專利名稱：一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在醫(yī)療器械表面制備成骨和抗菌性兼具表面的方法，更確切地說涉及的是一種可用于人工骨、人工關(guān)節(jié)和牙種植體表面的銀及鈣共注入工藝，賦予其兼具成骨和抗菌性能的表面改性方法。屬于醫(yī)用材料表面改性領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著材料表面涂層制備理論及技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，Ti植入體表面改性技術(shù)有了快速發(fā)展，這使Ti植入體生物相容性得到了進(jìn)一步提高。然而，如前所述，長期臨床跟蹤及研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段致使植入體失效的主要原因有2個方面[BiomaCTomolecules,2009, 10:1603-1611 ;Tissue Engineering:Part A, 2 009，15:417-426.]:①植入體表面生物活性不夠理想，致使硬組織植入體骨整合能力差，與周圍組織結(jié)合不佳植入體表面無抗菌性，致使植入體相關(guān)細(xì)菌感染發(fā)生率高。因此，欲改善Ti植入效果，最佳方案是同時提高鈦植入體表面細(xì)胞相容性及抗菌性能。一方面，銀作為抑菌藥物使用早已被人們所熟知。早在公元前4000年人們就已開始使用銀來預(yù)防感染[Surg Infect 2009，10:289-292]。硝酸銀被用以治療傷口慢性局部潰爛，可以追溯至17世紀(jì)[Burns 2000, 26:117-130] 隨著20世紀(jì)40年代青霉素的發(fā)明，銀作為抗感染藥物使用的頻率才有所減少[J Antimicrob Chemother2007, 59:587-590]。但近年，隨著抗生素耐藥性問題日趨嚴(yán)重，銀的抗菌效用又開始得到人們重視[J Antimicrob Chemother 2006, 57:589-608] 基于納米材料特殊物理化學(xué)性質(zhì)，銀納米顆粒作為新一代的抗菌材料，在繃帶、醫(yī)療器械、洗液等方面的應(yīng)用也有較多報道[Biotechnol Adv 2009，27:76_83]。雖然銀顆粒的抗菌或抑菌效果明顯，但其作用機理還沒有完全搞清楚，研究顯示銀可阻礙細(xì)菌膜電子轉(zhuǎn)移過程，破壞細(xì)菌膜結(jié)構(gòu)[Nat Mater2008，7:236-241]，但具體控制方法仍有待開發(fā)。此外，游離態(tài)的銀納米顆粒容易被正常細(xì)胞吞噬并引起生物毒性[Biomaterials 2011, 32:9810-9817]，故銀納米顆粒生物毒性的控制也是其抗菌性能利用過程中應(yīng)該兼顧的方面。另一方面，鈣是成骨必需的營養(yǎng)元素[J. Am. Coll. Nutr. ,2000，19:715-737.Crit. Rev. Food Sc1. Nutr. , 2006, 46:621-628.]。大量研究表明適當(dāng)?shù)?I丐可促進(jìn)成骨細(xì)胞分化、增殖及鈣化[Biomaterials 2005, 26:4847-4855]。細(xì)胞外鈣離子通過影響成骨細(xì)胞鈣敏感受體并進(jìn)一步控制其谷氨酸分泌，因此在骨重建起著關(guān)鍵作用[Bone 2010,46:571-576;Biomaterials 2011,32:2757-2774],雖然鈦表面鈣離子注入改性已有報道，并且也證實鈣注入可顯著改善鈦的成骨性能[Biomaterials 2001,22:2139-2151;Biomaterials 2005,26:4717-4727;Biomaterials2007，28:38-44;Biomaterials 2007, 28:3306-3313]。這種單獨鈣注入工藝，雖然促進(jìn)了成骨細(xì)胞的粘附、分化、增殖等行為，但是也同樣會促進(jìn)細(xì)菌在材料表面的粘附、增殖，不能實現(xiàn)兼具成骨與抗菌的目的。但是，一方面，這種單獨鈣注入工藝，雖然促進(jìn)了成骨細(xì)胞的粘附、分化、增殖等行為，但是也同樣會促進(jìn)細(xì)菌在材料表面的粘附、增殖，不能實現(xiàn)兼具成骨與抗菌的目的。另一方面，由于I丐的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為 _2· 868V[ Vanysek P. Electrochemical series. CRCPress LLC，2000.]，化學(xué)活潑，易與水，與空氣中的氧反應(yīng)，致使純金屬鈣的加工、保存較難，因此現(xiàn)階段所報道的鈣注入工藝均采用束線式離子注入系統(tǒng)，以鈣粉末蒸發(fā)的方式作為離子源進(jìn)行，這種工藝不宜施行二元共注入，獲得具有多種生物效應(yīng)的改性表面?，F(xiàn)階段并沒有采用金屬鈣陰極脈沖弧作為等離子體浸沒離子注入弧源的報道。為此，本發(fā)明提出銀、鈣注入均采用陰極脈沖弧作為等離子體浸沒離子注入弧源，將銀和鈣同時引入鈦表面，以同時改善鈦表面的成骨及抗菌性能，具有顯著實用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于游離態(tài)的銀納米顆粒容易被正常細(xì)胞吞噬并引起生物毒性以及單獨鈣注入工藝，雖然促進(jìn)了成骨細(xì)胞的粘附、分化、增殖等行為，但是也同樣 會促進(jìn)細(xì)菌在材料表面的粘附、增殖，不能實現(xiàn)兼具成骨與抗菌的問題，提出利用等離子體浸沒離子注入技術(shù)，同時將銀和鈣注入到基材表面，提出了一種兼具成骨和抗菌性能表面的制備方法。在此，本發(fā)明提供一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性方法，其特征在于，采用等離子體浸沒離子注入處理工藝將銀離子和鈣離子共注入鈦基材表面，其中所述共注入為同時激發(fā)分別以純銀和純鈣為陰極的兩個陰極脈沖弧源進(jìn)行等離子體浸沒離子注入。本發(fā)明的方法采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)同時(同一爐處理)將銀和鈣離子都引入基材表面。本發(fā)明所述銀、鈣共注入改性方法可用于改善可植入醫(yī)療器械(如人工骨、人工關(guān)節(jié)和牙種植體)表面的成骨和抗菌性能。這樣所制備的改性后的材料其對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有顯著抑制效果。其對成骨相關(guān)細(xì)胞(BMSCs、MG63細(xì)胞)粘附和增殖具有顯著促進(jìn)作用。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法所述等離子體浸沒離子注入處理的工藝參數(shù)為真空室溫度為20 60°C，真空度為3XE-3 4XE_3Pa ;注入電壓為15 40kV，脈寬為300 600 μ s，頻率為5 9Hz ;處理時間為O. 5 2. Oh。本發(fā)明的方法中還可以進(jìn)一步包括在剛加工好的鈣陰極表面涂覆碳覆蓋層。這樣可以延緩鈣在空氣中的氧化變質(zhì)過程并利于所述鈣陰極在空氣中的保存。碳覆蓋層須完整覆蓋所述陰極。覆蓋層厚度優(yōu)選為大于200納米。在本發(fā)明中，所述鈦基材可以為純鈦或鈦合金。本發(fā)明所述離子注入技術(shù)為等離子體浸沒離子注入(PIII)，該技術(shù)可對三維實體進(jìn)行表面處理，具有實用性。本發(fā)明制備工藝可控性好，易于推廣應(yīng)用。本發(fā)明的方法所制備的兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性材料，所述銀以單質(zhì)銀的形式“鑲嵌”在基材表面，不易游離被細(xì)胞吞噬而引起細(xì)胞毒性。而所述鈣則可以離子形式游離在液體(如生理體液)中，并影響細(xì)胞、細(xì)菌行為。本發(fā)明所制備銀、鈣共注入鈦表面，對金黃色葡萄球菌(革蘭氏陽性)和大腸桿菌(革蘭氏陰性)均有抗菌效果，具有廣譜抗菌特點；對成骨相關(guān)細(xì)胞的粘附、增殖、分化有顯著促進(jìn)作用，具有促進(jìn)成骨效果。


圖1為實施例1經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料表面銀、鈣X光電子能譜(XPS)深度分布曲線，可見經(jīng)本發(fā)明的方法改性后，銀、鈣均分布在改性后材料的表面；
圖2(a)為實施例1經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料表面XPS鈣2p的高分辨譜，可見改性后材料最外層表面只有鈣氧化物的峰；
圖2 (b)為實施例1經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料10納米深處XPS鈣2p的高分辨譜，可見改性后材料10納米深處有單質(zhì)鈣的峰；
圖3為實施例1經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料體外細(xì)胞實驗結(jié)果，顯示銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料可顯著促進(jìn)成骨相關(guān)MG63細(xì)胞增殖； 圖4為實施例1經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料抗菌實驗結(jié)果，顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著抑制大腸桿菌增殖；
圖5為實施例2經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料掃描電鏡觀察，顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料表面有銀納米顆粒形成；
圖6為實施例2經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料體外細(xì)胞實驗結(jié)果，顯示成骨相關(guān)MG63細(xì)胞可經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料的表面正常粘附、鋪展；
圖7為實施例2經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料抗菌實驗結(jié)果，顯示本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖；
圖8為實施例3經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料表面X光電子能譜，結(jié)果顯示離子注入處理后，銀、鈣均分布在改性后材料的表面；
圖9為實施例3經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料體外細(xì)胞實驗結(jié)果，顯示大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)可迅速在本發(fā)明的方法改性后的材料表面粘附、鋪展、增殖；
圖10為實施例3經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料抗菌實驗結(jié)果，顯示本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖；
圖11為實施例4經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料表面X光電子能譜，結(jié)果顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后，銀、鈣均分布在改性后材料的表面；
圖12為實施例4經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料體外細(xì)胞實驗結(jié)果，顯示本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著促進(jìn)成骨相關(guān)MG63細(xì)胞增殖；
圖13為實施例4經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料抗菌實驗結(jié)果，顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖；
圖14為實施例5制備的改性材料的材料抗菌實驗結(jié)果，顯示經(jīng)本實施例的方法改性后的材料不具有顯著抑菌效果；
圖15為實施例6制備的改性材料的體外細(xì)胞實驗結(jié)果，顯示銀/鈣共注入改性材料比單獨鈣及單獨銀注入材料對BMSCs細(xì)胞粘附的促進(jìn)效果更顯著。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖及下述實施方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，應(yīng)理解，下述實施方式和/或附圖僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。本發(fā)明基于游離態(tài)的銀納米顆粒容易被正常細(xì)胞吞噬并引起生物毒性以及單獨鈣注入工藝，雖然促進(jìn)了成骨細(xì)胞的粘附、分化、增殖等行為，但是也同樣會促進(jìn)細(xì)菌在材料表面的粘附、增殖，不能實現(xiàn)兼具成骨與抗菌的問題，提出利用等離子體浸沒離子注入技術(shù)，同時將銀和鈣注入到基材表面，提出了一種兼具成骨和抗菌性能表面的制備方法。為此，本發(fā)明提供一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性方法，其特征在于，采用等離子體浸沒離子注入處理工藝將銀離子和鈣離子共注入鈦基材表面，其中所述共注入為同時激發(fā)分別以純銀和純鈣為陰極的兩個陰極脈沖弧源進(jìn)行等離子體浸沒離子注入。本發(fā)明所述銀、鈣共注入改性方法可用于改善可植入醫(yī)療器械(如人工骨、人工關(guān)節(jié)和牙種植體)表面的成骨和抗菌性能。更具體地，作為示例，本發(fā)明可以包括以下步驟
a)先對基材表面油污去除；
b)然后采用等離子體浸沒離子注入技術(shù)(PIII)對基材進(jìn)行銀、鈣離子共注入。
在步驟b)中，PIII處理，采用脈沖弧源，以純銀和純鈣為陰極。PIII處理工藝參數(shù)為真空室溫度為20 60°C，真空度為3XE-3 4XE_3Pa，注入電壓為15 40kV，脈寬為300 600 μ s，頻率為5 9Hz，處理時間為O. 5 2h。上述銀、鈣等離子體浸沒離子注入為同時、同爐進(jìn)行。又，所述基材可為醫(yī)用純鈦或鈦合金。在步驟b)中，所述“共注入”為同時激發(fā)兩個陰極脈沖弧源(分別為銀、鈣)進(jìn)行等離子體浸沒離子注入。這不同于先激發(fā)其中一個陰極脈沖弧源注入一種元素后再激發(fā)另一個陰極脈沖弧源注入另一種元素的情況(此情況本發(fā)明稱為先后注入)。本發(fā)明所述鈣陰極在空氣中保存時，應(yīng)在剛加工好的鈣陰極表面涂覆碳覆蓋層，以延緩其在空氣中的氧化變質(zhì)過程。涂覆碳覆蓋層例如可用普通鉛筆(如2B)實施，碳覆蓋層須完整覆蓋陰極，厚度例如可大于200納米。本發(fā)明將銀和鈣同時引入鈦表面，以同時改善鈦表面的成骨及抗菌性能，具有顯著實用性。下面進(jìn)一步例舉實施例以詳細(xì)說明本發(fā)明。同樣應(yīng)理解，以下實施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。下述示例具體的溫度、時間、工藝參數(shù)等也僅是合適范圍中的一個示例，即、本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過本文的說明做合適的范圍內(nèi)選擇，而并非要限定于下文示例的具體數(shù)值。實施例1
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，以純銀、純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行銀、鈣等離子體浸沒離子共注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為50 60°C，真空度為3XE-3 4XE-3Pa，注入電壓為30 40kV，脈寬為 300 450μs，頻率為5 7Hz，處理時間為 l.Oh ；
(b)X光電子能譜分析(使用儀器為美國PE-PHI公司PHI5802)，顯示離子注入處理后，銀、鈣均分布在材料的表面(圖1)，材料的最外層表面沒有發(fā)現(xiàn)鈣單質(zhì)所對應(yīng)的結(jié)合能峰(圖2a)，僅有氧化鈣(2ρ3/2=347·423)、碳酸鈣(2ρ3/2=347. 035)以及額外的2ρ3/2=348. 183 (可能與銀形成合金)峰；但是在材料的表面IOnm深處(圖2b),卻可找到單質(zhì)鈣的結(jié)合能峰(2p3/2=344. 502)，除此之外，還有氧化鈣(2p3/2=347. 220)及額外的2p3/2=348.079(可能與銀形成合金)峰。氧化鈣和碳酸鈣的形成與鈣元素的高反應(yīng)活性，材料在空氣中較長時間暴露有關(guān)；(C)體外細(xì)胞實驗(采用alamarBlue assay,阿爾瑪藍(lán)還原方法)，顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著促進(jìn)成骨相關(guān)MG63細(xì)胞增殖(圖3);
(d)抗菌實驗結(jié)果(將細(xì)菌種在樣品表面，在37°C下培養(yǎng)一定時間后，脫水干燥在掃描電鏡下觀察)，顯示經(jīng)本發(fā)明的方法改性后的材料可顯著抑制大腸桿菌增殖(圖4)。實施例2
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，以純銀、純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行銀、鈣等離子體浸沒離子共注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為20 40°C，真空度為3XE-3 4XE-3Pa，注入電壓為15 25kV，脈寬為500 600 μ S，頻 率為7 9Hz，處理時間為O. 5h ；
(b)掃描電鏡觀察，顯示離子注入處理后，材料表面有銀納米顆粒形成(圖5);
(c)體外細(xì)胞實驗(將細(xì)胞種在樣品表面，在CO2培養(yǎng)箱中37°C下培養(yǎng)一定時間后，脫水干燥在掃描電鏡下觀察)，顯示成骨相關(guān)MG63細(xì)胞可在銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料的表面正常粘附、鋪展(圖6);
(d)抗菌實驗結(jié)果(將細(xì)菌種在樣品表面，在37°C下培養(yǎng)一定時間后，脫水干燥在掃描電鏡下觀察)，顯示銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖(圖 7)。實施例3
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，以純銀、純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行銀、鈣等離子體浸沒離子共注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為30 50°C，真空度為3XE-3 4XE-3Pa,注入電壓為25 30kV，脈寬為400 550 μ S，頻率為6 8Hz，處理時間為2. Oh ；
(b)X光電子能譜分析(使用儀器為美國PE-PHI公司PHI5802)，顯示離子注入處理后，銀、鈣均分布在材料表面(圖8);
(c)體外細(xì)胞實驗(將細(xì)胞種在樣品表面，在CO2培養(yǎng)箱中37°C下培養(yǎng)一定時間后，染色后在光學(xué)顯微鏡下觀察)，顯示大鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCs)可迅速在銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料表面粘附、鋪展、增殖(圖9);
(d)抗菌實驗結(jié)果(將細(xì)菌種在樣品表面，在37°C下培養(yǎng)一定時間后，脫水干燥在掃描電鏡下觀察)，顯示銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖(圖 10)。實施例4
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，以純銀、純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行銀、鈣等離子體浸沒離子共注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為45 55°C，真空度為3XE-3 4XE-3Pa，注入電壓為28 38kV，脈寬為400 550μs，頻率為7 8Hz，處理時間為1. 5h ；
(b)X光電子能譜分析(使用儀器為美國PE-PHI公司PHI 5802)，顯示離子注入處理后，銀、鈣均分布在材料表面(圖11);(C)體外細(xì)胞實驗(采用alamarBlue assay,阿爾瑪藍(lán)還原方法)，顯示銀、韓等離子體浸沒離子共注入材料可顯著促進(jìn)成骨相關(guān)MG63細(xì)胞增殖(圖12);
(d)抗菌實驗結(jié)果(采用菌落數(shù)實驗方法)，顯示銀、鈣等離子體浸沒離子共注入材料可顯著抑制金黃色葡萄球菌增殖(圖13)。實施例5
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，先以純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行鈣等離子體浸沒離子注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為45 55°C，真空度為3XE-3 4XE-3Pa，注入電壓為28 38kV，脈寬為400 550 μ S，頻率 為7 8Hz，處理時間為1. Oh ；
(b)對進(jìn)行過(a)步驟處理的材料，以純銀為陰極，再進(jìn)行銀等離子體浸沒離子共注入處理。離子注入工藝參數(shù)為真空室溫度為45 55°C，真空度為3XE-3 4XE_3Pa，注入電壓為28 38kV，脈寬為400 550 μ S，頻率為7 8Hz，處理時間為1. Oh ；
(c)抗菌實驗結(jié)果(將細(xì)菌種在樣品表面，在37°C下培養(yǎng)一定時間后，脫水干燥在掃描電鏡下觀察)，顯示鈣、銀先后等離子體浸沒離子注入的材料對金黃色葡萄球菌增殖不具有顯著抑制效果(圖14)。實施例6
(a)以醫(yī)用純鈦為基材，表面丙酮去油處理后裝爐，采用脈沖弧源，以純銀、純鈣為陰極，用普通鉛筆(如2B)在鈣陰極上涂覆一層完整的碳覆蓋層，厚度大于200納米，然后進(jìn)行銀/鈣等離子體浸沒離子共注入及鈣、銀單獨等離子體浸沒離子注入處理。離子注入采用具兩個脈沖弧源的離子注入機，兩個脈沖弧源聯(lián)動控制。離子注入工藝參數(shù)均為真空室溫度為45 55°C，真空度為3XE-3 4XE_3Pa，注入電壓為25 35kV，脈寬為400 550 μ S，頻率為7 8Hz，處理時間為1. 5h ；
(b)體外細(xì)胞實驗(將細(xì)胞種在樣品表面，在CO2培養(yǎng)箱中37°C下培養(yǎng)一定時間后，染色后在光學(xué)顯微鏡下觀察)，顯示銀/鈣共注入改性材料比單獨鈣及單獨銀注入改性材料對BMSCs細(xì)胞粘附的促進(jìn)效果更顯著(圖15)。實施例5對比了金黃色葡萄在鈣、銀先后注入及不注入鈦表面的粘附情況，雖然材料表面同時注入有鈣、銀兩種元素，但其對金黃色葡萄球菌并不具有顯著抑制效果，這說明在某些情況鈣的存在可削弱銀的抗菌性表現(xiàn)。實施例6對比了干細(xì)胞(BMSC)在銀/鈣共注入，單注鈣，單注銀及純鈦表面培養(yǎng)I小時后的粘附情況，可見銀/鈣共注入表面對細(xì)胞粘附的促進(jìn)效果顯著優(yōu)于單注入鈣離子，單注入銀離子的情況，這說明銀/鈣共注入表面不但對細(xì)菌具有協(xié)同效應(yīng)(實施例1)，銀/鈣共注入的協(xié)同效果不是簡單的兩種元素分別注入效果的簡單疊加，對正常細(xì)胞也有協(xié)同效應(yīng)。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明所述銀/鈣共注入表面具有抑制細(xì)菌粘附、增殖，而促進(jìn)正常細(xì)胞增殖的特征。本發(fā)明所述工藝簡單易行，可應(yīng)用于植入器械(如牙種植體、人工關(guān)節(jié)等)表面改性。
權(quán)利要求
1.一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性方法，其特征在于，采用等離子體浸沒離子注入處理工藝將銀離子和鈣離子共注入鈦基材表面，其中所述共注入為同時激發(fā)分別以純銀和純鈣為陰極的兩個陰極脈沖弧源進(jìn)行等離子體浸沒離子注入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述等離子體浸沒離子注入處理的工藝參數(shù)為真空室溫度為20 60°C，真空度為3XE-3 4XE_3Pa ;注入電壓為15 40kV,脈寬為300 600 u s,頻率為5 9Hz ;處理時間為0. 5 2. Oh。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的改性方法，其特征在于，所述鈦基材為醫(yī)用純鈦或鈦合 金。
4.一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性材料,其特征在于,所述材料由權(quán)利要求1至3中任一項所述的改性方法制備。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種兼具成骨及抗菌性能的鈦表面改性方法，采用等離子體浸沒離子注入處理工藝將銀離子和鈣離子共注入鈦基材表面，其中所述共注入為同時激發(fā)分別以純銀和純鈣為陰極的兩個陰極脈沖弧源進(jìn)行等離子體浸沒離子注入。本發(fā)明所述銀、鈣共注入改性方法可用于改善可植入醫(yī)療器械(如人工骨、人工關(guān)節(jié)和牙種植體)表面的成骨和抗菌性能。這樣所制備的改性后的材料對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均具有顯著抑制效果。其對成骨相關(guān)細(xì)胞(BMSCs、MG63細(xì)胞)粘附和增殖具有顯著促進(jìn)作用。
文檔編號A61L27/54GK103014646SQ201210537119
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者曹輝亮, 劉宣勇 申請人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所