[發(fā)明專利]醫(yī)用含銅復合涂層及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111041433B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 劉恒全;劉忍;潘長江;李林;劉堯灝
• 申請（專利權）人: 成都邁德克科技有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 廖文麗;柯海軍

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用含銅復合涂層及其制備方法，屬于醫(yī)用材料技術領域。本發(fā)明的醫(yī)用含銅復合涂層中包含銅、鈦、氮三種元素形成的中間相或化合物，所述涂層的含銅量為大于10wt％且不超過60wt％；所述醫(yī)用含銅復合涂層的X射線衍射圖中表現出個4個特征衍射峰：Cu₂Ti、CuN₃、TiN。本發(fā)明的醫(yī)用含銅復合涂層為一種新的生物醫(yī)用材料，含有本發(fā)明的含銅復合涂層具有良好的血液相容性，同時具有可降解性；且該涂層具有一定韌性，避免醫(yī)療器械的變形過程對涂層的破壞；通過涂層制備方法保證了其力學性能和涂層質量。

技術領域

本發(fā)明涉及一種醫(yī)用含銅復合涂層及其制備方法，屬于醫(yī)用材料技術領域。

背景技術

醫(yī)用植入材料在臨床使用過程中容易失效，其中與細菌感染密切相關，器械植入失敗后，需要承擔嚴重經濟負擔以及二次手術的痛苦。因此，有研究者通過表面改性技術來提供具有一定抗菌效果的生物醫(yī)用涂層。

銅離子具有一定的抗菌性能，但過量時具有一定細胞毒性；鈦及其合金具有良好的生物性能，低彈性模量，在牙種植體，關節(jié)假體，人工關節(jié)等領域有廣泛應用。

有研究者在2015年公開了一種利用電弧離子鍍與磁控濺射復合鍍膜方法，在316L不銹鋼表面制備Ti-Cu-N納米復合薄膜。調節(jié)Cu靶電流和控制N₂流量，研究膜層微觀結構作用規(guī)律和Cu含量改變時薄膜的耐腐蝕性能和薄膜的抗菌性的影響。該方法獲得的Ti-Cu-N納米復合薄膜的抗菌性隨銅含量增加而增加，但薄膜的耐腐蝕性逐漸增強，不適合可降解涂層應用于可降解生物材料領域。

有研究者2018年公開了氮/銅二元離子注入的鈦表面形成有鑲嵌單質銅納米顆粒的氮化鈦改性層。氮化鈦層賦予鈦表面良好的力學性能。改性層表面形成的Cu/TiN電偶腐蝕對可提高鈦表面的耐腐蝕性能。氮/銅二元離子注入的鈦表面不僅具有良好的殺菌能力，還能有效促進內皮細胞的增殖與遷移。該方法采用的注入沉積方式增加了界面結合力，但涂層制備時間較長、涂層厚度難控制。

上述現有技術中公開得到的抗菌復合含銅涂層的沒有明確其具體的涂層結構，以及未公開適用于生物醫(yī)用材料及醫(yī)療器械領域生物相容性相匹配的銅含量調控技術和制備方法，也沒公開涂層厚度、銅含量及生物相容性的協(xié)同關系，限制了該涂層其在生物領域的應用范圍。

本發(fā)明將結合兩種材料的性能，制備一種具有抗菌性的生物醫(yī)用涂層，用于醫(yī)用植入材料及醫(yī)療器械，以實現良好生物相容性的同時，達到一定的抗菌效果，防止由于細菌感染所導致的手術失敗。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的第一個技術問題是提供一種新的醫(yī)用含銅復合涂層。

為解決本發(fā)明的第一個技術問題，本發(fā)明所述醫(yī)用含銅復合涂層中包含銅、鈦、氮三種元素形成的中間相或化合物，所述涂層的含銅量為大于10wt％且不超過60wt％；

所述醫(yī)用含銅復合涂層的X射線衍射圖中表現出個4個特征衍射峰：Cu₂Ti、CuN₃、TiN。

優(yōu)選的，所述醫(yī)用含銅復合涂層的組織均勻，所述涂層的厚度優(yōu)選為30～300nm。

優(yōu)選的，所述醫(yī)用含銅復合涂層采用如下方法制備得到：

A.在0.8～2.0Pa的氬氣氣氛下起輝，再將氣壓穩(wěn)定在1～1.5Pa，只通氬氣濺射沉積到基底上，所述濺射沉積的功率為40～100W，所述濺射沉積的基體偏壓40-100V；其中，只通氬氣濺射沉積的時間優(yōu)選為10min；

B.再通入氮氣，調節(jié)氮氣和氬氣流量使氮氬比1:8～1:1，開啟高純銅靶、高純鈦靶后繼續(xù)濺射沉積10～40min到基底上，得到醫(yī)用含銅復合涂層；

所述氮氬比優(yōu)選為1:8。