[发明专利]一种纯钛表面电化学沉积制备含铜抗菌涂层的方法

说明书

本发明提出一种纯钛表面电化学沉积制备含铜抗菌涂层的方法，包括以下步骤：对钛片进行表面预处理；对预处理后的钛片进行酸处理；配置电解质溶液；将所述钛片作为阴极，取阳极，将所述阴极和所述阳极均置于所述电解质溶液中；将装有所述电解质溶液的电解池置于恒温水浴中，待溶液温度与水浴温度一致，通电开始电化学沉积，沉积一段时间后，获得含铜抗菌涂层。本发明的制备方法工艺简单、耗时短且设备要求低，涂层中铜含量可控可调；本发明制备的含铜抗菌涂层比羟基磷灰石涂层更加平滑致密，含铜抗菌涂层比羟基磷灰石涂层孔隙率相对较低；本发明制备的含铜抗菌涂层表面没有的大肠杆菌存活，表明羟基磷灰石涂层中的铜对抗菌性有很大提升。

技术领域

本发明涉及抗菌涂层制备技术领域，尤其涉及一种纯钛表面电化学沉积制备含铜抗菌涂层的方法。

背景技术

医用金属材料因具有较优良的力学性能，而在医用植入物替换领域受到广泛关注。但医用金属材料相对较差的生物相容性及可释放出有毒离子，使其在使用中受到限制。但是在这些医用金属材料表面涂覆一层羟基磷灰石，既可以提高植入物材料的生物相容性，又可以将金属材料包覆起来，避免其释放的有毒金属离子进入人体内。

由于羟基磷灰石的晶格中的钙和磷元素是人体的必需元素，羟基磷灰石涂层是一种很好的生物活性材料，然而，羟基磷灰石涂层的成功应用也有几个缺点，这也涉及到缺乏抗菌性，影响其长期稳定性，并导致种植失败，这导致细菌粘附和植入羟基磷灰石涂层金属植入物的风险增加。因此，将抗菌性引入羟基磷灰石涂层是为了确保羟基磷灰石涂层覆盖的种植体的成功。近年来，生物材料与一些无机抗菌剂的掺杂成为研究的热点。在所有的无机抗菌剂中，铜的研究相对较少，具有以下几个特点：1.具有广谱抗菌性；2.具有长效的抗菌能力；3.目前还没有发现其有耐药性；4.添加适量的铜没有细胞毒性；5.与银相比，价格相对便宜；6.是人体所必需的的微量元素。

在金属植入物上合成羟基磷灰石涂层的方法有电化学沉积、等离子喷涂法、溶胶-凝胶法等。等离子喷涂法由于实验过程中温度过高，磷灰石分解，降低复合涂层的生物相容性及生物活性。溶胶-凝胶的不足在于凝胶中存在大量微孔，产物干燥过程中又将会逸出许多气体及有机物，并使产物产生收缩，影响涂层综合性质。电化学沉积方法具有设备简单、均覆性好、成本低、速度快、工艺简便等优点，成为生物涂层研究的热点之一。

发明内容

本发明的目的在于提出一种制备工艺简单，制备时间短，涂层表面孔隙率小，涂层平滑紧密的纯钛表面电化学沉积制备含铜抗菌涂层的方法。

为达到上述目的，本发明提出一种纯钛表面电化学沉积制备含铜抗菌涂层的方法，包括以下步骤：

步骤1：对钛片进行表面预处理；

步骤2：对预处理后的钛片进行酸处理；

步骤3：配置电解质溶液；

步骤4：将所述钛片作为阴极，取阳极，

步骤5：将所述阴极和所述阳极均置于所述电解质溶液中；

步骤6：将装有所述电解质溶液的电解池置于恒温水浴中，待溶液温度与水浴温度一致，通电开始电化学沉积，沉积一段时间后，获得含铜抗菌涂层。

进一步的，在步骤1中，所述预处理为：将所述钛片经过200～1000#SiC砂纸打磨，随后依次用丙酮、无水乙醇和蒸馏水进行超声清洗。

进一步的，在步骤2中，所述酸处理为采用HF、HNO₃和H₂O的混合溶液对钛片表面进行酸处理，随后依次用无水乙醇和蒸馏水超声清洗，然后干燥备用；

所述的HF、HNO₃和H₂O的混合溶液按体积比为HF:HNO₃:H₂O＝1:3:10。