一种抗菌钛基材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌钛基材料及其制备方法和应用，属于合金材料技术领域；本发明专利技术提供的抗菌钛基材料的制备方法为：将预处理后的钛基材料置于碱性溶液中浸泡；将浸泡结束后的钛基材料取出并加入含有多巴胺的缓冲溶液中进行自聚合反应；将自聚合反应结束后的钛基材料取出并加入次氯酸钠水溶液中进行取代反应；取代反应结束后洗涤

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌钛基材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于合金材料
，尤其涉及一种抗菌钛基材料及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]随着金属材料加工成型技术的发展，医用
SLM
成型钛合金植入物由于其能够个性化设计
、
制备复杂结构的同时兼顾钛合金的耐腐蚀性
、
高比强度
、
生物相容性好等优点，在临床应用中获得广泛的关注
。
医用钛及钛合金是人体永久性硬植入物的首选材料，
SLM
成型钛合金更是可以根据每个患者的特殊情况进行个性化定制，能更好的服务每一位患者
。
但是钛合金是生物惰性的，在人体中不可自行降解，也不能促骨生长和抑制细菌
。SLM
成型钛合金植入物的抗菌性能不足容易引发相关感染，从而出现炎症，甚至导致手术失败
。
[0003]目前，抗菌钛合金的开发主要集中在抗菌金属元素的添加，例如
Ti
‑
xCu
和
Ti6Al4V
x
Cu
系列钛合金，
Ti
‑
xCu
和
Ti6Al4V
x
Cu
系列钛合金能够几个小时内杀灭细菌，抗菌效果是通过铜离子的溶出来实现的
。
另外，也有通过
Zn
和
Ag
等无机粒子的添加来实现抗菌
。Ag
是被人们所熟知的微量即有强烈广谱杀菌效果的金属，并且在各领域得到广泛的应用
。
通过在钛合金溶入银元素可以获得对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌优异的杀灭效果
。
[0004]但是目前通过抗菌合金元素的添加来制备抗菌钛合金的方法，需要确定合金元素的固溶比，且需要经过复杂的加工成型才能最终形成产品
。
并且合金元素的加入会影响钛合金的力学性能和加工性能，另外
Ag、Cu
离子在人体的过量溶出会导致细胞毒性，对人体产生不利影响，难以大面积推广
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种无需复杂的加工成型，不会影响钛基材料的力学性能，且具有优异的抗菌性能的钛基材料及其制备方法和应用
。
[0006]为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种抗菌钛基材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0007](1)
将预处理后的钛基材料置于碱性溶液中浸泡；
[0008](2)
将浸泡结束后的钛基材料取出并加入含有多巴胺的缓冲溶液中进行自聚合反应；
[0009](3)
将自聚合反应结束后的钛基材料取出并加入次氯酸钠水溶液中进行取代反应；
[0010](4)
取代反应结束后洗涤
、
干燥，得抗菌钛基材料；
[0011]所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液
、
氢氧化钾水溶液
、
氢氧化钙水溶液中的至少一种；
[0012]所述缓冲溶液的
pH
值为8‑9；
[0013]所述次氯酸钠水溶液中，次氯酸钠的浓度为1‑
30mM。
[0014]本专利技术提供的一种抗菌钛基材料的制备方法中，通过将预处理后的钛基材料依次置于特定的碱性溶液中
、
含有多巴胺的缓冲溶液中以及特定浓度范围的次氯酸钠水溶液中反应，反应结束后能够在钛基材料的表面形成一层抗菌涂层，得到抗菌钛基材料，在实现优异的抗菌效果的同时不会对产品本身的性能带来影响；并且本专利技术提供的抗菌钛基材料的制备方法无需在加工成型中引入其他抗菌金属元素，能够避免复杂成型工艺的引入，实现操作简单
、
容易在复杂构件表面制备且涂层与基体结合良好的目的
。
[0015]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述碱性溶液为摩尔浓度为
0.5
‑
10mol/L
的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液
。
[0016]优选地，所述碱性溶液为摩尔浓度为4‑
8mol/L
的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液
。
[0017]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述浸泡的温度为
80
‑
160℃
，浸泡时间为2‑
22h。
[0018]优选地，所述浸泡的温度为
100
‑
140℃
，浸泡时间为4‑
12h。
[0019]将钛基材料置于碱性溶液中浸泡，能够在钛基材料的表面得到原位生长的针状钛酸盐凝胶表面；当进一步限定碱性溶液中溶质的类型和浓度以及反应的温度和时间时，能够使得到的针状钛酸盐凝胶表面更为均匀且反应更为充分，从而有利于后续反应的进行，进而提升制备得到的抗菌钛基材料的抗菌性；专利技术人研究发现，当进一步选择碱性溶液为摩尔浓度为4‑
8mol/L
的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液
、
浸泡的温度为
100
‑
140℃、
浸泡时间为4‑
12h
时，得到的抗菌钛基材料的综合性能最为优异
。
[0020]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述含有多巴胺的缓冲溶液中，多巴胺的浓度为
0.1
‑
10mg/mL。
[0021]优选地，所述含有多巴胺的缓冲溶液中，多巴胺的浓度为1‑
5mg/mL。
[0022]优选地，所述缓冲溶液可为常规的能够配制为
pH
值为8‑9的缓冲溶液，比如可为三
(
羟甲基
)
氨基甲烷盐酸盐缓冲溶液
、
磷酸缓冲溶液
、
氨水缓冲溶液中的任意一种
。
[0023]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述自聚合反应的时间为
10
‑
96h。
[0024]优选地，所述自聚合反应的时间为
12
‑
48h。
[0025]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述自聚合为在避光条件下进行
。
[0026]优选地，所述缓冲溶液的
pH
值为
8.5。
[0027]自聚合反应中，缓冲溶液中的多巴胺能够在原位生长有针状钛酸盐凝胶表面自聚合，形成表面接枝聚多巴胺，专利技术人研究发现，当含有多巴胺的缓冲溶液中多巴胺的浓度
、
自聚合的时间以及溶液的
pH
值在本专利技术给出的范围内，尤其是进一步优选的范围内时，得到的抗菌钛基材料的综合性能更为优异
。
[0028]作为本专利技术所述制备方法的优选实施方式，所述次氯酸钠水溶液中，次氯酸钠的浓度为
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种抗菌钛基材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)
将预处理后的钛基材料置于碱性溶液中浸泡；
(2)
将浸泡结束后的钛基材料取出并加入含有多巴胺的缓冲溶液中进行自聚合反应；
(3)
将自聚合反应结束后的钛基材料取出并加入次氯酸钠水溶液中进行取代反应；
(4)
取代反应结束后洗涤
、
干燥，得抗菌钛基材料；所述碱性溶液为氢氧化钠水溶液
、
氢氧化钾水溶液
、
氢氧化钙水溶液中的至少一种；所述缓冲溶液的
pH
值为8‑9；所述次氯酸钠水溶液中，次氯酸钠的浓度为1‑
30mM。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为摩尔浓度为
0.5
‑
10mol/L
的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液；和
/
或，所述含有多巴胺的缓冲溶液中，多巴胺的浓度为
0.1
‑
10mg/mL
；和
/
或，所述次氯酸钠水溶液中，次氯酸钠的浓度为
10
‑
20mM。3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱性溶液为摩尔浓度为4‑
8mol/L
的氢氧化钠水溶液或氢氧化钾水溶液；和
/
或，所述含有多巴胺的缓冲溶液中，多巴胺的浓度为1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：冯名城，欧阳江林，
申请(专利权)人：广东中科安齿生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：