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【专利说明】医疗器械
[0001]本发明申请是申请号为201110297967.7、申请日为2011-09-30、发明名称为《一种医疗器械的金属部件上的含铜复合涂层的制备方法及医疗器械》的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及一种医疗器械，尤其涉及一种与血液接触的金属植入器械上的复合涂层。
【背景技术】
[0003]心血管疾病是目前威胁人类健康和生命的首要原因之一，医疗器械介入治疗是一种方便有效的治疗手段，其具有创伤小、恢复快、副作用小的特点。现已广泛应用的心血管植入器械有血管支架、心脏瓣环、静脉血栓过滤器、栓塞器械等，这类医疗器械大多数用生物医用金属材料设计加工而成。目前，这类生物医用金属材料有医用不锈钢、钴基合金、钛及钛合金、可吸收金属材料、镍钛形状记忆合金、钽、铌、金银等贵重金属和合金。
[0004]目前医用金属材料在应用中的主要问题有:1)材料生物相容性(hemocompatility)不好，易引起凝血或引起周围组织炎症反应；2)材料表面内皮化程度较低；3)由于生理环境的腐蚀，会造成金属离子向周围组织扩散及植入材料自身性质的蜕变，前者可能导致毒副作用，而后者常常导致材料失效。
[0005]针对上述问题一般采用表面改性方法来实现，如在材料表面制备金属或陶瓷涂层增加材料的生物相容性，减小材料与周围组织的排异作用，促进材料表面的内皮化，常见的涂层有类金刚石薄膜(DLC)、钛或钛的化合物(TiN、T1-0、T1-C等)、S1-N薄膜等。AllenΜ.通过研究发现，DLC具有良好的生物相容性，并具有耐磨特性，已用于人工机械心脏瓣膜。而TiN、T1-Ο膜涂层由于其良好的生物相容性和血液相容性，已用于了心血管植入器械，如冠状动脉支架、封堵器、心脏瓣环等。
[0006]在一些与血液接触的植入器械中，只要求涂层具有良好的生物相容性，不会产生凝血或导致血栓的形成，但在一定时间内并不期望器械表面内皮化，如静脉血栓滤器在捕获栓子的同时不期望表面内皮化以便于器械的取出；生物可吸收金属器械在使用过程中，早期并不希望降解过快以保证持久的力学性能，而后期又希望表面不爬附内皮以影响支架的降解速率；机械心脏瓣环的枢柚区域并不期望内皮化以影响瓣叶的灵活性等。J.Botsoa发现SiC能导致细胞的凋亡，但其研究仅限于SiC量子点(5.4nm)用来检测活体细胞的成像；Hauert R.通过实验发现，在材料表面注入一定剂量硅，不利于细胞的生长和增殖，但由于硅原子本身的物理性能，不能有效保证材料表面的注入剂量，Amstein CF研究发现沉积一层硅的化合物如SiN、SiC、Si02，材料表面不易生长细胞，但此类硅化物较脆，涂层的力学性能达不到要求；Danlel Μ通过美国专利文献US 2010020477A1披露，在硅表面沉积金属钛层能在一定程度上抑制细胞的生长，但在聚合物(例如PE，PTFE，UHMWPE)或金属表面沉积的钛涂层却促进了细胞的生长。
[0007]事实上，生物相容性好的材料表面一般容易内皮化，要抑制内皮细胞的爬附只有依靠药物或靶向毒性离子，而且要求这种细胞毒性在一定时间内作用效果是有限的，尽量减少副作用。Felicia Suska曾尝试了在钛表面沉积铜膜，能明显抑制单核细胞的生长，但单质的铜膜表面极易产生溶血，影响材料的血液相容性。Paul KC采用等离子技术在金属表面注入铜，其目的是利用铜原子达到一定的抑菌效果，因此材料表面铜原子数量有限且没有形成连续完整的薄膜，对材料表面的血液相容性的影响较小，但材料表面也比较容易生长细胞。Nosaka T曾用磁控溅射方法制备了铜的氮化物薄膜，但此类薄膜一般仅用于光学储能和电子材料方面，至今未能用于解决生物材料方面的技术问题。
[0008]铜是人体所需的微量元素之一，成年人体中铜的正常含量为100_150mg，只有摄入铜量超过正常值的10倍以上，才会出现明显的中毒现象。因此，金属医疗器械材料表面含一定量铜有助于阻止材料表面早期内皮化，并通过控制表面铜成分含量来提高材料的血液相容性，而且对人体无明显副作用。
[0009]上述现有技术中的医用金属材料涂层的使用在一定程度上改变了材料的生物相容性和心血管植入器械表面的内皮化程度，但也存在着如下不足:
[0010]1、心血管医疗器械上常用的涂层主要用于提高材料的血液相容性，同时也促进了内皮化，但某些金属植入器械却只期望血液相容性好而短期内并不促使内皮化，上述涂层很难满足后者的要求。
[0011]2、在钛材料表面制备连续的单质铜膜能抑制细胞的生长，但单质铜膜本身易引起溶血，降低了器械的血液相容性，而且溶解到血液中的过量铜离子可能导致毒副作用。
[0012]3、在金属医疗器械上等离子注入铜可以达到抑菌功效，但由于注入剂量有限，而且在表面不能形成完整覆盖薄膜，不能实现有效抑制细胞生长的作用。
[0013]4、铜的氮化物由于其良好的光学性能已在电子学方面进行广泛研究，但含铜氮化物涂层至今未能用于解决生物材料表面抑制内皮化的技术问题。
[0014]5、上述涂层虽具有良好的力学性能，但均不能同时实现良好血液相容性和控制内皮化程度，这个技术问题至今没有得到有效解决。
【发明内容】
[0015]本发明所要解决的技术问题在于提供一种包括含铜复合涂层的医疗器械，该涂层不仅血液相容性好，而且可以阻止细胞在器械表面生长，从而达到抑制材料表面内皮化。
[0016]解决本发明的技术问题所采用的技术方案是:
[0017]提供一种医疗器械，其包括金属部件，所述医疗器械还包括位于所述金属部件表面的铜钛混合涂层。
[0018]作为本发明的进一步改进，所述铜钛混合涂层中铜质量分数为10%至45%。
[0019]作为本发明的进一步改进，所述含铜复合涂层的溶血率不超过5%。
[0020]作为本发明的进一步改进，所述铜钛混合涂层中铜质量分数与钛质量分数之和约为 100%。
[0021]作为本发明的进一步改进，所述金属部件的材质为镍钛合金或不锈钢或纯铁。
[0022]作为本发明的进一步改进，所述含铜复合涂层的厚度为50nm-320nm。
[0023]作为本发明的进一步改进，所述铜钛混合涂层为金属特性涂层。
[0024]作为本发明的进一步改进，所述铜钛混合涂层通过铜离子和钛离子在所述金属部件的表面发生反应而形成。
[0025]作为本发明的进一步改进，所述铜钛混合涂层的至少一部分注入所述金属部件内；或者所述铜钛混合涂层覆盖所述金属部件的表面。
[0026]作为本发明的进一步改进，所述医疗器械为与血液接触的医疗器械。
[0027]与现有技术相比，本发明具备以下优点:本发明提供的这种金属医疗器械上的含铜复合涂层不仅血液相容性好，而且可以阻止细胞在器械表面生长，从而达到抑制材料表面内皮化，且符合生物医学安全性的要求。该复合涂层是铜钛混合涂层。
[0028]特别涉及，通过调节制备工艺来实现一定质量混合比例的与常见的医用金属材料结合力较好的上述含铜复合涂层，该含铜复合涂层不仅具有较好的韧性和延展性以适应金属医疗器械的变形，而且涂层表面对细胞生长的抑制程度可通过改变涂层中的铜质量分数来实现。
【附图说明】
[0029]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0030]图1为不同样品表面的血小板数密度的对比图。
[0031]图2为不同样品表面的溶血率的对比图。
[0032]图3为在不同样品表面生长的细胞数密度的对比图。
【具体实施方式】
[0033]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0034]下面将结合附图和多个具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0035]本发明中，该医疗器械为金属医疗器械或者为含有金属部件的医疗器械。在以下实施例中，该医疗器械为金属医疗器械。
[0036]实施例1
[0037]在医用镍钛合金表面沉积铜钛混合涂层，采用等离子体电弧镀的方法。
[0038]步骤一，先将医用银钦合金制品进行清洗。在清洗之前，最好先将所述制品抛光，以获得更好的清洗效果。在清洗之后，最好再将所述制品干燥，然后储存于干燥皿中备用，以利于批量快速生产。
[0039]步骤二，对步骤一之后的镍钛合金制品，再进行预处理。一种便于实施的预处理过程如下:建立真空系统，将镍钛合金制品放入真空室，使得真空室气压小于3.0X 10 3Pa,通入氩气流量为30-50sccm(sccm:标准毫升/分钟)，使得真空室气压达到0.5Pa，并加偏压使氩气辉光放电，此时缓慢调节偏压电源到400-500V，使氩离子进行溅射清洗镍钛合金制品表面，清洗时间为5-10分钟。
[0040]步骤三，准备启用真空室内的阴极靶材，该阴极靶材分别为钛靶(Ti 99.99% )和铜靶(Cu 99.99%);停止往真空室内通入氩气，使得真空室气压降到5X105Pa后，开启加热电源使镍钛合金温度达到250-30(TC并保温，然后，通