[發(fā)明專(zhuān)利]一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料的制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010852456.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111760068B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳宏;楊思;黃千里;陳子華;劉詠;劉凌;李曉萱;吳婷
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): A61L27/02
• 分類(lèi)號(hào): A61L27/02;A61L27/50;A61L27/54
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明涉及一種具備pH響應(yīng)可控釋放銅離子的含銅復(fù)合納米材料及制備方法和應(yīng)用。所述復(fù)合納米材料由氫氧化鎂和氫氧化銅組成；所述氫氧化銅附著在氫氧化鎂上。其制備方法為：將納米氧化鎂顆粒加入含銅離子的溶液中，攪拌后搖晃；離心使固液分離；得到固體；所得固體在低于50攝氏度的條件下干燥；得到復(fù)合納米材料。其應(yīng)用包括將其用于成骨抗菌方面。本發(fā)明所設(shè)計(jì)和制備的納米材料，在中性環(huán)境下銅離子不釋放；在細(xì)胞溶酶體內(nèi)和/或感染后呈偏酸性的區(qū)域內(nèi)釋放銅離子。當(dāng)pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料中銅含量為2.1?15.8wt.％時(shí)，該種材料適用于促進(jìn)骨愈合。本發(fā)明材料組分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制備工藝簡(jiǎn)單可控，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良，便于規(guī)模化應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種兼具成骨抗菌活性的納米材料，尤其涉及一種具備pH響應(yīng)可控釋放銅離子的含銅復(fù)合納米材料及制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

銅是人體必備的微量元素，在維持生理穩(wěn)態(tài)、細(xì)胞免疫和體液免疫中起著重要作用。而在骨修復(fù)領(lǐng)域，銅也被廣泛看好。一方面，銅具有良好的促成骨能力，能促進(jìn)類(lèi)成骨細(xì)胞堿性磷酸酶活性，膠原分泌等。另一方面，銅有明顯的抗菌作用，在炎癥、感染的急性期中、銅的代謝明顯增強(qiáng)。促成骨能力以及抗菌活性是評(píng)價(jià)骨替代材料的重要指標(biāo)。因而近年來(lái)，銅被廣泛應(yīng)用于骨移植、骨修復(fù)領(lǐng)域。

然而過(guò)量銅的釋放是有害的，會(huì)造成嚴(yán)重的細(xì)胞毒性。因而，銅的應(yīng)用場(chǎng)景和銅離子釋放總量及速率應(yīng)該得到控制。特別的，發(fā)炎、感染等病變部位的pH呈弱酸性(6.0左右)，細(xì)胞內(nèi)溶酶體也呈弱酸性(5.5左右)。在上述條件下子緩慢釋放銅離子，可以在降低銅離子對(duì)人體影響的同時(shí)保證治療效率。

在現(xiàn)有技術(shù)中還鮮有關(guān)于用氫氧化鎂負(fù)載氫氧化銅并將其用于促進(jìn)骨愈合方面的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服上述背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種具備銅離子定量裝載，特定pH條件下釋放銅離子的復(fù)合納米材料及其制備方法和應(yīng)用。

本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料；所述納米材料包括氫氧化鎂和氫氧化銅；所述氫氧化銅附著在氫氧化鎂上。優(yōu)選為所述納米材料由氫氧化鎂和氫氧化銅組成。

本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料；所述氫氧化銅以薄片和/或顆粒的形式包覆在氫氧化鎂上。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料，所述氫氧化銅以薄片的形式包覆在氫氧化鎂上。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料，在微觀結(jié)構(gòu)上，單片氫氧化鎂薄片和與單片氫氧化銅薄片呈相間分布。所述單片氫氧化鎂薄片的厚度在20納米以下；所述單片氫氧化銅薄片的厚度小于等于20納米。當(dāng)以單片氫氧化鎂薄片和與單片氫氧化銅薄片呈相間分布的結(jié)構(gòu)為一個(gè)單元；N個(gè)單元團(tuán)聚構(gòu)成所述pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料。N個(gè)單元團(tuán)聚構(gòu)成的顆粒能被細(xì)胞吞噬。

本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料的制備方法，將納米氧化鎂顆粒加入含銅離子的溶液中，攪拌后搖晃；離心使固液分離；得到固體；所得固體在低于50攝氏度的條件下干燥；得到復(fù)合納米材料。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明一種pH響應(yīng)的可控釋放銅納米材料的制備方法，所述納米氧化鎂顆粒的粒徑小于等于35納米。納米氧化鎂比表面積大，表面活性高，易于水反應(yīng)。且處于納米尺度，水分子可輕易擴(kuò)散入納米氧化鎂內(nèi)部，反應(yīng)生產(chǎn)氫氧化鎂，同時(shí)實(shí)現(xiàn)單片納米級(jí)氫氧化鎂的剝離。單片氫氧化鎂由于比表面積大，這有助于其大量負(fù)載銅離子。若采用微米級(jí)別的氧化鎂，比表面積相對(duì)較大，水分子不能只能擴(kuò)散進(jìn)入顆粒表面，氧化鎂不能全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鎂，也很難實(shí)現(xiàn)生成的氫氧化鎂呈片狀剝離。在本發(fā)明中可以通過(guò)控制納米氧化鎂顆粒加入含銅離子的溶液中攪拌后搖晃的時(shí)間、溫度以及納米氧化鎂顆粒的粒徑來(lái)控制納米氧化鎂轉(zhuǎn)化成氫氧化鎂的程度。換句話說(shuō)：本發(fā)明所述復(fù)合納米顆粒由氫氧化鎂和銅元素組成；所述銅元素以氫氧化銅的形式存在，氫氧化銅與氫氧化鎂薄片相間排布；

或