[實用新型]高生物相容性表面改性的納米金剛石鍍膜骨科功能材料

無效

• 申請號: 200720003248.9
• 申請日: 2007-02-05
• 公開（公告）號: CN201055536Y
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 陳鴻文
• 申請（專利權）人: 陳鴻文
• 主分類號: A61L27/42
• 分類號: A61L27/42;A61L27/54;A61F2/30;A61B17/58;C23C16/27;C23C16/52;C23C16/44;C23C14/22;C23C14/06
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技術領域

本實用新型屬于生物材料領域，特別涉及鈦合金表面改性技術骨科用的人工關節、接骨板及骨釘表面改性的技術。

背景技術

鈦合金是骨科、牙科、整形外科等方面廣泛應用的功能材料。但是鈦合金材料在植入人體的狀態中，仍存在會微量離子釋放，污染組織，會引起發炎等不良反應的問題。而金剛石膜具有最高硬度、低摩擦系數、最佳化學穩定性及高良好生物相容性，因此在醫用材料表面上沉積金剛石薄膜有實際應用的價值。

新型內容

本實用新型的目的，在于克服現有技術的上述不足，提供一種用納米金剛石鍍膜或類金剛石碳膜鍍層，對鈦合金人工關節、骨板及骨釘進行了表面改性的高生物相容性骨科功能材料。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的。

一種高生物相容性表面改性的納米金剛石鍍膜骨科功能材料，為應用納米技術進行表面改性處理的鈦合金基板的人工關節、骨板及骨釘，它包括金屬板載體、高密度核層或金屬碳化物中間層、金剛石或類金剛石碳鍍膜和鍵合分子介面層。在骨科功能材料金屬板載體上成型高密度核層或金屬碳化物中間層，中間層上鍍以金剛石或類金剛石碳鍍膜，金剛石薄膜進行后表面處理后，形成可以共價鍵方式結合固定DNA、蛋白質、肽、小分子的鍵合分子介面層。

金剛石或類金剛石碳鍍膜，在實際規格、形狀和尺寸已成形的鈦合金物件表面經預處理后，采用化學氣相蒸鍍法或物理氣相蒸鍍法對鈦合金基片鍍制的厚度為100nm～3μm的納米金剛石薄膜或類金剛石碳膜。鈦合金基板的表面預處理，可使用酸或堿溶液處理，由粒徑30μm微粒金剛石懸浮液400W超聲波振蕩清洗10-20min，及0.3μm納米金剛石懸浮液做兩段式超聲波振蕩處理10-20min，再用丙酮超聲波清洗后吹干備用。

納米金剛石膜鍍層的形成，為控制成核期負偏壓(Bias)值于100-280V、反應氣體壓力0.8-3.5Kpa，使用0.1～3.0％的CH₄、99.9～97％的H₂及99.9～97％的H₂混合氣體，在500～2100℃的等離子體環境下生長，含量高于70％的SP³碳原子鍵結構的聚晶納米金剛石膜，在化學氣相蒸鍍環境下生成厚度低于3μm的納米金剛石膜鍍層。類金剛石碳鍍膜的鍍制，是使用金屬及石墨靶材，在物理氣相蒸鍍環境下生成厚度低于30nm的金屬碳化物中間層，再使用石墨靶材，在物理氣相蒸鍍環境下生成厚度低于1μm的類金剛石碳膜鍍層。

納米金剛石膜的化學氣相蒸鍍法，是指利用熱絲化學氣相沉積法(HFCVD)、直流等離子體化學氣相沉積法(DCPCVD)、直流等離子體噴涂法、射頻等離子體氣相沉積法(RFPCVD)、高頻等離子體氣相沉積法、直流電弧放電法、微波等離子體化學氣相沉積法(MWPCVD)、離子束沉積法IBD或低壓化學氣相沉積(LPCVD)的方法。納米金剛石膜的物理氣相蒸鍍法，是指利用蒸鍍方式、離子鍍或濺鍍的方法實現低針孔率的納米級鍍膜，該膜為含量低于70％的SP³碳原子鍵結構物。

后表面處理方式，是指以氫等離子體置換表面分子、離子或原子，再與醛基、胺基或氫硫基等化合物反應，以共價鍵結合另一端固定DNA、蛋白質、肽、或小分子的介面層。

本實用新型利用了金剛石膜良好的生物相容性及最佳的化學穩定性，解決了鈦合金材料在植入人體過程中存在的微量離子釋放、污染組織、引起發炎等不良反應的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖中：1.金屬板載體，2.高密度核層或金屬碳化物中間層，3.金剛石或類金剛石碳鍍膜，4.鍵合分子介面層。

具體實施方式

參照附圖，本實用新型采用化學氣相蒸鍍法或物理氣相蒸鍍法，對鈦合金人工關節、骨板及骨釘等相關金屬板載體材料1進行表面改性，該納米金剛石薄膜或類金剛石碳膜3可再施行后表面處理，以配合不同植入環境及位置的功能需求。方法是將已成形鈦合金物件表面預處理后，經化學氣相蒸鍍法或物理氣相蒸鍍法對鈦合金基片鍍制，形成厚度為100nm～3μm的納米金剛石薄膜或類金剛石碳膜3，該金剛石薄膜可再施行后表面處理，以共價鍵方式結合人體組織相容性高的分子介面層4。

兩種金剛石鍍膜的做法如下述方式：

第一種，指含SP³碳原子鍵結構高于70％含量的納米聚晶金剛石膜制作。