[发明专利]一种氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层及其制备方法

说明书

本发明公开一种氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层，包括基体，所述的基体上覆盖有复合涂层，所述的复合涂层是氧化石墨烯复合羟基磷灰石并负载了硫量子点。其制备方法包括：S1、基体的预处理；S2、氧化石墨烯复合羟基磷灰石涂层的制备；S3、硫量子点溶液的制备；S4、硫量子点真空环境下负载，即获得具有抗菌性能的复合涂层。本发明提供的涂层制备方便，具有优异抗菌性能，不会使细菌产生耐药性，且具有良好生物相容性，可应用于医用植入材料。

技术领域

本发明涉及材料科学与纳米材料技术领域，具体涉及了一种可由近红外光激发的氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层及其制备方法。

背景技术

生物医用植入体材料是研究人工器官和医疗器械的基础，医用钛金属耐腐蚀性能优异，弹性模量接近自然骨，生物相容性良好，常用于制造植入人体的医疗器械、假体或人工器官和人工骨骼。但是随着植入体材料的广泛使用，由植入体所引起的细菌感染是一个很大的问题，一旦植入体被感染，在体内的抗菌手段十分有限，造成的细菌感染很难清除，会对病人造成巨大痛苦和经济损失，甚至还会使人截肢或死亡。

为了减少植入体细菌感染同时又尽量减少对病人的伤害，我们对植入体进行改性，使其能在被细菌感染后能够在短时间内消灭感染的细菌，同时对细胞的伤害小。为此我们使用可在组织穿透比较深的近红外光作为诱发因素激发涂层的抗菌性。

羟基磷灰石是一种良好的生物陶瓷材料，具有和人体骨骼同样的成分，对于骨生长和骨整合有优异的促进效果，作为涂层能使植入体与组织良好契合，但羟基磷灰石没有抗菌性，生物相容性优异且容易使细菌生长，所以为了增强羟基磷灰石的抗菌性能，我们需要赋予羟基磷灰石涂层良好的抗菌性能。

氧化石墨烯作为二维碳材料，具有很高的比表面积和机械强度，同时具有良好的生物相容性，已被广泛利用与生物医学，例如血管支架和药物载体等。最重要的是，氧化石墨烯能够在808nm近红外光照射下产生光热效应和少量活性氧，可以提高它的抗菌性能。

硫量子点是一种新型的量子点材料，与其他量子点材料相同的是，它具有优异的光学性能和电化学性能，对生物体毒性很小，而且硫量子点能抑制光生电子与电子空穴的复合，使更多的电子空穴保留，增强氧自由基的产量。产生的活性氧能与硫单质结合形成硫酸根，硫酸根也能被电子空穴夺取电子变成硫酸根自由基，增强杀菌效果。

钛片通过表面预处理后有许多活性位点可以作为羟基磷灰石水热生长的成核位点，氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点能增加氧化石墨烯光生电子产率，硫量子点将光生电子捕获产生硫酸根自由基，还能抑制光生电子和空穴的复合，大大提高活性氧产率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供制备方便，具有抗菌性能的同时又不伤害生物体细胞，且具有良好的生物相容性的一种氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层及其制备方法。

本发明提供了一种氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层，包括基体，所述的基体上覆盖有复合涂层，所述的复合涂层是氧化石墨烯复合羟基磷灰石并负载了硫量子点，所述的羟基磷灰石均匀分布在氧化石墨烯上。

优选的，所述涂层可由波长为808nm的近红外光激发抗菌性。

优选的，所述基体为钛金属，且基体表面进行了预处理。

还提供了一种氧化石墨烯复合羟基磷灰石负载硫量子点抗菌涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1、基体的预处理：将钛片依次用240、400、600、800和1200目的砂纸打磨光亮，然后用水和乙醇超声清洗，再将钛片放入浓硫酸、浓盐酸和水的混合溶液中，在聚四氟乙烯反应釜中加热反应后取出清洗，随后在马弗炉中煅烧；