[发明专利]医用含铜复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种医用含铜复合涂层及其制备方法，属于医用材料技术领域。本发明的医用含铜复合涂层中包含铜、钛、氮三种元素形成的中间相或化合物，所述涂层的含铜量为大于10wt％且不超过60wt％；所述医用含铜复合涂层的X射线衍射图中表现出个4个特征衍射峰：Cu₂Ti、CuN₃、TiN。本发明的医用含铜复合涂层为一种新的生物医用材料，含有本发明的含铜复合涂层具有良好的血液相容性，同时具有可降解性；且该涂层具有一定韧性，避免医疗器械的变形过程对涂层的破坏；通过涂层制备方法保证了其力学性能和涂层质量。

技术领域

本发明涉及一种医用含铜复合涂层及其制备方法，属于医用材料技术领域。

背景技术

医用植入材料在临床使用过程中容易失效，其中与细菌感染密切相关，器械植入失败后，需要承担严重经济负担以及二次手术的痛苦。因此，有研究者通过表面改性技术来提供具有一定抗菌效果的生物医用涂层。

铜离子具有一定的抗菌性能，但过量时具有一定细胞毒性；钛及其合金具有良好的生物性能，低弹性模量，在牙种植体，关节假体，人工关节等领域有广泛应用。

有研究者在2015年公开了一种利用电弧离子镀与磁控溅射复合镀膜方法，在316L不锈钢表面制备Ti-Cu-N纳米复合薄膜。调节Cu靶电流和控制N₂流量，研究膜层微观结构作用规律和Cu含量改变时薄膜的耐腐蚀性能和薄膜的抗菌性的影响。该方法获得的Ti-Cu-N纳米复合薄膜的抗菌性随铜含量增加而增加，但薄膜的耐腐蚀性逐渐增强，不适合可降解涂层应用于可降解生物材料领域。

有研究者2018年公开了氮/铜二元离子注入的钛表面形成有镶嵌单质铜纳米颗粒的氮化钛改性层。氮化钛层赋予钛表面良好的力学性能。改性层表面形成的Cu/TiN电偶腐蚀对可提高钛表面的耐腐蚀性能。氮/铜二元离子注入的钛表面不仅具有良好的杀菌能力，还能有效促进内皮细胞的增殖与迁移。该方法采用的注入沉积方式增加了界面结合力，但涂层制备时间较长、涂层厚度难控制。

上述现有技术中公开得到的抗菌复合含铜涂层的没有明确其具体的涂层结构，以及未公开适用于生物医用材料及医疗器械领域生物相容性相匹配的铜含量调控技术和制备方法，也没公开涂层厚度、铜含量及生物相容性的协同关系，限制了该涂层其在生物领域的应用范围。

本发明将结合两种材料的性能，制备一种具有抗菌性的生物医用涂层，用于医用植入材料及医疗器械，以实现良好生物相容性的同时，达到一定的抗菌效果，防止由于细菌感染所导致的手术失败。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种新的医用含铜复合涂层。

为解决本发明的第一个技术问题，本发明所述医用含铜复合涂层中包含铜、钛、氮三种元素形成的中间相或化合物，所述涂层的含铜量为大于10wt％且不超过60wt％；

所述医用含铜复合涂层的X射线衍射图中表现出个4个特征衍射峰：Cu₂Ti、CuN₃、TiN。

优选的，所述医用含铜复合涂层的组织均匀，所述涂层的厚度优选为30～300nm。

优选的，所述医用含铜复合涂层采用如下方法制备得到：

A.在0.8～2.0Pa的氩气气氛下起辉，再将气压稳定在1～1.5Pa，只通氩气溅射沉积到基底上，所述溅射沉积的功率为40～100W，所述溅射沉积的基体偏压40-100V；其中，只通氩气溅射沉积的时间优选为10min；

B.再通入氮气，调节氮气和氩气流量使氮氩比1:8～1:1，开启高纯铜靶、高纯钛靶后继续溅射沉积10～40min到基底上，得到医用含铜复合涂层；

所述氮氩比优选为1:8。