一种双光响应型氧化锌及其制备方法以及具有抗菌成骨性的光敏涂层技术

本发明专利技术涉及外科种植体技术领域，提供了一种双光响应型氧化锌及其制备方法以及具有抗菌成骨性的光敏涂层。本发明专利技术在氧化锌制备过程中加入柠檬酸钠和羟丙基甲基纤维素对形貌进行控制，加入光热转换材料使氧化锌具有光热转换能力，加入木质素降低氧化锌的能带间隙；通过微波辐照使冻干后的水热产物碳化，能带间隙进一步降低，使材料对黄光具有响应能力。本发明专利技术制备的氧化锌呈银耳状褶皱结构，对黄光和近红外光具有双重响应，具有良好的吸附性、抗菌性和光热稳定性，具有光热转换能力。本发明专利技术提供的涂层兼具抗菌性和成骨性，应用于种植体表面能够有效提高种植体的抗菌和成骨能力，且其特殊的光敏性能够实现种植体抗菌和成骨功能的光控起效和按需作用。

【技术实现步骤摘要】
一种双光响应型氧化锌及其制备方法以及具有抗菌成骨性的光敏涂层
本专利技术涉及外科种植体
，尤其涉及一种双光响应型氧化锌及其制备方法以及具有抗菌成骨性的光敏涂层。
技术介绍
口腔种植手术是人类最为常见的种植手术之一，与此同时，受种植体周围疾病(PIDs)影响的患者数量也在增加。不同于常规的全封闭植入体系，口腔种植体周围疾病的发病率高达40％左右。这是由于种植体部分暴露于口腔微环境，容易引起细菌入侵和种植体周围粘膜炎(PIM)；炎症的进一步扩散会导致种植体周围支撑骨的逐渐丧失，进而导致种植体周围炎(PI)的发生。细菌感染与种植体的PIDs关系最为密切，这会导致种植体周围的骨结合薄弱，种植体脱落，最终导致种植失败，这样一来，缺牙患者不仅需要更多的附加手术治疗PIDs，有时甚至需要经历二次种植手术来恢复缺牙，对患者的身心都造成了极大的影响。钛基种植体是目前临床上应用最为广泛的一类种植体，但是钛作为一种惰性材料，本身没有抗菌性能，与周围骨组织的结合性较差，种植体失败率较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种双光响应型氧化锌及其制备方法以及具有抗菌成骨性的光敏涂层。本专利技术提供的双光响应型氧化锌具有良好的吸附能力，能够对黄光和近红外光产生响应，具有良好的抗菌性和光热转换能力，利用其制备的涂层能够显著提高种植体的抗菌性和成骨性。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种双光响应型氧化锌的制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性锌盐、六亚甲基四胺和水混合进行第一水热反应，然后将反应料液和柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料以及木质素混合进行第二水热反应，得到水热产物；(2)将所述水热产物依次进行冷冻干燥和微波辐照，得到双光响应型氧化锌。优选的，所述可溶性锌盐为硝酸锌。优选的，所述光热转换材料为活性碳、金棒和黑磷中的一种或几种。优选的，所述可溶性锌盐、六亚甲基四胺、水、柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料和木质素的用量比为(1.487～1.488)g:(0.350～0.352)g:(95～110)mL:(0.138～0.142)g:(0.100～0.120)g:(0.025～0.035)g:(0.995～0.115)g。优选的，所述第一水热反应的温度为65～67℃，时间为14～16min；所述第二水热反应的温度为85～87℃，时间为10～12h。优选的，所述微波辐照的功率为800W以上，时间为15min以上。本专利技术提供了上述方案所述方法制备的双光响应型氧化锌，所述双光响应型氧化锌的微观形貌呈银耳状；所述双光响应型氧化锌能够在黄光和近红外光照射下发生响应。本专利技术还提供了一种具有抗菌成骨性的光敏涂层，由上述方案所述的双光响应型氧化锌制备得到。优选的，所述涂层通过以下步骤制备得到：将双光响应型氧化锌分散于溶剂中，将所得的悬浮液涂覆于基材表面，干燥后得到具有抗菌成骨性的光敏涂层；所述基材为外科种植体。优选的，制备所述涂层的原料还包括一型胶原粉末，所述双光响应型氧化锌和一型胶原粉末的质量比为1:(1～5)。本专利技术提供了一种双光响应型氧化锌的制备方法，本专利技术将可溶性锌盐、六亚甲基四胺和水混合进行第一水热反应，然后将反应料液和柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料以及木质素混合进行第二水热反应，得到水热产物；然后将所述水热产物依次进行冷冻干燥和微波辐照，得到双光响应型氧化锌。本专利技术在制备过程中加入柠檬酸钠和羟丙基甲基纤维素对氧化锌的形貌进行控制，加入光热转换材料使所得氧化锌具有光热转换能力，且通过加入木质素使氧化锌的能带间隙降低；水热完成后，本专利技术将所得水热产物冷冻干燥后进行微波辐照，通过微波辐照使水热产物发生碳化，从而使氧化锌的能带间隙进一步降低，使材料对长波长的可见光(黄光)具有响应能力；同时微波辐照的碳化作用也可以使氧化锌的银耳状褶皱结构更加明显，从而提高其吸附能力。本专利技术提供了上述方案所述方法制备的双光响应型氧化锌，本专利技术制备的双光响应型氧化锌呈银耳状褶皱结构，具有良好的吸附性(能够吸附色素和蛋白等物质)，且抗菌性和光热稳定性好，具有光热转换能力，在黄光照射下具有光催化作用，能够进一步提高抗菌能力，在近红外光照射下具有光热转换能力，是一种良好的光热治疗材料。本专利技术还提供了一种具有抗菌成骨性的光敏涂层，由上述方案所述的双光响应型氧化锌制备得到。本专利技术提供的涂层兼具抗菌性和成骨性，该涂层在安全温和的可见光(黄光)照射下可以被激活，对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有良好的抗菌性能，特别是对特定的口腔细菌也具有明显的抑菌作用。此外，该涂层在近红外(NIR)照射下表现出良好的光热转换能力，而温度的适当升高能有效促进骨髓间充质干细胞(BMSCs)的增殖和成骨基因表达，促进种植体与周围骨组织的骨结合；将本专利技术的涂层应用于钛基种植体表面，能够有效提高钛基种植体的抗菌和成骨作用，且其特殊的光敏性能够实现种植体抗菌和成骨功能的光控起效和按需作用。进一步的，本专利技术提供的光敏涂层，其制备原料还包括一型胶原粉末，一型胶原粉末具有促进成骨的作用，能够进一步提高所述涂层的成骨性。附图说明图1为ZnO和ZnO-Col-I的扫描电镜图，标尺为1μm；图2为ZnO和ZC的能谱图；图3为Ti和Ti-ZnO的X射线衍射图；图4为实施例3中牛血清白蛋白的标准曲线；图5为实施例3中不同浓度的氧化锌吸附BSA的结果图；图6为实施例4中黑暗和光照条件下0h、12h、24h、36h和48h时罗丹明B溶液的紫外吸收光谱图；图7为实施例4中黑暗和光照条件下罗丹明B的降解率变化曲线；图8为实施例5中不同种类的氧化锌分散液在光照条件下的温度变化图；图9为实施例5中不同处理的钛试样在NIR照射前后的热成像图；图10为实施例6中Ti样品对金黄色葡萄球菌(S.aureus)的抗菌率和细菌的SEM观察图(标尺为1μm)；图11为实施例6中Ti样品对大肠杆菌(E.coli)的抗菌率和细菌的SEM观察图(标尺为1μm)；图12为实施例6中Ti样品对变形链球菌(S.mutans)的抗菌率和细菌的SEM观察图(标尺为1μm)；图13为实施例7中不同浸渍液处理的细胞在NIR辐照下的温度变化图；图14为实施例7中不同浸渍液处理的细胞在NIR下连续照射10min后的红外热像图；图15为实施例8中不同浸渍液处理后细胞的Runx2和OCN的基因表达水平；图16为实施例8中不同浸渍液处理后细胞的ALP染色水平测试结果，(标尺为200μm)。具体实施方式本专利技术提供了一种双光响应型氧化锌的制备方法，包括以下步骤：(1)将可溶性锌盐、六亚甲基四胺和水混合进行第一水热反应，然后将反应料液和柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料以及木质素混合进行第二水热反应，得到水热产物；(2)将所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双光响应型氧化锌的制备方法，包括以下步骤：/n(1)将可溶性锌盐、六亚甲基四胺和水混合进行第一水热反应，然后将反应料液和柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料以及木质素混合进行第二水热反应，得到水热产物；/n(2)将所述水热产物依次进行冷冻干燥和微波辐照，得到双光响应型氧化锌。/n

【技术特征摘要】
1.一种双光响应型氧化锌的制备方法，包括以下步骤：
(1)将可溶性锌盐、六亚甲基四胺和水混合进行第一水热反应，然后将反应料液和柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料以及木质素混合进行第二水热反应，得到水热产物；
(2)将所述水热产物依次进行冷冻干燥和微波辐照，得到双光响应型氧化锌。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性锌盐为硝酸锌。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光热转换材料为活性碳、金棒和黑磷中的一种或几种。


4.根据权利要求1或2或3所述的制备方法，其特征在于，所述可溶性锌盐、六亚甲基四胺、水、柠檬酸钠、羟丙基甲基纤维素、光热转换材料和木质素的用量比为(1.487～1.488)g:(0.350～0.352)g:(95～110)mL:(0.138～0.142)g:(0.100～0.120)g:(0.025～0.035)g:(0.995～0.115)g。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖岚，王小磊，赵思语，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36