致密外層和多孔內(nèi)層。
圖2明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層致密外層的SEM圖片。圖中可以看到致密外 層的厚度為IO微米。
圖3明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層表面的SEM圖片。從圖上可以看到不對(duì)稱涂 層的孔分布均一。
圖4明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中的釋放曲線。釋放曲線表明藥 物以恒定速率釋放且可持續(xù)釋放達(dá)30天。
圖5明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡3天后的SEM圖片。圖 片顯示原始表面的局部區(qū)域有少量顆粒生成。
圖6明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡7天后的SEM圖片。圖 片顯示沉積物已經(jīng)覆蓋了大部分表面。
圖7明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡14天后的SEM圖片。圖 片顯示沉積物完全覆蓋了原始表面。
圖8明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡21天后的SEM圖片。圖 片顯示粒徑為1 10微米的球形顆粒覆蓋原始表面，而這些球形顆粒是由針狀 納米顆粒所組成的。
圖9明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡不同時(shí)間后表面的鈣、磷 含量和鈣與磷的摩爾比的變化曲線。曲線表明隨著浸入時(shí)間的延長(zhǎng)，鈣和磷的 含量逐漸上升。
圖10明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層浸入SBF溶液中不同時(shí)間后的XRD圖譜。 圖譜表明隨著浸入時(shí)間的延長(zhǎng)，磷酸鈣會(huì)逐漸地沉積在涂層表面。
具體實(shí)施例方式
以下以實(shí)施例的方式說(shuō)明本發(fā)明，但不止限制于下述實(shí)施例。實(shí)施例1
以Ti-6Al-4V合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng) 碳化硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分 鐘。接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10 分鐘，水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液， 并用氨水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M(NH4)2HPO4的水溶液，并用氨水將 溶液的pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并 伴隨著劇烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。磷酸氫二銨溶液滴加完畢后，反應(yīng) 液繼續(xù)陳化3小時(shí)。最后，產(chǎn)物經(jīng)抽濾，水洗3次，乙醇洗2次，并在60。C下 干燥至恒重。取l.OOg所制備的羥基磷灰石粉末經(jīng)超聲分散于50 ml去離子水中。 接著在4(TC的環(huán)境下，將10.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬 液中的所有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液中，然 后基體以7 mm/min的速率提拉成涂層，提拉5次。提拉所形成的涂層在空氣中 干燥30分鐘，接著將其浸入到含有40 mg/ml疏水性藥物布洛芬的無(wú)水乙醇中進(jìn) 行相分離。浸入4天后，涂層接著浸入含有10%戊二醛，40 mg/ml疏水性藥物 布洛芬的乙醇中交聯(lián)2天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗， 4(TC下干燥到恒重。
在上述Ti-6Al-4V合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為130 微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為IO微米，多孔內(nèi)層孔 徑為2微米，孔隙率為40%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為10。
將樣品垂直浸入20mlpJ^7.4的SBF溶液中，溫度維持在37。C左右。相隔 一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由紫 外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在264nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中，溶 液的溫度維持在37"C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)21天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
圖1為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層斷面的SEM圖片。圖中可以清楚地看到 130微米厚的不對(duì)稱涂層分為IO微米厚的致密外層和120微米厚的多孔內(nèi)層(孔 徑大約2微米，孔隙率為40%)。圖2為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層致密外層的 SEM圖片。圖中可以看到致密外層的厚度為IO微米。圖3為明膠/磷酸鈣鹽不 對(duì)稱涂層表面的SEM圖片。從圖上可以看到不對(duì)稱涂層的孔分布均一。圖4為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中的釋放曲線。當(dāng)不對(duì)稱涂層控制藥物的 釋放時(shí)，釋放驅(qū)動(dòng)力為滲透壓。理論計(jì)算和體外釋放實(shí)驗(yàn)均表明藥物以恒定速
率釋放且可持續(xù)釋放30天。圖5為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸 泡3天后的SEM圖片。圖片顯示原始表面的局部區(qū)域有少量顆粒生成。圖6為 明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡7天后的SEM圖片。圖片顯示沉 積物已經(jīng)覆蓋了大部分表面。圖7為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸 泡14天后的SEM圖片。圖片顯示沉積物完全覆蓋了原始表面。圖8為明膠/磷 酸轉(zhuǎn)鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡21天后的SEM圖片。如圖所示，粒徑為 1 10微米的球形顆粒覆蓋原始表面，而這些球形顆粒是由針狀納米顆粒所組成 的。圖9為明J交/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層在SBF溶液中浸泡不同時(shí)間后表面的鈣、 磷含量和鈣與磷的摩爾比的變化曲線。曲線表明隨著浸入時(shí)間的延長(zhǎng)，鈣和磷 的含量逐漸上升，磷酸鈣逐漸地沉積在涂層的表面。圖10為明膠/磷酸鈣鹽不對(duì) 稱涂層浸入SBF溶液中不同時(shí)間后的XRD圖譜。從圖譜中，可以進(jìn)一步看到隨 著明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層浸入SBF溶液中的時(shí)間延長(zhǎng)，磷酸鈣會(huì)逐漸地沉積 在涂層表面。當(dāng)浸入超過(guò)14天后，磷酸鈣全部覆蓋了原始表面。與純明膠層和 裸露的醫(yī)用Ti合金表面相比，明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層能更快地誘導(dǎo)磷酸鈣鹽 在其表面的沉積。
實(shí)施例2
Ti-6A1-4V合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳 化硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液，并用氨 水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M(NH4)2HPO4的水溶液，并用氨水將溶液的 pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并伴隨著劇 烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。滴加完畢后，產(chǎn)物經(jīng)抽慮，水洗3次，乙醇 洗2次，濾餅置于表面皿中，放置于管式爐中，在80(TC的溫度下，煅燒2h， 空氣中冷卻至室溫。取l.OOg所制備的磷酸三鈣粉末經(jīng)超聲分散于50 ml去離子 水中。接著在40。C的環(huán)境下，將15.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除 在浸漬液中的所有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液 中，然后基體以6.5mm/min的速率提拉成涂層，提拉6次。提拉所形成的涂層 在空氣中干燥30分鐘，接著將其浸入到含有40 mg/ml疏水性藥物萘普生的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離。浸入3天后，涂層接著浸入含有15%戊二醛，30mg/ml疏 水性藥物萘普生的乙醇中交聯(lián)3天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水 乙醇沖洗，4(TC下干燥到恒重。
在上述Ti-6Al-4V合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為140 微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為14微米，多孔內(nèi)層孔 徑為3微米，孔隙率為35%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為15。
將樣品垂直浸入20mlpI^7.4的SBF溶液中，溫度維持在37。C左右。相隔 一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由紫 外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在266nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中，溶 液的溫度維持在37"C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)21天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有140微米厚，分為14微米厚的致密外層和 126微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約3微米，孔隙率為42%)，其它結(jié)果類似實(shí)施 例l。
實(shí)施例3
Ti-15Mo合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳化 硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液，并用氨 水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M(NH4)2HPO4的水溶液，并用氨水將溶液的 pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并伴隨著劇 烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。磷酸氫二銨溶液滴加完畢后，反應(yīng)液繼續(xù)陳 化3小時(shí)。最后，產(chǎn)物經(jīng)抽濾，水洗3次，乙醇洗2次，并在6(TC下干燥至恒 重。取1.00g所制備的羥基磷灰石粉末經(jīng)超聲分散于50ml去離子水中。接著在 4(TC的環(huán)境下，將10.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬液中的 所有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液中，然后基體 以15mm/min的速率提拉成涂層，提拉12次。提拉所形成的涂層在空氣中干燥 30分鐘，接著將其浸入到含有40 mg/ml疏水性藥物布洛芬的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相 分離。浸入3天后，涂層接著浸入含有25%戊二醛，55 mg/ml疏水性藥物布洛 芬的乙醇中交聯(lián)5天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗，40"下干燥到恒重。
在上述Ti-15Mo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為160 微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為20微米，多孔內(nèi)層孔 徑為6微米，孔隙率為50%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為10。
將樣品垂直浸入20mlpHN7.4的SBF溶液中，溫度維持在37。C左右。相隔 一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由紫 外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在264nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中，溶 液的溫度維持在37"C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)21天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有160微米厚，分為20微米厚的致密外層和 140微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約6微米，孔隙率為50%)，其它結(jié)果類似實(shí)施
實(shí)施例4
Ti-15Mo合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳化 硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2mlHF、 4mlHN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液，并用氨 水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M (NH4)2HP04的水溶液，并用氨水將溶液的 pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并伴隨著劇 烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。磷酸氫二銨溶液滴加完畢后，反應(yīng)液繼續(xù)陳 化3小時(shí)。最后，產(chǎn)物經(jīng)抽濾，水洗3次，乙醇洗2次，并在6(TC下干燥至恒 重。取1.00g所制備的羥基磷灰石粉末經(jīng)超聲分散于50ml去離子水中。接著在 40。C的環(huán)境下，將8.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬液中的所 有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液中，然后基體以 9mm/min的速率提拉成涂層，提拉8次。提拉所形成的涂層在空氣中干燥30分 鐘，接著將其浸入到含有40 mg/ml疏水性藥物萘普生的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離。 浸入3天后，涂層接著浸入含有35°/。戊二醛，65mg/ml疏水性藥物萘普生的乙 醇中交聯(lián)3天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗，4(TC下干 燥到恒重。
在上述Ti-15Mo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為143微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為15微米，多孔內(nèi)層孔
徑為3.5微米，孔隙率為44%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為8。
將樣品垂直浸入20mlpH-7.4的SBF溶液中，溫度維持在37'C左右。相隔 一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由紫 外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在266nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中，溶 液的溫度維持在37"左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)21天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有140微米厚，分為14微米厚的致密外層和 126微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約3.5微米，孔隙率為44%)，其它結(jié)果類似實(shí) 施例1 。
實(shí)施例5
CoNiCrMo合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳 化硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液，并用氨 水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M(NH4)2HPO4的水溶液，并用氨水將溶液的 pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并伴隨著劇 烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。滴加完畢后，產(chǎn)物經(jīng)抽慮，水洗3次，乙醇 洗2次，濾餅置于表面皿中，放置于管式爐中，在80(TC的溫度下，煅燒2h， 空氣中冷卻至室溫。取1.00g上述制備的磷酸三鈣粉末，超聲分散于50mL去離 子水中，接著在6(TC的環(huán)境下，將7.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消 除在浸漬液中的所有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬 液中，然后基體以6mm/min的速率提拉成涂層，提拉8次。提拉所形成的涂層 在空氣中干燥60分鐘，接著將其浸入到含有20 mg/ml疏水性藥物布洛芬的無(wú)水 乙醇中進(jìn)行相分離。浸入4天后，涂層接著浸入含有20%戊二醛，50 mg/ml疏 水性藥物布洛芬的乙醇中交聯(lián)3天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水 乙醇沖洗。最后，所形成的涂層在40'C下干燥到恒重。
在上述CoNiCrMo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為 154微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為16微米，多孔內(nèi) 層孔徑為4微米，孔隙率為45%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為15。將樣品垂直浸入20 ml pH=7.6的SBF溶液中，溫度維持在37'C左右。相 隔一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由 紫外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在264nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中， 溶液的溫度維持在37'C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)23天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有154微米厚，分為16微米厚的致密外層和 138微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約4微米，孔隙率為45%)，其它結(jié)果類似實(shí)施 例l。
實(shí)施例6
CoNiCrMo合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳 化硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配置含有Ca(N03)2.4H20為1.167mol/L, (NH4)2HP04為1 mol/L， [(NH2)2CO]為8mol/L的稀HN03混合溶液。用濃氨水調(diào)至PH=2.2，置于裝有溫 度計(jì)及冷凝管的三口瓶中，加熱回流并控制體系溫度恒定(8CTC)。反應(yīng)結(jié)束后
分離，用蒸餾水和無(wú)水乙醇交替洗滌，6crc下真空干燥。取i.oog上述制備的
磷酸八鈣粉末，超聲分散于50mL去離子水中，接著在4(TC的環(huán)境下，將20. OOg 明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬液中的所有氣泡為止。將浸漬液 置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液中，然后基體以6mm/min的速率提拉成 涂層，提拉4次。提拉所形成的涂層在空氣中干燥40分鐘，接著將其浸入到含 有30mg/ml疏水性藥物布洛芬的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離。浸入2天后，涂層接 著浸入含有30%戊二醛，60mg/ml疏水性藥物布洛芬的乙醇中交聯(lián)2天。交聯(lián) 完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗。最后，所形成的涂層在4(TC下 干燥到恒重。
在上述CoNiCrMo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為 120微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為11微米，多孔內(nèi) 層孔徑為2微米，孔隙率為45%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為20。
將樣品垂直浸入20mlpI^7.5的SBF溶液中，溫度維持在37'C左右。相 隔一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由 紫外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在264nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中，溶液的溫度維持在37"C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)22天。結(jié)構(gòu)表征及性能評(píng)價(jià)利用X射 線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。 明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有120微米厚，分為11微米厚的致密外層和 109微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約2微米，孔隙率為30%)，其它結(jié)果類似實(shí)施 例1 。
實(shí)施例7
CoCrMo合金片(50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體經(jīng)碳化 硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15分鐘。 接著浸泡在含有2ml HF、 4ml HN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10分鐘， 水洗，干燥。配制含有0.5M Ca(N03)2, 1% (W/W) PEG-2000的水溶液，并用氨 水將溶液的pH值調(diào)到10。配制0.5M(NH4)2HPO4的水溶液，并用氨水將溶液的 pH值調(diào)到10。隨后，將磷酸氫二銨溶液緩慢滴加到硝酸鈣溶液中，并伴隨著劇 烈攪拌，Ca/P摩爾比保持在1.67。滴加完畢后，產(chǎn)物經(jīng)抽慮，水洗3次，乙醇 洗2次，濾餅置于表面皿中，放置于管式爐中，在80(TC的溫度下，煅燒2h， 空氣中冷卻至室溫。取1.00g上述制備的磷酸三鈣粉末，超聲分散于50mL去離 子水中，接著在60。C的環(huán)境下，將20.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消 除在浸漬液中的所有氣泡為止。將浸漬液置于4(TC的環(huán)境中。將基體浸入浸漬 液中，然后基體以10mm/min的速率提拉成涂層，提拉20次。提拉所形成的涂 層在空氣中干燥60分鐘，接著將其浸入到含有20 mg/ml疏水性藥物萘普生的無(wú) 水乙醇中進(jìn)行相分離。浸入4天后，涂層接著浸入含有35%戊二醛，40mg/ml 疏水性藥物萘普生的乙醇中交聯(lián)6天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú) 水乙醇沖洗。最后，所形成的涂層在40。C下干燥到恒重。
在上述CoCrMo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為175 微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為28微米，多孔內(nèi)層孔 徑為7微米，孔隙率為60%。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為20。
將樣品垂直浸入20mlpH:7.6的SBF溶液中，溫度維持在37。C左右。相 隔一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由 紫外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在266nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中， 溶液的溫度維持在37"C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)23天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有175微米厚，分為28微米厚的致密外層和 147微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約7微米，孔隙率為60%)，其它結(jié)果類似實(shí)施 例1 。
實(shí)施例8
CoCrMo合金片(3型，50mmX20mmXlmm)作為基體。在鍍膜之前，基體 經(jīng)碳化硅砂紙(400 4000)打磨，并先后在丙酮，乙醇和去離子水中超聲清洗15 分鐘。接著浸泡在含有2mlHF、 4mlHN03和1000ml去離子水的溶液中鈍化10 分鐘，水洗，干燥。配置含有Ca(N03)2.4H20為1.167mol/L, (NH4)2HP04為1 mol/L， [(NH2)2CO]為8mol/L的稀HN(V混合溶液。用濃氨水調(diào)至PH=2.2，置 于裝有溫度計(jì)及冷凝管的三口瓶中，加熱回流并控制體系溫度恒定(S(TC)。反
應(yīng)結(jié)束后分離，用蒸餾水和無(wú)水乙醇交替洗滌，6crc下真空干燥。取i.oog上
述制備的磷酸八鈣粉末，超聲分散于50mL去離子水中，接著在4(TC的環(huán)境下， 將25.00g明膠溶于上述溶液中。最后，超聲消除在浸漬液中的所有氣泡為止。 將浸漬液置于40。C的環(huán)境中。將基體浸入浸漬液中，然后基體以10mm/min的 速率提拉成涂層，提拉30次。提拉所形成的涂層在空氣中干燥40分鐘，接著 將其浸入到含有30 mg/ml疏水性藥物萘普生的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離。浸入5 天后，涂層接著浸入含有20%戊二醛，70 mg/ml疏水性藥物萘普生的乙醇中交 聯(lián)4天。交聯(lián)完成后，涂層反復(fù)用去離子水和無(wú)水乙醇沖洗。最后，所形成的 涂層在4(TC下干燥到恒重。
在上述CoCrMo合金片基體上制備的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層厚度為200 微米，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為40微米，多孔內(nèi)層孔 徑為8微米，孔隙率為65%。 ^膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為25。
將樣品垂直浸入20mlpH-7.5的SBF溶液中，溫度維持在37。C左右。相 隔一定時(shí)間抽取樣品，并用相同體積的新鮮SBF溶液補(bǔ)充。疏水性藥物濃度由 紫外-可見吸收光譜儀檢測(cè)，特征吸收在266nm。將樣品垂直浸入SBF溶液中， 溶液的溫度維持在37'C左右。為了保證各種離子濃度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的恒定，SBF 溶液定期更換。體外生物活性實(shí)驗(yàn)持續(xù)22天。利用X射線衍射儀(XRD)、場(chǎng) 發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。
明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層大約有200微米厚，分為40微米厚的致密外層和 160微米厚的多孔內(nèi)層(孔徑大約8微米，孔隙率為65%)，其它結(jié)果類似實(shí)施例1 。
權(quán)利要求
1、明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層，其特征在于在Ti合金或Co合金表面有明膠/磷酸鈣鹽涂層，涂層厚度在30～300微米之間，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為3～30微米，多孔內(nèi)層孔隙率為20～80％，明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為5～50。
2、 按權(quán)利要求1所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層，其特征在于 所述的Ti合金包括Ti-6A1-4V、 Ti-15Mo、 Ti-Ni和Ti-6Al-7Nb。
3、 按權(quán)利要求1所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層，其特征在于 所述的Co合金包括CoNiCrMo、 CoCrMo和CoCrMoC。
4、 明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法，包括下述步驟(1) Ti合金或C0合金片經(jīng)打磨、清洗、酸洗、干燥；(2) 取濃度為10 80g/L磷酸鈣鹽粉末分散于去離子水中，按明膠與磷酸 鈣鹽的質(zhì)量比為5 50將濃度為50 500g/L的明膠溶于上述溶液；(3) 將Ti合金或Co合金片基體浸入浸漬液中，然后提拉基體形成成涂層， 反復(fù)多次，控制涂層厚度在30 300微米之間，然后干燥，再浸入到含有疏水 性藥物的無(wú)水乙醇中進(jìn)行相分離，浸入時(shí)間為12小時(shí) 168小時(shí)；(4) 接著浸入到含有體積分?jǐn)?shù)為5 50%戊二醛和疏水性藥物的乙醇中交聯(lián) 1~8天，沖洗、干燥到。
5、 按權(quán)利要求4所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的疏水性藥物為布洛芬或萘普生，濃度為5 100mg/mL。
6、 按權(quán)利要求4所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的Ti合金包括Ti-6Al-4V、 Ti-15Mo、 Ti-M和Ti-6Al-7Nb。
7、 按權(quán)利要求4所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的Co合金包括CoNiCrMo、 CoCrMo和CoCrMoC。
8、 按權(quán)利要求4所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的基體提拉速率為1 50mm/min。
9、 按權(quán)利要求4所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的主要磷酸鈣鹽包括羥基磷灰石、磷酸三鈣或磷酸八鈣。
10、 按權(quán)利要求9所述的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層的制備方法， 其特征在于所述的上述磷酸鈣鹽制備方法包括固相反應(yīng)法、水熱合成反應(yīng)法、 化學(xué)共沉淀法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱藥物釋放涂層及其制備方法，屬于生物涂層材料領(lǐng)域。本發(fā)明以醫(yī)用Ti合金或Co合金片作為基體、明膠和磷酸鈣鹽作為原料，通過(guò)提拉成涂層和相分離的方法在基體上形成不對(duì)稱涂層。本發(fā)明制備得到的明膠/磷酸鈣鹽不對(duì)稱涂層，涂層厚度在30～300微米之間，分致密外層和多孔內(nèi)層兩層，其中致密外層厚度為3～30微米，多孔內(nèi)層孔隙率為20～80％。明膠與磷酸鈣鹽的質(zhì)量比為5～50。該涂層能控制疏水性藥物以恒定的速率釋放，達(dá)到了理想釋控藥物的目的，可以有效地預(yù)防和治療術(shù)后感染，降低細(xì)菌感染率。與純明膠層和裸露的醫(yī)用Ti合金表面相比，該涂層能更快地誘導(dǎo)磷酸鈣鹽在其表面的沉積。
文檔編號(hào)A61L27/54GK101417147SQ200810203918
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者芳 李, 祝迎春, 肖軍武, 趙東輝 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所