[发明专利]一种兼具抗菌和生物相容性的复合涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种兼具抗菌和生物相容性的复合涂层，所述复合涂层包括抗菌涂层和生物相容性涂层，所述抗菌涂层的厚度为2‑1000nm，所述生物相容性涂层的厚度为2‑500nm。通过抗菌涂层和生物相容性涂层复合的方式，延长涂层使用寿命，工艺简单可连续进行大面积快速制备，抗菌效果更佳，使得抗菌元素释放速度适中，生物相容性涂层在所述条件下不影响抗菌元素的释放与抗菌性能的发挥，是植入性医疗器械的理想涂层。

技术领域

本发明属于医疗设备领域，涉及一种兼具抗菌和生物相容性的复合涂层及其制备方法和应用。

背景技术

植入性医疗器械是通过外科手段达到下列目的的器械：全部或者部分插入人体或腔道(口)中；为替代上表皮或眼表面用的，并在体内至少存留30天，且只能通过外科或内科手段取出。如：骨钉、骨板、人工器官、心脏支架、人工关节、心脏起搏器等。

植入器械要求一定是无菌的，在包装和植入过程中也是在无菌的环境下进行，尽管在植入过程手术切口闭合前还会直接采用消毒剂或抗菌剂，在手术后也会口服抗菌药物预防感染的发生，但是在临床上仍然有高达2％的感染发生率，一旦发生感染，不仅增加病人的痛苦，还会增加家属的经济负担，紧急情况还可能危及病人生命，且一旦在植入器械表面形成细菌膜，即使使用抗生素也很难将细菌全部消灭，治疗效果并不明显，因此在植入初期就应当避免感染的发生。

局部药物缓释是最有效避免感染的方法，一方面减少药物用量，避免药物对其他组织的药物毒性；另一方面提高药物效率，将特定药物固定在特定部位，可以持续释放，避免持续进药的麻烦及药物暴释的毒副作用；因此药物缓释在医疗器械领域受到广大研发者的关注。钛及其合金是广泛应用的医疗器械，例如常见的钛种植体(如骨、牙齿、关节或其他软组织植入物的部分零件)以及一些有源植入式医疗器械(包括心脏起搏器、心脏复律除颤器、神经刺激仪、脊髓电刺激器、心脏再同步治疗除颤器、心脏再同步治疗起搏器等)。如果能对这部分器械表面进行抗菌处理，使得植入器件在植入后自身能起到抗菌作用，就可以使手术感染概率降低，进而减少治疗成本以及患者痛苦。

目前对钛及其合金表面进行抗菌修饰的方法有以下几种，首先进行表面处理，例如机械法(车削、喷砂、激光直写)、化学处理(酸、碱刻蚀)、热处理、或离子刻蚀使得表面更容易和活性物质结合；然后将处理好的钛及钛合金表面浸泡在含药物的溶液中，使得药物或者含有药物的载体接枝到材料表面。而对有源植入器械来说，其具有结构复杂、形状不规则、组成材料多等特点，对其表面进行抗菌涂层修饰时只能采用温和的表面处理和涂层方法，以免对其重要结构单元和功能的破坏。因此在上述的表面处理方法中，喷砂及机械法等对医疗器械本身造成破坏，不适用于有源植入式医疗器械或不能再进行结构加工的植入器械；酸碱处理尽管可以改善金属表面的活性，但也不适合用于成型的有源植入器械。

现有技术中，在针对医疗器械设备进行抗菌涂层制备时，提供组合物抑制医疗器械设备表面上微生物的生长方法，抗菌剂是能够在一定时间内杀死或者抑制微生物活性的各种制剂，主要分为有机抗菌剂、无机抗菌剂和复合抗菌剂。有机抗菌剂包括天然的和合成的两种，如酰基苯胺类、咪唑类、季铵盐类等，具有杀菌能力强。加工方便和种类多等特点。但有机抗菌剂往往耐热性差、容易分解、不耐洗涤、抗菌性持久性差；此外抗菌剂在溶剂存在的环境下析出，产生耐药性、化学稳定性差和分解产物毒性高等缺陷。如三氯生在光照下容易分解为类似于二噁英的物质，对人体具有潜在的毒性。相比而言无机抗菌剂具有缓释长效性、高耐热性、低耐药性、广谱性、较高的安全性和易加性等优点。无机微纳米抗菌材料对单细胞生物(细菌、真菌)杀伤力较强而对对细胞生物毒性较小。因而成为替代有机抗菌剂的理想选择，已开始在医疗器械、陶瓷洁具、塑料、纺织品及建材等领域广泛使用。