【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于生物材料制備，具體涉及一種負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層及其制備方法和應用。
技術介紹
1、受人口老齡化和現(xiàn)代人生活方式的影響，骨質(zhì)疏松癥等代謝性骨病的發(fā)病率持續(xù)攀升，迫切需要研發(fā)更有效的骨植入材料。羥基磷灰石(hap)憑借其豐富可調(diào)的表面特性、優(yōu)異的生物相容性和骨傳導能力以及可模擬人體骨骼結構和功能的獨特優(yōu)勢，廣泛應用于骨科植入物表面。但相較于正常人體，代謝性骨病患者的成骨微環(huán)境惡化，主要表現(xiàn)為活性氧氮rnos積累造成的氧化應激，對材料的骨修復能力提出了更高的要求。開發(fā)具有良好生物抗氧化性能的骨植入材料，對于促進氧化應激下骨修復并改善骨質(zhì)量具有重要臨床意義。因此，賦予hap涂層抗氧化能力可有效清除過量rnos，避免氧化應激對成骨細胞活性的負面影響。
2、氧化鈰納米酶(cnps)作為一種納米尺度的催化材料，具備模擬天然酶生物催化功能的特性。相較于天然酶，它展現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性能和相對簡便高效的合成過程，成為生物催化領域一種具有廣泛應用前景的新型催化材料。氧化鈰納米顆粒憑借可逆的三四價鈰轉(zhuǎn)換特性，可模擬超氧化物歧化酶(sod)和過氧化氫酶(cat)等抗氧化酶，起到生物抗氧化保護作用，清除細胞中多余的活性氧(ros)和活性氮(rns)，有助于減輕氧化應激反應，保護細胞免受損傷。
3、然而，氧化鈰納米酶的局限性是cnps易團聚，表面ce3+在空氣中易被氧化，且其ce3+的氧化速度遠高于ce4+的還原速度。因此，提高氧化鈰的分散度和表面ce3+含量是提高其催化活性的關鍵，為研究開發(fā)新型
技術實現(xiàn)思路
1、針對上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層及其制備方法和應用，所述負載氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層具有良好的生物相容性和生物抗氧化性，具有高ce3+含量并可發(fā)揮長效sod和cat模擬活性，有效降低細胞內(nèi)ros含量，是一種潛在的生物醫(yī)用材料，可用于硬組織修復與替換生物材料的研究與開發(fā)。
2、第一方面，本專利技術提供了一種負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層cnp-hap涂層，所述負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層包括：等離子噴涂形成的羥基磷灰石涂層，以及均勻負載在所述羥基磷灰石涂層表面的高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒。
3、較佳地，所述羥基磷灰石涂層的厚度為50～120微米，優(yōu)選為60～120微米。
4、較佳地，所述高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒為球形，粒徑為2-8nm，優(yōu)選為5nm；
5、所述高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒的負載量為0.01～0.90mmol/cm2。
6、較佳地，所述高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒中，ce3+比例為ce3+與ce4+之和的50～58％。
7、第二方面，本專利技術提供一種上述負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層的制備方法，所述方法包括以下步驟：
8、(1)將羥基磷灰石粉體通過等離子體噴涂在基材表面，得到羥基磷灰石涂層；
9、(2)在硝酸鈰溶液中加入稀鹽酸得到反應液，將所述羥基磷灰石涂層浸沒反應液中進行溶液反應，反應結束后用去離子水清洗涂層表面，經(jīng)退火處理在原位生長高ce3+含量的納米氧化鈰，得到所述負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層。
10、較佳地，所述基材為純鈦、鈦合金、不銹鋼、鈷鉻鉬合金的醫(yī)用金屬或醫(yī)用合金材料；優(yōu)選地，先對基材進行噴砂處理再進行噴涂，所述噴砂處理選擇白剛玉砂，控制噴砂后基材粗糙度為ra＝6～8微米，rz＝29～33微米；
11、所述羥基磷灰石粉體先進行球化處理在進行噴涂；所述羥基磷灰石粉體的粒徑為10～80微米，優(yōu)選為20～80微米。
12、較佳地，所述等離子體噴涂的工藝參數(shù)為：等離子體氣體ar流量為35～50slpm、h2流量為5～10slpm；粉末載氣ar流量為2.5～5.0slpm；噴涂距離為80～250mm；噴涂功率為25～40kw，噴涂電壓為55-65v，噴涂電流為500-600a。
13、較佳地，所述硝酸鈰溶液的濃度為3～10mmol/l，優(yōu)選為3～6mmol/l；反應液的ph為3.5～5.5，優(yōu)選4～5；
14、所述溶液反應的溫度為18-35℃，溶液反應的時間為0.5～1小時，優(yōu)選為0.5小時。
15、較佳地，所述退火處理的溫度為500～650℃，優(yōu)選為600℃，退火處理的時間為2～10小時，優(yōu)選為5小時。
16、第三方面，本專利技術提供了一種上述負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層在生物抗氧化產(chǎn)品制備中的應用。
17、有益效果
18、本專利技術提供的cnp-hap納米酶涂層具有良好的生物相容性和生物抗氧化性能，能發(fā)揮長效的抗氧化酶活性，有效降低骨細胞的氧化應激損傷，并且本專利技術的制備方法具有成本低、操作簡單、可重復性好、適合規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)點；
19、本專利技術提供的涂層具有長效的抗氧化酶活性和生物相容性，可降低細胞內(nèi)ros含量，且成本低、效率高、簡單易行對環(huán)境友好，具有較大的商業(yè)推廣價值。
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1.一種負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層CNP-HAp涂層，其特征在于，所述負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層包括：等離子噴涂形成的羥基磷灰石涂層，以及均勻負載在所述羥基磷灰石涂層表面的高Ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒。
2.根據(jù)權利要求1所述的負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層CNP-HAp涂層，其特征在于，所述羥基磷灰石涂層的厚度為50～120微米，優(yōu)選為60～120微米。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層CNP-HAp涂層，其特征在于，所述高Ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒為球形，粒徑為2-8nm，優(yōu)選為5nm；
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層CNP-HAp涂層，其特征在于，所述高Ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒中，Ce3+比例為Ce3+與Ce4+之和的50～58％。
5.一種權利要求1-4中任一項所述的負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層的制備方法，其特征在于，所述
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述基材為純鈦、鈦合金、不銹鋼、鈷鉻鉬合金的醫(yī)用金屬或醫(yī)用合金材料；優(yōu)選地，先對基材進行噴砂處理再進行噴涂，所述噴砂處理選擇白剛玉砂，控制噴砂后基材粗糙度為Ra＝6～8微米，Rz＝29～33微米；
7.根據(jù)權利要求5或6所述的制備方法，其特征在于，所述等離子體噴涂的工藝參數(shù)為：等離子體氣體Ar流量為35～50slpm、H2流量為5～10slpm；粉末載氣Ar流量為2.5～5.0slpm；噴涂距離為80～250mm；噴涂功率為25～40kW，噴涂電壓為55-65V，噴涂電流為500-600A。
8.根據(jù)權利要求5-7中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述硝酸鈰溶液的濃度為3～10mmol/L，優(yōu)選為3～6mmol/L；反應液的pH為3.5～5.5，優(yōu)選4～5；
9.根據(jù)權利要求5-8中任一項所述的制備方法，其特征在于，所述退火處理的溫度為500～650℃，優(yōu)選為600℃，退火處理的時間為2～10小時，優(yōu)選為5小時。
10.一種權利要求1-4中任一項所述的負載高Ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層在生物抗氧化產(chǎn)品制備中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層cnp-hap涂層，其特征在于，所述負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層包括：等離子噴涂形成的羥基磷灰石涂層，以及均勻負載在所述羥基磷灰石涂層表面的高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒。
2.根據(jù)權利要求1所述的負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層cnp-hap涂層，其特征在于，所述羥基磷灰石涂層的厚度為50～120微米，優(yōu)選為60～120微米。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層cnp-hap涂層，其特征在于，所述高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒為球形，粒徑為2-8nm，優(yōu)選為5nm；
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層cnp-hap涂層，其特征在于，所述高ce3+含量氧化鈰生物抗氧化納米酶顆粒中，ce3+比例為ce3+與ce4+之和的50～58％。
5.一種權利要求1-4中任一項所述的負載高ce3+含量氧化鈰納米酶的羥基磷灰石涂層的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
6.根...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李愷，李潔蘋，丁毅，鄭學斌，
申請(專利權)人：中國科學院上海硅酸鹽研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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