一种复合涂层及其制备方法和应用

本发明属于抗菌材料，具体涉及一种复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，人工种植牙已成为牙列缺损、缺失患者的首选修复方法。目前种植牙面临的一大难题，是长期使用中种植体表面出现不能控制的细菌滋生，引起种植体周围软硬组织退缩，最终导致种植牙脱落。在使用超过5年的种植牙中，因细菌滋生导致种植体周围炎的发病率高达20～47％，已成为种植牙失败的首要原因，造成大量人力、财力、物力的浪费。

2、针对种植体周围炎，学者们通过对种植体表面进行抗菌修饰，减少细菌粘附和抑制生物膜形成，在种植体早期感染防控中取得了研究进展。然而，通过非共价吸附(如氢键和静电相互作用)在钛表面的抗菌涂层并不牢固，抗菌成分可能在植入体内后迅速从表面降解。另一方面，传统的化学涂层方法，通常涉及到将抗生素和抗菌肽应用于修饰的钛表面，随着时间的推移抗菌效果迅速下降。因此，现有方法均难以实现种植牙所需的长期抗菌目标，迫切需要提高种植体表面长效持久的抗菌性能，提高种植牙的存活率。

3、纳米酶作为一种新型基于纳米颗粒的催化酶，其与传统天然酶相比具有制备简单、成本低、易于规模化生产和稳定性高等显著优点。铜基纳米酶(cuo nps)通过释放铜离子诱导机体产生可控活性氧风暴，近年来成为生物抗菌领域的研究热点。在厌氧菌微酸性环境中，cuo nps表达过氧化物酶活性，通过催化细菌体内部过氧化氢分解为羟基自由基，对细菌产生致命的氧化应激杀伤。而在中性的生理环境中，cuo nps表达过氧化氢酶活性，避免了氧化应激对正常组织的损伤。然而，由于活性氧的高反应性和在环境中的扩散距离有限，高浓度的金属氧化物聚集具有细胞毒性，直接作为种植体表面涂层会影响种植体骨结合，将铜基纳米酶直接应用于种植体抗菌涂层存在技术壁垒。因此，如何将铜基纳米酶用于种植体抗菌涂层不影响种植体骨结合成为本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合涂层及其制备方法和应用。本发明提供的复合涂层不影响种植体的骨结合，且具备优异的抗菌性能。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种复合涂层，包括自下至上依次层叠设置的n-cl型卤胺涂层、铜基纳米酶涂层和氧化铈涂层。

4、优选地，所述n-cl型卤胺涂层的厚度为1～5nm。

5、优选地，所述铜基纳米酶涂层的厚度为3～200nm。

6、优选地，所述氧化铈涂层的厚度为5～50nm。

7、本发明还提供了上述技术方案所述复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8、(1)在基体表面制备n-cl型卤胺涂层；

9、(2)在所述步骤(1)得到的n-cl型卤胺涂层的上表面采用原子层沉积法制备铜基纳米酶涂层；

10、(3)在所述步骤(2)得到的铜基纳米酶涂层的上表面采用原子层沉积法制备氧化铈涂层，得到复合涂层。

11、优选地，所述步骤(2)和步骤(3)中的原子层沉积法独立地在原子层沉积设备中进行。

12、优选地，所述原子层沉积法制备铜基纳米酶涂层的操作包括如下步骤：

13、1)在原子层沉积设备中通入铜前驱体，然后进行第一表面化学吸附反应，得到吸附有铜前驱体的n-cl型卤胺涂层；

14、2)在原子层沉积设备中通入氧前驱体，然后进行第一氧化反应，得到单层铜基纳米酶涂层；

15、3)重复所述步骤1)和2)的操作，得到铜基纳米酶涂层。

16、优选地，所述步骤1)中通入铜前驱体的时间为1～5s。

17、优选地，所述原子层沉积法制备氧化铈涂层的操作包括如下步骤：

18、i、在原子层沉积设备中通入铈前驱体，然后进行第二表面化学吸附反应，得到吸附有铈前驱体的铜基纳米酶涂层；

19、ii、在原子层沉积设备中通入氧前驱体，然后进行第二化学反应，得到单层氧化铈涂层；

20、iii、重复所述步骤i和ii的操作，得到氧化铈涂层。

21、本发明还提供了上述技术方案所述复合涂层或者上述技术方案所述制备方法制备得到的复合涂层在种植体中的应用。

22、本发明提供了一种复合涂层，包括自下至上依次层叠设置的n-cl型卤胺涂层、铜基纳米酶涂层和氧化铈涂层。本发明提供的复合涂层中氧化铈涂层中氧化铈颗粒在中性环境中通过产生血小板衍生生长因子-bb促进骨髓间充质干细胞的成骨分化，并长期阻挡内部的铜基纳米酶涂层中cuo nps与细胞接触，在大量厌氧菌黏附种植体后，局部形成的低酸微环境破坏氧化铈，释放的cuo nps可以产生ros(活性氧)发挥杀菌作用，同时n-cl型卤胺涂层中n-cl的协同释放可以加强低浓度下cuo nps的氧化活性，从而在不影响种植体骨结合的前提下使得涂层具备优异的抗菌性能。实验结果表明，本发明提供的复合涂层对金黄色葡萄球菌的抗菌率为94.6％，对大肠杆菌的抗菌率为94.48％；在样品表面细胞接种后第7d和14d，复合涂层alp的表达量明显高于其他样品。

1.一种复合涂层，包括自下至上依次层叠设置的n-cl型卤胺涂层、铜基纳米酶涂层和氧化铈涂层。

2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述n-cl型卤胺涂层的厚度为1～5nm。

3.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述铜基纳米酶涂层的厚度为3～200nm。

4.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于，所述氧化铈涂层的厚度为5～50nm。

5.权利要求1～4任意一项所述复合涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)和步骤(3)中的原子层沉积法独立地在原子层沉积设备中进行。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积法制备铜基纳米酶涂层的操作包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中通入铜前驱体的时间为1～5s。

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述原子层沉积法制备氧化铈涂层的操作包括如下步骤：

10.权利要求1～4任意一项所述复合涂层或者权利要求5～9任意一项所述制备方法制备得到的复合涂层在种植体中的应用。