一种具有超亲水性的Ti-Cu/聚多巴胺复合涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有超亲水性的Ti

【技术实现步骤摘要】
一种具有超亲水性的Ti
‑
Cu/聚多巴胺复合涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种具有超亲水性的Ti
‑
Cu/聚多巴胺复合涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]316L不锈钢、医用钴合金、超高分子量聚乙烯、涤纶等材料具有较好的力学性能和生物相容性，常用于制备血管支架、人工心瓣、人工关节等植入性的医疗器械和人工器官；然而，这些植入物在病患体内容易引起细菌感染，并且其生物相容性能不能满足临床要求；细菌感染、生物相容性不足容易导致植入失败，增加了医疗器械和人工器官植入的风险。
[0003]Ti
‑
Cu硬质薄膜具有良好的生物相容性，能够释放Cu离子催化体内的供体产生一氧化氮发生其抗凝血功能，并具有抗菌性能。聚多巴胺薄膜是一种致密的连续膜，可以附着在几乎所有材料如金属及其氧化物、半导体以及合成高聚物的表面，在水基环境中具有较好的粘附性和良好的生物相容性。
[0004]目前，在国际、国内还未见利用Ti
‑
Cu薄膜和聚多巴胺涂层制备超亲水涂层的报道。虽然在PVC管表面制备的聚多巴胺/银的复合纳米颗粒，具有超亲水性能，并且具有良好的抗凝和抗菌性能。但其是在PVC表面采用Ag离子和多巴胺聚合以及高碘酸钠氧化后产生的超亲水效果，Ag离子有可能随着植入时间增加流失，可能失去抗菌等效果。Lei Wang等人先在Ti表面制备了浓度为2mg/ml的多巴胺溶液，然后在浸入CuCl2中制备出在Cu离子的多巴胺涂层，研究发现，Cu离子浓度为0.1mmol/L和0.5mmol/L的Ti
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PDA
‑
Cu0.1和Ti
‑
PDA
‑
Cu0.5样品对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均表现出良好的抑菌活性。但此涂层未产生超亲水表面。上面研究均将是溶液中的Cu离子或Ag离子和多巴胺聚合后形成涂层，存在着Cu离子或Ag离子随着植入时间增加流失的可能性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种具有超亲水性的Ti
‑
Cu/聚多巴胺复合涂层及其制备方法，此涂层稳定性好，具有优良的超亲水性能，具有抗菌性能和良好的生物相容性能，制备方法比较简单，应用范围较广，可用于血管支架、人工心瓣、人工关节等植入性医用生物材料的制备。
[0006]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种具有超亲水性的Ti
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Cu/聚多巴胺复合涂层的制备方法，对基底材料进行预处理，在其上形成Ti
‑
Cu复合涂层，再依次置于多巴胺溶液和PBS溶液中浸泡即可。
[0008]进一步地，在基底材料上附着Ti
‑
Cu复合涂层的过程为：
[0009]将基底材料清洗后，通过磁控溅射、弧源离子镀等方式，在基底材料上形成铜含量为40～90at.％的Ti
‑
Cu复合涂层。
[0010]进一步地，磁控溅射的具体过程为：
[0011](1)将基底材料置于样品台上，调节Cu靶、Ti靶与样品台的距离，将真空室抽真空
至1～2.0
×
10
‑3Pa以下，再通入氩气调节气压至0.1～0.6Pa；
[0012](2)调节Cu靶电压为600～800V、脉冲10～50μs、频率200～400Hz；Ti靶电流为0.5～1A，电压为300～380V；样品台电压为
‑
50V，处理20～40min，即可制备得到Cu含量为40～90at.％的Ti
‑
Cu复合涂层。
[0013]进一步地，基底材料为金属基材料。
[0014]进一步地，基底材料为金属不锈钢。
[0015]进一步地，Ti
‑
Cu涂层中Cu含量为85at.％。
[0016]进一步地，在多巴胺溶液中的浸泡时间为22～30h。
[0017]进一步地，浸泡时间为24h。
[0018]进一步地，多巴胺溶液的浓度为1～2mg/mL，pH值为8.5。
[0019]进一步地，多巴胺溶液的浓度为2mg/mL。
[0020]进一步地，在PBS溶液中浸泡时间为3～30天。
[0021]进一步地，在PBS溶液中浸泡时间为7天。
[0022]采用上述方法制备得到的具有超亲水性的Ti
‑
Cu/聚多巴胺复合涂层。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]本申请首先在传统的医用材料表面采用磁控溅射等方法制备出Ti
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Cu薄膜，在其表面制备聚多巴胺涂层，然后将Ti
‑
Cu/聚多巴胺复合涂层在PBS溶液中浸泡一段时间后，使Ti
‑
Cu薄膜释放出Cu离子与聚多巴胺和PBS相互作用，使其粗糙度达到微米级别，形成超亲水复合涂层，利用其超亲水性能和Cu离子的抗凝、抗菌的生理功能，提高传统材料的抗菌性能和生物相容性能。
[0025]本申请制备得到的超亲水复合涂层植入体内后还能够通过Ti
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Cu薄膜长期释放Cu离子并螯合在聚多巴胺表面，Cu离子流失较少，稳定性好，具有优良的超亲水性能，具有抗菌性能和良好的生物相容性能，制备方法比较简单，应用范围较广，可应用于金属、高分子等医用材料表面。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1中的超亲水复合涂层(TiCu
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PDA
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PBS)的傅立叶红外光谱(FTIR)；
[0027]图2为本专利技术实施例1中的TiCu/多巴胺涂层(TiCu
‑
PDA)及超亲水复合涂层(TiCu
‑
PDA
‑
PBS)的粗糙度(Ra)；
[0028]图3为本专利技术实施例1中的超亲水复合涂层(TiCu
‑
PDA
‑
PBS)的水接触角(WCA)结果；
[0029]图4为本专利技术实施例1中超亲水复合涂层(TiCu
‑
PDA
‑
PBS)表面Cu元素含量的检测；
[0030]图5为本专利技术实施例1中超亲水复合涂层的血小板粘附检测结果；
[0031]图6为本专利技术实施例1中的超亲水复合涂层的抗菌(绿脓杆菌(阴))性能；
[0032]图7为本专利技术实施例1中的超亲水复合涂层的抗菌(金黄色葡萄球菌(阳))性能。
具体实施方式
[0033]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本发
明，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0034]实施例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有超亲水性的Ti
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Cu/聚多巴胺复合涂层的制备方法，其特征在于，对基底材料进行预处理后，在其上形成Ti
‑
Cu复合涂层，再依次置于多巴胺溶液和PBS溶液中浸泡即可。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在基底材料上附着Ti
‑
Cu复合涂层的过程为：将基底材料清洗后，通过磁控溅射的方式，在基底材料上形成铜含量为40～90at.％的Ti
‑
Cu复合涂层。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述磁控溅射的具体过程为：(1)将基底材料置于样品台上，调节Cu靶、Ti靶与样品台的距离，将真空室抽真空至1～2.0
×
10
‑3Pa以下，再通入氩气调节气压至0.1～0.6Pa；(2)调节Cu靶电压为600～800V、脉冲10～50μs、频率200～400Hz；Ti靶电流为0.5～1A，电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：景凤娟，王永，杨明远，岳方宇，江业浩，谢东，姜欣，冷永祥，黄楠，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：