[发明专利]一种具有抗菌性能的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面的电化学增材制造方法

说明书

本发明公开一种具有抗菌性能的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面的电化学增材制造方法。本发明制备出的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面提供了一种不依赖于抗生素等药物成分，而依靠化学成分及物理形貌而产生协同抗菌效应的非用药策略；因不依靠抗生素等药物来获得抗菌效果，可有效避免病人产生药物过敏反应，大大减轻了病人的身体负担；该表面不仅具有抗菌性能，而且具备良好的生物相容性及生物活性。

技术领域

本发明属于仿生工程和生物医学工程材料制备技术领域，尤其涉及一种具有抗菌性能的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面的电化学增材制造方法。

背景技术

近年来，人口老龄化问题日益凸显，髋关节、膝关节疾病和椎间疾病等骨科病症越来越多地困扰着中老年人的日常生活。鉴于人民群众不断增长的医疗保健需求，使得人工关节置换手术等骨科植入物手术医疗受到越来越多家庭及社会的广泛关注。然而，此类手术仍存在一定比例的术后感染，且感染可造成手术彻底失败，甚至病人死亡等严重后果。因此，亟待开发一种新型高效抗感染骨科植入物。然而极具挑战性的是，由于骨科植入物感染主要归咎于生物膜在其表面形成，况且生物膜一旦形成极难根除，所以如何有效地阻止生物膜在骨科植入物表面形成是生物医学界尚待解决的难题之一。生物膜的形成是由于细菌在骨科植入物材料表面粘附、繁殖、栖居造成的。细菌在材料表面的粘附是骨科植入物表面生物膜的形成以及后续感染的第一步也是关键一步。因此，使骨科植入物表面具有抗菌粘附性能及杀菌性能是阻止生物膜形成的有效策略。

鉴于生物膜可保护细菌让其免受抗生素的伤害使得骨科植入物感染难以单独依靠抗生素治疗；又因为越来越多种类的细菌对常见抗生素产生了抗药性，其药效已被大大削弱；加上新抗生素的开发周期又非常长；于是以非用药策略来获得骨科植入物表面良好的抗菌粘附及杀菌性能逐渐受到科研人员的关注。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术对耐药菌抗菌效果欠佳的不足，综合发挥氟化羟基磷灰石的化学抗菌效应及仿生蝉翼图案化表面的物理抗菌效应，进一步提高生物材料表面的抗菌能力，从而提供一种具有抗菌性能的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面的电化学增材制造方法。

本发明的技术方案是一种具有抗菌性能的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面的电化学增材制造方法，包括以下步骤：

步骤(1)：以金属材质基底作为电化学增材制造的阴极材料；

步骤(2)：电化学增材制造反应单元包括阳极、阴极、参考电极，三个电极；

步骤(3)：电解液由三种溶液组成，分别为0.042M Ca(NO₃)₂，0.025M NH₄H₂PO₄，0.001M NaF，三种溶液的体积比为1:1:1；

步骤(4)：将电解液的pH值调整为3；

步骤(5)：电化学增材制造反应使用恒压模式，将电压控制在-1.6V；反应时在电解液中通入氮气；反应温度为65℃；反应时长为2分钟；

步骤(6)：待将样品在空气中干燥后，即可在金属材质基底上得到氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面。

有益效果

1.本发明制备出的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面提供了一种不依赖于抗生素等药物成分，而依靠化学成分及物理形貌而产生协同抗菌效应的非用药策略；

2.本发明由于不依靠抗生素等药物来获得抗菌效果，可有效避免病人产生药物过敏反应，大大减轻了病人的身体负担；

3.本发明方法制备出的氟化羟基磷灰石仿生蝉翼图案化表面，不仅具有抗菌性能，而且具备良好的生物相容性及生物活性。

附图说明