一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮-碘涂层的方法技术

本发明专利技术提供了一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮

【技术实现步骤摘要】
一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
‑
碘涂层的方法


[0001]本专利技术属于材料
，具体涉及一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
‑
碘涂层的方法。

技术介绍

[0002]钛材植入物由于其具有良好的机械性能以及耐腐蚀性是常见的金属基骨植入材料，然而，由于其不具备抗菌性能，在临床应用过程中面临着细菌感染的风险，这是钛材植入物在骨植入应用领域面临的主要问题之一。
[0003]临床上常采用抗生素进行治疗植入体的细菌感染问题，然而抗生素的滥用导致的细菌耐药性问题也日益严重。因此，从材料本身出发，通过对植入体进行表面抗菌处理，开发具有良好抗菌性能且不易产生耐药性的钛材植入体成为了近年的研究热点。抗菌高分子因其种类丰富、可修饰、具有可调的生物相容性、抗菌持久性以及不易产生耐药性等优点，常用于材料表面抗菌性能的改性。在众多抗菌高分子材料中，碘与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的不定型结合物聚维酮碘(碘伏)，在医疗上被广泛用作广谱杀菌剂。然而，聚乙烯吡咯烷酮
‑
碘络合物具有良好的水溶性，使得其在钛材表面的稳定形成较为困难。
[0004]中国专利CN 111705347 B提供了一种化学气相沉积法制备钛纳米管碘涂层的方法及应用，然而，其制备过程需要采用专门的化学气相沉积设备，反应过程不够方便快捷，且生产成本较高。
[0005]鉴于此，有必要提供一种更加简便、高效、经济的钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的制备方法。

技术实现思路
/>[0006]本专利技术的目的在于解决现有制备钛纳米管碘涂层的技术存在制备过程不够简便，而提供一种在钛材表面制备钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所提供的技术解决方案是：
[0008]一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
[0009]1)在钛材表面制备钛纳米管
[0010]采用阳极氧化法在钛材(Ti)表面制备钛纳米管阵列(TNT)，并进行退火处理以及超声清洗，得到表面具有钛纳米管的钛材；
[0011]2)在钛纳米管表面接枝聚乙烯吡咯烷酮
[0012]将步骤1)得到的表面具有钛纳米管的钛材完全浸没于多巴胺DA和聚乙烯吡咯烷酮PVP的pH为8.5的Tris
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HCl缓冲溶液中，进行反应，反应结束后，清洗、干燥，在钛材上得到表面接枝了聚乙烯吡咯烷酮的钛纳米管TNT
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DP；
[0013]3)在钛材表面制备钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层
[0014]将步骤2)得到的钛材浸没于碘的乙醇溶液中进行聚乙烯吡咯烷酮PVP与碘的络合
反应，反应过程中防止乙醇挥发，反应结束后，清洗游离的碘、干燥得到表面具有钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的钛材，TNT
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DP
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I。
[0015]进一步地，步骤1)具体为：
[0016]将氟化铵、超纯水、乙二醇混合配制电解液；采用恒压直流阳极氧化法，以清洗干净的钛片做阳极，铂片做阴极；固定工作电压为60V，阳极氧化反应时间为2h；反应结束取出依次用去离子水以及乙醇超声清洗后，置于管式炉中，在460
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550℃(优选550℃，该温度下既不会导致纳米管的坍塌，又能保证纳米管从非晶态向晶态的转变)下退火处理2h后自然冷却，取出用去离子水以及乙醇超声清洗、干燥后得到表面具有钛纳米管的钛片。在该条件下，制备的钛纳米管的管径在90nm，管长在10μm；钛纳米管的管径与管长大小与药物的装载量关系密切，因此管径与管长是影响本专利技术后续进展的重要因素；而采用本专利技术中的阳极氧化电解液及反应参数，反应时间2h就可制备管长为10μm、管径90nm的钛纳米管，完全满足TNT管径小于100nm时不会对成骨细胞生长、增殖以及黏附产生抑制作用这一要求，可见本专利技术在满足要求的前提下，将钛纳米管的管长做到了最优化。
[0017]其中，称取氟化铵于烧杯中，然后加入超纯水和乙二醇以配置电解液，其中氟化铵、超纯水以及乙二醇的摩尔比为：1∶14～15∶237～238。
[0018]对于本专利技术中的阳极氧化电解液及反应参数选择的特定性，本专利技术研究团队按照如下方式进行选择：
[0019]首先选定反应时间为2h，设置工作电压分别为20V、40V、60V和80V，可发现随着电压的增大，钛纳米管的管径逐渐变大：当电压为60V，TNT的管径为90nm左右。当电压为80V时，纳米管的管径已经可以达到120nm左右(大于100nm，会对成骨细胞生长、增殖以及黏附产生抑制作用)，因此，综合效果，选取60V作为后续实验的工作电压。进而，固定工作电压为60V，探索不同反应时间(1h、2h、3h和5h)对TNT管径与管长的影响。相同电压下反应时间的长短并不会对TNT的管径产生较大影响；但随着反应时间的增加，纳米管的管长越长。反应时间为1h、2h、3h和5h制得的TNT管长分别为4μm、10μm、15μm以及25μm，而纳米管的管长又极大地影响着药物的负载量，药物负载量虽然会随着其表面积增大而提高，但是管长太长也会影响材料表面的力学强度，因此，在此本专利技术选择了10μm这个合适的长度进行进一步地研究。本申请最终选取60V的工作电压和2h的反应时间作为后续实验的条件参数。该工艺条件结合不同的电解液配方，效果远远优于现有技术制备钛纳米管(耗时长、管长太短)的效果。
[0020]进一步地，步骤2)中，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的pH为8.5的Tris
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HCl缓冲溶液中，多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的密度均为2mg/mL，Tris
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HCl缓冲溶液的物质的量浓度为10mM。
[0021]进一步地，步骤2)中，浸没时，将表面具有钛纳米管的钛片固定(可采用夹子固定)，确保钛片的表面均与液体充分接触，反应时间为3h，反应结束后，采用乙醇超声清洗。
[0022]进一步地，步骤3)中，碘的乙醇溶液中，碘的质量分数为5wt％；且络合反应的时间为3～24h，优选3h，这一时长已足够进行络合。
[0023]进一步地，步骤3)中，浸没时，将步骤2)得到的钛片固定(可采用夹子固定)，确保钛片的表面均与液体充分接触，且通过使用封口膜封住反应容器开口的方式防止乙醇挥发。
[0024]步骤2)和步骤3)中干燥均在干燥箱中进行。
[0025]同时本专利技术提供了一种采用上述方法制备得到钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层以及其作为生物医用钛材表面抗菌的应用。
[0026]依托于上述涂层的应用，本专利技术还提供了一种生物医用钛改性材料，其特殊之处在于，该生物医用钛材的表面上按照上述方法制备有钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层。
[0027]一种医疗器械，其材料选用上述生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在钛材表面制备钛纳米管采用阳极氧化法在钛材表面制备钛纳米管阵列，并进行退火处理以及超声清洗，得到表面具有钛纳米管的钛材；2)在钛纳米管表面接枝聚乙烯吡咯烷酮将步骤1)得到的表面具有钛纳米管的钛材浸没于多巴胺和聚乙烯吡咯烷酮的pH为8.5的Tris
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HCl缓冲溶液中，进行反应，反应结束后，清洗、干燥，在钛材上得到表面接枝了聚乙烯吡咯烷酮的钛纳米管；3)在钛材表面制备钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层将步骤2)得到的钛材浸没于碘的乙醇溶液中进行聚乙烯吡咯烷酮与碘的络合反应，反应过程中防止乙醇挥发，反应结束后，清洗、干燥得到表面具有钛纳米管聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的钛材。2.根据权利要求1所述在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的方法，其特征在于，步骤1)具体为：将氟化铵、超纯水、乙二醇混合配制电解液；采用恒压直流阳极氧化法，以清洗干净的钛片做阳极，铂片做阴极；固定工作电压为60V，阳极氧化反应时间为2h；反应结束取出清洗后置于管式炉中，在460
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550℃下退火处理2h后自然冷却，取出清洗、干燥后得到表面具有钛纳米管的钛片；其中，称取氟化铵于烧杯中，然后加入超纯水和乙二醇以配置电解液，其中氟化铵、超纯水以及乙二醇的摩尔比为：1∶14～15∶237～238。3.根据权利要求1或2所述在钛纳米管表面制备聚乙烯吡咯烷酮
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碘涂层的方法，其特征在于:步骤2)中，多巴胺和聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，丁瑞，张静，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：