本發(fā)明屬于陶瓷制備，涉及一種抑菌生物復(fù)合陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在醫(yī)療和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，生物陶瓷廣泛應(yīng)用于骨科植入物、牙科修復(fù)材料和人工關(guān)節(jié)等領(lǐng)域，生物復(fù)合陶瓷材料在生物體內(nèi)具有良好的相容性，不會引起排斥反應(yīng)，有利于與生物組織結(jié)合；通過復(fù)合不同材料，可以顯著提高材料的機(jī)械性能，如強(qiáng)度、韌性等，滿足不同的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用需求；并且生物復(fù)合陶瓷材料在生物體內(nèi)能夠保持穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，不會因環(huán)境變化而發(fā)生降解或變性。

2、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生物復(fù)合陶瓷材料的研究也在不斷深入。為了更好的滿足不同領(lǐng)域的要求，本發(fā)明提供了一種抑菌生物復(fù)合陶瓷及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種抑菌生物復(fù)合陶瓷及其制備方法，具有抑菌效果好、使用壽命長的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、一種抑菌生物復(fù)合陶瓷，所述復(fù)合陶瓷配方如下，按質(zhì)量百分比計(jì)，聚乙烯醇20～30％，納米氧化鋁30～40％，氧化鋯10～15％，納米二氧化鈦10～20％，氧化鋅5～10％，改性抑菌材料4～7％，納米銀顆粒3～5％，分散劑1～2％，

4、其中，所述改性抑菌材料的制備方法如下，

5、s1：將三聚磷酸鈉溶于去離子水中，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20～30％的三聚磷酸鈉溶液，將百里香酚分散在三聚磷酸鈉溶液中，加入的百里香酚和三聚磷酸鈉的質(zhì)量比為1：2，再加入1wt％吐溫-80，超聲0.5h，得到固液混合物a；

6、s2：將海藻酸鈉溶解于去離子水中，制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％的海藻酸鈉溶液，海藻酸鈉溶液和固液混合物a按體積比1：1混合，以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1h，再超聲0.5h，得到固液混合物b；

7、s3：將固液混合物b放入液氮中凍干10min，再使用凍干機(jī)真空干燥，真空干燥的溫度為-70℃，對凍干得到的固體進(jìn)行研磨，得到混合物c；

8、s4：將混合物c和羥基磷灰石按質(zhì)量比1：(0.5～2)混合，再加入1wt％蜂蠟，放入球磨機(jī)中以400r/min的轉(zhuǎn)速研磨0.5h，得到所述改性抑菌材料。

9、進(jìn)一步的，所述分散劑為聚乙二醇，其數(shù)均分子量為2000～5000。

10、進(jìn)一步的，所述s4中研磨得到的改性抑菌材料粒徑大小為150目。

11、一種抑菌生物復(fù)合陶瓷的制備方法，復(fù)合陶瓷的制備方法具體流程如下，

12、s41：按配方比例將納米氧化鋁，氧化鋯，納米二氧化鈦，氧化鋅放入球磨機(jī)中進(jìn)行研磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min，研磨時(shí)長為0.5h；

13、s42：將研磨后的混合物在300℃的馬弗爐中燒結(jié)3h，燒結(jié)完成后冷卻至室溫，得到混合物d；

14、s43：在攪拌機(jī)中將聚乙烯醇從室溫加熱至200℃，并以200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1h，再將混合物d、納米銀顆粒、改性抑菌材料、分散劑放入攪拌機(jī)中，以300r/min的轉(zhuǎn)速繼續(xù)攪拌2h，攪拌的同時(shí)通入臭氧，攪拌完成后通過模具，冷卻，得到所述復(fù)合陶瓷。

15、進(jìn)一步的，所述s41中研磨得到的混合物粒徑大小為150目。

16、進(jìn)一步的，所述s42中馬弗爐的升溫速率為3℃/min。

17、進(jìn)一步的，所述s43中聚乙烯醇從室溫加熱至200℃的升溫速率為5℃/min。

18、進(jìn)一步的，所述s43中臭氧的通入流速為10m/s。

19、本發(fā)明在生物復(fù)合陶瓷材料中添加了一種改性抑菌材料，使制得的復(fù)合陶瓷有更好的抑菌效果，改性抑菌材料中的百里香酚、海藻酸鈉具有天然的抗菌性能，能夠有效抑制多種細(xì)菌的生長，當(dāng)這兩種成分與生物復(fù)合陶瓷材料結(jié)合時(shí)，可以顯著提升材料的抗菌能力；百里香酚能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁或細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)菌死亡，同時(shí)，百里香酚還能夠抑制細(xì)菌的代謝活動，從而進(jìn)一步抑制細(xì)菌的生長和繁殖；海藻酸鈉作為天然高分子材料在生物體內(nèi)能夠逐漸降解并被吸收利用，減少了對生物體的刺激和排斥反應(yīng)；海藻酸鈉在水中能夠形成高黏度的溶液，起到增稠作用，提高體系的穩(wěn)定性，防止成分之間的分離或沉淀。

20、三聚磷酸鈉在水中具有良好的溶解性和絡(luò)合性，這使得百里香酚能夠更均勻地分散在溶液中，防止其聚集沉淀。

21、羥基磷灰石的分子結(jié)構(gòu)與人體骨骼和牙齒中的無機(jī)成分相似，因此它能夠與人體組織形成良好的結(jié)合，具有良好的生物相容性，在改性抑菌材料中，它還能提供額外的生物活性，增強(qiáng)材料的機(jī)械性能和穩(wěn)定性，羥基磷灰石還可以與生物陶瓷基質(zhì)之間形成良好的界面結(jié)合，這種界面結(jié)合能夠傳遞和分散應(yīng)力，提高材料的整體力學(xué)性能。同時(shí)，無機(jī)材料的加入還能夠填補(bǔ)生物陶瓷基質(zhì)中的缺陷和孔隙，提高材料的致密性和強(qiáng)度。

22、并且羥基磷灰石本身具有多孔性，這種多孔結(jié)構(gòu)為抗菌成分的負(fù)載提供了豐富的空間。在制備過程中，海藻酸鈉和百里香酚可以滲透到羥基磷灰石的多孔結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的復(fù)合物。這種結(jié)構(gòu)不僅有助于抗菌成分的緩釋，還能增加抗菌成分與微生物的接觸面積，從而提高抗菌效果。此外，羥基磷灰石的表面具有一定的吸附能力，可以吸附并固定海藻酸鈉和百里香酚分子。這種吸附作用有助于保持抗菌成分的穩(wěn)定性，防止其在環(huán)境中快速釋放或降解。羥基磷灰石中的鈣離子可以與海藻酸鈉中的羧基發(fā)生離子交換反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵。這種化學(xué)鍵的形成有助于增強(qiáng)羥基磷灰石與海藻酸鈉之間的結(jié)合力，同時(shí)也有助于抗菌成分的固定和釋放。百里香酚作為一種廣譜抗菌劑，能夠抑制多種細(xì)菌、真菌和酵母菌的生長。而羥基磷灰石本身也具有一定的抗菌性能，這主要?dú)w因于其表面的正電荷與細(xì)菌細(xì)胞膜的負(fù)電荷之間的相互作用。當(dāng)羥基磷灰石與海藻酸鈉和百里香酚結(jié)合后，三者可以共同作用于微生物細(xì)胞，通過破壞細(xì)胞膜、抑制酶活性等多種途徑發(fā)揮協(xié)同抗菌作用。

23、蜂蠟的主要成分是酯類、游離脂肪酸、游離脂肪醇和烴類等化合物，這些成分賦予了蜂蠟良好的抗菌性能，因此加入蜂蠟可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的抑菌性能。

24、在本發(fā)明的陶瓷材料中，復(fù)合陶瓷中的納米銀顆粒、納米氧化鋁、納米二氧化鈦等多種抗菌成分共同作用，形成強(qiáng)大的抗菌屏障，能夠有效抑制多種細(xì)菌的生長；由于使用了生物相容性材料氧化鋯和聚乙烯醇，復(fù)合陶瓷在生物體內(nèi)應(yīng)用時(shí)能夠減少排斥反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，提高安全性和有效性；納米氧化鋁、氧化鋯等無機(jī)材料的加入則顯著提高了復(fù)合陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性，使其能夠承受較大的應(yīng)力和沖擊；在高溫?zé)Y(jié)過程中，各成分之間形成了穩(wěn)定的化學(xué)鍵和相結(jié)構(gòu)，使得復(fù)合陶瓷具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和耐腐蝕性；制備過程中使用的材料均為環(huán)保型材料，且燒結(jié)過程中不產(chǎn)生有害物質(zhì)，符合環(huán)保要求。

25、納米氧化鋁具有高硬度、高耐磨性和良好的分散性，能夠均勻分布在復(fù)合陶瓷中，形成堅(jiān)硬的骨架結(jié)構(gòu)；氧化鋯具有優(yōu)異的相變增韌效果，在受到外力作用時(shí)能夠發(fā)生相變吸收能量，從而防止裂紋的擴(kuò)展和斷裂的發(fā)生；在光照條件下，納米二氧化鈦能夠產(chǎn)生電子空穴對，并與其表面吸附的氫氧根離子和氧離子作用生成羥基自由基和超氧化物陰離子自由基，這些自由基能夠直接攻擊細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，破壞其結(jié)構(gòu)并導(dǎo)致細(xì)菌死亡，同時(shí)，二氧化鈦還能分解空氣中的有機(jī)污染物和有害氣體；氧化鋅具有一定的抗菌性能，能夠破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，氧化鋅還能調(diào)節(jié)復(fù)合陶瓷表面的ph值，使其處于不利于細(xì)菌生長的環(huán)境條件中；納米銀顆粒能夠釋放銀離子，銀離子具有強(qiáng)氧化性和高滲透性，能夠迅速穿透細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，破壞細(xì)胞的呼吸系統(tǒng)和dna結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡，納米銀顆粒還具有廣譜抗菌性能，能夠抑制多種細(xì)菌、真菌和病毒的生長；聚乙烯醇具有良好的粘結(jié)性能和成膜性能，能夠?qū)⒏鞒煞志o密地粘結(jié)在一起形成整體結(jié)構(gòu)，同時(shí)，聚乙烯醇還能夠提高復(fù)合陶瓷的致密性和耐水性。

26、本發(fā)明的有益效果：

27、本發(fā)明在生物復(fù)合陶瓷材料中添加了一種改性抑菌材料，使制得的復(fù)合陶瓷有更好的抑菌效果，改性抑菌材料中的百里香酚、海藻酸鈉具有天然的抗菌性能，能夠有效抑制多種細(xì)菌的生長，顯著提升材料的抗菌能力；三聚磷酸鈉在水中具有良好的溶解性和絡(luò)合性，這使得百里香酚能夠更均勻地分散在溶液中，防止其聚集沉淀；并且在制備過程中，海藻酸鈉和百里香酚可以滲透到羥基磷灰石的多孔結(jié)構(gòu)中，形成穩(wěn)定的復(fù)合物，這種結(jié)構(gòu)不僅有助于抗菌成分的緩釋，還能增加抗菌成分與微生物的接觸面積，從而提高抗菌效果；抑菌材料中加入的蜂蠟也具有良好的抗菌性能，可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的抑菌性能。