[發明專利]一種硼化鉭生物涂層及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201710574080.5
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107583107B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 張侃;秦彥國;劉貫聰;李瑞延;文懋;鄭偉濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: A61L27/30
• 分類號: A61L27/30;A61L27/50;C23C14/06;C23C14/34;C23C14/35
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 黃歡娣;邱啟旺

本發明屬于生物醫用植入材料表面高生物活性薄膜材料的技術領域。具體涉及一種富硼結構硼化鉭薄膜的可控制備，是以新一代醫用植入材料為基底，在真空腔體中選擇金屬鉭靶材以及硼靶，以氬氣為放電氣體，在薄膜沉積過程中同時對金屬鉭靶和硼靶施加不同的射頻功率，并通過控制工作氣壓和襯底偏壓以調控薄膜的相結構，最終獲得具有致密且大面積的富硼結構的硼化鉭涂層。這種涂層無毒，具有良好生物相容性以及骨誘導性，高的耐體液腐蝕能力，并可有效阻止醫用植入材料內部有毒離子析出擴散。由于涂層的制備方法簡單高效，成本低廉，工藝簡單，因此可作為新型醫用植入材料的表面改性涂層。

技術領域

本發明屬于具有高生物活性的薄膜材料技術領域，特別是涉及基于多靶射頻磁控共濺射方法在新型醫用植入材料表面沉積一種具有富硼結構的硼化鉭薄膜材料及其制備方法，從而提高醫用植入材料生物活性，耐腐蝕性，并實現擴散障礙功能防止醫用植入材料內離子的析出，提高醫用植入材料在硬組織替代物方面的應用。

背景技術

金屬基醫用植入材料具有良好的生物相容性、較低的彈性模量及較好的耐腐蝕性等性能，已成為目前臨床應用最廣泛的硬組織替代材料。。然而目前常用的金屬基醫用植入材料仍然存在一些問題，如材料生物活性不夠好，植入物難以和周圍骨組織形成骨性愈合，不利于植入物的長期穩定；在人體環境中難免存在摩損現象，磨損顆粒往往會誘導骨溶解而造成無菌性松動；此外，植入物長期在人體內，部分金屬離子析出而進入人體，也會造成潛在的危害。因此，為了解決當前金屬基生物醫用植入材料生物活性較低、摩擦腐蝕以及離子析出等缺陷，對植入體表面進行改性處理非常有意義，因此制備具有高生物活性的薄膜材料技術成為解決以上問題的有效解方法。

研究人員通過化學方法在醫用植入材料表面引入硅酸鹽分子篩涂層能夠有效改善材料的生物學性能，并促進骨成熟。但是部分元素的存在或析出會引起人體長期存在的健康問題：如Al會引起阿爾茨海默病、神經系統疾病和軟骨病等；V元素在材料表面無論以單質形式存在還是以氧化物的形式存在都是有毒的。因此研究人員通過在植入體表面通過物理氣相沉積方法沉積金屬鉭，基于其生物活性來促進宿主骨與假體植入物之間形成骨性愈合。但是金屬涂層耐腐蝕性較差并且硬度較低。因此，研發一種具有更高生物活性、耐磨損、耐腐蝕并且能夠起到擴散障礙作用的薄膜材料及其制備技術則尤為重要。

目前，基于具有生物活性的金屬鉭，通過與硼原子構成穩定結構的硼化鉭化合物及其富硼結構薄膜材料，并將其應用于新型生物醫用植入材料表面改性的研究還未見報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種硼化鉭生物涂層及其制備方法，以及在醫用植入材料中的應用。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種硼化鉭生物涂層，所述生物涂層包含富硼結構的硼化鉭，所述鉭和硼的摩爾比為3～5:6。

進一步地，所述富硼結構的硼化鉭結構式為Ta₃B₄。

一種硼化鉭生物涂層的制備方法，該方法基于多靶射頻磁控共濺射方法實現，濺射參數為：鉭靶材的濺射功率為30-90W，硼靶材的濺射功率范圍為200-400W，濺射總壓強為0.67-1.2Pa，沉積溫度為室溫～200℃，靶基距為60-100mm，濺射基底施加的電壓為0至-300V，濺射時間為90-180min后，即在濺射基底表面獲得硼化鉭生物涂層。

進一步地，鉭靶材的功率為30-60W，硼靶材功率范圍為200-350W，濺射總壓強為0.8-1.0Pa，濺射基底施加的電壓為-40～-160V。

一種硼化鉭生物涂層在醫用植入材料中的應用，該應用為：用于對醫用植入材料進行表面改性。

進一步地，所述硼化鉭生物涂層和醫用植入材料之間具有鉭金屬過渡層，鉭金屬過渡層中厚度為100-150nm。