一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉制造技术

本发明专利技术涉及一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉，属于医用材料技术领域。所述的复合材料是以废弃蛋壳为原料，制备具有抗菌效果的CuS/CaCO3，然后以聚多巴胺为黏附剂，将CuS/CaCO3和钛合金螺钉紧密黏合到一起。该复合材料具备优秀的抗菌性能和黏附性，钛合金的亲水性表面可以促进细胞成骨生长、分化和成熟；同时具有优异的细胞安全性。本发明专利技术的涂层以生物质材料鸡蛋壳为主体，不仅能够最大程度实现废弃资源的再利用，而且材料来源丰富，安全性高，制备工艺简单，成本低廉，绿色环保。绿色环保。绿色环保。

【技术实现步骤摘要】
一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉


[0001]本专利技术属于医用材料
，具体涉及一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉及其制备。

技术介绍

[0002]蛋壳作为日常生活的废弃物之一，每天都会产生大量的蛋壳，据统计，据2014年报道，全球生产和消费的鸡蛋数量巨大（约1.275万亿）。如果处理不当，会对环境造成一种新的污染，如何合理的再利用鸡蛋壳引起了研究人员的关注。事实上，蛋壳粉的主要成分是碳酸钙，同时也具有良好的吸附性、多孔结构等特点。其也可以缓慢降解释放Ca
2+
，而Ca
2+
正是人体骨骼生长所需的成分之一，其参与破骨细胞、成骨细胞的增殖分化，调节成骨过程，从而促进新生骨的形成。
[0003]硫化铜是到目前为止被广为应用的一种抗菌材料，对以金黄色葡萄球菌为代表的革兰氏阳性杆菌和以大肠杆菌为代表的革兰氏阴性杆菌都有具有优异的抗菌效果。这对患者伤口顽固菌的根除是极为有利的，有利于创造一个无菌环境。
[0004]本专利技术使用聚多巴胺将碳酸钙/硫化铜和钛合金螺钉复合，提供了一种复合抗菌涂层螺钉，通过使用鸡蛋壳制备碳酸钙，不仅实现了废弃物的再利用，还保留了蛋壳中所具备的各种微量元素，如锌、铜、铁、硒等，在一定程度上补充了人体所需的微量元素；同时也利用其吸附作用负载了硫化铜抗菌。然后利用聚多巴胺的黏附性，将CuS/CaCO3纳米复合材料和钛合金螺钉紧密黏合起来。本专利技术制备的一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉为医用材料
提供一种可行有效的新材料，有利于骨移植领域的开拓和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有良好的细胞安全性、合适的骨诱导性、优异抗菌性的抗菌螺钉，包含以废弃蛋壳、硫化铜和聚多巴胺为原材料使用化学浸渍等方式得到的产物。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉的制备方法，包括以下步骤：（1）以废弃的鸡蛋壳为原料，经去离子水清洗后煅烧，然后经球磨机进行湿法球磨，取出后烘干并研磨得到纳米级蛋壳粉；（2）把蛋壳粉分散到 Cu(NO3)2·
3H2O溶液中，浸泡数小时，然后加入Na2S
·
9H2O溶液不停搅拌数小时，分离产物，经数次去离子水清洗、固液分离，烘干、研磨后得到CuS/CaCO3纳米复合材料；（3）将钛合金螺钉分别在丙酮、乙醇和超纯水中浸泡，超声波清理处理，然后放入
高压灭菌锅中灭菌；将盐酸多巴胺溶解在Tris
‑
HCl缓冲液中，接着放入螺钉样品浸泡，放置在恒温摇床混合均匀数小时，取出后保持避光保存数小时，最终获得聚多巴胺涂层螺钉；（4）然后将聚多巴胺涂层螺杆与CuS/CaCO3纳米复合材料混合，在恒温摇床中充分摇合，最终得到聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉。
[0007]进一步的，步骤（1）中烘干条件均为50
‑
70℃，干燥时间4
‑
6 h。
[0008]进一步的，步骤（1）中煅烧条件为：600 ℃煅烧 6
‑
8 h，升温速度 5 ℃/min。
[0009]进一步的，步骤（2）中浸泡时间为2
‑
4 h。
[0010]进一步的，步骤（2）中搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为12
‑
16h。
[0011]进一步的，步骤（3）中所述Tris
‑
HCl缓冲液的pH为8
‑
9。
[0012]进一步的，步骤（3）中避光保存时间为12
‑
18 h。
[0013]进一步的，步骤（4）中摇床速度为180 r/min，摇合时间为18
‑
24 h。
[0014]进一步的，所述的聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉在制备骨修复材料中的应用。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术以废弃蛋壳为原料，制备具有抗菌效果的CuS/CaCO3，然后以聚多巴胺为黏附剂，将CuS/CaCO3和钛合金螺钉紧密黏合到一起。该复合材料具备优秀的抗菌性能和黏附性，钛合金的亲水性表面可以促进细胞成骨生长、分化和成熟；同时具有优异的细胞安全性。本专利技术的涂层以生物质材料鸡蛋壳为主体，不仅能够最大程度实现废弃资源的再利用，而且材料来源丰富，安全性高，制备工艺简单，成本低廉，绿色环保。
附图说明
[0016]图1为普通钛合金螺钉和PCC螺钉的抗菌效果对比。
[0017]图2为普通钛合金螺钉和PCC螺钉模拟人体内摩擦运动的效果图。
[0018]图3为CuS/CaCO3纳米复合材料的细胞毒性试验图。
具体实施方式
[0019]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]所述一种骨科抗菌螺钉，具体是以废弃鸡蛋壳为原料，制备碳酸钙，再以硫化铜为抗菌剂，使用聚多巴胺将其黏附到螺钉上。其中是将鸡蛋壳为原料，经选料、清洗、烘干后，然后高温煅烧得到碳酸钙，用于促进骨组织再生并起负载的作用。多巴胺在弱碱性的环境中可以自聚合成聚多巴胺，可以在钛合金螺钉表面形成一层聚多巴胺层，然后利用其黏附性把CuS/CaCO3纳米复合材料紧密结合到螺钉表面。
[0021]本专利技术所述的一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉的制备方法，具体包括如下步骤：（1）鸡蛋壳预处理：收集废弃的蛋壳，将收集的蛋壳反复清洗，在室温条件下浸泡1
‑
2h，用镊子把壳膜由蛋壳上撕下除去。
[0022]（2）碳酸钙的制备：取步骤（1）所得的蛋壳，将其放入烘箱中50
‑
70℃下烘干2
‑
4h，取出后于球磨机研磨6
‑
10h，过200目筛，然后置于马弗炉中，设置煅烧条件为500
‑
600℃，升温速度 5℃/min，煅烧6
‑
8h后得到碳酸钙。
[0023]（3）CuS/CaCO3纳米复合材料的准备：将步骤（2）得到的碳酸钙置于Cu(NO3)2溶液中浸泡一段时间，使铜离子成功吸附到碳酸钙上。3h后，再向上述溶液中加入Na2S溶液，然后搅拌12h，然后固液分离取沉淀烘干研磨后得到CuS/CaCO3纳米复合材料。
[0024]（4）钛合金螺钉的准备：取钛合金螺钉，先后使用丙酮、乙醇、超纯水进行清洗以去除油污、污渍等残留物，然后在灭菌锅中灭菌30min。
[0025]（5）聚多巴胺螺钉的制备：配置pH等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）以废弃的鸡蛋壳为原料，经去离子水清洗后煅烧，然后经球磨机进行湿法球磨，取出后烘干并研磨得到纳米级蛋壳粉；（2）把蛋壳粉分散到 Cu(NO3)2·
3H2O溶液中，浸泡数小时，然后加入Na2S
·
9H2O溶液不停搅拌数小时，分离产物，经数次去离子水清洗、固液分离，烘干、研磨后得到CuS/CaCO3纳米复合材料；（3）将钛合金螺钉分别在丙酮、乙醇和超纯水中浸泡，超声波清理处理，然后放入高压灭菌锅中灭菌；将盐酸多巴胺溶解在Tris
‑
HCl缓冲液中，接着放入螺钉样品浸泡，放置在恒温摇床混合均匀数小时，取出后保持避光保存数小时，最终获得聚多巴胺涂层螺钉；（4）然后将聚多巴胺涂层螺杆与CuS/CaCO3纳米复合材料混合，在恒温摇床中充分摇合，最终得到聚多巴胺黏附的CuS/CaCO3纳米复合材料作抗菌涂层的钛合金螺钉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）中烘干条件均为50
‑
70℃，干燥时间4

【专利技术属性】
技术研发人员：杨大鹏，刘志华，刘明焕，张晓艳，陈淑琴，王冰清，陈宜崧，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：发明
国别省市：