一种抗菌钛合金材料的制备方法

技术领域

本发明属于生物医疗材料技术领域，具体涉及一种抗菌钛合金材料的制备方法。

背景技术

金属材料是最早用于临床医学的生物医用材料，目前用于外科植入物和矫形器械的金属材料主要包括不锈钢、钴基合金和钛合金三大系列，其中，钛合金已广泛应用于人体硬组织（包括人体躯干中所有的骨骼和牙齿）的缺损、创伤和疾病等修复、矫形及替代等治疗。20 世纪中叶以来，以钛合金为主的医用金属材料开始在人体硬组织的外科植入及人体软组织（包括心脑血管、外周血管及非血管如肝脏、胆道、尿道等）的介入治疗方面显示出独特而神奇的疗效，而钛合金人工关节、牙种植体、血管内支架和心脏瓣膜等具有典型代表性的医疗器械产品的问世，对医学的发展具有划时代的意义和革命性贡献，使得临床治疗从初级的简单“修复、矫形”治疗上升到更高层次的组织与器官的“替代式”治疗，极大改善和提高了人们的生活质量，克服了以往重大疾病只能单纯依靠药物治疗的不足。

但是，钛合金植入材料表面容易积聚菌斑，种植体表面宿主免疫力较差，导致钛合金进入人体后容易引发细菌感染，而植入材料表面粘附细菌和形成生物膜易引发感染，而材料界面引发的感染导致植入材料的松动和脱落，甚至引发相邻的组织和器官的坏死，给病人身体带来更大的痛苦和经济负担，因此，有必要提高钛合金表面的抗菌性，改善钛合金的植入效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对钛合金植入材料的抗菌性能差的问题，提供一种抗菌钛合金材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取150～160份氢氧化钠溶液、50～60份复合料、30～35份正丁醇、10～15份添加剂、4～9份交联剂、3～6份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热，搅拌；

（2）在搅拌之后，加入氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌，再加入添加剂及交联剂，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡，过滤，洗涤，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4:6～9:0.6:13进行超声震荡，调节pH，静置，冷却，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中进行煅烧，收集煅烧颗粒；

（4）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比10～15:3:1:20～25，搅拌助溶，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，搅拌反应，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

优选地，所述复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9:3～5混合均匀，即得。

优选地，所述添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

优选地，所述交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

优选地，所述步骤（1）中分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

优选地，所述步骤（3）中混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:1～3:4:2～4进行球磨，即得混合料。

本发明与其他方法相比，有益技术效果是：

本发明以羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸作为基础原料，通过利用分散剂使原料充分分散在溶剂中，在通过利用交联剂使基础原料进行交联形成活性微球，并且在交联过程中，由于添加剂的加入，使微球中包裹添加剂，随后通过盐酸的作用，可以有效的将添加剂进行去除，一是可以形成孔隙，二是产生的气体可以有效的促进孔隙的增加，由此形成多孔隙活性微球，使多孔隙微球形成表面丰富的活性基团，再将其与混合料进行混合，通过活性基团，可以有效的可以与混合料进行结合，随后通过煅烧，利用多孔隙微球的消失，可以形成多孔结构钛合金微球，同时由于活性微球的煅烧过程中，会形成高活性碳基点，最后与壳聚糖、没食子酸进行混合接枝，并且壳聚糖与没食子酸进行结合，再与高活性碳基点进行结合，有效提高了抗菌效果，并且由于高活性碳基点也可以增加抗菌效果。

具体实施方式

复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9:3～5混合均匀，即得。

添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:1～3:4:2～4以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取150～160份1.2mol/L氢氧化钠溶液、50～60份复合料、30～35份正丁醇、10～15份添加剂、4～9份交联剂、3～6份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热至60℃，以500r/min搅拌1h；

（2）在搅拌之后，加入1.2mol/L氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌5h，再加入添加剂及交联剂，继续搅拌8h，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与1.5mol/L盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡30min，过滤，收集滤饼，使用水洗涤滤饼，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4:6～9:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒；

（4）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比10～15:3:1:20～25，以500r/min搅拌2h，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，以800r/min搅拌反应15h，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

实施例1

复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9: 5混合均匀，即得。

添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16: 3:4: 4以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取160份1.2mol/L氢氧化钠溶液、60份复合料、35份正丁醇、15份添加剂、9份交联剂、6份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热至60℃，以500r/min搅拌1h；

（2）在搅拌之后，加入1.2mol/L氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌5h，再加入添加剂及交联剂，继续搅拌8h，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与1.5mol/L盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡30min，过滤，收集滤饼，使用水洗涤滤饼，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4: 9:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒；

（4）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比15:3:1: 25，以500r/min搅拌2h，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，以800r/min搅拌反应15h，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

实施例2

复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9:4混合均匀，即得。

添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:2:4:3以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取155份1.2mol/L氢氧化钠溶液、55份复合料、33份正丁醇、13份添加剂、6份交联剂、5份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热至60℃，以500r/min搅拌1h；

（2）在搅拌之后，加入1.2mol/L氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌5h，再加入添加剂及交联剂，继续搅拌8h，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与1.5mol/L盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡30min，过滤，收集滤饼，使用水洗涤滤饼，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4:8:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒；

（4）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比13:3:1:23，以500r/min搅拌2h，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，以800r/min搅拌反应15h，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

实施例3

复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9:3混合均匀，即得。

添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:1:4:2以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取150份1.2mol/L氢氧化钠溶液、50份复合料、30份正丁醇、10份添加剂、4份交联剂、3份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热至60℃，以500r/min搅拌1h；

（2）在搅拌之后，加入1.2mol/L氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌5h，再加入添加剂及交联剂，继续搅拌8h，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与1.5mol/L盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡30min，过滤，收集滤饼，使用水洗涤滤饼，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4:6:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒；

（4）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比10:3:1:20，以500r/min搅拌2h，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，以800r/min搅拌反应15h，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

对比例1

复合料为羟丙基甲基纤维素、聚谷氨酸按质量比9:4混合均匀，即得。

添加剂为碳酸氢铵、碳酸氢钠中的任意一种。

交联剂为戊二醛、二乙烯基砜按质量比3:5混合均匀，即得。

分散剂为硬脂酸甘油酸酯、硬脂酸甘油酸钠中的任意一种。

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:2:4:3以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）按重量份数计，取155份1.2mol/L氢氧化钠溶液、55份复合料、33份正丁醇、13份添加剂、6份交联剂、5份分散剂，首先将正丁醇、分散剂混合均匀，加热至60℃，以500r/min搅拌1h；

（2）在搅拌之后，加入1.2mol/L氢氧化钠溶液、复合料，以600r/min进行搅拌5h，再加入添加剂及交联剂，继续搅拌8h，进行喷雾干燥，收集干燥颗粒，将干燥颗粒与1.5mol/L盐酸溶液按质量比1:3进行混合，超声震荡30min，过滤，收集滤饼，使用水洗涤滤饼，干燥，收集干燥物；

（3）将干燥物、混合料、硬脂酸镁及水按质量比4:8:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒，即得抗菌钛合金材料。

对比例2

混合料为将氢化钛、钼粉、纳米二氧化硅及铝粉按质量比16:2:4:3以800r/min进行球磨20min，即得混合料。

一种抗菌钛合金材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

（1）将混合料、硬脂酸镁及水按质量比8:0.6:13进行超声震荡20min，调节pH至5，静置过夜，冷却至室温，冷冻干燥，收集冷冻干燥物，放入煅烧炉中，以700℃进行煅烧2h，收集煅烧颗粒；

（2）将煅烧颗粒、壳聚糖、1-羟基苯并三唑及水按质量比13:3:1:23，以500r/min搅拌2h，加入壳聚糖等质量的没食子酸，搅拌均匀，加入壳聚糖质量20％的1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐，以800r/min搅拌反应15h，喷雾干燥，收集喷雾干燥物，即得抗菌钛合金材料。

将实施例1～3和对比例1～2制备的抗菌钛合金材料，按照 QB/T2591-2003《抗菌塑料-抗菌性能试验方法和抗菌效果》检测抗菌性能，选择金黄葡萄球菌和大肠杆菌，结果显示，当抗菌钛合金材料与细菌的接触时间超过90min后，进行检测，结果如下：

综上所述，本发明的产品具有较好的性能，值得推广。