[發(fā)明專利]一種鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710156164.7
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106860911A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳水林;向一鳴;劉想梅;李浚
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué)
• 主分類號: A61L27/06
• 分類號: A61L27/06;A61L27/34;A61L27/30;A61L27/54;A61L27/50
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙)42212
• 代理人: 胡清堂

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料科學(xué)以及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

生物醫(yī)用材料是材料科學(xué)的一個重要分支；是用于診斷、治療或替代人體組織、器官或增進其功能的具有高技術(shù)含量和高經(jīng)濟價值的新型載體材料；是材料科學(xué)技術(shù)中一個正在發(fā)展的新領(lǐng)域，生物醫(yī)用材料對于探索人類生命奧秘、保障人類健康長壽己做出并即將做出卓越貢獻。在生物醫(yī)用金屬材料中，鈦及其合金憑借其優(yōu)良的綜合性能，是人工關(guān)節(jié)(髖、膝、肩、踝、肘、腕、指關(guān)節(jié)等)、骨創(chuàng)傷產(chǎn)品(髓內(nèi)釘、鋼板、螺釘?shù)?、脊柱矯形內(nèi)固定系統(tǒng)、牙種植體、牙托、牙矯形絲、人工心臟瓣膜、介入性心血管支架等醫(yī)用內(nèi)植物產(chǎn)品的首選材料。

作為植入人體的生物醫(yī)用材料，鈦合金的抗菌性也逐漸成為人們關(guān)注的重點。目前,常見的抗菌劑可分為天然抗菌劑、有機抗菌劑及無機抗菌劑,與其它兩種抗菌劑相比,無機抗菌劑具有廣譜、高效、耐熱性、安全性、持久性、環(huán)境友好等優(yōu)點,越來越受到人們的關(guān)注。近年來,無機抗菌劑Ag和ZnO因具有非遷移性、吸收和散射紫外線能力,且熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高,同時具備優(yōu)良的抗菌性能,原材料來源廣泛,迅速成為目前新型抗菌劑的研究熱點。近年來，在骨科植入體上進行表面改性從而達到抗菌目的方法逐步被研究者們開發(fā)出來，而傳統(tǒng)的一些無機抗菌劑對細菌的作用都比較單一，如何實現(xiàn)無機抗菌劑Ag和ZnO的共同抗菌，提升抗菌劑的性能，是有待研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層及其制備方法。所述涂層中復(fù)合有Ag和ZnO，兩者協(xié)同殺菌，比單一物質(zhì)殺菌效果更為全面，同時可以促進骨細胞生長，涂層中還包括有聚乳酸，延長抗菌周期，提高了鈦合金的生物相容性。所述制備方法簡單易行，設(shè)備投入少，消耗資源少，實施難度小。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層，其特征在于，包括生在于鈦金屬表面的氧化鋅納米棒和所述氧化鋅納米棒上附著的聚乳酸與納米銀的混合涂層；所述氧化鋅納米棒豎直、橫截面呈六邊形，所述氧化鋅納米棒整體分布均勻；所述納米銀顆粒呈均勻分散態(tài)；所述納米銀與氧化鋅納米棒完全被聚乳酸包覆。

所述氧化鋅納米棒橫截面直徑為80-120nm；所述納米銀顆粒粒徑10-20nm。

所述鈦金屬為純鈦片或鈦六鋁四釩合金中的一種。

一種鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層的制備方法，其特征在于，將鈦金屬處理后，利用水熱反應(yīng)在所述鈦金屬表面生長氧化鋅納米棒，再將聚乳酸和納米銀在溶劑中混合后涂覆到鈦金屬表面生長的氧化鋅納米棒上，干燥后即得到所述鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層。

具體包括以下步驟：

步驟一，將直徑5.5-6.5mm、厚度2.0-3.0mm的鈦金屬片用砂紙逐級打磨后，依次在丙酮、去離子水、無水乙醇中超聲清洗，干燥待用；

步驟二，將3.8-4.1g的乙酸鋅和0.9-1.14g的乙醇胺混合溶解在40-60mL無水乙醇中，在室溫下攪拌3-5h得到混合液，然后將20-40μl所述混合液旋涂到步驟二中處理好的鈦金屬片表面；將旋涂好的鈦金屬片放入馬弗爐中400-600℃燒制50-70min，室溫冷卻；將處理好的鈦金屬片加入到混有0.35-0.37g硝酸鋅、0.16-0.175g六亞甲基四胺和40-60mL去離子水的水熱反應(yīng)釜中，在80-100℃下水熱反應(yīng)5-7h生長氧化鋅納米棒，反應(yīng)結(jié)束后，用去離子水和無水乙醇沖洗，在室溫干燥；

步驟三，將0.15-0.25g聚乳酸和0.05-0.3g納米銀加入到4-6mL氯仿中，溶解攪拌3-5h得混合液；取20-40μl所述混合液旋涂到步驟二中制備得到的鈦金屬片表面，旋涂結(jié)束后在室溫干燥，即得到鈦金屬表面抗菌復(fù)合涂層。

所述步驟二中的旋涂操作為：在600rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂15秒后再在5000rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂30秒，所述操作重復(fù)五次；所述步驟三中的旋涂操作為：在600rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂15秒后再在5000rpm的轉(zhuǎn)速下旋涂30秒，所述操作重復(fù)三次。

所述步驟三中納米銀的制備方法如下：

取66-76mg油酸鈉加入到含有70-90mL無水乙醇的單口燒瓶中，加熱至70℃并且攪拌回流；緩慢注入15-20mL0.0025mol/L硝酸銀的乙醇溶液，反應(yīng)15-25min，待反應(yīng)混合物冷卻后將絮狀沉淀離心分離，并用去離子水和丙酮各洗滌三次，在室溫下干燥得到納米銀顆粒。

本發(fā)明的技術(shù)效果為：

(1)使用水熱法在鈦金屬表面生長氧化鋅納米棒，制得的氧化鋅納米棒形態(tài)好，分布均勻。