一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层、制备方法及应用

allin2025-05-20  57


本发明属于生物材料表面改性,具体涉及一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层、制备方法及应用。


背景技术:

1、静电纺丝是一种低成本、高产量的生产纳米纤维的制备技术,通过施加高电压使聚合物溶液或熔体在静电场中拉伸成极细纤维。静电纺丝纳米纤维以高比表面积和孔隙率的特点,在可降解金属表面改性等领域展现出广泛的应用潜力;而可生物降解锌金属在降解过程中会产生小孔腐蚀,导致其存在提前断裂失效的风险;以及锌离子的过度释放会产生细胞毒性的问题,导致其在应用上受到阻碍。

2、利用静电纺丝技术,可以将有机无机组分进行混纺得到有机无机杂合纤维,而现目前的静电纺丝设计结构和功能比较单一,大多是普通的混合加入一些药物分子,以静电纺丝为载体输送到特定的位置,药物随着纺丝的降解而释放,或是采用同轴的纺丝结构而实现不同药物的释放。因此,亟需提供一种多功能性的纺丝内部结构和外部结构都能对离子或者有机无机分子进行控释作用的具有腐蚀调控、促骨愈合、光响应的杂合纳米活性纤维涂层。


技术实现思路

1、一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤;

2、步骤1:将可降解金属经过超声洗涤得到基底,将pcl和胶原按照质量比为2-5:1溶于溶剂中,再加入caco3和mxene,搅拌混合得到静电纺丝溶液;

3、步骤2:将步骤1的溶液通过静电纺丝,调节纺丝参数,得到可降解金属表面杂合纳米纤维涂层。

4、根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,所述caco3与pcl和胶原的总质量的质量比为1;100。

5、进一步的,步骤1中所述的超声洗涤过程使用反渗透水和无水乙醇,洗涤次数为3~5次,每次洗涤时间为5~10分钟。

6、进一步的,步骤2中所述的溶剂为体积比3;7的甲酸和乙酸的混合溶液。

7、进一步的,所述的纺丝参数包括纺丝温度、湿度、电压、接收距离、纺丝速度。

8、进一步的,所述步骤2的纺丝参数中的纺丝温度为35~45℃,湿度为48%~55%,电压为20~27kv,接收距离为10cm,纺丝速度为0.15~0.2ml/min。

9、一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层,其特征在于,所述的可降解金属表面杂合纳米纤维涂层为钙离子螯合明胶mxene的静电网络结构。

10、一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的应用,所述一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层在制备骨科植入物中应用。

11、技术效果

12、(1)本发明中采用的多功能静电纺丝技术的技术效果:通过控制静电纺丝工艺参数和活性成分比,将有机无机组分进行混纺得到有机无机杂合纳米活性纤维。

13、(2)本发明提供的静电纺丝纤维的效果:从结构上,在可降解金属表面创造了纳米级的均匀致密的微纳纺丝结构,该结构不仅可以模仿细胞外基质结构,利于细胞的黏附和攀爬,而且宏观而言纳米活性纤维网络利于可降解金属表面的离子控释,微观而言,内部静电网络结构也有利于对加入组分的长期控释,进而规避了断裂失效风险,并且这个结构的用途广泛,可应用于多种可降解金属表面。

14、(3)涂层应用到锌基上的技术效果:本发明提供的一种可降解金属表面有机无机杂合纳米纤维涂层,该涂层的静电活性网络结构可以有助于控制长期服役过程中释放的zn2+的释放,还有利于促进体内钙磷的沉积,并且创造一个有利的骨微环境,从而更有效地促进成骨转化和增强骨质量;该涂层还具有优异的抗菌能力,经过该涂层改性后的锌基具有优异的成骨、矿化和骨再生以及光热抗菌作用。

15、(4)结论:本发明提供的一种可降解金属表面有机无机杂合纳米纤维涂层,可以应用于可降解金属表面,得到纳米级的纺丝结构,并且可以提供抗菌能力,进而促进早期成骨、矿化和骨再生,拓宽了其在可降解金属骨植入体的表面功能化的应用,为后续研究提供了具有创新的方向。



技术特征:

1.一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤;

2.根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,所述caco3与pcl和胶原的总质量的质量比为1;100。

3.根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,步骤1中所述的超声洗涤过程使用反渗透水和无水乙醇,洗涤次数为3~5次,每次洗涤时间为5~10分钟。

4.根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,步骤2中所述的溶剂为体积比3;7的甲酸和乙酸的混合溶液。

5.根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,所述的纺丝参数包括纺丝温度、湿度、电压、接收距离、纺丝速度。

6.根据权利要求1所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,所述步骤2的纺丝参数中的纺丝温度为35~45℃,湿度为48%~55%,电压为20~27kv,接收距离为10cm,纺丝速度为0.15~0.2ml/min。

7.根据权利要求1-6任一所述的制备方法得到的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层,其特征在于,所述的可降解金属表面杂合纳米纤维涂层为钙离子螯合明胶mxene的静电网络结构。

8.根据权利要求7所述的一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的应用,所述一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层在制备骨科植入物中应用。


技术总结
本发明属于生物材料表面改性技术领域,具体涉及一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层、制备方法及应用;一种可降解金属表面杂合纳米纤维涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤;步骤1:将可降解金属经过超声洗涤得到基底,将PCL和胶原按照质量比为2~5:1溶于溶剂中,再加入CaCO<subgt;3</subgt;和Mxene,搅拌混合得到静电纺丝溶液;步骤2:将步骤1的溶液通过静电纺丝,调节纺丝参数,得到可降解金属表面杂合纳米纤维涂层。

技术研发人员:万国江,李怀宇,毛金龙,钱军余,谢震海
受保护的技术使用者:西南交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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