[发明专利]一种氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体及其制备与应用

说明书

技术领域

本发明属于抗菌植入体材料制备的技术领域，特别是涉及一种利用植入体材料自身的压电性能和其释放的金属铜离子实现双效抗菌目的压电陶瓷植入体及其制备与应用。

背景技术

医用植入在骨修复、矫形外科、人工种植牙等方面有广泛的应用，但植入物感染仍然是临床的一个棘手的问题。在植入过程中金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等可能引起骨科植入感染，植入感染一旦出现，可能引起局部组织破坏、炎症和植入物失效等，感染的反复发作，难以控制，造成再次手术，增加患者的精神、经济负担，且增加再次手术的风险。因此，制备具有抗菌功能的植入材料具有重大意义。目前，根据抗菌生物材料中有效成分不同，被分为天然、有机和无机三种抗菌生物材料。虽然天然抗菌生物材料具有对人体无毒，暂无发现的过敏反应和对霉菌、细菌有很好的抗菌效果等优点，但是该材料的推广一直存在很大的困难，因为其加工性差、抗菌性能有限，且受到自然资源的限制。有机抗菌生物材料虽说弥补了天然抗菌材料的缺点，但是该材料耐热性差、寿命较短、毒性大和易产生耐药性等劣势限制了该材料的进一步发展。而无机生物材料固有的稳定性赫尔抗菌成分的高效性、广谱性，克服了有机抗菌生物材料的缺点，得到了很广泛的研究。

众所周知，铜是人体必需的微量元素，且具有强烈的广谱杀菌能力。通过调整材料的结构和性能可以调控离子的释放，从而可以控制抗菌性能。通常将铜加入医用材料表面涂层中达到抗菌作用，但由于涂层材料在陶瓷为基底的材料上易脱落，不利于加工成型，限制其临床使用。至今未发现有关利用铜和材料自身压电性结合的双效抗菌的材料及其用于抗菌的报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体的制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体。所述植入体抗菌性能稳定、抗菌效果好。

本发明的再一目的在于提供上述氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体的应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体的制备方法，包括以下步骤：

(1)将溶剂、五氧化二铌、碳酸钠和碳酸钾置于球磨装置中进行球磨，静置，干燥，煅烧，研磨成粉体，得到铌酸钾钠前驱粉体；

(2)将溶剂、氧化铜和铌酸钾钠前驱粉体置于球磨装置中进行球磨，静置，干燥，煅烧，得到氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷粉；

(3)将氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷粉与粘结剂混合均匀，造粒，成型，排胶，致密烧结，得到氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷片；

(4)将氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷片进行极化处理，得到氧化铜掺杂铌酸钾钠抗菌压电陶瓷植入体。

步骤(1)中所述溶剂为无水乙醇或水；步骤(1)中所述静置时间为30～60min；所述干燥的温度为45～75℃；

步骤(1)中所述煅烧的温度为600～800℃，煅烧的时间为1.5～3.5h；

步骤(1)中所述球磨的时间为6～12h，球磨的转速为200～450rpm；

步骤(1)中所述五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠的质量比为(4～6)：(0.8～1.5)：(0.6～1.2)；步骤(1)中所述溶剂的用量与五氧化二铌、碳酸钾和碳酸钠总质量比为(5～50)mL：1g；

步骤(2)中所述溶剂为无水乙醇或水；

步骤(2)中所述静置时间为30～60min；所述干燥的温度为45～75℃；

步骤(2)中所述煅烧的温度为600～800℃，煅烧的时间为1.5～3.5h；

步骤(2)中所述球磨的时间为6～12h，球磨的转速为200～450rpm；

步骤(2)中所述氧化铜的用量为铌酸钾钠前驱粉体质量的0.3％～5％；所述溶剂的用量与氧化铜和铌酸钾钠前驱粉体总质量的比为(5～50)mL：1g；

步骤(3)中所述氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷粉在使用前需进行研磨、过筛处理，过筛的目数为70～120目；

步骤(3)中所述粘结剂由聚乙烯醇、丙三醇、无水乙醇和去离子水混合而成，所述聚乙烯醇、丙三醇、无水乙醇和去离子水质量比为5：(2～2.5)：1：25；

步骤(3)中所述成型是指将颗粒置于模具中，施压初步成型，然后静压压制成型；施压初步成型的压力为15～45MPa，静压的压力为180～220MPa；

步骤(3)中所述粘结剂的用量为氧化铜掺杂铌酸钾钠陶瓷粉质量的2～12％；