[發明專利]一種具有抗菌性能的微圖形化表面制備方法

在審

• 申請號: 201710284286.4
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107140599A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 葛翔;魯雄;王科鋒;任富增;鄧曉帆;王瑾;楊蕾;劉偉峰;尚騰飛;丁永會;楊夢
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;A61L27/30;A61L27/50;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程小艷

技術領域

本發明屬于仿生工程和生物醫學工程材料制備技術領域，尤其涉及一種具有抗菌性能的微圖形化表面制備方法。

背景技術

近年來，人口老齡化問題日益凸顯，髖關節、膝關節疾病和椎間疾病等骨科病癥越來越多地困擾著中老年人的日常生活。鑒于人民群眾不斷增長的醫療保健需求，使得人工關節置換手術等骨科植入物手術醫療受到越來越多家庭及社會的廣泛關注。然而，此類手術仍存在一定比例的術后感染，且感染可造成手術徹底失敗，甚至病人死亡等嚴重后果。因此，亟待開發一種新型高效抗感染骨科植入物。然而極具挑戰性的是，由于骨科植入物感染主要歸咎于生物膜在其表面形成，況且生物膜一旦形成極難根除，所以如何有效地阻止生物膜在骨科植入物表面形成是生物醫學界尚待解決的難題之一。生物膜的形成是由于細菌在骨科植入物材料表面粘附、繁殖、棲居造成的。細菌在材料表面的粘附是骨科植入物表面生物膜的形成以及后續感染的第一步也是關鍵一步。因此，使骨科植入物表面具有抗菌粘附性能及殺菌性能是阻止生物膜形成的有效策略。

鑒于生物膜可保護細菌讓其免受抗生素的傷害使得骨科植入物感染難以單獨依靠抗生素治療；又因為越來越多種類的細菌對常見抗生素產生了抗藥性，其藥效已被大大削弱；加上新抗生素的開發周期又非常長；于是以非用藥策略來獲得骨科植入物表面良好的抗菌粘附及殺菌性能逐漸受到科研人員的關注。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供一種具有抗菌性能的微圖形化表面制備方法。

本發明的技術方案是一種具有抗菌性能的微圖形化表面制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：在硅材質基底上制備出具有微/納尺度拓撲結構的框架；

步驟(2)：制備微圖形化表面，包括：制備純鈦微圖形化表面或制備二氧化鈦微圖形化表面；

所述步驟(1)中微/納尺度是指從十微米到十納米的尺度范圍；

所述步驟(1)中微/納尺度拓撲結構，包括：微/納尺度的柱狀陣列、突起陣列、凹坑陣列或溝槽陣列。

所述步驟(2)中的制備純鈦微圖形化表面是采用磁控濺射法，將純鈦沉積在所述步驟(1)中的具有微/納尺度拓撲結構的框架上形成純鈦超薄涂層。

所述步驟(2)中的制備二氧化鈦微圖形化表面是先在具有微/納尺度拓撲結構的框架上沉積純鈦超薄涂層，后經氧化處理成為二氧化鈦超薄涂層。

所述步驟(1)中在硅材質基底上制備出微/納尺度拓撲結構的框架是采用光刻法，其工藝包括如下十四個步驟：光掩膜設計、熱氧化法生長二氧化硅膜層、沉積一層六甲基二硅氮烷、涂布光刻膠、預烘烤、紫外線曝光成像、曝光后烘烤、顯影、終烤、去除殘余光刻膠、蝕刻二氧化硅層、蝕刻硅基底、去除光刻膠層和去除二氧化硅層。

有益效果

1.本發明制備出的微圖形化表面提供了一種不依賴于化學成分或藥物成分，單純靠物理形貌及其尺寸效應而產生抗菌性能的非用藥策略；

2.本發明由于不依靠抗生素等藥物來獲得抗菌效果，可有效避免病人產生藥物過敏反應，大大減輕了病人的身體負擔；

3.本發明的方法制備出純鈦、二氧化鈦生物材料的微圖形化表面，不僅具有抗菌性能，而且保證了良好的生物相容性。

附圖說明

圖1為以硅材質基底制備出的三種微/納尺度的柱狀陣列拓撲結構示意圖：

(a)、實驗對照組；

(b)、寬度＝間距＝5微米；

(c)、寬度＝間距＝10微米；

(d)、寬度＝間距＝1微米。

具體實施方式

下面通過具體實施例和附圖對本發明作進一步的說明。本發明的實施例是為了使本領域的技術人員更好地理解本發明，并不對本發明作任何的限制。

實施例：一種具有抗菌性能的微圖形化表面制備方法，該方法的步驟具體如下：

步驟(1)：在硅材質基底上制備出具有微/納尺度拓撲結構的框架，微/納尺度是指從十微米到十納米的尺度范圍，微/納尺度拓撲結構包括：微/納尺度的柱狀陣列、突起陣列、凹坑陣列或溝槽陣列；

所述步驟(1)中在硅材質基底上制備出微/納尺度拓撲結構的框架是采用光刻法，具體工藝步驟如下：

S1、光掩膜設計：運用L-Edit(Tanner Research,Inc.)軟件進行微/納尺度柱狀陣列、突起陣列、凹坑陣列或溝槽陣列對應的光掩模設計；

S2、熱氧化法生長二氧化硅膜層：運用“濕氧化法”，在擴散爐中對硅片進行氧化，最終在硅片上得到一層厚度為的二氧化硅層；