一種含銀抗菌生物陶瓷,制備方法及其應用技術

本發明專利技術涉及一種含銀抗菌生物陶瓷,制備方法及其應用。本發明專利技術的理念是在陶瓷原料中摻入定量的納米級或/和微米級金屬銀粉末，制備出陶瓷坯體，在常氧或增氧環境內燒結形成含有能釋放銀離子物質的陶瓷。該陶瓷在液體和機體環境內能釋放出銀離子，并可隨材料的逐步降解而銀離子持續釋放，形成緩釋抗菌作用。該工藝能控制陶瓷內的銀含量和結構(多孔、致密和多孔與致密復合陶瓷)，并可制備出顆粒、幾何和解剖形態的陶瓷。該含銀抗菌生物陶瓷可在生物醫學、水處理和氣體過濾等領域中應用，它可是單獨使用，也可是復合其它物質使用。

【技術實現步驟摘要】
,制備方法及其應用的制作方法
專利技術涉及，具體是在生物陶瓷內含能釋放銀離子的物質，在液體和機體環境內能釋放出銀離子，達到穩定有效的抗菌作用。并能隨材料的逐步降解而銀離子持續釋放，形成緩釋抗菌作用。該陶瓷能在生物醫學、水處理和氣體過濾等領域中應用。
技術介紹
應用抗生素治療細菌性感染已被人們廣泛接受，并收到很好的效果。但是，隨著細菌抗藥和耐藥的產生，給醫患人員帶來的煩惱就更為嚴重。近年來該種現象有加重發展的趨勢，科學家們急呼應慎用或少用抗生素。然而，人們已把上個世紀廣泛應用的銀鹽(如硝酸銀等)殺菌劑給遺忘了。銀離子有很好的殺菌作用，幾乎對細菌不會產生抗藥或耐藥作用。可是，超計量的銀離子可對人體細胞和組織產生損害，因此，銀計量控制必需非常嚴 格。骨感染是醫學界一個難治之癥，可造成患者終身殘疾，尤其是骨缺損伴感染那就雪上加霜。其原因是細菌侵入到骨組織中，全身用抗生素很難在病變部位達到有效濃度。而局部用藥很快被血液和體液所稀釋或帶走，也就很難奏效。而且，很易產生抗藥或耐藥反應。所以，人們設想通過將抗菌物質復合材料載體中，使其既有藥物緩釋作用，又有骨缺損填充和修復作用。目前常用的是將生物材料載體復合抗生素，如專利ZL200810044887. 9和ZL03114597. 3均為該方式，然而它們制作工藝復雜，產品無法消毒，治療效果的不確定因素較多。另外，由于局部使用抗生素濃度過高和時間過長，可增加細菌抗藥或耐藥的發生。銀具有廣譜抗菌、高效殺菌、不易耐藥等優點而獨樹一幟，將眼引入到抗菌材料中可避免抗生素的過度使用。因此，業界對銀系抗菌材料的研究和開發越來越重視，尤其在醫療器械領域。通過離子交換法、熔融法和吸附法等各種方法，將沸石、磷酸鹽、可溶性玻璃、托勃莫來石和硅膠等與銀相結合，制得各種銀系抗菌劑，應用這些抗菌劑制得了抗菌纖維、抗菌塑料、抗菌陶瓷、抗菌玻璃和抗菌不銹鋼等各種載銀抗菌產品。含銀生物材料可以分為兩類別，一是在材料結構表面涂或鍍銀，如專利U. S. 7597900將100微米材料顆粒浸泡5%硝酸銀溶液中，干燥形成含銀抗菌材料。專利U. S. 6283308是微孔陶瓷內涂敷硝酸銀溶液，在液體通過時釋放銀離子。專利ZL 200620023048. 5是在陶瓷球體表面涂銀氧化物。專利ZL 200710015808. 7是將偶聯劑改性的多孔陶瓷浸泡于納米銀溶膠中，用醇洗后干燥制得。上述工藝僅體現在材料表面有銀離子釋放，可能開始釋放量較大，而持續時間有限。另一是在材料內摻雜銀鹽，專利U. S. 5，151，122是在陶瓷原料粉末中摻入液化金屬鹽包括銀、銅和鋅鹽，經800-1300°C燒結成含銀陶瓷。還有在磷酸三鈣和羥基磷灰石陶瓷制備過程中摻入氧化銀或硝酸銀，形成含銀抗菌陶瓷。然而，由于上述專利工藝上的缺陷，很難形成穩定有效的抗菌作用。因此，如何改進工藝并延長銀離子的緩釋時間是需要解決的問題之O
技術實現思路
本專利技術的理念是在陶瓷原料中摻入定量的納米級或/和微米級金屬銀粉末，制備出陶瓷坯體，在常氧或增氧環境內燒結形成含能釋放銀離子物質的陶瓷。該陶瓷在液體和機體環境內能釋放出銀離子，達到穩定有效的抗菌作用。并隨材料的逐步降解，而銀離子持續釋放，形成緩釋抗菌作用。本專利技術的目的在于提供的制備工藝，其特征能控制制備陶瓷的銀含量和銀離子釋放量。并能制作不同尺寸、形狀和結構。它的結構可為多孔陶瓷、致密陶瓷和多孔與致密復合陶瓷。它的形態可為顆粒、幾何和解剖形態。本專利技術的另一目的在于提供上述陶瓷在生物醫學、水處理和氣體過濾等領域中的應用。它可是單獨使用，也可和其它物質聯合使用。 本專利技術所述的陶瓷使用的金屬銀粉末粒度為10納米至1000微米，它在陶瓷中的含量為O. 1%至40%。本專利技術所述的陶瓷可是降解材料，也可是不降解材料。它的主相原料可為羥基磷灰石、磷酸三鈣、硅酸鈣、碳酸鈣、氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、鋁鎂尖晶石等，也可是它們的2種或2種以上的混合物。本專利技術所述的陶瓷燒結溫度控制在600°C至1600°C，燒結環境氧含量在20%至80%，燒結壓力在I至2000大氣壓，燒結時間在2至10小時。本專利技術的工藝參數具有良好的可操作性，本領域技術人員可根據如下原則進行工藝參數設定和過程控制I)將原料粉末和設定量的金屬銀粉末放置到碾磨管中，再加入20%至80%的純水和適量碾磨子，在臥式碾磨機上碾磨I至10小時，配置出流動性很好的陶瓷漿液。2)將陶瓷漿液單純或/和造孔劑混合后，灌注到設定好的模具內，經25至90°C烘干6至24小時，脫模形成陶瓷坯體。3)將陶瓷坯體在排膠爐中200至400°C排膠12至48小時，排除坯體的有機物。4)將排膠后的坯體放置燒結爐中，在含氧量20%至80%和壓力I至2000大氣壓的環境中經600至1600°C燒結2至10小時，形成含銀抗菌生物陶瓷。附圖說明圖I.含5%納米銀的長方形磷酸三鈣密質生物陶瓷實體照片。圖2.含5%納米銀磷酸三鈣密質生物陶的局部瓷掃描電鏡圖。圖3.含5%微米銀磷酸三鈣密質生物陶瓷的局部掃描電鏡圖。圖4.含5%微米銀的圓柱形磷酸三鈣多孔生物陶瓷實體照片。圖5.含5%微米銀的磷酸三鈣多孔生物陶瓷的微結構掃描電鏡圖。圖6.含2%納米銀的長方形硅酸鈣多孔生物陶瓷照片。為更好了解本專利技術的上述和其它的優點和特征，通過非限制性實施例對本專利技術進行進一步的闡述。具體實施例方式實施例I :將190克磷酸三鈣粉和10克20納米的銀粉放置到碾磨罐中，再加入80克純水和適量碾磨子，在臥式碾磨機上碾磨3小時，配置成陶瓷漿液。再將漿液灌注到石膏模具(20X20X40毫米)內，經50°C干燥4小時脫模形成陶瓷坯體。隨后在燒結爐中(20%含氧和I大氣壓)經1000°C燒結4小時，形成含5%納米銀的長方形磷酸三鈣密質生物陶瓷(圖I和2)。實施例2 :將285克磷酸三鈣粉和15克I. 5微米的銀粉水放置到碾磨管中，再加入120克純水和適量碾磨子，在臥式碾磨機上碾磨3小時，配置成陶瓷漿液。再將漿液灌注到石膏模具(20X20X40毫米)內，經50°C干燥4小時脫模形成陶瓷坯體。隨后在燒結爐(20%含氧和I大氣壓)中經1000°C燒結4小時，形成含5%微米銀的長方形磷酸三鈣密質生物陶瓷(圖3)。 實施例3 :將40ml實施例I的漿液和50ml球形PMMA顆粒(直徑500-600微米) 攪拌混均后灌注到石膏模具(直徑15和高20毫米)內，經50°C干燥4小時脫模形成陶瓷坯體。隨后在排膠爐中經300°C排膠12小時，再在燒結爐中(20%含氧和I大氣壓)經1000°C燒結4小時，形成含5%微米銀的圓柱形磷酸三鈣多孔生物陶瓷(圖4和5)。實施例4 :將98克硅酸鈣粉和2克I. O微米的銀粉水放置到碾磨管中，再加入40克純水和適量碾磨子，在臥式碾磨機上碾磨3小時，配置成陶瓷漿液。在陶瓷漿液中加入120克球形PMMA顆粒(直徑500-600微米)攪拌混均后灌注到10 X 20 X 30毫米的不銹鋼模具內，在70°C烘干12小時脫模形成陶瓷坯體。再在排膠爐中經300°C烘烤12小時排除有機物，隨后在燒結爐中(氧含20%和I大氣壓)經1000°C燒結4小時，形成含2%微米銀的立方形密質硅酸鈣生物陶瓷。實施例5 :分別將5克5%納米銀陶瓷(實施例I)本文檔來自技高網...

【技術保護點】
本專利技術涉及一種含銀抗菌生物陶瓷，及其制備工藝，其原理是在陶瓷原料中摻入納米級或/和微米級金屬銀粉末，制備出陶瓷坯體，在常氧或增氧環境內燒結形成合有銀離子釋放物質的陶瓷。該陶瓷在液體和機體環境內能釋放出銀離子，達到穩定有效的抗菌作用。并隨材料的逐步降解而銀離子持續釋放，形成緩釋抗菌作用。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：盧建熙，盧霄，王臻，王迎軍，趙黎，金芳純，劉紳，任力，謝幼專，
申請(專利權)人：盧建熙，
類型：發明
國別省市：