[發明專利]鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料及其制備與應用

有效

• 申請號: 201410229644.8
• 申請日: 2014-05-27
• 公開（公告）號: CN104028742A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 寧成云;鐘梅玲
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F1/02;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

技術領域

本發明屬于鈦納米棒復合材料領域，具體涉及一種鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料及其制備與應用。

背景技術

鈦納米棒(Ti?Nanorod)是一種新型生物材料，它具有規整排列而成的棒狀結構。鈦表面納米形貌因其獨特的物理與化學性質，目前已引起大家的普遍關注。鈦納米棒獨特的結構使它具有優異的電學、力學、熱學和光學等特性。研究發現，這種鈦納米棒材料與純鈦相比具有更大的粗糙度，更大的比表面積。因此，鈦納米棒材料由于其良好的生物活性，大的粗糙度與比表面積可以促進其作為植入體材料的成骨性能，另外鈦納米棒為疏水表面使其具有一定的抗菌性能，在植入體材料及醫療器械等領域具有重要的潛在應用價值。為進一步拓展鈦納米棒材料在生物材料中的應用，鈦納米棒的改性及其與功能性材料的復合至關重要。

目前，已有研究表明多巴胺可以作為一種有效物質對表面進行功能化改性。多巴胺可以在各種有機、無機材料表面進行勃附，且粘結性能優異，過程簡單易行。此種方法源于貝殼類動物分泌的蛋白質物質可以有效地粘結在物體的濕表面，已有科學家對此現象的原理進行研究。研究結果表明，貝殼類動物所分泌出的蛋白質物質中的二輕基苯丙氨酸(DOPA)在其中起到主要作用，將要修飾的材料在多巴胺溶液中進行簡單的浸涂即可形成強力附著于礦物質、金屬及高分子等多種材料表面的復合層。并證明多巴胺的粘結性能與基體無關，且可在基體表面作為有效的平臺進行金屬還原或其他單體的進一步接枝。因此，聚多巴胺修飾是一種操作簡單、普適的材料改性方法。此外，已有研究證明聚多巴胺材料中的氨基可作為還原劑，有效地原位還原硝酸銀和醋酸鋅，從而直接制備聚多巴胺一共摻雜鋅和銀復合材料。

發明內容

為解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料的制備方法。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法得到的鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料。

本發明的再一目的在于提供上述制備方法得到的鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料的應用。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

一種鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將多巴胺溶于去離子水中，制得多巴胺溶液，并將多巴胺溶液pH值調節為7～9；然后將鈦納米棒浸到多巴胺溶液中，對鈦納米棒進行表面修飾，制得聚多巴胺修飾的鈦納米棒；

(2)將步驟(1)制得的聚多巴胺修飾的鈦納米棒浸到硝酸銀溶液中反應，制得摻雜銀納米粒子的聚多巴胺修飾的鈦納米棒復合材料；

(3)將步驟(2)制得的摻雜銀納米粒子的聚多巴胺修飾的鈦納米棒復合材料浸到醋酸鋅溶液中反應，制得所述鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料。

優選的，步驟(1)中所述的鈦納米棒可通過以下方法制得：將醫用純鈦經過HF和HNO₃混合液酸洗處理后作為陽極，通過電化學陽極氧化橫流法在純鈦(陽極)表面制備出鈦納米棒陣列結構。在反應過程中，控制陽極和陰極間的距離為45mm，以質量分數為1.45wt％的氟化銨和0.72wt％草酸的混合溶液作為電解質溶液，在25℃的條件下，恒定電流200mA，反應25min制備得到所述鈦納米棒。

優選的，步驟(1)中所述多巴胺溶液濃度為5～10mg/mL；步驟(1)中用緩沖液三羥甲基氨基甲烷[(HOCH₂)₃CNH₂]調節多巴胺溶液的pH值，多巴胺溶液的pH值調節為8.5。

所述緩沖液三羥甲基氨基甲烷[(HOCH₂)₃CNH₂]用于調節多巴胺溶液的pH值，不參與反應。

優選的，步驟(1)中所述鈦納米棒浸到多巴胺溶液中的時間為4～12h。

本發明通過調節鈦納米棒的浸入時間和多巴胺溶液的濃度來控制多巴胺的修飾量。

優選的，步驟(2)中所述硝酸銀溶液的質量濃度為0.1～2.0％。

優選的，步驟(2)中所述反應的時間為2～6h。

優選的，步驟(3)中所述醋酸鋅溶液的質量濃度為0.1～1.0％。

優選的，步驟(3)中所述反應的時間為1～3h。

本發明還提供了上述制備方法得到的鈦納米棒-聚多巴胺-共摻雜鋅和銀復合材料。該復合材料兼具鈦納米棒、聚多巴胺、鋅和銀的優點，生物相容性好、易于衍生化，能夠促進成骨細胞的增值分化，具有抗菌性能，在生物材料領域具有潛在應用。