[發(fā)明專利]一種在生物鎂合金表面廣譜抗菌復(fù)合涂層的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210014360.1
• 申請日: 2022-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN114411224B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱世杰;黃文江;王利國;陳瑤;梅迪;馬小爽;關(guān)紹康
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D13/12
• 分類號(hào): C25D13/12;C25D13/20;C25D13/22;C09D105/08;C09D5/14;C09D7/61
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41188
• 代理人: 王璐

本發(fā)明提供一種在生物鎂合金表面制備廣譜抗菌復(fù)合涂層的方法，包括步驟：將鎂合金打磨拋光、清洗后，做表面改性處理；制備殼聚糖?六方氮化硼溶液；將所述表面改性的鎂合金作為工作電極，所述殼聚糖?六方氮化硼溶液作為電解液，進(jìn)行電沉積反應(yīng)，制備獲得具有殼聚糖?六方氮化硼復(fù)合涂層的鎂合金。本發(fā)明提供的在生物鎂合金表面廣譜抗菌涂層制備方法，復(fù)合涂層表面均勻且厚度可控，提高了涂層的抗菌性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鎂合金表面改性領(lǐng)域，尤其涉及一種在生物鎂合金表面制備廣譜抗菌涂層的方法。

背景技術(shù)

目前，大多數(shù)商業(yè)使用的固定裝置由永久的金屬合金制成，包括鈦、不銹鋼和Co-Cr合金，盡管他們具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、生物相容性和足夠的耐腐蝕性能，但骨折修復(fù)后需要再次手術(shù)取出固定裝置，這通常增加了患者的額外痛苦和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，此外，由于骨折部位周圍離子的聚集導(dǎo)致骨質(zhì)溶解，阻止新骨形成，未能及時(shí)移除永久性固定裝置還可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的過敏問題。

鎂基合金因其優(yōu)異的生物相容性、生物降解性以及與皮質(zhì)骨相似的力學(xué)性能而成為潛在的植入材料，受到研究者的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的金屬植入物相比，鎂合金在生理環(huán)境中完全降解，無需二次手術(shù)將植入物從體內(nèi)取出。更重要的是，鎂合金的降解產(chǎn)物會(huì)促進(jìn)新骨和骨骼的形成，縮短患者的恢復(fù)時(shí)間。

在鎂合金骨植入體臨床應(yīng)用中，細(xì)菌感染和生物膜的形成也是影響手術(shù)成敗的關(guān)鍵因素。細(xì)菌感染會(huì)導(dǎo)致骨植入體組織周圍出現(xiàn)炎癥，植入體功能喪失，需要二次手術(shù)修復(fù)，加重了患者的醫(yī)療負(fù)擔(dān)甚至有截肢的危險(xiǎn)。

目前，在醫(yī)學(xué)植入手術(shù)中應(yīng)用抗生素?zé)o疑是一種治療病原體有效的方法，但抗生素濫用已導(dǎo)致耐抗生素菌株的出現(xiàn)，這正成為對公共衛(wèi)生的巨大威脅。此外，使用氯化、臭氧化試劑在消毒過程中會(huì)產(chǎn)生具有潛在致癌性的副產(chǎn)物。紫外線消毒被認(rèn)為是一種綠色的方法，但許多微生物是天然抵抗紫外線。因此，開發(fā)高效、低成本、廣譜的抗菌材料仍是迫切需要。

近年來，許多納米材料例如石墨烯、銀等已經(jīng)顯示出優(yōu)秀的抗菌性能，但是這些材料具有一定的細(xì)胞毒性。六方氮化硼被譽(yù)為白色石墨烯，因其良好的生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性被認(rèn)為是生物醫(yī)學(xué)相關(guān)應(yīng)用的候選材料，此外，Merih等人報(bào)道了六方氮化硼納米顆粒具有抗菌和抗菌膜特性。然而六方氮化硼較高的化學(xué)穩(wěn)定性和疏水性導(dǎo)致其在水介質(zhì)中難以分散，很難在生物醫(yī)學(xué)方面作為表面改性材料應(yīng)用。

殼聚糖是一種天然的陽離子多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性、抗菌活性和耐化學(xué)性等特性。目前已經(jīng)有研究證明通過殼聚糖吸附氮化硼在水溶液中穩(wěn)定分散。通過浸漬法在活潑鎂基合金表面制備殼聚糖基復(fù)合涂層已被廣泛研究，然而，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)通過浸漬法制備殼聚糖-氮化硼復(fù)合涂層導(dǎo)致氮化硼在復(fù)合涂層中發(fā)生團(tuán)聚（圖1），氮化硼抗菌性能無法表達(dá)。電輔助沉積作為一種新型表面改性技術(shù)，可以通過調(diào)節(jié)電解液參數(shù)和電流模式制備出厚度可控、均勻和結(jié)合力強(qiáng)的涂層。殼聚糖需要在酸性溶液中質(zhì)子化才能完成氮化硼的均勻分散，鎂合金在酸性溶液中易發(fā)生腐蝕，在鎂合金表面電沉積殼聚糖基涂層所需的預(yù)處理手段尤為關(guān)鍵。此外，氮化硼在復(fù)合涂層的排列方式影響復(fù)合涂層的抗菌活性，因此，通過電制備參數(shù)的設(shè)定是獲得具有抗菌性能的氮化硼復(fù)合涂層的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種在生物鎂合金表面制備廣譜抗菌涂層制備方法，復(fù)合涂層表面均勻且厚度可控，提高了涂層的抗菌性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的在生物鎂合金表面廣譜抗菌涂層制備方法是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種在生物鎂合金表面廣譜制備抗菌復(fù)合涂層的方法，包括步驟：將鎂合金打磨拋光、清洗后，做表面改性處理；

制備酸性水溶液；

制備殼聚糖-六方氮化硼溶液；

將所述表面改性的鎂合金作為工作電極，所述殼聚糖-六方氮化硼溶液作為電解液，進(jìn)行電沉積反應(yīng)，制備獲得具有殼聚糖-六方氮化硼復(fù)合涂層的鎂合金。