紫外线活化的抗微生物表面制造技术

本发明专利技术涉及一种适于用高粘附性抗微生物膜涂布聚合物表面的离子等离子体沉积（ＩＰＤ）方法。受控的离子等离子体沉积（ＩＰＤ）工艺用来以选定的金属／金属氧化物涂布金属或聚合物。将涂布的表面暴露于紫外光可显著提高沉积涂层的抗微生物性能。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及金属涂布表面的光诱导活化，特别涉及所选金属/ 金属氧化物涂布表面的抗微生物性能的改善。
技术介绍
金属银、氧化银和银盐是高度有效的抗微生物剂，其通过杀死 创伤部位的细菌和病毒而控制感染。银离子通过在细胞壁内部形成 不能溶解的化合物、阻断呼吸链并且结合细菌DNA且使其变性从 而防止复制以阻断感染。4艮基抗孩丈生物剂(biocide )也表现出抗腐 菌、某些常见霉菌和某些昆虫(由于对昆虫消化道内樣i生物的干扰) 的-舌小生(Dorau, " / ， 2004 )。离子化银在约0.1 ng/L的水平下认为是一种有效的杀细菌剂， 而杀真菌活性则需要大约1.9jug/L的水平(Joyce-Wohrmann and Mustedt, 1999)。银离子使微生物细胞壁破裂并可通过将代谢无效的 化合物结合于细胞通路而损害细胞受体。为了保持抗细菌生长的有 效性，4艮离子必须以有效水平持续释方文，以《更补偿由于这些结合相 互作用引起的有效浓度的减少。另一方面，释放过高浓度的银可危5害健康的哺乳动物细胞，因此制造抗微生物涂层时需要考虑释放语。银对大多数病原体表现抗微生物活性，且似乎没有关于患者发生过每文反应的净艮道(Russell and Hugo, 1994)。因此，考虑到体内装 置潜伏着严重感染的倾向，银基涂层看来将成为在植入式医疗装置 表面上使用的候选材料。银/氧化银涂层的应用已包括嵌埋(imbed ) 有银化合物的水凝胶、使用银盐和抗微生物化合物的湿化学、等离 子体汽相沉积的4艮表面、铸4艮以及4氐温应用的4艮。遗憾的是，医疗装置和植入物是用于初期细菌粘附和生物膜形 成的理想表面。例如，瓣膜和导管在溫暖、潮湿、营养丰富的环境 中才是供坚石更的表面。生物力莫一旦形成，则相J^消除。相比于处理游 离的漂浮或浮游形式细菌所需的量，杀死固定于生物膜内的细菌需 要1500倍以上浓度的抗樣t生物:逸剂。最近，耐抗生素细菌的涌现4吏人们再次将注意力集中在4艮和氧 化银的抗微生物性能上。尽管一些研究提出医疗装置和植入物上的 4艮保护表面可能的确是一种优选的抗感染方法，^旦仍然需要开发实 用且长期有效的涂布方法(Tobler and Wamer， 2005 )。大多数医院获得性血流感染与血管内装置如中心静脉导管的 ^f吏用有关。相比于病房患者，导管相关性血流感染在重症监护病房 (ICU)患者中更加频繁地发生。估计在手术ICU中由于血流感染 导致的死亡率高达35%。估计ICU获得性血流感染使每个生存者的 费用i曾力口了 $40,000，其中<主卩完费用:^曾力口了$6，000 ( CDC Publication, 2001 )。在开发用于医疗才直入物中的抗菌涂层时至少应该考虑两个重 要的问题。银基涂层的多发问题是银从所涂布的基底剥落、脱皮或脱落。高水平4艮离子长期释放可引起局部细胞死亡或坏死。例如， 当瓣膜套嚢上的银/氧化银涂层似乎妨碍恰当愈合时，该特殊问题导致St. Jude Medical在2001年从市场召回了 一批缝进式含银心脏瓣 膜套嚢。即使当医疗装置上银基涂层的粘附性足以避免引起细胞损伤 时，抗微生物效应可能较弱和/或仅持续较短时间。例如，医疗植入 物易于成为感染灶，因此将从可长期保持活性而对正常细月包无毒性 的抗微生物涂层获益。人们已经在努力制造医疗装置上的医学上可4妄受的抗纟效生物 涂层。最常采用的涂布工艺是溅射、离子束辅助沉积(IBAD)，以 及浸渍工艺。尽管存在其他应用4交少的4支术，这些商用方法中还没 有一种能提供既稳定又能相对较长时间抗微生物的涂层。对这些工 艺的缺点进行简单总结。溅射和IBAD法比较类似，只是IBAD另外采用了4是供较密涂 层的离子束。在IBAD工艺中，离子朝向抗樣i生物材^l"如4艮耙标而 加速。当离子击中靶标时，单个的银原子被"敲落"。银原子与等 离子体中的氧反应并定向于基底而沉积。该技术的问题包括控制发生反应形成AgO的百分比(抗微生物活化形式的4艮)、可量测性 (scalability)以及缺乏良好的粘附性(其为人们最关心的问题)。当通过溅射制造涂层时，持续良好的粘附是较常遇到的困难之 一。相比于其他方法如离子等离子体沉积，溅射是一种低能量工艺。 因此，入射的离子不具有安全注入表面内的足够能量。在解决该问 题的尝试中，抗微生物涂层的溅射通常需要基底表面上的种子层， 以获得更适合的粘附。在静止条件下，溅射可产生可接受的粘附膜， 但如果基底扭转、弯曲或在体内暴露于细菌，如软组织修复装置所 遇到的，则涂层有專交高的可能性发生脱层并随后将金属颗粒释力文于7体内。银颗粒是严重的问题，因为集中在一个区域内的大量银可引 起坏死。控制AgO的实际百分比还可引起溅射法的显著问题，因为为 了作为有效的抗孩吏生物剂发挥作用，涂层需要包含4交大百分比的 AgO/Ag20。单态氧的生成也被认为非常重要，由于其自由基性质， 几年来已知其4是供抗微生物活性(Kumar, a "/., 2005 )。当制造商品化数量的涂布装置时，可量测性也是溅射法考虑的 问题。即使当粘附不是需要考虑的显著问题时，也只能通过可量测 性来实现费用的减少。溅射工艺不适于大规模生产(其需要复杂的 固定装置、较小的分散能力)，这是因为某些部件需要非常接近靶 标并且由于靶标大小的局限性。賊射是一种极慢的工艺，具有通常 每分钟几埃的沉积速率。除了将非反应性Ag20转化为AgO所必需 的后处理之外，这导致每个沉积循环的加工时间较长。在任何时候 可加工的区域通常限制为20-100平方英寸。因此，不仅在经济上阻 碍成比例扩大賊射工艺，从实际角度看，在物理上也是不可能的。浸渍工艺是另一种将抗微生物剂(无论是基于银还是基于非银 物质)沉积于医疗装置表面上的方法。将液基涂层沉积于基底上的 工艺非常复杂。该技术的主要问题是鉴定活性持续较久的可溶性抗 微生物剂以及避免该试剂与基底的粘附不均匀。基底表面上的涂层不均匀通常是不可接受的，通过浸渍工艺， 表面的润湿最多是随机且不规则的。这造成某些区域缺乏任何抗微 生物涂层，成为感染和生物膜形成的繁殖地。人们已将部分注意力4殳入到改良抗」微生物涂层表面上，希望增 加抗微生物活性。离子束已经用来将紋理(texture)刻入植入物、 脑积水分流器、经皮连接器、矫形假体的表面内。式样可以为小至lium的孔洞、圓柱、圓推或角锥。椐称这些增加的式样可将装置表 面面积增大20倍，乂人而增加沉积涂层的拔卩微生物活性，如在U.S. Pat. No. 5,383,934中戶斤表明的。本领域中的不足之处抗孩i生物材并+的沉积通常<又限于少数几种用于制造4艮和氧化 4艮涂层的方法。这些方法中的每一种均具有严重的不足，还没有开 发出一种方法可有效地制造用于医疗装置和仪器表面上所必需的 高度粘附且平均分布的抗孩史生物膜。本领域工艺如溅射、浸渍和离 子束辅助沉积(IBAD)的电流状态，产生对弹性基底具有有限粘 附力的涂层。增加多层底涂层以提供粘附力不仅会增加加工时间和 费用，而且会增加可能并不需要的厚度。有广泛活性的抗;微生物膜的需求，已经为人熟知。在使用医疗装置 的情况下，涂层也必须符合体内4吏用的安全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造高粘附性抗微生物涂层的方法，包括：　在所选基底上沉积基本上无大颗粒的第一金属涂层；　沉积大颗粒密集的第二金属涂层以在所述第一涂层上形成表面层；以及　将所述表面层暴露于在１２０－４００ｎｍ范围内的紫外光下；其中所述金属涂层在氧气氛下通过离子等离子体沉积进行沉积，其中控制所述氧气氛以调整所述第一和第二层内的大颗粒密度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：特伦斯S麦格拉思，戴德雷休厄尔，丹尼尔M斯托里，
申请(专利权)人：变色龙科学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]