一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法技术

一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法，涉及医用钛表面涂层修饰。医用钛箔表面预处理；制备TiO2纳米管；配制含银离子电解液；采用双极电化学反应实验，得医用钛表面梯度纳米银。在医用钛表面构筑梯度纳米银涂层结合传统电化学阳极氧化法和双极电化学法，通过选用合适的电解液配方和控制电化学参数获得颗粒梯度变化的纳米银，制得的TiO2纳米管阵列形状规则，紧密排列。TiO2纳米管阵列表面制得的纳米银颗粒尺寸梯度变化。在较短的时间内利用双极电化学法在钛纳米管表面一步制备得到梯度纳米银的颗粒，具有工艺简单、耗时短、易于实现和控制等特点。应用于纳米银颗粒抗菌的高通量筛选时，具有高效、快速的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法
本专利技术涉及医用钛表面涂层修饰，尤其是涉及应用双极电化学法在医用钛表面可控构筑粒径梯度变化的一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法。
技术介绍
医用钛及其合金因其良好的生物相容性已被广泛地应用于外科植入材料。医用植入材料在植入初期易因细菌的繁殖生长而导致感染，甚至植入失败，因此除了一个无菌的环境之外，植入体的抵菌性在植入初期非常重要。银是一种广谱抗生素，广泛应用于含银骨水泥等种植材料中，但银的抵菌性是一把双刃剑，即(LiH,CuiQ,FengB,etal.AntibacterialactivityofTiO2,nanotubes:Influenceofcrystalphase,morphologyandAgdeposition[J].AppliedSurfaceScience,2013,284(11):179-183)银不仅能作为抵菌剂，当其含量超过一定浓度时也会影响细胞活性，即产生细胞毒性(AroraS,JainJ,RajwadeJM,etal.Cellularresponsesinducedbysilvernanoparticles:Invitro,studies[J].ToxicologyLetters,2008,179(2):93-100)。因此在医用钛表面沉积银纳米颗粒时需要考虑如何最大限度地发挥纳米银的抵菌作用，又不会抑制细胞的粘附生长，即最大程度地降低细胞毒性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于纳米银的高通量筛选，在医用钛及其合金表面构筑粒径梯度变化的一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法。本专利技术包括以下步骤：1)医用钛箔表面预处理；2)制备TiO2纳米管；3)配制含银离子电解液；4)采用双极电化学反应实验，得医用钛表面梯度纳米银。在步骤1)中，所述医用钛箔表面预处理的具体方法可为：将医用钛箔切割为(2.5～3)cm×(4～4.5)cm，在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗各20min，再用电吹风吹干或自然晾干后存放于自封袋中。在步骤2)中，所述制备TiO2纳米管的方法可为传统电化学阳极氧化法，所用的阳极为医用钛或其合金，阴极为大面积的碳、铂、不锈钢等中的一种，电解液的质量百分浓度为0.1％～1％氢氟酸，电化学阳极氧化电压为10～20V，氧化时间为20～60min，待反应结束后用去离子水冲洗钛箔，吹风机吹干，自封袋中保存留用。在步骤3)中，所述含银离子电解液可为硝酸银和硝酸钠的混合液，其中硝酸钠的摩尔浓度可为0.01～0.02mol/L，硝酸银的摩尔浓度可为0.001～0.002mol/L。在步骤4)中，所述双极电化学反应可采用恒电压模式，电压范围为5～10V，电解液为1～3ml，电解液中含银离子，电沉积反应的温度可为18～25℃，电沉积反应的时间可为0.5～5min；在双极电化学反应结束后，取出医用钛箔并用去离子水轻轻冲洗、晾干；所述电化学反应实验为阴极还原反应，主要发生在双极电极的阴极一侧，即靠近电源正极的钛表面。本专利技术在医用钛表面构筑梯度纳米银涂层结合了传统电化学阳极氧化法和双极电化学法，通过选用合适的电解液配方和控制电化学参数获得颗粒梯度变化的纳米银，有如下特征：(1)制得的TiO2纳米管阵列形状规则，紧密排列。(2)TiO2纳米管阵列表面制得的纳米银颗粒尺寸梯度变化(直径5～25nm)。本专利技术在较短的时间(1～10min)内利用双极电化学法在钛纳米管表面一步制备得到了梯度纳米银的颗粒，具有工艺简单、耗时短、易于实现和控制等特点。本专利技术应用于纳米银颗粒抗菌的高通量筛选时，具有高效、快速的特点。附图说明图1为本专利技术医用钛表面梯度纳米银制备装置结构组成图。图2为实施例1制备的TiO2纳米管的SEM(扫描电镜图)正面图(放大倍数为10万倍)。在图2中，标尺为100nm。图3为实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极1mm处的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为10万倍)。在图3中，标尺为100nm。图4为实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极2mm处的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为10万倍)。在图4中，标尺为100nm。图5为实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极3mm处的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为10万倍)。在图5中，标尺为100nm。图6为实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极4mm处的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为10万倍)。在图6中，标尺为100nm。图7为MC3T3-E1细胞在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极1mm处培养24h后的荧光偏光显微镜拍摄图。在图7中，标尺为100μm。图8为MC3T3-E1细胞在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极2mm处培养24h后的荧光偏光显微镜拍摄图。在图8中，标尺为100μm。图9为MC3T3-E1细胞在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极3mm处培养24h后的荧光偏光显微镜拍摄图。在图9中，标尺为100μm。图10为MC3T3-E1细胞在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极4mm处培养24h后的荧光偏光显微镜拍摄图。在图10中，标尺为100μm。图11为金葡萄球菌在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极1mm处培养6h后的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为5000倍)。在图11中，标尺为5μm。图12为金葡萄球菌在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极2mm处培养6h后的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为5000倍)。在图12中，标尺为5μm。图13为金葡萄球菌在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极3mm处培养6h后的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为5000倍)。在图13中，标尺为5μm。图14为金葡萄球菌在实施例1制备的梯度纳米银的距离阳极铂电极4mm处培养6h后的SEM(扫描电镜)正面图(放大倍数为5000倍)。在图14中，标尺为5μm。具体实施方法以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。本专利技术所述一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法采用如图1所示的医用钛表面梯度纳米银制备装置，在图1中，设有电源1、铂电极3、电解槽4、表面修饰纳米管的钛箔5和表面沉积梯度纳米银的钛箔6，电源1通过导线2与铂电极3连接，铂电极3、表面修饰纳米管的钛箔5和表面沉积梯度纳米银的钛箔6设在电解槽4内。以下给出所述医用钛表面梯度纳米银的制备方法具体实施例。实施例1将钛箔切割为2.5cm×4cm，用丙酮、乙醇、去离子水依次超声清洗各20min，然后用吹风机吹干，存放于自封袋中待用。配制传统电化学阳极氧化的电解液100ml，该溶液含有0.5wt％氢氟酸。将钛箔浸没电解液中，电压为15V，氧化时间为20min，待反应结束后取出并用去离子水冲洗并干燥。此时在钛箔表面得到一层规则阵列的TiO2纳米管，管径约为80nm，如图2所示。将修饰了二氧化钛纳米管的钛箔剪成2.5cm×1cm，作为双极电极。将钛双极电极水平固定于电解槽底端，其两端距离两铂电极各1mm，将含银离子的电解液倒入电解槽中，恒压8V条件下反应1min后，取出并用去离子水轻轻冲洗、晾干；在双极电极的阴极一侧形成粒径范围为5～25nm的纳米银颗粒，如图3～6所示，所得的纳米银粒径随着双极电极的方向逐渐增大。实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)医用钛箔表面预处理；2)制备TiO2纳米管；3)配制含银离子电解液；4)采用双极电化学反应实验，得医用钛表面梯度纳米银。

【技术特征摘要】
1.一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法，其特征在于包括以下步骤：1)医用钛箔表面预处理；2)制备TiO2纳米管；3)配制含银离子电解液；4)采用双极电化学反应实验，得医用钛表面梯度纳米银。2.如权利要求1所述一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述医用钛箔表面预处理的具体方法为：将医用钛箔切割为(2.5～3)cm×(4～4.5)cm，在丙酮、乙醇、去离子水中超声清洗各20min，再用电吹风吹干或自然晾干后存放于自封袋中。3.如权利要求1所述一种医用钛表面梯度纳米银的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述制备TiO2纳米管的方法为传统电化学阳极氧化法，所用的阳极为医用钛或其合金，阴极为大面积的碳、铂、不锈钢中的一种，电解液的质量百分浓度为0.1％～1％氢氟酸，电化学阳极氧化电压为10～20V，氧化时间为20～60min，待反应结束后用去离子水冲洗钛箔，吹风机吹干，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄巧玲，李艳冉，林昌健，胡洁洁，吴采宇，郑锐鸿，董元军，余平，刘向阳，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35