CN104826159A - 医用钛金属植入体材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种医用钛金属植入体材料及其制备方法，所述医用钛金属植入体材料，其包括钛金属，生长于钛金属表面的呈矩阵排布的二氧化钛纳米管，还包括涂覆于呈矩阵排布的二氧化钛纳米管层端面且密封二氧化钛纳米管的可降解高聚物和装载于二氧化钛纳米管内的消炎抗菌药物。所述医用钛金属植入体材料具有载药量高、能使药物的药性缓慢释放的特点。
Description
技术领域
本发明属于药物和医疗器械领域，涉及一种医用钛金属植入体材料及其制备方法。
背景技术
由于全球人口老龄化的加快，导致骨质疏松、骨折的病例增多；加之自然灾害、交通意外、工伤等造成创伤的增多，使得医用植入材料的需求日益增长。在美国，每年有超过60万例关节及骨外科植入手术；在欧洲，每年有超过40万例人类硬组织外科移植手术。全球有大约200万套脊柱内植入物系统被使用，并在以每年14％的速度增长；我国人工关节替换年增长率高达30％，现有775万肢残患者且每年新增300万骨损伤患者。由此可见，医用植入材料大有潜力，也亟需越来越多的科研工作者投入到生物材料的研究中。
生物医用钛金属材料由于其良好的力学性能、易加工性、与人骨相近的弹性模量、耐腐蚀性和良好的生物相容性被广泛应用于人工骨、关节、牙种植体等硬组织替代材料和心脏瓣膜、血管支架等血管材料。但钛及其合金本身存在生物惰性的缺点，植入人体后与周围组织不能达到骨性结合，只是简单的机械锁合，易被纤维组织包裹而与宿主组织隔离，长此以往会引起血栓而导致植入失败。另外，在临床手术中，细菌感染是很常见的一大问题，全面的消毒和无菌操作仍然避免不了术后感染的发生。临床上主要解决途径是注射抗生素，但抗生素注射具有特异性，需长期注射且会产生抗药菌株。载药型植入体料，可以在植入体表面定点释放药物，不仅可以避免一些不必要的副作用，而且可以控制药物浓度。
植入体材料的表面拓扑结构和化学成分在调节蛋白质吸附、细胞粘附、迁移、铺展、增殖和分化等生物学行为中起着至关重要的作用。随着微/纳米技术的快速发展，通过在植入体材料表面构建微/纳米结构来调控相关生物学行为被广泛研究。同时，从仿生学角度出发，在生物医用材料表面构建微/纳米复合结构可以达到与骨组织机械锁合的目的。
大量研究表明，适当尺寸的二氧化钛纳米管可以促进成骨细胞的功能，且在2007年二氧化钛纳米管被首次提出作为一种全新的药物释放平台用于医用植入体，二氧化钛纳米管可以加载任何药物，并且可以通过二氧化钛纳米管的长度、直径及管壁厚度来达到控制药物的释放。
目前，TiO2纳米管的制备方法主要包括以下三种：即模板法、水热法和电化学阳极氧化法。由于低成本和制备方法简单等特性，水热合成法和阳极氧化法具有被广泛应用的可能性。阳极氧化是目前制备有序二氧化钛纳米管阵列最常用的方法。阳极氧化法由于其制备方法简单，可控且高度有序等优点，在制备二氧化钛纳米管时具有明显的优势。自1999年，Zwilling等报道了通过阳极氧化法在金属钛片上获得纳米多孔氧化物结构。2001年，Gong等首次在氢氟酸水溶液中阳极氧化法制备了长度达到0.5微米且高度有序的二氧化钛纳米管阵列。
丙交酯-乙交酯共聚物(PLGA)是一种生物相容性好、生物可降解而且无毒的高聚物。具有良好的降解性能，可以通过改变分子量、乳酸(LA)与羟基乙酸(GA)的比例、及链端所含基团的性质和数量来精准的控制其降解速率。它已经被广泛用于生物医用材料方面,如气管更换，韧带重建，外科敷料，牙科修复，以及组织工程支架。作为在组织工程中应用的材料能够支持和促进骨修复和骨重建，因此是一种应用较广泛的植入体材料。
本发明针对二氧化钛纳米管药物缓释效果的不足而发明可降解高聚物涂覆的二氧化钛纳米管作为载药型的骨修复材料。二氧化钛纳米管和可降解高聚物都具有较好的生物相容性，不会在体内产生排斥和其他特异性反应。以二氧化钛纳米管作为药物载体，可实现高的载药量。采用可降解的高聚物作为外层的封装材料，可以实现药物的可控释放。因此该种载药型的骨修复材料既实现了高的载药量,又实现了药物的药性缓慢释放,并且能够支持和促进骨修复和骨重建。
发明内容
本发明的目的是提供一种载药量高、能使药物的药性缓慢释放的医用钛金属植入体材料及其制备方法。
为了达到上述目的，一方面，本发明提供了一种医用钛金属植入体材料，其包括钛金属，生长于钛金属表面的呈矩阵排布的二氧化钛纳米管，还包括涂覆于呈矩阵排布的二氧化钛纳米管端面且密封二氧化钛纳米管的可降解高聚物和装载于二氧化钛纳米管内的消炎抗菌药物。
第二方面，本发明提供了一种医用钛金属植入体材料的制备方法，包括如下步骤：
A.以钛金属为为阳极，以含F-的溶液为电解液，在电压为20-40V、温度为30-60℃条件下反应1-8h，清洗、干燥，得到表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管的钛金属；
B.向步骤A得到的二氧化钛纳米管中装载消炎抗菌药物；
C.向矩阵排布的二氧化钛纳米管端面涂覆可降解高聚物溶液，干燥后得到目标产物。
本发明的有益效果是：
(1)所制备的医用钛金属植入体材料，表面的可降解高聚物涂层具有良好的生物学活性，有利于植入人体的成骨细胞的粘附、迁移、铺展、增殖和分化等生物学行为；
(2)利用TiO2纳米管大的比表面积，负载消炎抗菌药物，随着高聚物涂层的降解，药物释放出来，表现出良好的抗菌能力；
(3)利用可降解高聚物作为药物缓释层，可通过控制药物缓释层的厚度，对药物释放速率进行调控，药物释放天数可长达40天。
附图说明
图1为本发明医用钛金属植入体材料的结构示意图；
图2为实施例一得到的矩阵排布的二氧化钛纳米管层端面的扫描电镜谱图；
图3为实施例一得到的样品涂覆一层丙交酯-乙交酯共聚物后的表面形貌扫描电镜谱图；
图4为实施例一得到的样品涂覆一层丙交酯-乙交酯共聚物后的纵切面扫描电镜谱图；
图5为实施例一得到的医用钛金属植入体材料涂覆不同层数丙交酯-乙交酯共聚物后在体外药物释放情况图谱。
具体实施方式
如图1所示，本发明一方面提供了一种医用钛金属植入体材料100，其包括钛金属1，生长于钛金属1表面的呈矩阵排布的二氧化钛纳米管2，还包括涂覆于呈矩阵排布的二氧化钛纳米管2端面且密封二氧化钛纳米管2的可降解高聚物3和装载于二氧化钛纳米管内的消炎抗菌药物4。
优选的，所述钛金属1包括纯钛金属、Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-7Nb合金、Ti-5Al-2.5Sn合金、Ti-5Al-2.5Fe合金和镍钛合金。所述钛金属1可以是片状、管状或条状等可以想象得到的形状。
优选的，所述可降解高聚物3为下列材料中的一种或两种以上的混合物：乙交酯/丙交酯共聚物、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯和壳聚糖。进一步优选的，所述可降解高聚物3涂层厚度为0.75-10微米。
优选的，所述消炎抗菌药物4是下列物质的一种或两种以上的混合物：布洛芬、头孢他啶、环丙沙星、硫酸庆大霉素、呋苄西林、头孢拉定和头孢美唑。
本发明第二方面提供了一种医用钛金属植入体材料100的制备方法，包括如下步骤：
A.以钛金属1为为阳极，以含F-的溶液为电解液，在电压为20-40V、温度为30-60℃条件下反应1-8h，清洗、干燥，得到表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管2的钛金属1；
B.向步骤A得到的二氧化钛纳米管2中装载消炎抗菌药物4；
C.向矩阵排布的二氧化钛纳米管2端面涂覆可降解高聚物3溶液，干燥后得到目标产物。
所述可降解高聚物3为下列材料中的一种或两种以上的混合物：乙交酯/丙交酯共聚物、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯和壳聚糖。优选的，所述可降解高聚物3溶液质量体积比为1-5％，所述可降解高聚物3溶液分多次涂覆，每次涂覆量为0.02-0.05mL。
优选的，所述步骤A中电解液为0.1-0.4wt％NH4F，1-5vol％H2O的乙二醇或丙三醇溶液。
作为另外一种优选方式，所述步骤A中电解液为0.25vt％-1vt％HF水溶液或者为0.05-0.2mol/L F-与0.5-0.2mol/L SO42-的水溶液。
优选的，所述步骤B中装载消炎抗菌药物4的过程包括，将步骤A得到的表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管2的钛金属1浸入浓度为50-200mg/ml的消炎抗菌药物4溶液中，干燥。所述干燥可采用加热干燥，也可以采用静止挥发的方式。
作为另外一种优选方式，所述步骤B中装载消炎抗菌药物4的过程包括，将消炎抗菌药物4用真空浸渗的方式载入二氧化钛纳米管内。
优选的，所述可降解高聚物3溶液可选用下列溶剂：三氯甲烷、二氯甲烷、乙酸乙酯、1,4-二氧六环、稀盐酸和稀醋酸。优选的，所述步骤A还包括，对钛金属1表面进行抛光、刻蚀预处理。具体的，所述抛光步骤包括：将钛金属1抛光打磨，置于丙酮中超声清洗约30min，随后在去离子水中超声清洗约20min，备用。具体的，所述刻蚀处理刻蚀液由10％HF,40％HNO3和50％H2O混合而成。进一步的，将抛光好的钛金属1包封处理，四周缠绕铜丝，用环氧树脂胶涂封样品背面，至铜丝不裸露在外，只暴露待反应表面，再用万用表测试封装后样品的导电性，确定导电后，置于刻蚀液中，处理时间为1-10s。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
为了更好的理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步地详细说明。
实施例1
步骤一，
试样预处理，将纯钛金属片抛光打磨，置于丙酮中超声清洗约30min，随后在去离子水中超声清洗约20min，备用。
步骤二，
刻蚀液的配置，刻蚀液由体积比分别为10％HF，40％HNO3和50％H2O混合而成。备用。
步骤三，
阳极氧化反应过程中电解液的配置，其组成为0.3wt％NH4F，3vol％H2O的乙二醇溶液，备用。
步骤四，
配置可降解高聚物溶液，本案例中所用可降解高聚物为丙交酯-乙交酯共聚物即PLGA，所用溶剂为三氯甲烷，重量比体积浓度为1％，备用。
步骤五，
样品包封处理，在样品四周缠绕铜丝，用环氧树脂胶涂封样品背面，至铜丝不裸露在外，只暴露待反应表面。再用万用表测试封装样品导电性，导电即可进行下述步骤。
步骤六，
样品刻蚀处理，将步骤四已包封处理好的纯钛金属片放置在步骤二配置的刻蚀液中，处理时间为5s。
步骤七，
上述处理后的样品为阳极，石墨作为阴极，放于装有步骤三配置的电解液的塑料杯中，纯钛金属片置于电解液液面以下，将所述烧杯置于水浴磁力搅拌器中，不断搅拌。电压为30V，反应1h，温度为60℃。
步骤八，
将样品取出，分别用乙醇、去离子水超声清洗样品5min，干燥可得表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管2的纯钛金属片。对所述矩阵排布的二氧化钛纳米管2端面拍摄扫描电镜谱图，如图2所示。
步骤九，
样品负载消炎抗菌药物4，将表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管2的样品浸泡在消炎抗菌药物4溶液中,本案例所用消炎抗菌药物4溶液为100mg/ml的布洛芬的乙醇溶液，静置3天。
步骤十，
使用旋转涂覆法，在步骤九处理后的样品表面涂覆步骤四所配置好的丙交酯-乙交酯共聚物，涂层厚度分别为1，3，5，8，10层，干燥，涂覆一层丙交酯-乙交酯共聚物的表面形貌如图3所示，纵切面形貌如图4所示。
在体外研究药物的缓释情况，测试条件和测试步骤如下：
1.将分别涂覆有0，1，3，5，8，10层的丙交酯-乙交酯共聚物的医用钛金属植入体材料样品分别浸没到100ml PBS缓冲溶液中，37℃温度下保存。
2.在前6h，每隔1h取出5ml PBS缓冲溶液，之后的40天内，每天取出5ml PBS缓冲溶液。每个时间点取出PBS溶液待测，另加5ml新鲜PBS溶液。
3.用紫外可见光分光光度计测定待测溶液中药物紫外吸光度。根据药物的紫外标准曲线，计算出药物的浓度。最后以浸泡时间为横轴，待测液中药物浓度为纵轴绘制图5所示的药物释放曲线。
由图5可知，涂覆10层药物缓释涂层后，药物的释放时间可长达40天。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种医用钛金属植入体材料，其包括钛金属，生长于钛金属表面的呈矩阵排布的二氧化钛纳米管，其特征在于：还包括涂覆于呈矩阵排布的二氧化钛纳米管端面且密封二氧化钛纳米管的可降解高聚物和装载于二氧化钛纳米管内的消炎抗菌药物。
2.如权利要求1所述的医用钛金属植入体材料，其特征在于：所述钛金属包括纯钛金属、Ti-6Al-4V合金、Ti-6Al-7Nb合金、Ti-5Al-2.5Sn合金、Ti-5Al-2.5Fe合金和镍钛合金。
3.如权利要求1所述的医用钛金属植入体材料，其特征在于：所述可降解高聚物为下列材料中的一种或两种以上的混合物：乙交酯/丙交酯共聚物、聚羟基乙酸、聚乳酸、聚己内酯和壳聚糖。
4.如权利要求1所述的医用钛金属植入体材料，其特征在于：所述消炎抗菌药物是下列物质的一种或两种以上的混合物：布洛芬、头孢他啶、环丙沙星、硫酸庆大霉素、呋苄西林、头孢拉定和头孢美唑。
5.一种医用钛金属植入体材料的制备方法，包括如下步骤：
A.以钛金属为为阳极，以含F-的溶液为电解液，在电压为20-40V、温度为30-60℃条件下反应1-8h，清洗、干燥，得到表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管的钛金属；
B.向步骤A得到的二氧化钛纳米管中装载消炎抗菌药物；
C.向矩阵排布的二氧化钛纳米管端面旋转涂覆可降解高聚物溶液，干燥后得到目标产物。
6.如权利要求5所述的医用钛金属植入体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中电解液为0.1-0.4wt％NH4F，1-5vol％H2O的乙二醇或丙三醇溶液。
7.如权利要求5所述的医用钛金属植入体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A中电解液为0.25vt％-1vt％HF水溶液或者为0.05-2mol/L F-与0.5-2mol/L SO42-的水溶液。
8.如权利要求5所述的医用钛金属植入体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤B中装载消炎抗菌药物的过程包括，将步骤A得到的表面生长有矩阵排布的二氧化钛纳米管的钛金属浸入浓度为50-200mg/mL的消炎抗菌药物溶液中，干燥。
9.如权利要求5所述的医用钛金属植入体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤B中装载消炎抗菌药物的过程包括，将消炎抗菌药物用真空浸渗的方式载入二氧化钛纳米管内。
10.如权利要求5所述的医用钛金属植入体材料的制备方法，其特征在于：所述步骤A还包括，对钛金属表面进行抛光、刻蚀预处理。
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104826159A (zh) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105251054A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-01-20 | 广西中医药大学 | 利用钌配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105251055A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-01-20 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物提高二氧化钛纳米管的抗菌抗癌性能的方法 |
| CN105288745A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的制备方法 |
| CN105288723A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288724A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用姜黄素衍生物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288727A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105327391A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-17 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105396174A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-16 | 广西中医药大学 | 一种制备具有抗菌抗癌性能的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105412982A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-03-23 | 广西中医药大学 | 一种提高二氧化钛纳米管抗菌和抗癌作用的方法 |
| CN105457086A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-04-06 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN106110391A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-11-16 | 福建医科大学附属口腔医院 | 一种兼具成骨和抗菌的纳米载药装置及其制备方法 |
| CN106421907A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 湖北大学 | 一种基于氧化石墨烯的杂化生物功能涂层的制备方法 |
| CN106729989A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种含抗菌肽的生物活性表面的牙种植体制备方法 |
| CN106729964A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 江苏师范大学 | 一种兼具促进骨形成和抑制骨吸收作用的二氧化钛纳米管及其制备方法 |
| CN109692695A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-30 | 东北大学 | 一种近红外光响应型纳米二氧化钛复合材料及其制备方法 |
| CN112107739A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-22 | 吉林大学 | 一种具有物理杀菌和促进细胞粘附的仿生材料及制作方法 |
| CN112336918A (zh) * | 2020-10-27 | 2021-02-09 | 北京大学口腔医学院 | 一种种植体材料的制备方法 |
| CN116370703A (zh) * | 2023-04-29 | 2023-07-04 | 宁波瑞瑧生物科技有限公司 | 一种二氧化钛纳米管阵列薄膜及制备方法及在骨种植产品中的应用 |
| US12150850B2 (en) | 2018-03-01 | 2024-11-26 | Titanium Textiles Ag | Tension-free titanium metal knitted fabric for surgically shaping soft tissues |
| US12186193B2 (en) | 2018-03-01 | 2025-01-07 | Titanium Textiles Ag | Titanium matrix based on a tension-free metal warp knit fabric for guided tissue regeneration |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070160681A1 (en) * | 2004-03-19 | 2007-07-12 | Park Yoon J | Bone graft and scaffolding materials immobilized with osteogenesis enhancing peptides on the surface |
| CN103272290A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-09-04 | 太原理工大学 | 聚合物TiO2纳米管涂层的可吸收镁合金支架及其制备方法 |
| CN104028742A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-10 | 华南理工大学 | 钛纳米棒-聚多巴胺-共掺杂锌和银复合材料及其制备与应用 |
-
2015
- 2015-04-24 CN CN201510200604.5A patent/CN104826159A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070160681A1 (en) * | 2004-03-19 | 2007-07-12 | Park Yoon J | Bone graft and scaffolding materials immobilized with osteogenesis enhancing peptides on the surface |
| CN103272290A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-09-04 | 太原理工大学 | 聚合物TiO2纳米管涂层的可吸收镁合金支架及其制备方法 |
| CN104028742A (zh) * | 2014-05-27 | 2014-09-10 | 华南理工大学 | 钛纳米棒-聚多巴胺-共掺杂锌和银复合材料及其制备与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 廖娟等: "纯钛种植体表面抗菌改性的研究进展", 《国际口腔医学杂志》 * |
| 王明等: "负载地塞米松二氧化钛纳米管缓释系统的构建", 《中国组织工程研究》 * |
Cited By (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105457086B (zh) * | 2015-11-17 | 2018-06-29 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288727B (zh) * | 2015-11-17 | 2018-06-29 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288745A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的制备方法 |
| CN105288723A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105251054B (zh) * | 2015-11-17 | 2018-06-22 | 广西中医药大学 | 利用钌配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288727A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105327391A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-02-17 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105251054A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-01-20 | 广西中医药大学 | 利用钌配合物制备具有抗菌抗癌的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105412982A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-03-23 | 广西中医药大学 | 一种提高二氧化钛纳米管抗菌和抗癌作用的方法 |
| CN105457086A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-04-06 | 广西中医药大学 | 利用铑配合物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105251055A (zh) * | 2015-11-17 | 2016-01-20 | 广西中医药大学 | 利用铱配合物提高二氧化钛纳米管的抗菌抗癌性能的方法 |
| CN105396174A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-03-16 | 广西中医药大学 | 一种制备具有抗菌抗癌性能的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288724A (zh) * | 2015-11-20 | 2016-02-03 | 广西中医药大学 | 利用姜黄素衍生物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105396174B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-06-29 | 广西中医药大学 | 一种制备具有抗菌抗癌性能的二氧化钛纳米管的方法 |
| CN105288724B (zh) * | 2015-11-20 | 2018-04-06 | 广西中医药大学 | 利用姜黄素衍生物处理二氧化钛纳米管的方法 |
| CN106110391A (zh) * | 2016-08-29 | 2016-11-16 | 福建医科大学附属口腔医院 | 一种兼具成骨和抗菌的纳米载药装置及其制备方法 |
| CN106421907A (zh) * | 2016-10-14 | 2017-02-22 | 湖北大学 | 一种基于氧化石墨烯的杂化生物功能涂层的制备方法 |
| CN106729964A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-31 | 江苏师范大学 | 一种兼具促进骨形成和抑制骨吸收作用的二氧化钛纳米管及其制备方法 |
| CN106729989A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 大连三生科技发展有限公司 | 一种含抗菌肽的生物活性表面的牙种植体制备方法 |
| US12186193B2 (en) | 2018-03-01 | 2025-01-07 | Titanium Textiles Ag | Titanium matrix based on a tension-free metal warp knit fabric for guided tissue regeneration |
| US12150850B2 (en) | 2018-03-01 | 2024-11-26 | Titanium Textiles Ag | Tension-free titanium metal knitted fabric for surgically shaping soft tissues |
| CN109692695B (zh) * | 2018-12-27 | 2022-02-01 | 东北大学 | 一种近红外光响应型纳米二氧化钛复合材料及其制备方法 |
| CN109692695A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-04-30 | 东北大学 | 一种近红外光响应型纳米二氧化钛复合材料及其制备方法 |
| CN112107739A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-22 | 吉林大学 | 一种具有物理杀菌和促进细胞粘附的仿生材料及制作方法 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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