CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法技术

本发明专利技术涉及金属表面涂层方法领域，尤其是CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波‑电化学制备方法。该制备方法包括以下步骤：(1)将钛基片表面依次进行丙酮超声、乙醇超声、碱热处理；在碱热处理的钛表面沉积聚多巴胺涂层；(2)经超声波和磁力搅拌得到均匀的电解液；(3)在电解液中进行电化学沉积，得到具有载铜羟基磷灰石/氧化石墨烯/多巴胺复合涂层的钛基片。本发明专利技术通过微波‑电化学装置构建HA复合功能涂层以改善其综合性能，通过电解作用使得阴极附近电解液的pH值局部增大，与钛表面电解产生的羟基结合，直接形成非晶HA前体，从而在阴极上沉积出磷酸钙盐涂层，极大地提高沉积效率。

Microwave-electrochemical preparation of CuHA/GO/dopamine composite coatings

The invention relates to the field of metal surface coating method, in particular to the microwave electrochemical preparation method of CuHA/GO/dopamine composite coating. The preparation method comprises the following steps: (1) acetone ultrasound, ethanol ultrasound and alkali heat treatment are carried out successively on the surface of the titanium substrate; polydopamine coating is deposited on the surface of the titanium substrate after alkali heat treatment; (2) uniform electrolyte is obtained by ultrasonic and magnetic stirring; (3) electrochemical deposition in the electrolyte to obtain titanium base with copper-loaded hydroxyapatite/graphene oxide/dopamine composite coating. Film. The HA composite functional coating is constructed by microwave and electrochemical device to improve its comprehensive performance. By electrolysis, the pH value of electrolyte near the cathode is increased locally, and the hydroxyl group generated by electrolysis on the titanium surface is combined to form amorphous HA precursor directly, thus calcium phosphate coating is deposited on the cathode, which greatly improves the deposition efficiency.

【技术实现步骤摘要】
CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法
本专利技术涉及金属表面涂层方法领域，尤其是CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法。
技术介绍
虽然商业纯钛(CP-Ti)及其合金被广泛应用于牙科和整形外科，但是它们只表现出有限的生理稳定性和骨整合能力，大量研究发现其植入体内后经常会因感染导致植入松动等术后并发症。解决这些问题需要改善钛表面的综合性能。羟基磷灰石(HA)与人体牙齿和骨骼的无机成分近似，因其优异的骨传导和骨诱导特性被用于薄膜材料，钛植入表面HA薄膜已进入临床应用阶段。但是，由于HA涂层良好的细胞相容性同样利于细菌的粘附和生长，这样植入体周围容易感染而引发炎症，使得HA涂层失去骨整合的能力而导致植入体发生松动。此外，HA差的耐磨性和低的断裂韧性仍难以满足天然骨组织的机械性能要求，这阻碍了其作为膜层材料在主要承载设备上的临床应用。综上，开发一种耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层成为当前急需要解决的难题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：为了解决
技术介绍
中描述的技术问题，本专利技术提供了一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，通过微波-电化学装置构建HA复合功能涂层以改善其综合性能。在电场力的作用下，Ca2+和PO43–迅速地聚集到钛表面，通过电解作用使得阴极附近电解液的pH值局部增大，使该区域的钙磷盐过饱和度上升，与此同时电解质根据自身的介电性能吸收电磁波能量，Ca2+和PO43–无需经历晶体的逐步成核、生长和成熟阶段，与钛表面电解产生的羟基结合，直接形成非晶HA前体，从而在阴极上沉积出磷酸钙盐涂层，极大地提高沉积效率。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，该方法包含以下步骤：(1)将钛基片表面依次进行丙酮超声、乙醇超声、碱热处理；在碱热处理的钛表面沉积聚多巴胺涂层，所制备的样本以Ti/PDA标记；(2)取分析纯的四水硝酸钙、硝酸铜和磷酸二氢氨分别用蒸馏水溶解后，将其混合，向混合液中加入氧化石墨烯，用氨水调节pH＝4.4，经超声波和磁力搅拌得到均匀的电解液；(3)在电解液中，以饱和甘汞电极为参比电极，大面积铂片为对电极，Ti/PDA为工作电极，在三电极系统的电解槽中进行电化学沉积，得到具有载铜羟基磷灰石/氧化石墨烯/多巴胺复合涂层的钛基片。具体地，步骤(3)中，所述电化学沉积的沉积电流为0.95mA，沉积时间为1500s，沉积温度为60℃。具体地，步骤(1)中，所述丙酮超声与乙醇超声的方法为，将钛基片裁剪成1mm×10mm×10mm规格，分别用280，800，2000目砂纸打磨钛基片的两面以获得均匀的粗糙度，然后分别用99.5％丙酮及99.7％乙醇超声10分钟。具体地，步骤(1)中，所述碱热处理的方法为，将丙酮超声与乙醇超声超声完毕后的钛基片浸泡于5MNaOH溶液中24小时，使其表面钝化，再放入马弗炉中150℃热处理1小时。具体地，其特征在于：步骤(1)中，所述沉积聚多巴胺涂层沉积方法为，将多巴胺盐酸盐及10mMTris在PH＝8.5条件下避光摇匀配制多巴胺溶液，将碱热处理后的钛基片在避光有氧室温条件下，浸泡于2mg/ml的多巴胺盐酸盐溶液中，过夜沉积形成聚多巴胺薄膜。具体地，步骤(3)中，工作电极、对电极、参比电极之间的间距为1.5cm。具体地，步骤(3)中，所述电化学沉积的方法为，将2.2×10_2M四水硝酸钙，2.5×10_2M磷酸二氢铵和2×10_2M硝酸铜溶于1L的烧杯中，成为母液，向母液中加入2×10_4M的GO，超声波处理1小时；然后将其置于磁力搅拌器上搅拌均匀，待GO完全分散后，用氨水调节溶液pH＝4.4，得到均匀的电解液，将该电解液放入200ml烧杯中，进行电沉积。本专利技术的有益效果是：本专利技术提供了一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，通过微波-电化学装置构建HA复合功能涂层以改善其综合性能。在电场力的作用下，Ca2+和PO43–迅速地聚集到钛表面，通过电解作用使得阴极附近电解液的pH值局部增大，使该区域的钙磷盐过饱和度上升，与此同时电解质根据自身的介电性能吸收电磁波能量，Ca2+和PO43–无需经历晶体的逐步成核、生长和成熟阶段，与钛表面电解产生的羟基结合，直接形成非晶HA前体，从而在阴极上沉积出磷酸钙盐涂层，极大地提高沉积效率。具体实施方式一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，该方法包含以下步骤：(1)将钛基片表面依次进行丙酮超声、乙醇超声、碱热处理；在碱热处理的钛表面沉积聚多巴胺涂层，所制备的样本以Ti/PDA标记；(2)取分析纯的四水硝酸钙、硝酸铜和磷酸二氢氨分别用蒸馏水溶解后，将其混合，向混合液中加入氧化石墨烯，用氨水调节pH＝4.4，经超声波和磁力搅拌得到均匀的电解液；(3)在电解液中，以饱和甘汞电极为参比电极，大面积铂片为对电极，Ti/PDA为工作电极，在三电极系统的电解槽中进行电化学沉积，得到具有载铜羟基磷灰石/氧化石墨烯/多巴胺复合涂层的钛基片。步骤(3)中，所述电化学沉积的沉积电流为0.95mA，沉积时间为1500s，沉积温度为60℃。步骤(1)中，所述丙酮超声与乙醇超声的方法为，将钛基片裁剪成1mm×10mm×10mm规格，分别用280，800，2000目砂纸打磨钛基片的两面以获得均匀的粗糙度，然后分别用99.5％丙酮及99.7％乙醇超声10分钟。步骤(1)中，所述碱热处理的方法为，将丙酮超声与乙醇超声超声完毕后的钛基片浸泡于5MNaOH溶液中24小时，使其表面钝化，再放入马弗炉中150℃热处理1小时。步骤(1)中，所述沉积聚多巴胺涂层沉积方法为，将多巴胺盐酸盐及10mMTris在PH＝8.5条件下避光摇匀配制多巴胺溶液，将碱热处理后的钛基片在避光有氧室温条件下，浸泡于2mg/ml的多巴胺盐酸盐溶液中，过夜沉积形成聚多巴胺薄膜。步骤(3)中，工作电极、对电极、参比电极之间的间距为1.5cm。步骤(3)中，所述电化学沉积的方法为，将2.2×10_2M四水硝酸钙，2.5×10_2M磷酸二氢铵和2×10_2M硝酸铜溶于1L的烧杯中，成为母液，向母液中加入2×10_4M的GO，超声波处理1小时；然后将其置于磁力搅拌器上搅拌均匀，待GO完全分散后，用氨水调节溶液pH＝4.4，得到均匀的电解液，将该电解液放入200ml烧杯中，进行电沉积。氧化石墨烯(GO)片层边缘接有大量的极性官能团如环氧基、羰基、羟基等，这些官能团的存在不仅可增强其与生物活性因子之间的亲和力，而且为HA的形成提供了有利的结合位点。GO具有良好的耐磨性和诱导干细胞分化潜力，其强度高、断裂韧性指标也高于其它所有的增韧材料，使得GO成为改善HA材料力学性能的理想填料。多巴胺是一种生物神经递质，生物相容性较好，可在任一材料表面制备与其结合紧密的聚多巴胺复合涂层，可作为微波-电化学法的模板粘附于钛合金基底并利用其邻苯二酚活性官能团进行二次反应结合电解液中的钙磷离子。多巴胺修饰可以较大地提高HA涂层与Ti基体间的结合强度。Cu作为人体含量第二的必需微量元素，能促进血管内皮细胞生长，有利于血管再生；同时，Cu能促进胶原形成，进而维护骨骼正常组成和结构，抑制骨质疏松[21本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波‑电化学制备方法，其特征是，该方法包含以下步骤：(1)将钛基片表面依次进行丙酮超声、乙醇超声、碱热处理；在碱热处理的钛表面沉积聚多巴胺涂层，所制备的样本以Ti/PDA标记；(2)取分析纯的四水硝酸钙、硝酸铜和磷酸二氢氨分别用蒸馏水溶解后，将其混合，向混合液中加入氧化石墨烯，用氨水调节pH＝4.4，经超声波和磁力搅拌得到均匀的电解液；(3)在电解液中，以饱和甘汞电极为参比电极，大面积铂片为对电极，Ti/PDA为工作电极，在三电极系统的电解槽中进行电化学沉积，得到具有载铜羟基磷灰石/氧化石墨烯/多巴胺复合涂层的钛基片。

【技术特征摘要】
1.一种CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，其特征是，该方法包含以下步骤：(1)将钛基片表面依次进行丙酮超声、乙醇超声、碱热处理；在碱热处理的钛表面沉积聚多巴胺涂层，所制备的样本以Ti/PDA标记；(2)取分析纯的四水硝酸钙、硝酸铜和磷酸二氢氨分别用蒸馏水溶解后，将其混合，向混合液中加入氧化石墨烯，用氨水调节pH＝4.4，经超声波和磁力搅拌得到均匀的电解液；(3)在电解液中，以饱和甘汞电极为参比电极，大面积铂片为对电极，Ti/PDA为工作电极，在三电极系统的电解槽中进行电化学沉积，得到具有载铜羟基磷灰石/氧化石墨烯/多巴胺复合涂层的钛基片。2.根据权利要求1所述的CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述电化学沉积的沉积电流为0.95mA，沉积时间为1500s，沉积温度为60℃。3.根据权利要求1所述的CuHA/GO/多巴胺复合涂层的微波-电化学制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述丙酮超声与乙醇超声的方法为，将钛基片裁剪成1mm×10mm×10mm规格，分别用280，800，2000目砂纸打磨钛基片的两面以获得均匀的粗糙度，然后分别用99.5％丙酮及99.7％乙醇超声10分钟。4.根据权利要求1所述的CuHA/GO/多巴胺复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄勇，张雪姣，乔海霞，
申请(专利权)人：河北北方学院，
类型：发明
国别省市：河北,13