CN101797399A - 具有含银离子的羟基磷灰石涂层的生物医用材料及制法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制备有含银离子的羟基磷灰石涂层的生物医用材料，属于生物医用材料表面改性领域。本发明要解决的技术问题是现有的抑菌材料和固体粉末原料因密度的差异而导致涂层的不均匀而且现有粉末等离子喷涂温度较高，易造成抑菌材料高温分解，且结构致密，不利于抑菌成分的释放的缺陷。本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种生物医用材料。该生物医用材料在基底材料上的至少一个表面上制备含有银离子的羟基磷灰石涂层，所述含有银离子的羟基磷灰石涂层通过液相等离子喷涂在基底材料上。本发明产品有效克服了现有产品的缺陷，其制备方法简单易行，且成本低廉。

Description

具有含银离子的羟基磷灰石涂层的生物医用材料及制法

技术领域

本发明属于生物医用材料表面改性领域，具体涉及一种具有含银离子的羟基磷灰石涂层的生物医用材料其及制备方法。

背景技术

生物医用材料是用于对生物体进行修复或替换其病损组织、器官或增进其功能的新型高技术材料，一般指对牙和骨骼进行修复和替换的生物医用材料植入体。随着生物医用材料使用的增加，以生物医用材料为中心的感染率也明显增加，临床应用表明，生物医用材料植入体周围炎症已经成为植入体保存率下降的重要原因。羟基磷灰石涂层为细菌附着提供了便利的场所，手术过程中的创伤易造成微生物的侵袭，最终导致种植失败。据报道，近年来美国使用骨内固定及人工关节的数量急剧增加。超过440万患者至少植入了一个骨内固定装置，而超过130万患者种植了人工关节。虽然这些整形外科及牙种植体的成功率取决于材料与骨的结合，然而种植体长期的存活更取决于细菌在种植体周围的生长。细菌感染显著增加了植入手术后的不确定性。尽管实施了严格的消毒过程，还包括系统的抗生素预防治疗以及特别安全防护，全关节置换感染率仍然介于0.5％至3.0％。它在很大程度上增加了医疗的花费，给患者带来了极大的痛苦。

目前，在人工关节及牙种植体方面，使用等离子喷涂技术在金属基底上制备一层羟基磷灰石涂层，使其既具有基底金属的强度和韧性，又充分利用了羟基磷灰石优良的生物活性和生物相容性。然而正是因为羟基磷灰石良好的生物活性，导致也极利于细菌在其表面附着和增殖。并且大多数细菌和绝大多数的材料表面都具有一定程度的表面疏水性，因而细菌可以通过疏水作用力比较牢固并不可逆地黏附在材料表面。如果材料或周围环境具有适合的温度、湿度、营养等条件，细菌将很快大量的繁殖从而导致创面感染，甚至可能造成植入失败。在等离子喷涂的过程中，将适量的抑菌材料添加到原料中制得一层既具有抑菌性能又具有生物活性的羟基磷灰石涂层被认为是一种可行的方法。在羟基磷灰石生物活性涂层中添加抑菌材料可以有效降低术后感染，提高移植的成功率。

目前，使用固体粉末等离子喷涂制备羟基磷灰石活性涂层对喷涂粉末有特殊的要求，所用固体粉末原料的制备过程复杂，且抑菌材料的加入是在原始粉末制备完成后加入其中，由于抑菌材料和固体粉末原料密度的差异，二者很难混合均匀，这样势必造成喷涂形成的涂层的差异，抑菌材料无法均匀分布其中。同时，现有粉末等离子喷涂温度较高，熔融程度较大，也会在一定程度上造成抑菌材料的高温分解，不利于控制抑菌材料的载入量。而且，由于临床手术后2-3天内的抗感染最为关键，粉末等离子喷涂的羟基磷灰石表面非常致密，不利于抑菌材料的释放，使得抗感染效果较差。

本领域急需开发出一种能够使抑菌材料均匀分布并且准确控制其载入量、且具有早期快速释放特性的抑菌性羟基磷灰石生物活性涂层。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的具有抑菌性羟基磷灰石生物活性涂层材料中由于抑菌材料和固体粉末原料密度差异而造成的抑菌材料无法均匀分布其中且由于现有粉末等离子喷涂温度较高导致抑菌材料高温分解以及粉末等离子喷涂的羟基磷灰石表面非常致密，不利于抑菌材料释放的缺陷。

本发明解决上述技术问题的技术方案是提供一种生物医用材料。该生物医用材料在基底材料上的至少一个表面上覆盖有含有银离子的羟基磷灰石涂层，所述含有银离子的羟基磷灰石涂层通过液相等离子喷涂覆盖在基底材料上。

其中，上述的银离子存在于银盐里。通过添加银盐获得。所述银盐优选为硝酸银或磷酸银。

其中，上述的含银离子的材料含量为羟基磷灰石涂层喷涂原料干重的0.01wt.％～10wt.％。

其中，上述的基底材料为生物医用金属材料、生物医用陶瓷材料、含金属的生物医用复合材料或含陶瓷的生物医用复合材料中的至少一种。所述生物医用金属材料可为生物医用钛合金材料、生物医用不锈钢材料、生物医用钴基合金材料中的至少一种。所述生物医用陶瓷材料可为氧化铝陶瓷材料或氧化锆陶瓷材料。

制备上述生物医用材料的方法，含以下步骤：

a、配制羟基磷灰石悬浮液；

b、将含银离子的材料加入到羟基磷灰石悬浮液中，搅拌使其溶解或分散至羟基磷灰石悬浮液中，得到含有银盐的羟基磷灰石悬浮液；

c、将步骤b得到的含有银离子的羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域，采用等离子喷涂法至喷涂基底材料的表面，生成含有银离子的羟基磷灰石涂层。

其中，上述方法中制备步骤a所述的羟基磷灰石悬浮液的方法为：配置摩尔浓度为0.5～2.5mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为0.5～3mol/L的磷酸氢二铵水溶液；边搅拌边将配置的磷酸氢二铵水溶液滴加到硝酸钙水溶液中进行反应，然后再将浓度10％～30％的氨水滴加到反应液中，控制反应液pH值为9～12，保持反应温度在30～90℃，待完全反应后，静置5～15分钟，再陈化24～48小时，即得得羟基磷灰石悬浮液。

其中，上述方法中步骤b所述的含银离子的材料的加入量为羟基磷灰石喷涂原料干重的0.01wt.％～10wt.％。

其中，上述方法中步骤c中将含银离子的羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域采用是采用雾化喷嘴在雾化压力为0.09～0.6MPa的情况下进行；等离子喷涂功率为24～80千瓦，喷涂距离为50～120mm。

本发明可以具体使用以下方法实现：

(1)羟基磷灰石悬浮液的制备

按钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为0.5-2.5mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为0.5～3mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将配置的磷酸氢二铵水溶液以5～15ml/min速率滴加到硝酸钙水溶液中进行反应，然后再将百分比浓度10％～30％的氨水以1～10ml/min速率滴加到反应液中，控制反应液pH值为9～12，保持反应温度在30～90℃，待完全反应后，静置5～15分钟，再陈化24～48小时，即制得羟基磷灰石悬浮液备用；

(2)抗菌银离子材料的装载

将一定量的抗菌材料加入的羟基磷灰石悬浮液中，抗菌材料为含银离子的抑菌物质，充分搅拌使其溶解或均匀分散至羟基磷灰石悬浮液中并混合均匀；

(3)含抑菌材料的羟基磷灰石悬浮液的注入

采用雾化喷嘴将羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域；

(4)含抑菌材料的羟基磷灰石生物活性涂层的生成

将含有一定量抑菌材料的羟基磷灰石悬浮液为等离子喷涂原料，以生物医用金属材料作基底；通过上述步骤对悬浮液的注入；悬浮液与高温等离子喷嘴喷射的火焰发生热交换，随后经过悬浮液中液体的蒸发和悬浮液中颗粒的破碎、熔融和沉积，直接在生物医用金属基底表面生成兼具抑菌性和生物活性的羟基磷灰石生物活性涂层。

本发明创造性的采用湿化学法合成的羟基磷灰石悬浮液作为喷涂原料，通过直接在喷涂原料内加入一定量的具有抑菌性能的银离子，进行液相混合，得到添加抑菌银离子的液相先驱液并且实现在分子尺度的均匀性和成分控制。采用雾化喷嘴将悬浮液注入等离子火焰中心的高温区域，在基底表面生成结构均匀，兼具抑菌性和生物活性的羟基磷灰石生物活性涂层。由于在液相喷涂原料中直接加入银离子，银离子能够溶解至液相喷涂原料，相比粉末等离子喷涂由于抑菌材料和固体粉末原料密度的差异而导致的涂层的不均匀性，这种方法制备出的涂层拥有良好的均匀性。而且粉末等离子喷涂温度较高，熔融程度较大，也会在一定程度上造成抑菌材料的高温分解，导致抑菌材料的实际载入量无法实现准确的控制，而液相等离子喷涂的原料所经历的温度较低，不易造成抑菌材料的高温分解，不但有助于抑菌银离子的成分控制，且使用更少的银离子原料就能达到很好的抑菌效果，这样在相当程度上节约了价格昂贵的抑菌银离子材料，减少了成本。而且，由抗菌银离子构成的抗菌剂具有许多独特的性能和优点，如抗菌广谱性、长效、安全等。

本发明与现有技术相比具有以下有益技术效果：

1、本发明生物医用材料使用液相等离子喷涂制备，所用的装载了银离子的原料无需经过传统等离子喷涂粉末的球磨混合过程。液相喷涂原料中直接加入银离子，银离子能够溶解至液相喷涂原料，相比粉末等离子喷涂由于抑菌材料和固体粉末原料密度的差异而导致的涂层的不均匀性，这种方法制备出的涂层拥有更良好的均匀性

2、本发明液相等离子喷涂制备具有抑菌性羟基磷灰石生物活性涂层的方法，相比粉末等离子喷涂温度较高，熔融程度较大，也会在一定程度上造成抑菌材料的高温分解，而液相等离子喷涂的原料所经历的温度较低，不易造成抑菌材料的高温分解。

3、本发明使用液相等离子喷涂制备的生物活性涂层，可以通过参数的调控而调节其孔隙率和孔隙大小，得到具有多孔的表面结构，能够实现金属离子在移植早期的快速、稳定释放，提高了抗菌的效果，有效地克服了传统粉末等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层结构致密，早期抗感染能力不足的缺陷，能更好的满足临床需要。

4、本发明液相等离子喷涂制备具有抑菌性的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层的方法，其中抑菌材料的加入简单易行，成本低廉。相比粉末等离子喷涂，液相等离子喷涂使用更少的原料就能达到很好的抑菌效果，这样在相当程度上节约了抑菌的材料，进一步减少了成本。

附图说明

图1为涂层表面形貌图，图1(a)为粉末等离子喷涂涂层表面形貌图，可见粉末等离子喷涂获得的涂层表面非常致密并且厚度均一。图1(b)为使用悬浮液等离子喷涂涂层表面形貌图，可见制得的涂层显示出多孔的结构，熔融的颗粒尺寸非常小并且涂层在厚度上呈现出起起伏伏的结构，大量的孔分布在涂层表面并贯穿至涂层内部。

图2为使用MTT法测得分别使用粉末等离子喷涂和液相等离子喷涂装载银离子对细菌(金黄色葡萄球菌ATCC 25923)的抑制情况，在12小时和24小时，液相等离子喷涂装载银离子(LPPS Ag)得到的羟基磷灰石相比粉末等离子喷涂装载银离子(APS Ag)明显显示出更好的抑菌效果。

图3为金黄色葡萄球菌在喷涂装载银离子的材料表面培养24小时的生长形貌，图3(a)为金黄色葡萄球菌在使用粉末等离子喷涂装载银离子的材料表面培养24小时的生长形貌，在材料表面可见大量的细菌聚集；图3(b)为金黄色葡萄球菌在使用液相等离子喷涂装载银离子的材料表面培养24小时的生长形貌，细菌数量稀少且显示出分布非常分散。

图4为粉末等离子喷涂和液相等离子喷涂装载银离子在PBS中的释放行为，液相等离子喷涂装载银离子(LPPS)相比粉末等离子喷涂装载银离子(APS)显示出对银离子更提前、快速、大量和持续的释放。

具体实施方式

下面结合附图并用具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但它仅用于说明本发明的一些具体的实施方式，而不应理解为对本发明保护范围的限定。

本发明提供了一种使用液相等离子喷涂制备具有抑菌性羟基磷灰石生物活性涂层的方法，该方法以液相等离子喷涂为基础，在制备羟基磷灰石悬浮液完成后直接加入抗菌材料并溶解于其中，作为等离子喷涂的原料待用。具体操作步骤如下：

(1)羟基磷灰石悬浮液的制备

按钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为0.5～2.5mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为0.5～3mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将配置的磷酸氢二铵水溶液以5～15ml/min速率滴加到硝酸钙水溶液中进行反应，然后再将百分比浓度10％～30％的氨水以1～10ml/min速率滴加到反应液中，控制反应液pH值为9～12，保持反应温度在30～90℃，待完全反应后，静置5～15分钟，再陈化24～48小时，即制得羟基磷灰石悬浮液备用；

(2)抗菌材料的装载

在不断搅拌的情况下将一定量的抗菌材料加入的羟基磷灰石悬浮液中，抗菌材料添加量相比羟基磷灰石悬浮液中的固相成分的质量比为0.01wt.％～10wt.％，继续搅拌2小时使其溶解至羟基磷灰石悬浮液中并混合均匀；

(3)含抑菌材料的羟基磷灰石悬浮液的注入

采用雾化喷嘴在雾化压力为0.09～0.6MPa的情况下将羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域。一般情况下，其中液相原料可使用蠕动泵传输，蠕动泵泵速为4～16转/分，等离子喷涂功率为24～80千瓦，喷涂距离为50～120mm；

(4)含抑菌材料的羟基磷灰石生物活性涂层的生成

将含有一定量抑菌材料的羟基磷灰石悬浮液为等离子喷涂原料，以生物医用金属材料作基底，其中作为基底的生物医用金属材料应为生物医用钛，或生物医用钛合金、或生物医用不锈钢，或生物医用钴基合金，或其它生物医用金属材料。通过上述步骤对悬浮液的注入；悬浮液与高温等离子喷嘴喷射的火焰发生热交换，随后经过悬浮液中液体的蒸发和悬浮液中颗粒的破碎、熔融和沉积，直接在生物医用金属基底表面生成兼具抑菌性和生物活性的羟基磷灰石生物活性涂层。

实施例一粉末等离子喷涂制备羟基磷灰石生物活性涂层

本实例采用羟基磷灰石粉末作为喷涂原料。使用大气等离子喷涂设备(Sulzer Metco MNspray system and AR2000 robot arm)在基底表面喷涂上一层HA涂层，涂层厚度为100微米，喷涂功率为24千瓦，喷涂距离100mm，羟基磷灰石粉末直接注入等离子火焰的中心区域，最后在钛合金基底上形成涂层，涂层表面形貌采用扫描电镜进行观察，扫描电镜照片见图1(a)。其涂层抑菌性能实验见图2。

实施例二液相等离子喷涂羟基磷灰石生物活性涂层

首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为36伏特，工作电流为450安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为8转/分，钛金属基底与喷嘴间距80mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液在电子蠕动泵8倍速的速率下传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的羟基磷灰石生物活性涂层。涂层表面形貌采用扫描电镜进行观察，扫描电镜照片见图1(b)。其涂层抑菌性能实验见图2。实施例三粉末等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

本实例在实施例一的基础上进行，采用羟基磷灰石粉末掺杂银离子作为喷涂原料。使用大气等离子喷涂设备(Sulzer Metco MN spray system and AR2000 robot arm)在基底表面喷涂上一层HA涂层，涂层厚度为100微米，喷涂功率为24千瓦，喷涂距离100mm，在喷涂前将0.5wt.％的硝酸银粉末直接加入羟基磷灰石粉末中，球磨混合两小时至其均匀混合，然后将配置好的粉末原料直接注入等离子火焰的中心区域，最后在生物医用金属基底上形成涂层，其涂层抑菌性能实验见图2。金黄色葡萄球菌在使用粉末等离子喷涂装载银离子的材料表面生长形貌见图3(a)。

实施例四液相等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

本实施例在实施例二的基础上进行。首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为50伏特，工作电流为450安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为8转/分，钛金属基底与喷嘴间距10mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液中加入0.5wt.％的硝酸银粉末，充分搅拌2小时使其混合均匀。在电子蠕动泵8倍速的速率下，悬浮液传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层，其涂层抑菌性能实验见图2。金黄色葡萄球菌在使用液相等离子喷涂装载银离子的材料表面培养24小时的生长形貌见图3(b)。

实施例五液相等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为60伏特，工作电流为500安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为10转/分，钛金属基底与喷嘴间距80mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液中加入1wt.％的硝酸银粉末，充分搅拌3小时使其混合均匀。在电子蠕动泵10倍速的速率下，悬浮液传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层。

实施例六液相等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为70伏特，工作电流为550安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为15转/分，钛金属基底与喷嘴间距120mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液中加入0.8wt.％的硝酸银粉末，充分搅拌3小时使其混合均匀。在电子蠕动泵15倍速的速率下，悬浮液传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层。

实施例七液相等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为450伏特，工作电流为360安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为8转/分，钛金属基底与喷嘴间距80mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液中加入5wt.％的硝酸银粉末，充分搅拌3小时使其混合均匀。在电子蠕动泵8倍速的速率下，悬浮液传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层。

实施例八液相等离子喷涂制备含银的羟基磷灰石生物活性涂层

首先制备喷涂原料羟基磷灰石悬浮液，按照钙磷摩尔比1.67，配置摩尔浓度为1.6mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为2.5mol/L的磷酸氢二铵水溶液；在不断充分搅拌下，将上述配置好的磷酸氢二铵水溶液和百分比浓度为30％的氨水，以5ml/min的速率滴加到配置好的硝酸钙水溶液中进行反应，并保持反应液的pH值为10，反应温度为40℃，待完全反应后，静置5分钟，最后陈化24小时，即制得喷涂原料羟基磷灰石悬浮液备用。

本实例采用B702型电子蠕动泵作悬浮液传送动力装置(天津市协达伟业电子有限公司)，等离子喷涂设备工作电压为300伏特，工作电流为360安，雾化压力为0.2MPa，蠕动泵泵速为16转/分，钛金属基底与喷嘴间距110mm。

将制备好的羟基磷灰石悬浮液中加入8wt.％的硝酸银粉末，充分搅拌3小时使其混合均匀。在电子蠕动泵16倍速的速率下，悬浮液传送到雾化喷嘴，再从雾化喷嘴直接注入到等离子火焰高温的中心区域，悬浮液通过高温等离子体火焰的蒸发、熔融、沉积等一系列复杂变化过程，在钛金属基底表面生成结构均匀的含银离子的羟基磷灰石生物活性涂层。

试验例一本发明液相等离子喷涂制备的含银的羟基磷灰石涂层的体外释放试验

将制备好的致密与多孔涂层装载0.5wt.％银离子的涂层样品置入离心管中并加入16ml的PBS溶液。将离心管放入恒温摇床，摇速和温度分别保持在50rpm和37℃。每个时间点取出离心管内的溶液来计算银离子从涂层中释放的总量。释放值使用电感耦合放射光谱仪进行测量，其释放结果见图4，从图中可以看到，银离子在12小时内，多孔羟基磷灰石涂层和致密羟基磷灰石涂层中银离子快速释放。最终多孔羟基磷灰石涂层中银离子的释放总量显著高于致密羟基磷灰石涂层。

试验例二本发明液相等离子喷涂制备的含银的羟基磷灰石涂层的抑菌试验

本研究中使用了金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)来测试材料的抑菌性能。冻存的菌株经快速解冻并在37℃恒温摇床内震荡增菌16小时，用增菌液进行平板涂布，经过24-48小时培养后，挑选出生长良好的菌落进行二次增菌，在LB(Luria broth)中培养培养16-18小时并将菌液浓度调至1～2×10⁶CFUs/mL。将多孔涂层装载0.5wt.％银离子，致密涂层装载0.5wt.％银离子，将液相喷涂得到的具有多孔羟基磷灰石涂层的材料、装载0.5wt.％银离子的液相喷涂得到的具有多孔羟基磷灰石涂层的材料、普通喷涂得到的具有致密羟基磷灰石涂层的材料、装载0.5wt.％银离子的普通固相喷涂得到的具有致密羟基磷灰石涂层的材料等依次放入24孔板中接种金黄色葡萄球菌，分别培养6h，12h和24h。使用MTT法测得材料对细菌的抑制情况，抑菌实验结果见图2。

结果表明装载0.5wt.％银离子的液相喷涂得到的具有多孔羟基磷灰石涂层的材料明显更能抑制细菌的生长，尤其是在具有决定性的0～12个小时左右的时间段内效果极为明显，细菌的生长率远低于对比各组，超出了预期，这使得本发明产品具有非常好的临床应用价值。

Claims (10)

1.生物医用材料，其特征在于：所述生物医用材料在基底材料上的至少一个表面上覆盖有含有银离子的羟基磷灰石涂层，所述含有银离子的羟基磷灰石涂层通过液相等离子喷涂覆盖在基底材料上。

2.根据权利要求1所述的生物医用材料，其特征在于：所述的银离子来源于银盐。

3.根据权利要求1所述的生物医用材料，其特征在于：所述的银离子含量为羟基磷灰石涂层喷涂原料干重的0.01wt.％～10wt.％。

4.根据权利要求3所述的生物医用材料，其特征在于：所述的基底材料为生物医用金属材料、生物医用陶瓷材料、含金属的生物医用复合材料或含陶瓷的生物医用复合材料中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的生物医用材料，其特征在于：所述生物医用金属材料为生物医用钛合金材料、生物医用不锈钢材料、生物医用钴基合金材料中的至少一种；所述生物医用陶瓷材料为氧化铝陶瓷或氧化锆陶瓷。

6.根据权利要求1～5任一项所述的生物医用材料，其特征在于是由以下方法制备的：

a、配制羟基磷灰石悬浮液；

b、将含银离子的材料加入到羟基磷灰石悬浮液中，搅拌使其溶解或分散至羟基磷灰石悬浮液中，得到含有银盐的羟基磷灰石悬浮液；

c、将步骤b得到的含有银盐的羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域，喷涂至基底材料的表面，生成含有银盐的羟基磷灰石涂层。

7.制备权利要求1～5任一项所述的生物医用材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

a、配制羟基磷灰石悬浮液；

b、将含银离子的材料加入到羟基磷灰石悬浮液中，搅拌使其溶解或分散至羟基磷灰石悬浮液中，得到含有银盐的羟基磷灰石悬浮液；

c、将步骤b得到的含有银离子的羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域，采用等离子喷涂法喷涂至基底材料的表面，生成含有银离子的羟基磷灰石涂层。

8.根据权利要求7所述的制备生物医用材料的方法，其特征在于制备步骤a所述的羟基磷灰石悬浮液的方法为：配置摩尔浓度为0.5～2.5mol/L的硝酸钙水溶液和摩尔浓度为0.5～3mol/L的磷酸氢二铵水溶液；边搅拌边将配置的磷酸氢二铵水溶液滴加到硝酸钙水溶液中进行反应，然后再将浓度10％～30％的氨水滴加到反应液中，控制反应液pH值为9～12，保持反应温度在30℃～90℃，待完全反应后，静置5～15分钟，再陈化24～48小时，即得羟基磷灰石悬浮液。

9.根据权利要求7所述的制备生物医用材料的方法，其特征在于步骤b所述的含银离子的材料的加入量为羟基磷灰石涂层喷涂原料干重的0.01wt.％～10wt.％。

10.根据权利要求7所述的制备生物医用材料的方法，其特征在于步骤c中将含银离子的羟基磷灰石悬浮液注入到等离子火焰中心的高温区域采用是采用雾化喷嘴在雾化压力为0.09～0.6MPa的情况下进行；等离子喷涂功率为24～80千瓦，喷涂距离为50～120mm。

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