[发明专利]一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3

说明书

本发明涉及一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO₃纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉，属于医用材料技术领域。所述的复合材料是以废弃蛋壳为原料，制备具有抗菌效果的CuS/CaCO₃，然后以聚多巴胺为黏附剂，将CuS/CaCO₃和钛合金螺钉紧密黏合到一起。该复合材料具备优秀的抗菌性能和黏附性，钛合金的亲水性表面可以促进细胞成骨生长、分化和成熟；同时具有优异的细胞安全性。本发明的涂层以生物质材料鸡蛋壳为主体，不仅能够最大程度实现废弃资源的再利用，而且材料来源丰富，安全性高，制备工艺简单，成本低廉，绿色环保。

技术领域

本发明属于医用材料技术领域，具体涉及一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO₃纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉及其制备。

背景技术

蛋壳作为日常生活的废弃物之一，每天都会产生大量的蛋壳，据统计，据2014年报道，全球生产和消费的鸡蛋数量巨大（约1.275万亿）。如果处理不当，会对环境造成一种新的污染，如何合理的再利用鸡蛋壳引起了研究人员的关注。事实上，蛋壳粉的主要成分是碳酸钙，同时也具有良好的吸附性、多孔结构等特点。其也可以缓慢降解释放Ca²⁺，而Ca²⁺正是人体骨骼生长所需的成分之一，其参与破骨细胞、成骨细胞的增殖分化，调节成骨过程，从而促进新生骨的形成。

硫化铜是到目前为止被广为应用的一种抗菌材料，对以金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性杆菌和以大肠杆菌为代表的革兰氏阴性杆菌都有具有优异的抗菌效果。这对患者伤口顽固菌的根除是极为有利的，有利于创造一个无菌环境。

本发明使用聚多巴胺将碳酸钙/硫化铜和钛合金螺钉复合，提供了一种复合抗菌涂层螺钉，通过使用鸡蛋壳制备碳酸钙，不仅实现了废弃物的再利用，还保留了蛋壳中所具备的各种微量元素，如锌、铜、铁、硒等，在一定程度上补充了人体所需的微量元素；同时也利用其吸附作用负载了硫化铜抗菌。然后利用聚多巴胺的黏附性，将CuS/CaCO₃纳米复合材料和钛合金螺钉紧密黏合起来。本发明制备的一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO₃纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉为医用材料技术领域提供一种可行有效的新材料，有利于骨移植领域的开拓和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有良好的细胞安全性、合适的骨诱导性、优异抗菌性的抗菌螺钉，包含以废弃蛋壳、硫化铜和聚多巴胺为原材料使用化学浸渍等方式得到的产物。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO₃纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉的制备方法，包括以下步骤：

（1）以废弃的鸡蛋壳为原料，经去离子水清洗后煅烧，然后经球磨机进行湿法球磨，取出后烘干并研磨得到纳米级蛋壳粉；

（2）把蛋壳粉分散到 Cu(NO₃)₂·3H₂O溶液中，浸泡数小时，然后加入Na₂S·9H₂O溶液不停搅拌数小时，分离产物，经数次去离子水清洗、固液分离，烘干、研磨后得到CuS/CaCO₃纳米复合材料；

（3）将钛合金螺钉分别在丙酮、乙醇和超纯水中浸泡，超声波清理处理，然后放入高压灭菌锅中灭菌；将盐酸多巴胺溶解在Tris-HCl缓冲液中，接着放入螺钉样品浸泡，放置在恒温摇床混合均匀数小时，取出后保持避光保存数小时，最终获得聚多巴胺涂层螺钉；

（4）然后将聚多巴胺涂层螺杆与CuS/CaCO₃纳米复合材料混合，在恒温摇床中充分摇合，最终得到聚多巴胺黏附的CuS/CaCO₃纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉。

进一步的，步骤（1）中烘干条件均为50-70℃，干燥时间4-6 h。