抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法技術(shù)

一種抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，包括如下步驟：步驟一，鈦片機械拋光處理，依次將鈦片打磨，至表面光滑，將拋光鈦片依次置于丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗15分鐘，室溫下自然干燥，備用；步驟二，制備ZnO種子層，將步驟一得到的拋光鈦片作為基底，鍍一層均勻的ZnO種子層；步驟三，制備ZnO納米棒，將步驟二得到的涂有ZnO種子層的基底倒置懸浮在六水硝酸鋅和六次甲基四胺的水溶液中，進行水熱反應(yīng)后自然冷卻，取出基底后用去離子水清洗后干燥后即為ZnO納米棒。其優(yōu)點是：具有較好的抗菌效果，無需高溫加熱、亦無有害氣體產(chǎn)生，經(jīng)濟環(huán)保；廣譜、高效和持久性的抗菌性，且具有一定的生物相容性。

Preparation method of antibacterial hydrophobic ZnO nanorods

A method for preparing an antibacterial hydrophobic ZnO nanorods, which comprises the following steps: step one, titanium mechanical polishing, followed by titanium was polished to a smooth surface, the polishing titanium plate are orderly in acetone, ethanol and deionized water, ultrasonic cleaning for 15 minutes at room temperature under natural drying, standby; step two. Preparation of ZnO seed layer, the polishing titanium step are used as the substrate, plating a layer of uniform ZnO seed layer; step three, preparation of ZnO nanorods, step two are coated with ZnO seed layer substrate inverted suspended in aqueous solution of zinc nitrate and six water six times four methyl amine, natural the cooling water heat reaction, remove the substrate with the deionized water after cleaning after drying for ZnO nanorods. The utility model has the advantages of good antibacterial effect, no need of high temperature heating, no harmful gas generation, economic and environmental protection, broad-spectrum, high efficiency and durable antibacterial property, and certain biological compatibility.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法
本專利技術(shù)涉及鈦基生物材料
，具體地說是一種抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法。
技術(shù)介紹
鈦基生物材料擁有良好的生物相容性、力學(xué)性能和優(yōu)異的抗腐蝕性能，并且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于矯形和牙科植入體材料。然而，植入體相關(guān)的感染經(jīng)常發(fā)生在手術(shù)過程中或手術(shù)后，導(dǎo)致植入體手術(shù)失敗，這主要由細菌的黏附和生物膜的形成造成。一旦生物膜在植入體表面形成，慢性感染會隨之發(fā)生，而且基于抗生素的傳統(tǒng)的醫(yī)療方法一般沒有很好的效果，因為細菌對抗生素和化學(xué)消毒試劑具有一定的耐藥性，這將最終導(dǎo)致植入體的移除。移除植入體會增加患者的住院時間和醫(yī)療費用，在這個過程中給病人帶來巨大的痛苦，甚至?xí){到病人的生命安全。因此，鈦基生物材料應(yīng)該被賦予自抗菌功能，大量文獻也報道過各種對醫(yī)用生物植入材料表面的抗菌改性。表面改性技術(shù)特別是涂層技術(shù)能賦予鈦植入體表面以良好的抗菌性能，例如抗生素負載的涂層、生物活性的抗菌的聚合物涂層、無機殺菌劑摻雜的涂層、抗粘附的涂層和非抗生素的有機殺菌劑負載的涂層等等。因此，如何制備一種抗菌、疏水的納米棒是目前亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了解決上述技術(shù)缺陷，提供的一種抗菌效果持久、高效、廣譜的抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，具體包括如下步驟：步驟一，鈦片機械拋光處理在拋光機上用240、600、1200和2400目金剛砂依次將鈦片打磨，至表面光滑，將拋光鈦片依次置于丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗15分鐘，室溫下自然干燥，備用；步驟二，制備ZnO種子層將步驟一得到的拋光鈦片作為基底，采用溶膠-凝膠法或原子層沉積法或高真空磁控濺射法鍍一層均勻的ZnO種子層；步驟三，制備ZnO納米棒將步驟二得到的涂有ZnO種子層的基底倒置懸浮在含0.015-0.025mol/L六水硝酸鋅、0.015-0.025mol/L六次甲基四胺的水溶液中，水熱反應(yīng)溫度為70-90℃，水熱反應(yīng)時間為3-6小時，反應(yīng)后自然冷卻，取出基底后用去離子水清洗后干燥后即為ZnO納米棒。優(yōu)選地，步驟三中六水硝酸鋅的濃度為0.025mol/L、六次甲基四胺的濃度為0.025mol/L。步驟二所述的溶膠-凝膠法，具體步驟為：1)配制0.35-0.85mol/L二水合乙酸鋅和0.35-0.85mol/L乙醇胺的乙醇溶液，之后持續(xù)攪拌2-4小時得到無色透明膠體并在室溫下保存20-24小時，待溶膠充分陳化，即獲得前驅(qū)體溶液；2)使用旋轉(zhuǎn)涂覆儀涂覆20-30μL前驅(qū)體溶液到鈦片上，前期500-1000轉(zhuǎn)持續(xù)10-15秒，后期3000-5000轉(zhuǎn)持續(xù)20-30秒，之后用氮氣吹干，旋涂過程重復(fù)2次；3)之后將涂覆有種子層的鈦片在400-500℃燒制40-60分鐘，緩慢降至室溫。優(yōu)選地，步驟1)中二水合乙酸鋅的濃度為0.75mol/L、乙醇胺的濃度為0.75mol/L；步驟2)中旋涂參數(shù)為前期1000轉(zhuǎn)持續(xù)15s，后期5000轉(zhuǎn)持續(xù)30s；步驟3)中燒制參數(shù)為500℃下60分鐘。對于原子層沉積法，具體方法為：1)以二乙基鋅(DEZ)和水做為鋅源和氧源制備氧化鋅溶液作為前驅(qū)體，然后對基底進行沉積，具體為在沉積溫度為80-100℃，沉積壓強為20-40Pa，沉積流量為10-20的條件下，以通水脈沖0.1s、高純氮清洗20s、二乙基鋅脈沖0.1s、高純氮清洗20s作為一個循環(huán)進行沉積(H2O/N2/DEZ/N2＝0.1:20:0.1:20s)，循環(huán)次數(shù)為200-300，在基底上獲得ZnO種子層。優(yōu)選地，步驟1)中反應(yīng)沉積溫度為100℃、沉積壓強為40Pa、沉積流量為20、反應(yīng)循環(huán)次數(shù)為300。對于高真空磁控濺射法，具體方法為：1)利用射頻磁控濺射，先讓壓力降到6.0×10-4Pa以下，然后通高純氬作為工作氣體到壓力為2.0-3.0Pa，濺射溫度為15-25℃，濺射功率為100-120W，濺射時間80-120秒。優(yōu)選地，步驟1)中濺射溫度為25℃、濺射功率為120W、濺射時間120s；步驟3的六水硝酸鋅的濃度為0.025mol/L、六次甲基四胺的濃度為0.025mol/L。抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，其優(yōu)點是：(1)采用溶膠-凝膠法、原子層沉積法、高真空磁控濺射三種方法在基底上均勻鍍ZnO種子層，同時可通過調(diào)控相關(guān)參數(shù)控制ZnO種子層的厚度，具有較好的抗菌效果，無需高溫加熱、亦無有害氣體產(chǎn)生，經(jīng)濟環(huán)保；(2)相比較于抗生素等有機抗菌劑，ZnO納米棒陣列有廣譜、高效和持久性的抗菌性，且具有一定的生物相容性，同時，疏水表面具有防垢和防污染性能，可用以制備鈦基金屬生物醫(yī)用植入體材料和醫(yī)療器械用具，防止植入支架管材料表面的結(jié)垢和細菌生物膜形成；(3)制備方法簡單易行，無有毒有害氣體產(chǎn)生，經(jīng)濟環(huán)保，采用本專利技術(shù)技術(shù)制備表面具有優(yōu)異抗菌性的ZnO納米棒陣列的三種制備方法，實施難度小，設(shè)備投入少，消耗資源少；附圖說明圖1為ZnO種子層和納米棒對金黃色葡萄球菌的抗菌OD柱狀對比圖。其中，ALD：原子層沉積；sol：溶膠凝膠；spu：高真空磁控濺射；ZnOs：氧化鋅種子層；ZnO：氧化鋅納米棒陣列；圖2為實施例1中鈦片機械拋光處理后的SEM圖。圖3為實施例1中溶膠-凝膠法得到的ZnO種子層SEM圖。圖4為實施例2中原子層沉積法得到的ZnO種子層SEM圖。圖5為實施例3中高真空磁控濺射得到的ZnO種子層SEM圖。圖6為實施例1中溶膠-凝膠法后水熱的SEM圖。圖7為實施例2中原子層沉積法后水熱的SEM圖。圖8為實施例3中高真空磁控濺射后水熱的SEM圖。圖9為實施例1中拋光鈦片的接觸角圖。圖10為實施例1中溶膠-凝膠法得到的ZnO種子層的接觸角圖。圖11為實施例2中原子層沉積法得到的ZnO種子層的接觸角圖。圖12為實施例3中高真空磁控濺射得到的ZnO種子層的接觸角圖。圖13為實施例1中溶膠-凝膠法后水熱的接觸角圖。圖14為實施例2中原子層沉積法后水熱的接觸角圖。圖15為實施例3高真空磁控濺射后水熱的接觸角圖。圖16為實施例7中溶膠-凝膠法得到的ZnO種子層SEM圖。圖17為實施例8中溶膠-凝膠法得到的ZnO種子層SEM圖。具體實施方式：為更好理解本專利技術(shù)，下面結(jié)合附圖和實施例對本專利技術(shù)做進一步地詳細說明，但是本專利技術(shù)要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。實施例1：(1)鈦片(直徑6mm，厚度2mm)機械拋光處理：在拋光機上用240，600,1200和2400目金剛砂依次將鈦片打磨，至表面光滑后，將拋光鈦片依次置于丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗15分鐘，室溫下自然干燥，備用；(2)將得到的拋光鈦片作為基底，采用溶膠-凝膠法鍍一層均勻的ZnO種子層；具體方法為，配制0.75mol/L二水合乙酸鋅和0.75mol/L乙醇胺的乙醇溶液，之后持續(xù)攪拌4h得到無色透明膠體并在室溫下保存24h，待溶膠充分陳化，即獲得前驅(qū)體溶液，使用旋轉(zhuǎn)涂覆儀涂覆30μL前驅(qū)體溶液到鈦片上，其參數(shù)為前期1000轉(zhuǎn)持續(xù)15秒，后期5000轉(zhuǎn)持續(xù)30秒，之后用氮氣吹干，旋涂過程重復(fù)2次，之后將涂覆有種子層的鈦片在500℃燒制60分鐘，緩慢降至室溫；(3)首先配制0.025mol/L六水硝酸鋅(Zn(NO3)2)·6H2O)和0.025mol/L六次甲基四胺(C6H12N4)的水本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，其特征主要包括如下步驟：步驟一，鈦片機械拋光處理在拋光機上用240、600、1200和2400目金剛砂依次將鈦片打磨，至表面光滑，將拋光鈦片依次置于丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗10?15分鐘，室溫下自然干燥，備用；步驟二，制備ZnO種子層將步驟一得到的拋光鈦片作為基底，采用溶膠?凝膠法或原子層沉積法或高真空磁控濺射法鍍一層均勻的ZnO種子層；步驟三，制備ZnO納米棒將步驟二得到的涂有ZnO種子層的基底倒置懸浮在含0.015?0.025mol/L六水硝酸鋅、0.015?0.025mol/L六次甲基四胺的水溶液中，水熱反應(yīng)溫度為70?90℃，水熱反應(yīng)時間為3?6小時，反應(yīng)后自然冷卻，取出基底后用去離子水清洗后干燥后即為ZnO納米棒。

【技術(shù)特征摘要】
1.抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，其特征主要包括如下步驟：步驟一，鈦片機械拋光處理在拋光機上用240、600、1200和2400目金剛砂依次將鈦片打磨，至表面光滑，將拋光鈦片依次置于丙酮、無水乙醇和去離子水中各超聲清洗10-15分鐘，室溫下自然干燥，備用；步驟二，制備ZnO種子層將步驟一得到的拋光鈦片作為基底，采用溶膠-凝膠法或原子層沉積法或高真空磁控濺射法鍍一層均勻的ZnO種子層；步驟三，制備ZnO納米棒將步驟二得到的涂有ZnO種子層的基底倒置懸浮在含0.015-0.025mol/L六水硝酸鋅、0.015-0.025mol/L六次甲基四胺的水溶液中，水熱反應(yīng)溫度為70-90℃，水熱反應(yīng)時間為3-6小時，反應(yīng)后自然冷卻，取出基底后用去離子水清洗后干燥后即為ZnO納米棒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，其特征在于，步驟二所述的溶膠-凝膠法，具體步驟為：1)配制0.35-0.85mol/L二水合乙酸鋅和0.35-0.85mol/L乙醇胺的乙醇溶液，之后持續(xù)攪拌2-4小時得到無色透明膠體并在室溫下保存20-24小時，待溶膠充分陳化，即獲得前驅(qū)體溶液；2)使用旋轉(zhuǎn)涂覆儀涂覆20-30μL前驅(qū)體溶液到鈦片上，前期500-1000轉(zhuǎn)持續(xù)10-15秒，后期3000-5000轉(zhuǎn)持續(xù)20-30秒，之后用氮氣吹干，旋涂過程重復(fù)2次；3)之后將涂覆有種子層的鈦片在400-500℃燒制40-60分鐘，緩慢降至室溫。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗菌疏水性ZnO納米棒的制備方法，其特征在于，對于原子層沉積法，具體方法為：1)以二乙基鋅和水做為鋅源和氧源制備氧化鋅溶液作為前驅(qū)體，然后對基底...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳水林，李浚，劉想梅，向一鳴，毛叢楊，譚磊，許子強，
申請(專利權(quán))人：湖北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北,42