[发明专利]一种pH响应的可控释放铜纳米材料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具备pH响应可控释放铜离子的含铜复合纳米材料及制备方法和应用。所述复合纳米材料由氢氧化镁和氢氧化铜组成；所述氢氧化铜附着在氢氧化镁上。其制备方法为：将纳米氧化镁颗粒加入含铜离子的溶液中，搅拌后摇晃；离心使固液分离；得到固体；所得固体在低于50摄氏度的条件下干燥；得到复合纳米材料。其应用包括将其用于成骨抗菌方面。本发明所设计和制备的纳米材料，在中性环境下铜离子不释放；在细胞溶酶体内和/或感染后呈偏酸性的区域内释放铜离子。当pH响应的可控释放铜纳米材料中铜含量为2.1‑15.8wt.％时，该种材料适用于促进骨愈合。本发明材料组分和结构设计合理，制备工艺简单可控，所得产品性能优良，便于规模化应用。

技术领域

本发明涉及一种兼具成骨抗菌活性的纳米材料，尤其涉及一种具备pH响应可控释放铜离子的含铜复合纳米材料及制备方法和应用。

背景技术

铜是人体必备的微量元素，在维持生理稳态、细胞免疫和体液免疫中起着重要作用。而在骨修复领域，铜也被广泛看好。一方面，铜具有良好的促成骨能力，能促进类成骨细胞碱性磷酸酶活性，胶原分泌等。另一方面，铜有明显的抗菌作用，在炎症、感染的急性期中、铜的代谢明显增强。促成骨能力以及抗菌活性是评价骨替代材料的重要指标。因而近年来，铜被广泛应用于骨移植、骨修复领域。

然而过量铜的释放是有害的，会造成严重的细胞毒性。因而，铜的应用场景和铜离子释放总量及速率应该得到控制。特别的，发炎、感染等病变部位的pH呈弱酸性(6.0左右)，细胞内溶酶体也呈弱酸性(5.5左右)。在上述条件下子缓慢释放铜离子，可以在降低铜离子对人体影响的同时保证治疗效率。

在现有技术中还鲜有关于用氢氧化镁负载氢氧化铜并将其用于促进骨愈合方面的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具备铜离子定量装载，特定pH条件下释放铜离子的复合纳米材料及其制备方法和应用。

本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料；所述纳米材料包括氢氧化镁和氢氧化铜；所述氢氧化铜附着在氢氧化镁上。优选为所述纳米材料由氢氧化镁和氢氧化铜组成。

本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料；所述氢氧化铜以薄片和/或颗粒的形式包覆在氢氧化镁上。

作为优选方案，本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料，所述氢氧化铜以薄片的形式包覆在氢氧化镁上。

作为优选方案，本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料，在微观结构上，单片氢氧化镁薄片和与单片氢氧化铜薄片呈相间分布。所述单片氢氧化镁薄片的厚度在20纳米以下；所述单片氢氧化铜薄片的厚度小于等于20纳米。当以单片氢氧化镁薄片和与单片氢氧化铜薄片呈相间分布的结构为一个单元；N个单元团聚构成所述pH响应的可控释放铜纳米材料。N个单元团聚构成的颗粒能被细胞吞噬。

本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料的制备方法，将纳米氧化镁颗粒加入含铜离子的溶液中，搅拌后摇晃；离心使固液分离；得到固体；所得固体在低于50摄氏度的条件下干燥；得到复合纳米材料。

作为优选方案，本发明一种pH响应的可控释放铜纳米材料的制备方法，所述纳米氧化镁颗粒的粒径小于等于35纳米。纳米氧化镁比表面积大，表面活性高，易于水反应。且处于纳米尺度，水分子可轻易扩散入纳米氧化镁内部，反应生产氢氧化镁，同时实现单片纳米级氢氧化镁的剥离。单片氢氧化镁由于比表面积大，这有助于其大量负载铜离子。若采用微米级别的氧化镁，比表面积相对较大，水分子不能只能扩散进入颗粒表面，氧化镁不能全部转化为氢氧化镁，也很难实现生成的氢氧化镁呈片状剥离。在本发明中可以通过控制纳米氧化镁颗粒加入含铜离子的溶液中搅拌后摇晃的时间、温度以及纳米氧化镁颗粒的粒径来控制纳米氧化镁转化成氢氧化镁的程度。换句话说：本发明所述复合纳米颗粒由氢氧化镁和铜元素组成；所述铜元素以氢氧化铜的形式存在，氢氧化铜与氢氧化镁薄片相间排布；

或