一種超微量銀摻雜羥基磷灰石涂層及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種硬組織植入抗菌材料的制備方法和應(yīng)用，具體設(shè)及一種超微量銀 滲雜徑基憐灰石涂層及其制備和應(yīng)用，屬于生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 徑基憐灰石化Ap)具有與人體骨和牙齒中主要礦物質(zhì)相近的化學(xué)組成和晶體結(jié) 構(gòu)，是人體骨組織的主要無(wú)機(jī)組分，是典型的生物活性材料。徑基憐灰石基涂層材料能與骨 組織發(fā)生良好的骨性結(jié)合，是臨床上應(yīng)用最廣泛的人工骨植入材料之一，已廣泛應(yīng)用于髓 關(guān)節(jié)假體和齒根種植體等。但由于徑基憐灰石缺乏有效抗菌性，造成手術(shù)區(qū)域易于發(fā)生細(xì) 菌感染，并且潛伏期長(zhǎng)，數(shù)年后仍可發(fā)生血行性感染，是現(xiàn)階段造成植入手術(shù)失敗的主要原 因。
[0003] 為了防止臨床上的細(xì)菌感染，向人工合成的徑基憐灰石中添加抗菌劑是一種較為 有效的方法。其中，銀是一種最為常用的無(wú)機(jī)抗菌劑，具有高效、廣譜抗菌等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng) 用于抗菌制品中。目前，制備銀滲雜徑基憐灰石涂層(Ag/HAp涂層）的主要方法包括高溫等 離子熱噴涂、激光脈沖氣相沉積、溶膠-凝膠、磁控瓣射、電泳沉積、電子束氣相沉積等，其中 高溫等離子噴涂，特別是真空等離子噴涂技術(shù)具有易操作、涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、粉末沉 積效率高、涂層結(jié)晶度高等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)際上最常用的臨床醫(yī)用涂層的制備方法。
[0004] 目前已有的關(guān)于Ag/HAp涂層的報(bào)道中（Qien,W. ,et al. ,Biomaterials 2006,27, 5512-5517;Chen,Y.K.，et al.，J.Mater.Sci.Mater.Med.2008,19(12) ,3603-3609.)，銀主 要W單質(zhì)或化合物的形式分布于HAp基體中，其顆粒粒徑較大，并且分布不均，一旦脫落則 無(wú)法持續(xù)性抗菌。另外，雖然該物理滲雜的涂層抗菌性強(qiáng)，但涂層中銀普遍含量偏高，造成 過(guò)量銀離子的溶出，產(chǎn)生細(xì)胞毒性，如不能及時(shí)排出體外，會(huì)在人體組織(肝臟、腎臟）中累 積，甚至出現(xiàn)銀中毒（Roy,M. ,et al. ,Acs Appl.Mater.Inter.2012,4,1:341-1349.)。因而， 審恪化學(xué)滲雜的Ag/HAp涂層，尋求合適的銀滲雜量，平衡抗菌性和細(xì)胞毒性之間的關(guān)系是 Ag/HAp涂層植入材料研究中的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是為了提供了一種超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層， 能夠在降低銀滲雜量和細(xì)胞毒性的同時(shí)，仍可保持其高效的抗菌性。
[0006] 本發(fā)明提供的銀滲雜徑基憐灰石涂層形成于基體上且其中的銀W離子的形式滲 雜浸入徑基憐灰石的晶格，所述銀滲雜徑基憐灰石涂層中銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.化pm-200ppm。
[0007] 本發(fā)明提供的超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層銀的滲雜比例，在降低銀滲雜量和細(xì) 胞毒性的同時(shí)，仍可保持高效的抗菌性W及優(yōu)異的骨傳導(dǎo)性。
[000引較佳地，所述涂層的厚度為170WH-230WI1。所述厚度明顯高于傳統(tǒng)涂層厚度，有利 于植入體對(duì)骨組織的長(zhǎng)期誘導(dǎo)礦化作用，可增強(qiáng)植入體與自體骨的結(jié)合強(qiáng)度。
[0009]本發(fā)明還提供了一種超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層的制備方法，包括： 共沉淀法制備銀滲雜徑基憐灰石納米晶； 將所得銀滲雜徑基憐灰石納米晶通過(guò)壓片、燒結(jié)、粉碎、回?zé)ば蜻M(jìn)行造粒處理，得到 銀滲雜徑基憐灰石粉體； 利用真空等離子噴涂工藝將所得銀滲雜徑基憐灰石粉體沉積于基體上W制得形成于 所述基體上的所述銀滲雜徑基憐灰石涂層。
[0010] 較佳地，使所述共沉淀法制備的所述銀滲雜徑基憐灰石納米晶為納米棒，其直徑 為 20nm-50nm 且長(zhǎng)度為 100nm-200nm。
[0011] 較佳地，所述銀滲雜徑基憐灰石粉體粒徑為15-30WI1。
[0012] 較佳地，所述燒結(jié)為在1100°C-1200°C下般燒1.5小時(shí)-2.5小時(shí)，所述回?zé)秊樵?1000°C-1100°C下般燒0.5小時(shí)-1.5小時(shí)。
[0013] 較佳地，所述真空等離子噴涂的參數(shù)為電流540-560安，電壓60-70伏，氣氣40-50 升/分鐘，氨氣7-9升/分鐘，噴涂距離250-300毫米，送粉氣氣22-25升/分鐘，噴涂28-30遍。
[0014] 較佳地，所述基體為鐵合金或不誘鋼。
[0015] 所述共沉淀法制備銀滲雜徑基憐灰石納米晶優(yōu)選包括W下步驟:將憐酸氨二錠溶 解于去離子水中得溶液A;將四水合硝酸巧溶解于去離子水中再加入硝酸銀溶液得溶液B; 將溶液B緩慢滴加到溶液A中，調(diào)節(jié)酸堿度使其保持在抑=9，得到懸濁液;將懸濁液轉(zhuǎn)移至 水熱反應(yīng)蓋水熱反應(yīng)制得所述銀滲雜徑基憐灰石納米晶。
[0016] 本發(fā)明還提供了一種超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層在硬組織植入材料中的應(yīng)用。 所述涂層可應(yīng)用于硬組織植入材料中骨損傷病例的臨床修復(fù)。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果： (1) 采用共沉淀法制備的銀滲雜徑基憐灰石納米晶為原材料，經(jīng)造粒、真空等離子噴涂 制備的Ag/HAp涂層，涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高； (2) 所制備的涂層中銀元素分布均勻，溶出的銀離子和涂層表現(xiàn)zeta電位相反，可借助 靜電吸附作用而聚集在涂層表面的雙電層內(nèi)部，達(dá)到一種持續(xù)的接觸抗菌效果，既保證本 體溶液中銀離子量低于安全濃度，又保證涂層表面具備持續(xù)抗菌效果； (3) 超微量銀滲雜既保證了所制備的涂層對(duì)骨修復(fù)術(shù)中常見(jiàn)細(xì)菌(大腸桿菌、金黃色葡 萄球菌)具備較強(qiáng)的抗菌能力，又使得涂層后期銀離子溶出量極低，不存在術(shù)后植入材料在 體內(nèi)的安全隱患； (4) 所制備的涂層結(jié)晶度良好，利于成骨細(xì)胞在其表面的粘附增殖W及涂層的"溶解-再沉積"過(guò)程，促進(jìn)新骨生成； (5) 所制備的涂層具備高效抗菌能力的同時(shí)，表現(xiàn)出優(yōu)異的骨傳導(dǎo)性，在骨組織修復(fù)領(lǐng) 域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為對(duì)比實(shí)施例、實(shí)施例1和實(shí)施例2中提供的銀滲雜徑基憐灰石涂層的X射線衍 射圖； 圖2為對(duì)比實(shí)施例、實(shí)施例1和實(shí)施例2中提供的銀滲雜徑基憐灰石涂層表面W及截面 的掃描電鏡圖； 圖3為實(shí)施例巧日實(shí)施例2提供超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層的Ag+溶出曲線； 圖4為對(duì)比實(shí)施例、實(shí)施例1和實(shí)施例2中提供的銀滲雜徑基憐灰石涂層的抗菌率柱狀 圖；圖5中A、B、C分別為成骨細(xì)胞MG63在對(duì)比實(shí)施例、實(shí)施例1和實(shí)施例2中提供的銀滲雜徑 基憐灰石涂層表面培養(yǎng)24小時(shí)后的掃描電鏡形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明提供了一種超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層及其制備方法。本發(fā)明使用化學(xué) 滲雜方法，銀W離子形式滲雜進(jìn)入徑基憐灰石的晶格，銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.化pm-200ppm。該 種滲雜方法使得銀元素分布均勻，晶格中銀離子溶出緩慢，具備持續(xù)性抗菌效果，并且較低 的銀滲雜量仍可表現(xiàn)出理想的抗菌效果，避免了過(guò)量銀滲雜引起的細(xì)胞毒性。本發(fā)明中所 得涂層可應(yīng)用于硬組織植入材料中骨損傷病例的臨床修復(fù)。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種超微量銀滲雜徑基憐灰石涂層制備方法。
[0021 ]利用共沉淀法制備含有銀滲雜徑基憐灰石納米晶。作為一個(gè)示例，具體地，所述共 沉淀法制備銀滲雜徑基憐灰石納米晶包括:將憐酸氨二錠溶解于去離子水中得溶液A;將四 水合硝酸巧溶解于去離子水中再加入硝酸銀溶液得溶液B;將溶液B緩慢滴加到溶液A中，調(diào) 節(jié)酸堿度使其保持在抑=9,得到懸濁液;將懸濁液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)蓋水熱反應(yīng)制得所述銀 滲雜徑基憐灰石納米晶。在2溶液的混合過(guò)程中使溶液的酸堿度保持在抑=9-10。所述銀滲 雜徑基憐灰石納米晶為直徑20nm-50nm且長(zhǎng)度為100nm-200nm的納米棒。
[0022] 將所得銀滲雜徑基憐灰石納米晶通過(guò)壓片、燒結(jié)、粉碎、回?zé)ば蜻M(jìn)行造粒處理， 得到所述銀滲雜徑基憐灰石粉體。所述銀滲雜徑基憐灰石粉體粒徑為15-30WH，若粒徑過(guò)大 或過(guò)小都會(huì)造成粉體流動(dòng)性差，堵塞等離子噴涂的管道，最終致使噴涂失敗。所述燒結(jié)為在 1100 °C -1200 °C下般燒1.化-2.5h，所述回?zé)秊樵?000 °C -1100 °C下般燒0.化-1.5h。
[0023] 利用真空等離子噴涂工藝將所得銀