一種磁控濺射改性處理人工關(guān)節(jié)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種經(jīng)過(guò)表面改性處理的人工關(guān)節(jié)，該人工關(guān)節(jié)的表面均勻涂覆有摻雜稀土元素的二氧化鈦復(fù)合膜，該二氧化鈦復(fù)合膜的厚度為20-600納米，優(yōu)選為60-300納米，稀土元素在二氧化鈦復(fù)合膜中的摩爾含量為0.1％-20％，優(yōu)選為0.2％～10％。其中，經(jīng)過(guò)稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜可以通過(guò)磁控濺射技術(shù)沉積在人工關(guān)節(jié)基體表面上，從而可以在形狀復(fù)雜的人工關(guān)節(jié)表面合成抗凝血生物涂層。經(jīng)本發(fā)明所述的方法處理的人工關(guān)節(jié)，其血液相容性能、耐磨損性得到全面改善。
【專利說(shuō)明】 一種磁控濺射改性處理人工關(guān)節(jié)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁控濺射鍍膜【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種人工關(guān)節(jié)改性處理的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們生活水平的提高和醫(yī)療技術(shù)的進(jìn)步，人工關(guān)節(jié)已被廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)療中。這些植入體大多數(shù)由鈦合金制成。由于該類(lèi)材料生物相容性能的欠缺，當(dāng)它們與血液或體液接觸時(shí)將產(chǎn)生一系列生化反應(yīng)，導(dǎo)致血小板粘附形成血栓，或引發(fā)致敏、毒性、炎癥等生物反應(yīng)，在體內(nèi)產(chǎn)生某些生理負(fù)作用。因此，生物相容性材料的合成以及內(nèi)植人工關(guān)節(jié)的表面改性是生物醫(yī)用材料研究的重要領(lǐng)域之一，新型抗凝血生物涂層材料的研制始終是國(guó)際性的研究熱點(diǎn)。
[0003]近年來(lái)，二氧化鈦良好的血液相容性引起科研工作者的廣泛關(guān)注。雖然可實(shí)現(xiàn)對(duì)平面的、簡(jiǎn)單的人工關(guān)節(jié)鍍膜，但對(duì)曲面的、復(fù)雜的人工關(guān)節(jié)(如人工心臟瓣膜的瓣架表面)則無(wú)法進(jìn)行全方位鍍膜，因此由傳統(tǒng)方法制得的人工關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)的性能及安全性難以得到保證。而且現(xiàn)有的人工關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)，其耐久性能得到較好改善，但抗凝血性能仍需進(jìn)一步提聞。
[0004]因此，有必要提供抗凝血性能的人工關(guān)節(jié)，以解決當(dāng)前臨床上的緊迫要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)異的抗凝血性能的人工關(guān)節(jié)表面處理方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述方面目的，一方面，本發(fā)明提供了一種經(jīng)過(guò)表面改性處理的人工關(guān)節(jié)，該人工關(guān)節(jié)的表面均勻涂覆有經(jīng)輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜，該二氧化鈦復(fù)合膜的厚度為20-600納米，優(yōu)選為60-300納米；其中，稀土元素在二氧化鈦復(fù)合膜中的摩爾含量為 0.1% -20%，優(yōu)選為 0.2%?10%。
[0007]本發(fā)明采用輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合抗凝血材料，并使用它作為人工關(guān)節(jié)的涂層，從而使得經(jīng)過(guò)如此表面改性處理的人工關(guān)節(jié)具有良好的抗凝血性能。稀土化合物具有多種藥效作用，例如其具有較優(yōu)異的抗凝血性能以及抗炎、抑菌和抗腫瘤等作用。長(zhǎng)期稀土毒理學(xué)的研究表明稀土屬低毒性物質(zhì)，其毒性與鐵差不多，適量攝入有助于提高機(jī)體的免疫能力。因而，本發(fā)明采用輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜來(lái)改性人工關(guān)節(jié)，收到了意想不到的效果。
[0008]本發(fā)明的人工關(guān)節(jié)中，二氧化鈦復(fù)合膜的厚度應(yīng)控制在20-600納米范圍內(nèi)；因?yàn)楫?dāng)該復(fù)合膜的厚度小于20納米，則很難在人工關(guān)節(jié)的表面上形成均勻、連續(xù)的抗凝血膜，而當(dāng)該復(fù)合膜的厚度大于600納米時(shí)，其與人工關(guān)節(jié)基體的結(jié)合經(jīng)過(guò)更為嚴(yán)格的處理，否貝1J，該復(fù)合膜易從基體上脫落。優(yōu)選地，二氧化鈦復(fù)合膜的厚度為60-300納米。
[0009]本發(fā)明的人工關(guān)節(jié)的基體可以為鈦合金或不銹鋼，只要其適合濺射即可。
[0010]優(yōu)選地，稀土元素在二氧化鈦復(fù)合膜中的摩爾含量為0.50%?5%。
[0011]本發(fā)明的人工關(guān)節(jié)中，經(jīng)輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜可以是通過(guò)磁控濺射技術(shù)沉積人工關(guān)節(jié)基體的表面上；濺射沉積采用的靶材優(yōu)選為輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦納米粉體。采用納米粉體的優(yōu)點(diǎn)是容易獲得均勾的復(fù)合膜，而該復(fù)合膜的厚度優(yōu)選只有60-300納米。采用磁控濺射技術(shù)進(jìn)行濺射沉積具有許多優(yōu)點(diǎn)，例如可以對(duì)形狀復(fù)雜的、曲面的人工關(guān)節(jié)進(jìn)行均勻的全方位覆膜；又例如采用多弧磁過(guò)濾真空濺射離子沉積技術(shù)時(shí)，磁過(guò)濾器可以把濺射產(chǎn)生的中性粒子和大粒子過(guò)濾掉，而將幾乎100%離子化的離子引到基體上形成復(fù)合膜，大大改善了復(fù)合膜的性能，如粘合性、均勻性等。
[0012]本發(fā)明的濺射沉積也可以是在復(fù)合靶上施加射頻電壓的射頻磁控濺射，其中，射頻功率控制在200?500瓦，射頻電壓控制在800?1000伏，工作氣壓控制在1(Γ2?11帕。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述方法所合成的輕稀土元素?fù)诫s二氧化鈦抗凝血生物涂層薄膜，其優(yōu)點(diǎn)在于:所合成的輕稀土元素?fù)诫s二氧化鈦抗凝血生物涂層薄膜血液相容性極好，對(duì)形狀復(fù)雜的人工關(guān)節(jié)可實(shí)現(xiàn)全方位改性，均勻可靠，可實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用；由這些摻雜氧化物制得的表面改性層的抗凝血性能顯著優(yōu)于目前臨床使用的國(guó)際公認(rèn)的人工心臟瓣膜材料，改性涂層成分容易控制，重復(fù)性好，可靠度高?？傊捎帽景l(fā)明所述的方法處理所獲得的人工關(guān)節(jié)的血液相容性，抗腐蝕和耐磨性能得到全面提高。

【具體實(shí)施方式】
[0014]將輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦納米粉體按照磁控濺射設(shè)備的規(guī)格要求壓制成靶，放置在磁控濺射設(shè)備的靶臺(tái)上，需改性的人工關(guān)節(jié)放置在樣品臺(tái)上，抽真空至1χ10_4帕，通人一定壓力的氬氣，打開(kāi)濺射電源，由于把臺(tái)上加有射頻電壓，形成氬等離子體，氬離子轟擊輕稀土元素?fù)诫s二氧化鈦復(fù)合把，產(chǎn)生的鈦、稀土元素、氧原子沉積在人工器官表面，合成了輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦薄膜。濺射過(guò)程中控制薄膜性能的參數(shù)是:射頻功率200?500瓦，射頻電壓800?1000伏，工作氣壓10_2?10 1帕，樣品加熱溫度為室溫?500°C，濺射時(shí)間是0.1?3小時(shí)。所得到的二氧化鈦復(fù)合鍍膜的厚度在20-600納米之間。
【權(quán)利要求】
1.一種經(jīng)過(guò)表面改性處理的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，該人工關(guān)節(jié)的表面均勾涂覆有經(jīng)輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜，該二氧化鈦復(fù)合膜的厚度為20-600納米，優(yōu)選為60-300納米，稀土元素在二氧化鈦復(fù)合膜中的摩爾含量為0.1% -20%優(yōu)選為0.2%?10%。
2.權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，該人工關(guān)節(jié)的基體為鈦合金或不銹鋼。
3.權(quán)利要求1所述的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，所述稀土元素在所述二氧化鈦復(fù)合膜中的摩爾含量為0.5%?5%。
4.權(quán)利要求1-3之一所述的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的經(jīng)輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦復(fù)合膜是通過(guò)磁控濺射技術(shù)沉積所述人工關(guān)節(jié)基體的表面上。
5.權(quán)利要求4所述的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的濺射沉積采用的靶材為輕稀土元素?fù)诫s的二氧化鈦納米粉體。
6.權(quán)利要求4所述的人工關(guān)節(jié)，其特征在于，所述的濺射沉積是在所述復(fù)合靶上施加射頻磁控濺射，其中，射頻功率200?500W，射頻電壓800?1000伏，工作氣壓10_2?11Pac
【文檔編號(hào)】A61L33/02GK104513964SQ201310460063
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月29日
【發(fā)明者】袁萍 申請(qǐng)人:無(wú)錫慧明電子科技有限公司