[发明专利]一种用于植入体表面的抗菌涂层及其制备方法

说明书

本发明公开一种用于植入体表面的抗菌涂层及其制备方法。所述抗菌涂层为垂直生长于植入体表面的具有核壳结构的复合纳米棒阵列，所述复合纳米棒阵列包括氧化锌纳米棒以及原位形成在该氧化锌纳米棒的壳层，所述壳层为硫化锌、氧化钛、氧化铁、硫化亚铁中至少一种；优选地，所述壳层为硫化锌。

技术领域

本发明涉及了一种用于植入体表面的抗菌涂层及其制备方法与应用，尤其是可以控制锌释放的植入体表面涂层及其制备方法，属于金属材料表面改性领域。

背景技术

植入体对材料有着两方面的要求，一是要有足够好的抗菌性，以维持种植体周边的组织不会因为细菌生物膜的生长而受感染导致手术失败；二是需要有着良好的软组织密封能力，即当伤口出现时，其他部位的细胞可以定向移动至伤患处并且黏附增殖，保证局部区域的密封性。因此，许多研究人员致力于提高牙科植入物的抗菌能力，尤其是其表面的抗菌能力。

可以被固定在基体表面的抗菌金属氧化物纳米颗粒，比如氧化锌纳米棒阵列，是一种既可以防止脱落，又可以避免游离纳米颗粒被细胞内吞造成的毒性，同时达到长效抗菌作用的策略。这样的方式赋予植入体抗菌能力是一种很好的方法。然而，氧化锌纳米棒阵列在具有强有力的抗菌作用的同时，对哺乳动物细胞也具有很高的毒性，非常不利于细胞的黏附 [专利US 2016/0175243 Al][Biomaterials 2008,29:3743–3749]，为了使它可以被应用在植入体表面作为抗菌涂层，应使得其在抗菌性继续能维持在高水平的情况下，同时减轻它的细胞毒性，这样才能使其可以应用于植入体的表面。

氧化锌纳米棒阵列的毒性主要来源于锌离子的大量释放以及氧化锌表面产生的活性氧物质诱使细胞的凋亡。在氧化锌纳米棒阵列表面覆盖钝化层外壳可以对氧化锌核起到一定的保护作用，同时可以延缓锌离子的释放，然而这种方式容易使得纳米棒阵列的形貌被破坏 [中国专利CN 102793948 A]，该发明中的涂层充满整个纳米棒状阵列结构间隙，即使可能少数尖端冒出，但是大多数棒体都被磷酸钙覆盖，失去了本身形貌可能带来的有益效果，进而失去该种形貌对细胞的黏附和迁移促进作用。

发明内容

针对现有技术中植入体的不足与实际需求，本发明提供了一种用于植入体表面的抗菌涂层及其制备方法，它克服了传统抗菌涂层粘附差，发挥功效时间短或者细胞毒性过大等问题。

第一方面，本发明提供一种用于植入体表面的抗菌涂层，所述抗菌涂层为垂直生长于植入体表面的具有核壳结构的复合纳米棒阵列，所述复合纳米棒阵列包括氧化锌纳米棒以及原位形成在该氧化锌纳米棒的壳层，所述壳层为硫化锌、氧化钛、氧化铁、硫化亚铁中至少一种；优选地，所述壳层为硫化锌。

本发明通过在氧化锌纳米棒表面原位生长壳层，进一步调节氧化锌锌释放速率，保证抗菌性的同时，减轻其细胞毒性，并保持涂层原有形貌，使其促进材料的软组织密封能力。同时，纳米棒状阵列结构有利于细胞的黏附与迁移，它能提供更多的活性位点同时更加良好的蛋白粘附作用，这对于软组织密封是有利的，可以更好地作为牙科种植体功能表面得到应用。

较佳地，所述植入体的材料包括钛、钛合金、镍钛合金、不锈钢、钽，优选为钛。

较佳地，所述具有核壳结构的复合纳米棒的直径为50-160nm，优选为60-140nm。

较佳地，所述抗菌涂层的厚度为0.5-2μm。

较佳地，所述纳米棒阵列的各纳米棒之间存在间隔空隙；优选地，所述壳层完全包覆所述氧化锌纳米棒。

第二方面，本发明还提供上述任一项所述的用于植入体表面的抗菌涂层的制备方法，所述制备方法包括：

在植入体表面涂覆氧化锌种子液并在400～600℃烧结以在植入体表面形成氧化锌种子层；

将带有氧化锌种子层的植入体置于氧化锌前驱液中利用水热法在植入体表面生长氧化锌纳米棒阵列；