[发明专利]一种超微量银掺杂羟基磷灰石涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种超微量银掺杂羟基磷灰石涂层及其制备方法和应用，所述银掺杂羟基磷灰石涂层形成于基体上且其中的银以离子的形式掺杂浸入羟基磷灰石的晶格，所述银掺杂羟基磷灰石涂层中银相对于所述涂层的质量分数为2.0ppm‑200ppm。所制备的涂层中银元素分布均匀，溶出的银离子和涂层表现zeta电位相反，可借助静电吸附作用而聚集在涂层表面的双电层内部，达到一种持续的接触抗菌效果，既保证本体溶液中银离子量低于安全浓度，又保证涂层表面具备持续抗菌效果。

技术领域

本发明涉及一种硬组织植入抗菌材料的制备方法和应用，具体涉及一种超微量银掺杂羟基磷灰石涂层及其制备和应用，属于生物医用材料领域。

背景技术

羟基磷灰石(HAp)具有与人体骨和牙齿中主要矿物质相近的化学组成和晶体结构，是人体骨组织的主要无机组分，是典型的生物活性材料。羟基磷灰石基涂层材料能与骨组织发生良好的骨性结合，是临床上应用最广泛的人工骨植入材料之一，已广泛应用于髋关节假体和齿根种植体等。但由于羟基磷灰石缺乏有效抗菌性，造成手术区域易于发生细菌感染，并且潜伏期长，数年后仍可发生血行性感染，是现阶段造成植入手术失败的主要原因。

为了防止临床上的细菌感染，向人工合成的羟基磷灰石中添加抗菌剂是一种较为有效的方法。其中，银是一种最为常用的无机抗菌剂，具有高效、广谱抗菌等优点，被广泛应用于抗菌制品中。目前，制备银掺杂羟基磷灰石涂层(Ag/HAp涂层)的主要方法包括高温等离子热喷涂、激光脉冲气相沉积、溶胶-凝胶、磁控溅射、电泳沉积、电子束气相沉积等，其中高温等离子喷涂，特别是真空等离子喷涂技术具有易操作、涂层与基体结合强度高、粉末沉积效率高、涂层结晶度高等优点，是国际上最常用的临床医用涂层的制备方法。

目前已有的关于Ag/HAp涂层的报道中(Chen,W.,et al.,Biomaterials 2006,27,5512-5517；Chen,Y.K.,et al.,J.Mater.Sci.Mater.Med.2008,19(12),3603-3609.)，银主要以单质或化合物的形式分布于HAp基体中，其颗粒粒径较大，并且分布不均，一旦脱落则无法持续性抗菌。另外，虽然该物理掺杂的涂层抗菌性强，但涂层中银普遍含量偏高，造成过量银离子的溶出，产生细胞毒性，如不能及时排出体外，会在人体组织(肝脏、肾脏)中累积，甚至出现银中毒(Roy,M.,et al.,Acs Appl.Mater.Inter.2012,4,1341-1349.)。因而，制备化学掺杂的Ag/HAp涂层，寻求合适的银掺杂量，平衡抗菌性和细胞毒性之间的关系是Ag/HAp涂层植入材料研究中的关键。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是为了提供了一种超微量银掺杂羟基磷灰石涂层，能够在降低银掺杂量和细胞毒性的同时，仍可保持其高效的抗菌性。

本发明提供的银掺杂羟基磷灰石涂层形成于基体上且其中的银以离子的形式掺杂浸入羟基磷灰石的晶格，所述银掺杂羟基磷灰石涂层中银的质量分数为2.0ppm-200ppm。

本发明提供的超微量银掺杂羟基磷灰石涂层银的掺杂比例，在降低银掺杂量和细胞毒性的同时，仍可保持高效的抗菌性以及优异的骨传导性。

较佳地，所述涂层的厚度为170μm-230μm。所述厚度明显高于传统涂层厚度，有利于植入体对骨组织的长期诱导矿化作用，可增强植入体与自体骨的结合强度。

本发明还提供了一种超微量银掺杂羟基磷灰石涂层的制备方法，包括：

共沉淀法制备银掺杂羟基磷灰石纳米晶；

将所得银掺杂羟基磷灰石纳米晶通过压片、烧结、粉碎、回烧工序进行造粒处理，得到银掺杂羟基磷灰石粉体；

利用真空等离子喷涂工艺将所得银掺杂羟基磷灰石粉体沉积于基体上以制得形成于所述基体上的所述银掺杂羟基磷灰石涂层。