[发明专利]一种具有生物活性和抗菌性能的氧化锌涂层-羟基磷灰石涂层、制备方法及用途

说明书

本发明公开了一种具有生物活性和抗菌性能的氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层、制备方法及用途，所述氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层包括碱性氧化锌涂层和羟基磷灰石涂层；所述碱性氧化锌涂层通过紫外光激发其表面产生·OH与羟基磷灰石涂层形成氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层；所述制备方法包括步骤：激发碱性氧化锌涂层的表面使其产生·OH后与SBF模拟体液反应形成氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层。氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层用于制备骨科植入物的用途。本发明成本低、效率高、简单易行对环境友好，本发明制备的氧化锌涂层‑羟基磷灰石涂层具有良好的生物活性和抗菌性能，具有较大的商业推广价值。

技术领域

本发明涉及一种具有生物活性和抗菌性能的氧化锌涂层-羟基磷灰石涂层、制备方法及用途。

背景技术

作为生物医用金属材料的代表，传统医用金属不锈钢、钛合金、Ni/Ti形状记忆合金和钴基合金由于具有良好的综合机械性能，良好的耐腐蚀性能，在骨修复、心血管、齿科等领域得到广泛应用。但在临床上存在的最大问题是这些合金不可降解，必需在骨创伤愈合后进行二次手术取出，造成患者经济压力和精神痛苦。生物可降解镁及其合金作为一种极具发展前景的骨科植入物，凭借其良好的生物安全性和生物相容性，以及与天然骨相近的物理力学性能在固定器材、血管支架及止血夹等方面受到生物材料和医疗科技研究学者的广泛关注，并被国际上誉为“革命性生物可降解材料”。但遗憾的是，镁及其合金在人体体液(SBF)中活跃的电化学性能导致严重的腐蚀，从而使机械完整性损失，阻碍了其在临床上的广泛应用。

为了提高镁合金的耐腐蚀性和生物活性，人们做了大量的尝试，如各种表面改性技术，合金化和镁基复合材料等。钙磷涂层作为表面改性常用的无机材料，具有与人骨和牙齿的无机相类似的化学组成和结构，具有良好的生物相容性和生物活性，可以促进成骨细胞的黏附、增殖、分化，可以诱导骨生长，同时调控镁合金的降解速率。然而，大多数研究注重镁合金表面钙磷涂层的制备，耐腐蚀性能和生物活性的改善，而忽视了可降解镁合金对骨种植体的抗菌活性。目前，预防植入相关骨感染仍然是骨科和牙科手术的主要挑战。如果将镁合金作为生物医用骨植入材料植入体内形成生物膜，感染组织的清创将不可避免，最终导致植入失败。在无机抗菌材料中，氧化锌因其抗菌活性强、成本低而备受关注。目前，大多数研究主要集中在纳米氧化锌复合涂层的制备、生物活性和抗菌应用方面。Guo等人(GuoC,et.al,Preparation and characterization of polyurethane/ZnO nanoparticlecomposite,Polymer-Plastics Technology and Engineering,46(2007):1161-1166.)将氧化锌纳米颗粒作为有用的抗菌和抗真菌剂添加到材料中，如表面涂料(油漆)、纺织品和塑料，以增强氧化锌纳米颗粒的表面积，使其能够与细菌产生更强的相互作用。Gopi等人(Gopi,D.et.al,Electrodeposition of a porous strontium substitutedhydroxyapatite/zinc oxide duplex layer on AZ91 magnesium alloy for orthopedicapplications,Journal of Materials Chemistry B,2(2014):5531-5540.)利用离子材料，采用电化学沉积成功制备了HA-ZnO-Sr复合涂层，发现其具有良好的生物活性和耐腐蚀性能。Cordero-Arias,L.等(Cordero-Arias,L.et.al,Electrophoretic deposition ofZnO/alginate and ZnO-bioactive glass/alginate composite coatings forantimicrobial applications.Materials Science and Engineering:C,55(2015)：137-144.)利用电泳沉积ZnO-生物活性玻璃藻酸盐复合杀菌涂层用于骨科植入物。但这些制备技术存在一定的缺点，如采用脉冲电沉积技术制备的涂层致密度不高，对镁合金基体的保护作用有限，试验过程受制备工艺限制，对涂层过程控制不足，耗时长，生产效率低。