[發明專利]一種在生物可降解鋅表面構建無機微米花嵌合金屬-有機復合納米簇改性功能層的方法

有效

• 申請號: 202010871204.8
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111996521B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 萬國江;曾培杰;錢軍余;張文泰;莫小山;沈崗;黃楠
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C23C22/22
• 分類號: C23C22/22;C23C22/17;A61L31/02;A61L31/08;A61L31/14;A61L31/16
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 何凡

本發明公開了一種在生物可降解鋅表面構建無機微米花嵌合金屬?有機復合納米簇改性功能層的方法，其方法包括：先制備鋅?有機復合納米簇分散液，然后在可降解鋅金屬表面制備無機微米花嵌合金屬?有機復合納米簇改性功能涂層。本發明一方面構建了無機微米花嵌合金屬?有機復合納米簇改性功能層，不僅延緩了金屬的降解速率，還促進了成骨細胞活性。另一方面，本發明提供了在涂層表面嵌合鋅?有機復合納米簇的新方法，即利用化學配位驅動作用，通過粘合劑與基底和顆粒表面的活性位點結合，實現顆粒的固載。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料表面改性技術領域，尤其涉及一種在生物可降解鋅表面構建無機微米花嵌合金屬-有機復合納米簇改性功能層的方法。

背景技術

鋅作為第三代可降解金屬，因適中的腐蝕速率及鋅在人體中為重要的微量元素而廣受關注。可降解鋅合金在人體既不會像不銹鋼腐蝕速率過慢，也不會像鎂合金腐蝕速率過快，從而能夠作為一種效果更好的醫用可降解金屬材料，解決鐵基和鎂基醫用可降解金屬材料所面臨的問題。此外，在擁有可控腐蝕速率的同時，鋅合金還具有良好的生物相容性。

但可降解鋅基植入體降解釋放過多鋅離子造成周圍組織和細胞損傷，腐蝕降解產物不穩定，骨整合性能不足等限制其應用。表面改性是解決這些問題的關鍵技術。然而，鋅基金屬的表面改性研究處于起步階段，方法多是借鑒鎂/鐵改性手段，且都是單一涂層，難以同時兼顧腐蝕降解控制和生物功能性。并且，大多數表面改性方法使用的組分單一，形成的結構簡單，在服役過程中達不到理想效果。

發明內容

本發明的目的在于：針對上述現有技術中存在的單一涂層改性難以同時兼顧腐蝕降解控制和生物功能性的問題，提供一種在生物可降解鋅表面構建無機微米花嵌合金屬-有機復合納米簇改性功能層的方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種在生物可降解鋅表面構建無機微米花嵌合金屬-有機復合納米簇改性功能層的方法，包括以下步驟：

S1.將硝酸鋅和有機雙膦酸溶液混合，調節pH3.5-4.5，在35-45℃水浴加熱反應10-15h；

S2.將S1反應后混合液過濾，棄去濾液，清洗，干燥，得到鋅-有機雙膦酸納米顆粒；

S3.將S2所得鋅-有機雙膦酸納米顆粒分散到溶劑中，調節pH3.5-4.5，制得鋅-有機復合納米簇懸浮液；

S4.打磨純鋅表面后，在超聲條件下用無水乙醇清洗，干燥；

S5.將S4打磨清洗干燥后的鋅置于無機磷酸鋅溶液中，在35-45℃水浴加熱反應0.5-2h，清洗，干燥，得到無機磷酸鋅復合的鋅；

S6.將S5所得無機磷酸鋅復合的鋅置于S3所得鋅-有機復合納米簇懸浮液中，在55-65℃水浴加熱反應10-15h，清洗，干燥，即得。

本發明根據配位化學原理，首先使鋅離子與有機雙膦酸分子(本發明使用唑來膦酸分子)反應，鋅離子與唑來膦酸分子中咪唑基上的N以及膦酸基團中的氧配位螯合，得到搭載單一有機雙膦酸的金屬有機復合物；接著，加入的HEDP中膦酸基團的氧再與金屬有機復合物的活性鋅離子結合，得到同時包含HEDP和ZA活化分子的金屬-有機復合納米簇。

金屬-有機復合納米簇表面的HEDP與無機磷酸鋅預處理層上的鋅離子活性位點螯合配位作用以及納米簇與磷酸鋅層的物理吸附作用實現了納米簇的成功嵌合。在嵌合過程中，HEDP起到了一個“橋梁”的作用，將納米簇和磷酸鋅層結合在一起。

進一步地，S1中將15-25g/L六水合硝酸鋅與1-3g/L有機雙膦酸溶液按照體積比1:1混合。

進一步地，S1中將20g/L六水合硝酸鋅與2g/L有機雙膦酸溶液按照體積比1:1混合。

進一步地，有機雙膦酸溶液為唑來膦酸溶液。