[发明专利]含抗菌涂层的钛合金及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于医用金属材料领域，具体涉及一种含抗菌涂层的钛合金及其制备方法和应用。

背景技术

钛合金具有优良的力学性能和耐腐蚀性，作为一种优秀的植入材料广泛应用于骨科和牙科。然而，由于钛合金种植体表面菌斑易于聚积，种植体表面宿主免疫力较差，导致钛合金进入人体后容易引发细菌感染。植入材料表面的细菌粘附及生物膜形成是其伴生感染的主要病理基础。材料界面引发的感染往往会引起植入体的过早松动和脱落，并导致邻近组织和器官的感染甚至坏死，由此给患者带来二次手术的痛苦和经济上的严重负担。

为了提高钛合金体内植入效果，迫切需要提高其抗菌性。近年来，钛合金材料表面进行抗菌改性取得了一定的效果，尤其等离子体气相沉积、等离子体热喷涂、阴极弧沉积、等离子体注入等开始应用于钛合金表面改性。但是这些技术往往步骤复杂，需要专门设备，成本过高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种含抗菌涂层的钛合金，该钛合金的涂层以聚多巴胺为中间层，利用聚多巴胺将吸附的银离子原位还原为银纳米粒子并且固定在基材表面；本发明还提供了该钛合金的制备方法和应用，克服了现有处理方法设备复杂、制备成本高的缺点。

本发明采用的技术方案如下：

1、含抗菌涂层的钛合金，钛合金表面具有纳米银抗菌涂层，所述纳米银抗菌涂层通过多巴胺固定在钛合金上，制备步骤如下：

(1)将钛合金进行表面预处理并灭菌；

(2)将步骤(1)处理后的钛合金置于盐酸多巴胺溶液中12～36小时，得到表面具有多巴胺薄膜层的钛合金；

(3)将步骤(2)得到的表面具有多巴胺薄膜层的钛合金置于硝酸银溶液中12～36小时，得到表面具有纳米银抗菌涂层的钛合金。

2、含抗菌涂层的钛合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将钛合金进行表面预处理并灭菌；

(2)将步骤(1)处理后的钛合金置于盐酸多巴胺溶液中12～36小时，得到表面具有多巴胺薄膜层的钛合金；

(3)将步骤(2)得到的表面具有多巴胺薄膜层的钛合金置于硝酸银溶液中12～36小时，得到表面具有纳米银抗菌涂层的钛合金。

优选的，所述步骤(2)中所述盐酸多巴胺溶液浓度为1～10mg/mL，溶剂为pH值8.5、浓度0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液。

优选的，所述步骤(3)中所述硝酸银溶液浓度为5～100mmol/L。

更优选的，所述步骤(2)中所述盐酸多巴胺溶液浓度为2mg/mL，溶剂为pH值8.5、浓度0.05mol/L的Tris-HCl缓冲液。

更优选的，所述步骤(3)中所述硝酸银溶液浓度为12.5mmol/L。

3、含抗菌涂层的钛合金作为植入材料的应用。

本发明的有益效果在于：本发明利用多巴胺自聚合反应后强大的粘附性，以其作为中介衔接钛合金和银纳米粒子，从而在钛合金材料的表面形成均匀的中间层来固定银离子；同时借助多巴胺的弱还原性将吸附的银离子原位还原形成纳米银，从而制备抗菌涂层。本发明工艺简单、无需特殊设备，制备成本低。此外，由于纳米银具有广谱的抗菌能力，在其较低的效应浓度下即可达到非常好的抗菌效果。该发明为钛合金抗菌改性提供了新思路，能够有效促进钛合金植入材料在骨组织修复与再生领域中的应用。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图：

图1原始钛合金的扫描电镜图；

图2含抗菌涂层的钛合金的扫描电镜图；

图3含抗菌涂层的钛合金的能谱图；

图4原始钛合金和含抗菌涂层的钛合金的接触角图；

图5金黄色葡萄球菌在原始钛合金上培养24小时的抑菌圈图；

图6金黄色葡萄球菌在含抗菌涂层的钛合金上培养24小时的抑菌圈图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

试剂配制：不同浓度盐酸多巴胺溶液以现配的0.05mol/L Tris-HCl(pH＝8.5)为溶剂，在避光条件下进行配制；

不同浓度硝酸银溶液在避光条件下进行配制。

实施例1

含抗菌涂层的钛合金的制备方法如下：

1、预处理