CN103469284B - 一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 - Google Patents
一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103469284B CN103469284B CN201310347000.4A CN201310347000A CN103469284B CN 103469284 B CN103469284 B CN 103469284B CN 201310347000 A CN201310347000 A CN 201310347000A CN 103469284 B CN103469284 B CN 103469284B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nano
- titanium
- preparation
- carbon nano
- titanium dioxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明涉及一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法，包括如下步骤：首先，利用阳极氧化法在纯钛板表面制备排列整齐、管径为50-100nm的二氧化钛纳米管阵列涂层；然后，利用电泳沉积法将碳纳米管均匀沉积到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛基体上。与表面光滑的纯钛板相比，本发明制备的复合涂层提高了人成骨细胞在其表面的增殖率。
Description
技术领域
本发明涉及材料科学与生物医学的交叉领域，特别涉及一种以表面带有均匀二氧化钛纳米管阵列的钛种植体为基体，在其表面负载有多壁碳纳米管的生物复合涂层的制备方法。
背景技术
近年来，碳纳米管以其优异的物理化学性质使它在生物医学领域引起了人们的广泛关注。碳纳米管在生物医学领域的应用主要集中在生物传感器、药物载体、生物支架材料等方面。碳纳米管用于支架材料具有明显的优势：①比强度高；②特殊的一维纳米结构，较适合构建细胞生长的环境；③化学性质稳定，易于进行表面修饰。
钛及钛合金以其良好的生物相容性、机械强度和化学稳定性、抗腐蚀性、与骨组织相近的低弹性模量等成为牙种植体、矫形钢板及人工关节等人体硬组织替代物的首选材料。但钛及钛合金种植体本身属生物惰性材料，直接植入人体后会被一层包囊性纤维膜所包围，难以很快与基体形成牢固结合，影响了植入的成功率。因此，为使钛及钛合金种植体具有诱导体内蛋白、细胞生长粘附和骨组织生长，形成紧密骨键结合的生物活性功能，对其表面进行改性十分必要。
利用阳极氧化法在钛种植体表面制备二氧化钛纳米管阵列涂层是一种工艺简单、成本低廉、可控性强的表面改性方法。改性后的二氧化钛纳米管阵列不但增加了材料表面的比表面积，而且中空管状结构也有利于生物活性物质的吸附。
将碳纳米管通过电泳沉积工艺沉积在表面具有二氧化钛纳米管阵列涂层的钛基体表面，有望增加细胞在表面的粘附、增殖能力，同时也有利于加快羟基磷灰石在其表面的的形成速率。
发明内容
本发明提供一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)利用阳极氧化法在纯钛板表面制备排列整齐、管径为50-100nm的二氧化钛纳米管阵列涂层；
2)制备电解质溶液组成为羧基功能化的多壁碳纳米管悬浮液；
3)对步骤2)中制得的悬浮液进行电泳沉积，在表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛基体上均匀负载碳纳米管。
进一步地，所述方法的具体步骤为：
1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化，电压20-40V，时间30-120min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管平均管径50-100nm；
2)将步骤1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热450-550℃，保温90-120min后，随炉冷却；
3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中，超声处理30-60min，加热回流8-12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管；
4)以无水乙醇为溶剂，用超声分散方式将步骤3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管制成分散均匀的悬浮液；
5)以金属Pt片为阴极，步骤2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，步骤4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20-40V进行电泳沉积，时间5-60s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。
进一步地，步骤1)中丙三醇电解质溶液中含有的氟化铵和水的浓度分别为1wt.％和20wt.％。
进一步地，步骤3)中浓硫酸和浓硝酸的体积比为3∶1。
进一步地，步骤4)中每10mg羧基功能化的多壁碳纳米管加入100-200mL无水乙醇中。
进一步地，步骤4)超声分散时间为30-60min。
本发明的有益结果在于：人成骨细胞在碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料表面的粘附、增殖速率增加。
具体实施方式
在下文中，现在将更充分地描述本发明，示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
【实施例1】
电泳沉积的时间为10s
(1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化电压20V，时间60min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管管径约为80nm；
(2)将步骤(1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热至500℃，保温120min后，随炉冷却；
(3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中(V硫酸∶V硝酸＝3∶1)，超声处理30min，加热回流12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管；
(4)以200mL无水乙醇为溶剂，取10mg步骤(3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管，用超声分散的方式将其制成均匀的悬浮液；
(5)以金属Pt片为阴极，步骤(2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，步骤(4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20V进行电泳沉积，时间10s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。
本发明所制备的复合涂层材料的主要性能可以达到：与表面光滑的纯钛板相比，人成骨细胞在复合涂层材料表面的增殖率增加21.6±0.8％。
【实施例2】
电泳沉积的时间为20s
(1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化电压20V，时间60min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管管径约为80nm；
(2)将步骤(1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热至500℃，保温120min后，随炉冷却；
(3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中(V硫酸∶V硝酸＝3∶1)，超声处理30min，加热回流12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管；
(4)以200mL无水乙醇为溶剂，取10mg步骤(3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管，用超声分散的方式将其制成均匀的悬浮液；
(5)以金属Pt片为阴极，步骤(2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，步骤(4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20V进行电泳沉积，时间20s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。
本发明所制备的复合涂层材料的主要性能可以达到：与表面光滑的纯钛板相比，人成骨细胞在复合涂层材料表面的增殖率增加29.3±0.5％。
【实施例3】
电泳沉积的时间为30s
(1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化电压20V，时间60min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管管径约为80nm；
(2)将步骤(1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热至500℃，保温120min后，随炉冷却；
(3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中(V硫酸∶V硝酸＝3∶1)，超声处理30min，加热回流12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管；
(4)以200mL无水乙醇为溶剂，取10mg步骤(3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管，用超声分散的方式将其制成均匀的悬浮液；
(5)以金属Pt片为阴极，步骤(2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1cm，步骤(4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20V进行电泳沉积，时间30s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。
本发明所制备的复合涂层材料的主要性能可以达到：与表面光滑的纯钛板相比，人成骨细胞在复合涂层材料表面的增殖率增加16.5±0.7％。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1)利用阳极氧化法在纯钛板表面制备排列整齐、管径为50-100nm的二氧化钛纳米管阵列涂层；
2)制备电解质溶液组成为羧基功能化的多壁碳纳米管悬浮液；
3)对步骤2)中制得的悬浮液进行电泳沉积，在表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛基体上均匀负载碳纳米管。
2.如权利要求1所述的一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤为：
1)以金属Pt片为阴极，抛光后表面光滑的纯钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，在丙三醇/氟化铵/去离子水为电解质的溶液中阳极氧化，电压20-40V，时间30-120min，取出，置于去离子水中清洗，干燥，得到表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板，二氧化钛纳米管平均管径50-100nm；
2)将步骤1)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板加热至450-550℃，保温90-120min后，随炉冷却；
3)取100mg多壁碳纳米管于圆底烧瓶中，加入由浓硫酸和浓硝酸组成的混合酸中，超声处理30-60min，加热回流8-12h，冷却，水洗至中性，60℃真空干燥24h，得到羧基功能化的多壁碳纳米管
4)以无水乙醇为溶剂，用超声分散方式将步骤3)中得到的羧基功能化的多壁碳纳米管制成分散均匀的悬浮液；
5)以金属Pt片为阴极，步骤2)中得到的表面带有二氧化钛纳米管阵列的钛板为阳极，两电极之间距离为1-2cm，步骤4)中得到的分散均匀的悬浮液为溶液，以电压20-40V进行电泳沉积，时间5-60s，缓慢取出阳极样品自然晾干，即得到碳纳米管/二氧化钛纳米管复合涂层材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中丙三醇电解质溶液中含有的氟化铵和水的浓度分别为1wt.％和20wt.％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中浓硫酸和浓硝酸的体积比为3∶1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中每10mg羧基功能化的多壁碳纳米管加入100-200mL无水乙醇中。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤4)超声分散时间为30-60min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310347000.4A CN103469284B (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310347000.4A CN103469284B (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103469284A CN103469284A (zh) | 2013-12-25 |
| CN103469284B true CN103469284B (zh) | 2016-06-01 |
Family
ID=49794317
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310347000.4A Expired - Fee Related CN103469284B (zh) | 2013-08-09 | 2013-08-09 | 一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103469284B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106563176B (zh) * | 2016-10-14 | 2019-04-30 | 湖北大学 | 一种基于原子层沉积的氧化锌/碳纳米管纳米抗菌涂层的制备方法 |
| WO2018118851A1 (en) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | University Of Cincinnati | Photocatalytic carbon filter |
| CN107019571A (zh) * | 2017-06-02 | 2017-08-08 | 南方医科大学 | 一种选择性激光熔融制备牙科种植体的方法 |
| CN108256286B (zh) * | 2018-01-10 | 2021-07-02 | 内蒙古工业大学 | 两性水溶性催化剂有氧氧化苯甲醇成苯甲醛的反应机理研究分析方法 |
| CN109382083B (zh) * | 2018-11-30 | 2021-07-20 | 内蒙古工业大学 | 碳纳米管掺杂的二氧化钛纳米管光催化材料及其制备方法 |
| CN113061942B (zh) * | 2021-03-08 | 2023-11-03 | 常州大学 | 基于碳纳米管的柔性超疏水表面制备方法 |
| CN113373493B (zh) * | 2021-05-31 | 2022-11-18 | 南京理工大学 | 一种碳纳米管增强纤维金属层板的制备方法 |
| CN114551110A (zh) * | 2022-02-23 | 2022-05-27 | 青岛大学 | 切断碳纳米管@TiO2纳米管阵列异质结构及其制备方法和器件 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110127955A (ko) * | 2010-05-20 | 2011-11-28 | 이화여자대학교 산학협력단 | 하이브리드 나노구조체 박막형 광촉매 |
| CN102501444A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-06-20 | 山东大学 | 一种二氧化钛纳米管阵列-碳纳米管-羟基磷灰石生物复合涂层及其制备 |
| CN102527334A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-04 | 汕头大学 | 功能化多壁碳纳米管基质的固相萃取柱及其制备方法 |
-
2013
- 2013-08-09 CN CN201310347000.4A patent/CN103469284B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110127955A (ko) * | 2010-05-20 | 2011-11-28 | 이화여자대학교 산학협력단 | 하이브리드 나노구조체 박막형 광촉매 |
| CN102501444A (zh) * | 2011-10-08 | 2012-06-20 | 山东大学 | 一种二氧化钛纳米管阵列-碳纳米管-羟基磷灰石生物复合涂层及其制备 |
| CN102527334A (zh) * | 2011-12-31 | 2012-07-04 | 汕头大学 | 功能化多壁碳纳米管基质的固相萃取柱及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 热处理后TiO2纳米管涂层的生物活性;张蕊;《广州化工》;20130531;第41卷(第10期);第86-88页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103469284A (zh) | 2013-12-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103469284B (zh) | 一种碳纳米管/二氧化钛纳米管生物复合涂层材料的制备方法 | |
| He et al. | Architecture engineering of hierarchically porous chitosan/vacuum-stripped graphene scaffold as bioanode for high performance microbial fuel cell | |
| Pereira et al. | Application of carbon fibers to flexible enzyme electrodes | |
| CN105177670B (zh) | 在三维多孔结构的钛基材料表面原位生长纳米管的方法 | |
| Sopha et al. | Anodic TiO2 nanotubes on 3D-printed titanium meshes for photocatalytic applications | |
| Hang et al. | Size-dependent corrosion behavior and cytocompatibility of Ni–Ti–O nanotubes prepared by anodization of biomedical NiTi alloy | |
| Chae et al. | A biocompatible implant electrode capable of operating in body fluids for energy storage devices | |
| CN105597157B (zh) | 一种可促进血管形成与抗感染生物活性涂层及其制备方法和应用 | |
| CN105274603B (zh) | 镁或镁合金表面含碳纳米管的复合改性涂层及其制备方法 | |
| CN102525827B (zh) | 具有长效抗菌性能和良好生物相容性的医用钛材的制备方法 | |
| CN101537208A (zh) | 一种钛或钛合金表面生物活性涂层及其制备方法 | |
| CN103357070A (zh) | 具有诱导成骨活性的医用β钛合金复合材料及其制备方法 | |
| CN102049064B (zh) | 一种硅掺杂多孔纳米氧化钛涂层及其制备方法 | |
| CN106245091A (zh) | 二氧化钛复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106676607A (zh) | 一种具良好促成骨作用的二氧化钛纳米管及其制备方法 | |
| Benea et al. | Reactivity of porous titanium oxide film and chitosan layer electrochemically formed on Ti-6Al-4V alloy in biological solution | |
| CN110896607A (zh) | 一种表面超电容修饰的材料及其制备方法和应用 | |
| CN109621943A (zh) | 一种1t相二硫化钼负载二氧化钛纳米管阵列的制备方法及其应用 | |
| CN101229396A (zh) | 一种血管支架及其制备方法 | |
| CN107998445A (zh) | 一种表面修饰多孔钽生物材料及其制备方法 | |
| CN103628112B (zh) | 一种钛基氧化钛氯化银复合涂层材料的制备方法 | |
| Liu et al. | Strontium doped electrospinning fiber membrane with antibacterial and osteogenic properties prepared by pulse electrochemical method | |
| CN108815571B (zh) | 一种银修饰晶型二氧化钛纳米管层的制备方法 | |
| Miao et al. | Single-organic component g-C3. 6N4 achieves superior photoactivity antibacterial | |
| CN104694994A (zh) | 一种具有高生物活性及低降解速率生物医用镁或镁合金表面电化学处理的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160601 Termination date: 20170809 |