納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法；包括如下步驟：步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；步驟二，采用納米銀顆粒膠作為靶材，通過磁控濺射儀將納米銀顆粒膠噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。本發(fā)明方法制備的納米銀涂層修飾人工韌帶，由納米銀涂層修飾人工韌帶可進步改善人工韌帶的生物相容性、良好力學性能，使韌帶具有抗菌、抗炎性能，促進腱骨愈合；本發(fā)明方法可在醫(yī)用的PET材料上生成較為均勻的涂層，可解決前期研究中通過在材料表面應用直接人工涂覆的方法而造成的涂層不均勻、穩(wěn)定性較差的問題；本發(fā)明方法制備過程簡單、條件溫和、節(jié)能環(huán)保、成本低廉，具有良好的市場應用前景。
【專利說明】納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種人工韌帶的制備方法，具體地，涉及一種納米銀涂層修飾人工韌 帶的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)人工韌帶作為膝關(guān)節(jié)交叉韌帶損傷重建的移植物 選擇，多項臨床研究已證明其術(shù)后的中短期療效及安全性較為滿意，但仍因組織相容性問 題，會出現(xiàn)滑膜炎、感染等并發(fā)癥問題；且關(guān)節(jié)滑液內(nèi)的炎癥產(chǎn)物會破壞關(guān)節(jié)內(nèi)結(jié)構(gòu)，影響 腱骨愈合。這些成為導致膝關(guān)節(jié)交叉韌帶重建手術(shù)失敗的重要因素之一。因此，提高PET 材料的生物相容性，增加其抗菌、抗炎性能，減少人工韌帶移植物本身材料缺陷所產(chǎn)生的術(shù) 后移植部位炎癥問題尤為重要。
[0003] 在各種具有抗菌性能的無機金屬離子當中銀離子具有較高的抗菌性，銀粒子的尺 寸越小、分布越均勻，其抗菌活性也越強。銀離子具有與菌體中酶蛋白的巰基-SH迅速結(jié)合 的能力，使一些以此為必要基的酶失活而無法生存，從而達到殺滅細菌、修復組織、促進傷 口的愈合作用。目前，國內(nèi)外制備納米結(jié)構(gòu)Ag薄膜的方法大致有溶膠.凝膠法、CVD法、 濺射法等方法。國內(nèi)多采用溶膠-凝膠法制備納米結(jié)構(gòu)Ag薄膜，采用此法制備薄膜的工藝 簡單易行，但制備出來的薄膜不夠均勻、又不致密，且附著力差，膜層容易脫落，難以適應長 期、循環(huán)應用?；瘜W鍍層技術(shù)也被用來在紡織材料表面沉積銀鍍層，但化學鍍層是在反應液 中進行，會產(chǎn)生加工污染。而用等離子噴涂法制備薄膜，膜層結(jié)構(gòu)均勻、致密，性能優(yōu)良，薄 膜與基材附著牢靠，因此在導電、抗靜電、防輻射、抗菌等方面的應用有著明顯的優(yōu)勢。目前 等離子噴涂法技術(shù)主要選擇金屬、玻璃以及陶瓷等作為基材，在機械、電子和陶瓷等領(lǐng)域應 用廣泛，而采用PET材料作為基質(zhì)材料的研究鮮有報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制 備方法。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過對等離子噴涂法制備工藝中，氣體壓強、濺射功 率、濺射時間、基底溫度等進行調(diào)控制備出涂層均一、致密的銀涂層修飾PET材料人工韌 帶，使人工韌帶具有抗菌、抗炎性能，滿足其生物活性和力學性能方面在臨床應用的要求。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] 本發(fā)明涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步驟：
[0007] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0008] 步驟二，采用納米銀顆粒膠作為靶材，通過磁控濺射儀將納米銀顆粒膠噴涂在人 工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
[0009] 在制備過程中，通過磁控濺射儀使濺射出的銀粒子能均勻附著在基材上，減少因 銀原子入射方向而帶來的自身陰影效應，樣品架以固定速度旋轉(zhuǎn)。
[0010] 優(yōu)選地，所述納米銀顆粒膠為粒徑為50?500nm的銀顆粒。
[0011] 優(yōu)選地，所述磁控溉射儀的樣品架固定速度為20?50r/min。
[0012] 優(yōu)選地，所述磁控濺射儀的真空室壓強為5X 10_4?10X 10_4Pa，工作氣體為高純 氦氣，祀材與襯底間距為40?60mm。
[0013] 優(yōu)選地，所述磁控濺射儀的工作參數(shù)為：濺射功率100?120W、濺射氣壓為3? 5Pa，氬氣流量20?30sccm，濺射電壓250-600V、電流0. 28-0. 55A，濺射基體的溫度為25? 60。。。
[0014] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0015] (1)本發(fā)明方法制備的納米銀涂層修飾人工韌帶，由納米銀涂層修飾人工韌帶可 進步改善人工韌帶的生物相容性、力學性能，使韌帶具有抗菌、抗炎性能，促進腱骨愈合；
[0016] (2)本發(fā)明方法可在醫(yī)用的PET材料上生成較為均勻的涂層，可解決前期研究中 通過在材料表面應用直接人工涂覆的方法而造成的涂層不均勻、穩(wěn)定性較差的問題；
[0017] (3)本發(fā)明方法制備過程簡單、條件溫和、節(jié)能環(huán)保、成本低廉，具有良好的市場應 用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯：
[0019] 圖1為實施例1表面涂層修飾前后的PET人工韌帶接觸角變化情況對比圖；
[0020] 圖2為實施例1表面涂層修飾前后的PET人工韌帶的細胞粘附力在不同時間段的 變化對比圖；
[0021] 圖3為實施例1表面處理前后的PET人工韌帶與BMCS細胞共培養(yǎng)不同時間的ALP 檢測結(jié)果對比圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明 的保護范圍。
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步 驟：
[0025] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0026] 步驟二，采用高純金屬100nm的納米Ag作為靶材，通過磁控濺射儀JZCK-420B將 納米Ag噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
[0027] 其中磁控濺射儀JZCK-420B中，磁控濺射的頻率為13. 56MHz，輸出功率3kW，設定 靶材與襯底間距為60mm，樣品架以20r/min的速度旋轉(zhuǎn)，真空室抽至本底真空5 X 10_4Pa，然 后充入高純氬氣（99.999% )為工作氣體。
[0028] 制備試樣的實驗條件：濺射功率120W、濺射氣壓為3Pa，氬氣流量2〇SCCm，濺射電 壓600V、電流0. 35A，濺射基體的溫度為25°C，得到表面納米銀膜厚度為10-500納米的新 型PET人工韌帶。
[0029] 檢測方法
[0030] 取本實施例制得的新型人工韌帶進行接觸角實驗，取平整的PET人工韌帶材料和 銀復合絲蛋涂層修飾的新型人工韌帶各6塊，去離子水沖洗，常溫干燥，用高溫顯微鏡（放 大14倍）于常溫下進行膜表面的接觸角測定，結(jié)果取平均值，結(jié)果如圖1所示：隨著PET人 工韌帶表面被銀涂層修飾，其表面接觸角由疏水性變成親水性，這將有利于細胞的粘附和 生長。
[0031] 隨后的細胞粘附實驗也表明經(jīng)過表明涂層修飾后，細胞對PET人工韌帶的粘附力 有顯著的提高，具體結(jié)果如圖2所示：其中細胞粘附力的測定利用微吸管吸吮法：用吸管拉 制器拉制微吸管，外徑2_，內(nèi)徑1_，長100mm。用丙酮作為溶劑，制備以玻璃為底的特制圓 形小腔室，直徑約25mm。將表面處理與為處理的人工韌帶剪成小腔室尺寸并粘附于玻璃作 為基底，在小腔室內(nèi)滴入濃度為IX 106細胞懸液100微升，于孵育箱內(nèi)孵育不同時間，用微 吸管吸吮法測定系統(tǒng)測量細胞的粘附力，共測量43組。結(jié)果用均數(shù)土標準差表示。
[0032] 隨后，通過培養(yǎng)骨髓間充質(zhì)（BMCS)細胞，DMEM培養(yǎng)基生長至對數(shù)生長期，消化傳 代，24h后待細胞貼壁長好，加入修飾后的PET人工材料浸提液，同時設置未表面處理PET人 工韌帶浸提液處理細胞作為對照組。繼續(xù)培養(yǎng)48小時時間后，通過堿性磷酸酶（ALP)試劑 盒測定細胞的ALP活性。如圖3,說明所制備的新型人工韌帶相較于未處理的PET人工韌帶 具有效誘導細胞的成骨分化的功能，有助于腱骨愈合。
[0033] 實施例2
[0034] 本實施例涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步 驟：
[0035] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0036] 步驟二，采用粒徑為200nm的高純金屬Ag顆粒作為靶材，通過磁控濺射儀 JZCK-420B將納米Ag噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
[0037] 其中磁控濺射儀JZCK-420B中：磁控濺射的頻率為13. 56MHz，輸出功率3kW，設定 革巴材與襯底間距為40mm，樣品架以40r/min的速度旋轉(zhuǎn)，真空室抽至本底真空5 X 10-4? Pa，然后充入高純氬氣（99.999% )為工作氣體。
[0038] 制備試樣的實驗條件：濺射功率100W、濺射氣壓為5Pa，氬氣流量3〇SCCm，濺射電 壓600V、電流0. 35A，濺射基體的溫度為45°C，得到表面納米銀膜厚度為10-500納米的新 型PET人工韌帶。
[0039] 本實施例的檢測方法與實施例1相同。
[0040] 實施例3
[0041] 本實施例涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步 驟：
[0042] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0043] 步驟二，采用高純金屬粒徑為100-300nm的納米高純金屬Ag混合物顆粒作為革巴 材，通過磁控濺射儀JZCK-420B將納米Ag混合物噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修 飾人工韌帶。
[0044] 其中磁控濺射儀JZCK-420B中：磁控濺射的頻率為13. 56MHz，輸出功率3kW，設定 革巴材與襯底間距為60mm，樣品架以35r/min的速度旋轉(zhuǎn)，真空室抽至本底真空5X 1(Γ4? Pa，然后充入高純氬氣（99.999% )為工作氣體。
[0045] 制備試樣的實驗條件：濺射功率100W、濺射氣壓為5Pa，氬氣流量3〇SCCm，濺射電 壓600V、電流0. 35A，濺射基體的溫度為60°C，得到表面納米銀膜厚度為10-500納米的新 型PET人工韌帶。
[0046] 本實施例的檢測方法與實施例1相同。
[0047] 實施例4
[0048] 本實施例涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步 驟：
[0049] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0050] 步驟二，采用粒徑為50nm的高純金屬Ag顆粒作為祀材，通過磁控溉射儀 JZCK-420B將納米Ag噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
[0051] 其中磁控濺射儀JZCK-420B中，磁控濺射的頻率為13. 56MHz，輸出功率3kW，設定 靶材與襯底間距為60mm，樣品架以20r/min的速度旋轉(zhuǎn)，真空室抽至本底真空5 X 10_4Pa，然 后充入高純氬氣（99.999% )為工作氣體。
[0052] 制備試樣的實驗條件：濺射功率120W、濺射氣壓為3Pa，氬氣流量2〇SCCm，濺射電 壓600V、電流0. 35A，濺射基體的溫度為25°C，得到表面納米銀膜厚度為10-500納米的新 型PET人工韌帶。
[0053] 本實施例的檢測方法與實施例1相同。
[0054] 實施例5
[0055] 本實施例涉及一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，所述方法包括如下步 驟：
[0056] 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢；
[0057] 步驟二，采用粒徑為500nm的高純金屬Ag顆粒作為祀材，通過磁控溉射儀 JZCK-420B將納米Ag噴涂在人工韌帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
[0058] 其中磁控濺射儀JZCK-420B中，磁控濺射的頻率為13. 56MHz，輸出功率3kW，設定 靶材與襯底間距為60mm，樣品架以20r/min的速度旋轉(zhuǎn)，真空室抽至本底真空5 X 10_4Pa，然 后充入高純氬氣（99.999% )為工作氣體。
[0059] 制備試樣的實驗條件：濺射功率120W、濺射氣壓為3Pa，氬氣流量2〇SCCm，濺射電 壓600V、電流0. 35A，濺射基體的溫度為25°C，得到表面納米銀膜厚度為10-500納米的新 型PET人工韌帶。
[0060] 本實施例的檢測方法與實施例1相同。
[0061] 綜上所述：本發(fā)明方法利用納米銀涂層修飾人工韌帶，可改善人工韌帶的生物相 容性、力學性能，使韌帶具有抗菌、抗炎性能，促進腱骨愈合；同時，本發(fā)明方法可適用于醫(yī) 用的PET材料上生成較為均勻的涂層，解決前期研究中通過在材料表面應用直接人工涂覆 的方法而造成的涂層不均勻、穩(wěn)定性較差的問題；進一步地，本發(fā)明方法制備過程簡單、條 件溫和、節(jié)能環(huán)保、成本低廉，具有良好的市場應用前景。
[0062] 以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述 特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影
【權(quán)利要求】
1. 一種納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟： 步驟一，將人工韌帶進行超聲波清洗，去除表面污垢； 步驟二，采用納米銀顆粒膠作為靶材，通過磁控濺射儀將納米銀顆粒膠噴涂在人工韌 帶表面，制得納米銀涂層修飾人工韌帶。
2. 如權(quán)利要求1所述的納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述磁控 濺射儀的型號為JZCK-420B。
3. 如權(quán)利要求1所述的納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述納米 銀顆粒膠為粒徑為50?500nm金屬Ag顆粒。
4. 如權(quán)利要求1所述的納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述磁控 溉射儀的樣品架固定速度為20?50r/min。
5. 如權(quán)利要求1所述的納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述磁控 濺射儀的真空室壓強為5ΧΚΓ4?10Xl(T 4Pa，工作氣體為高純氬氣，靶材與襯底間距為 40 ?60mm〇
6. 如權(quán)利要求1所述的納米銀涂層修飾人工韌帶的制備方法，其特征在于，所述磁控 濺射儀的工作參數(shù)為：濺射功率100?120W、濺射氣壓為3?5Pa，氬氣流量20?3〇 SCCm， 濺射電壓250-600V、電流0. 28-0. 55A，濺射基體的溫度為25?60°C。
【文檔編號】C23C14/35GK104120396SQ201410367589
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】陳世益, 陳俊, 張鵬, 蔣佳, 吳子英, 陳天午, 萬方 申請人:復旦大學附屬華山醫(yī)院