RU2651836C1 - Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы - Google Patents
Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2651836C1 RU2651836C1 RU2017112772A RU2017112772A RU2651836C1 RU 2651836 C1 RU2651836 C1 RU 2651836C1 RU 2017112772 A RU2017112772 A RU 2017112772A RU 2017112772 A RU2017112772 A RU 2017112772A RU 2651836 C1 RU2651836 C1 RU 2651836C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- shape memory
- coating
- torr
- chamber
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 title claims abstract description 37
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 title claims abstract description 36
- 230000000181 anti-adherent effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 claims abstract description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- -1 argon ions Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 8
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 7
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 abstract description 7
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 abstract description 7
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000007921 spray Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 abstract description 2
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 6
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 6
- 206010041925 Staphylococcal infections Diseases 0.000 description 6
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 208000015688 methicillin-resistant staphylococcus aureus infectious disease Diseases 0.000 description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 3
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 3
- 230000002458 infectious effect Effects 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 3
- 239000002504 physiological saline solution Substances 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 229910010380 TiNi Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 210000001562 sternum Anatomy 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000011477 surgical intervention Methods 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011882 arthroplasty Methods 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000002685 pulmonary effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000012781 shape memory material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000003484 traumatologic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/12—Organic material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы. Предварительно поверхность изделия подвергают очистке методом ионного травления в герметичной камере. Камеру предварительно вакуумируют до остаточного давления 9⋅10-5-1⋅10-6 Торр с последующим заполнением камеры аргоном и вакуумированием камеры до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр. Ионное травление выполняют ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин. В заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр камере на поверхность изделия наносят покрытие на основе углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C или карбиноподобной структуры импульсно-плазменным дуговым распылением при длительности импульса 0,1-1,0 мсек и частоте их следования 0,1-30 Гц с графитового катода. Наносят покрытие углерода толщиной слоя 5-50 ангстрем за один импульс при использовании импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы с напряжением разряда 150-810 В. На изделия из материала с термомеханической памятью формы с прочностью на изгиб в пределах 25-85 Н/мм и модулем упругости 15-20 ГПа наносят покрытие на основе интерметаллида никелида титана или из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля. Технический результат заключается в обеспечении высокой биологической совместимости в различных физиологических средах организма пациента, предотвращении образования бактериальной биопленки на поверхности изделия медицинского назначения, в обеспечении высокой антиадгезивности и бактериостатичности поверхности имплантированного медицинского изделия в различных физиологических средах организма пациента, а также в обеспечении надежной защиты поверхности имплантированного медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы от возникновения процессов инфекции. 1 з.п. ф-лы, 3 пр.
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к способу нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы, и может быть использовано при изготовлении и использовании изделий медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы в условиях травматолого-ортопедических, хирургических, стоматологических и других стационаров.
Известен материал на основе никелида титана с эффектом памяти формы с нанесенным ионной имплантацией поверхностным слоем (см. патент РФ №2095464, МПК С23С 14/12, 10.11.1997 г.). Он имеет следующие недостатки:
- недостаточно обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента,
- не обеспечивает высокие антиадгезивность и бактериостатичность поверхности имплантированного медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы в различных физиологических средах организма пациента,
- не препятствует образованию бактериальной биопленки на поверхности металлических, полимерных и текстильных изделий медицинского назначения,
- не обеспечивает надежную защиту поверхности имплантированного медицинского изделия от возникновения процессов инфекции.
Задачей изобретения является создание способа нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы.
Техническим результатом является надежное обеспечение высокой биологической совместимости в различных физиологических средах организма пациента, надежное предотвращение образования бактериальной биопленки на поверхности изделия медицинского назначения, обеспечение высокой антиадгезивности и бактериостатичности поверхности имплантированного медицинского изделия в различных физиологических средах организма пациента, а также обеспечение надежной защиты поверхности имплантированного медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы от возникновения процессов инфекции.
Технический результат достигается тем, что предложен способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы, включающий распыление графита в вакууме и конденсацию углерода на изделия с использованием импульсного разряда, при этом предварительно поверхность упомянутого изделия очищают путем ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумируют до остаточного давления 9⋅10-5-1⋅10-6 Торр, заполняют аргоном, затем вакуумируют до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр и осуществляют ионное травление ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин, после чего в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр камере на поверхность изделия наносят покрытие на основе углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C или карбиноподобной структуры импульсно-плазменным дуговым распылением графита марок МПГ-7, АРВ или ВЧ при длительности импульса 0,1-1,0 мсек и частоте следования 0,1-30 Гц, причем за один импульс разряда импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы наносят покрытие углерода толщиной слоя 5-50 ангстрем за один импульс при использовании с напряжением разряда 150-810 В. При этом покрытие наносят на изделие из материала с прочностью на изгиб в пределах 25-85 Н/мм и модулем упругости 15-20 ГПа на основе интерметаллида никелида титана или из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля.
Способ осуществляют следующим образом. Поверхность изделия из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана или из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля с их прочностью на изгиб в пределах 25-85 Н/мм и модулем упругости 15-20 ГПа подвергают очистке методом ионного травления в герметичной камере. При этом изделие медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы размещают в камере, которую предварительно вакуумируют до остаточного давления 9⋅10-5-1⋅10-6 Торр, заполняют камеру аргоном и вакуумируют до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр. Ионное травление выполняют ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин.
Затем в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр камере на поверхность изделий медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы наносят антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие на основе углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C или карбиноподобной структуры импульсно-плазменным дуговым распылением графита при длительности импульса 0,1-1,0 мсек и частоте их следования 0,1-30 Гц с графитового катода. При этом в качестве материала дугового источника атомов углерода при импульсно-плазменном дуговом распылении используют графит марки МПГ-7, АРВ или ВЧ.
Наносят на поверхность медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие углерода заданной и необходимой толщины, при этом наносят покрытие слоем 5-50 ангстрем за один импульс при использовании импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы с напряжением разряда 150-810 В.
Среди существенных признаков, характеризующих предложенный способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы, отличительными являются:
- предварительная очистка поверхности упомянутого изделия путем ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумируют до остаточного давления 9⋅10-5-1⋅10-6 Торр, заполняют аргоном, затем вакуумируют до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр и осуществляют ионное травление ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин,
- нанесение в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр камере на поверхность изделия покрытия на основе углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C или карбиноподобной структуры импульсно-плазменным дуговым распылением графита марок МПГ-7, АРВ или ВЧ при длительности импульса 0,1-1,0 мсек и частоте следования 0,1-30 Гц,
- нанесение за один импульс разряда импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы покрытия углерода толщиной слоя 5-50 ангстрем за один импульс при использовании с напряжением разряда 150-810 В,
- нанесение покрытия на изделие из материала с прочностью на изгиб в пределах 25-85 Н/мм и модулем упругости 15-20 ГПа на основе интерметаллида никелида титана или из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля.
Экспериментальные исследования предложенного способа нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы показали его высокую эффективность. Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы при своем использовании надежно обеспечил высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента, надежное предотвращение образования бактериальной биопленки на поверхности изделия медицинского назначения, обеспечил высокую антиадгезивность и бактериостатичность поверхности имплантированного медицинского изделия в различных физиологических средах организма пациента, а также обеспечил надежную защиту поверхности имплантированного медицинского изделия из материала с термомеханической памятью формы от возникновения процессов инфекции.
Реализация предложенного способа нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы иллюстрируется следующими практическими примерами.
Пример 1. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления фиксирующих стержней металлофиксации деформированного позвоночника материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана толщиной 1,3 мм, нанесли предложенным способом антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие. При этом использовали материал с термомеханической памятью формы с прочностью на изгиб в пределах 48 Н/мм и модулем упругости 18 ГПа.
Поверхность трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана очистили методом ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумировали до остаточного давления 1⋅10-6 Торр, заполнили камеру аргоном и вакуумировали до остаточного давления 3⋅10-3 Торр. Ионное травление выполнили ионами аргона с энергией 2,8 кэВ в течение 6 мин.
Процесс нанесения антиадгезивного, биосоместимого и бактериостатичного покрытия продолжили в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 3⋅10-3 Торр камере. На очищенную поверхность трех образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана нанесли импульсно-плазменным дуговым распылением с графитового катода антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C. Причем использовали импульсно-плазменный дуговой источник углеродной плазмы из графита марки АРВ при длительности импульса 1,0 мсек и частоте их следования 0,1 Гц. При этом нанесли покрытие углерода толщиной 500 ангстрем при нанесении слоя покрытия толщиной 50 ангстрем за один импульс импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы с напряжением разряда 810 В.
Затем на поверхность антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия каждого из трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана в лабораторных условиях нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 МакФарланд.
Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°С в течение 24 час.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода. При этом установили отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода для фиксирующих стержней металлофиксации деформировааного позвоночника из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана. Предложенное антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента.
Пример 2. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления применяемых во время пульмонологических хирургических вмешательствах фиксаторов грудины из материала с термомеханической памятью формы толщиной 1,0 мм, нанесли предложенным способом антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие. При этом использовали материал из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля с прочностью на изгиб в пределах 25 Н/мм и модулем упругости 15 ГПа.
Поверхность трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля очистили методом ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумировали до остаточного давления 9⋅10-5 Торр, заполнили камеру аргоном и вакуумировали до остаточного давления 5⋅10-4 Торр. Ионное травление выполнили ионами аргона с энергией 0,7 кэВ в течение 8 мин.
Процесс нанесения антиадгезивного, биосоместимого и бактериостатичного покрытия продолжили в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 5⋅10-4 Торр камере. На очищенную поверхность трех образцов из материала с термомеханической памятью формы из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля нанесли импульсно-плазменным дуговым распылением с графитового катода антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие углерода карбиноподобной структуры. Причем использовали импульсно-плазменный дуговой источник углеродной плазмы из графита марки МПГ-7 при длительности импульса 0,6 мсек и частоте их следования 30 Гц. При этом нанесли покрытие углерода толщиной 600 ангстрем при нанесении слоя покрытия толщиной 30 ангстрем за один импульс импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы с напряжением разряда 540 В.
Затем на поверхность антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия каждого из трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля в лабораторных условиях нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 МакФарланд.
Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°С в течение 24 час.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода. При этом установили отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода для применяемых во время пульмонологических хирургических вмешательствах фиксаторов грудины из материала с термомеханической памятью формы из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля. Предложенное антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента.
Пример 3. На три плоских образца, выполненных из используемого для изготовления стента коронарных сосудов сердца из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана толщиной 1,3 мм, нанесли предложенным способом антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие. При этом использовали материал с термомеханической памятью формы с прочностью на изгиб в пределах 85 Н/мм и модулем упругости 20 ГПа.
Поверхность трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана очистили методом ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумировали до остаточного давления 1⋅10-6 Торр, заполнили камеру аргоном и вакуумировали до остаточного давления 1⋅10-4 Торр. Ионное травление выполнили ионами аргона с энергией 3,0 кэВ в течение 4 мин.
Процесс нанесения антиадгезивного, биосоместимого и бактериостатичного покрытия продолжили в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4 Торр камере. На очищенную поверхность трех образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана нанесли импульсно-плазменным дуговым распылением с графитового катода антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C. Причем использовали импульсно-плазменный дуговой источник углеродной плазмы из графита марки АРВ при длительности импульса 0,1 мсек и частоте их следования 10 Гц. При этом нанесли покрытие углерода толщиной 500 ангстрем при нанесении слоя покрытия толщиной 5 ангстрем за один импульс импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы с напряжением разряда 150 В.
Затем на поверхность антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия каждого из трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана в лабораторных условиях нанесли по 1 мл физиологического раствора с тест-культурами микроорганизмов, выделенных от пациентов с инфекционными осложнениями после эндопротезирования крупных суставов и относящихся к виду Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa, в концентрациях, содержащих 107 клеток каждой тест-культуры, соответствующей стандарту мутности 0,5 МакФарланд.
Нанесенные растворы каждой тест-культуры равномерно распределяли на поверхности одного образца, поверхность подсушили идентично способу определения антибиотикорезистентности микроорганизмов диско-диффузионным методом. Образцы инкубировали в термостате при температуре 36°С в течение 24 час.
В результате электронного микроскопического исследования поверхности покрытия каждого образца после инкубирования были установлены высокие антиадгезивные свойства предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода. При этом установили отсутствие на поверхности каждого из трех плоских образцов из материала с термомеханической памятью формы на основе интерметаллида никелида титана образования бактериальной биопленки штаммов Staphylococcus aureus MRSA, E. Coli и Pseudomonas aeruginosa при отсутствии роста их колоний с одновременным их угнетением до единичных колоний, что свидетельствует о высокой эффективности предложенного антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода для стента коронарных сосудов сердца. Предложенное антиадгезивное, биосовместимое и бактериостатичное покрытие обеспечивает высокую биологическую совместимость в различных физиологических средах организма пациента.
Claims (2)
1. Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы, включающий распыление графита в вакууме и конденсацию углерода на изделия с использованием импульсного разряда, отличающийся тем, что предварительно поверхность упомянутого изделия очищают путем ионного травления в герметичной камере, которую сначала вакуумируют до остаточного давления 9⋅10-5-1⋅10-6 Торр, заполняют аргоном, затем вакуумируют до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр и осуществляют ионное травление ионами аргона с энергией 0,7-3,0 кэВ в течение 4-8 мин, после чего в заполненной аргоном и вакуумированной до остаточного давления 1⋅10-4-3⋅10-3 Торр камере на поверхность изделия наносят покрытие на основе углерода в виде тетраэдрического алмаза типа ta-C или карбиноподобной структуры импульсно-плазменным дуговым распылением графита марок МПГ-7, АРВ или ВЧ при длительности импульса 0,1-1,0 мсек и частоте следования 0,1-30 Гц, причем за один импульс разряда импульсно-плазменного дугового источника углеродной плазмы наносят покрытие углерода толщиной слоя 5-50 ангстрем за один импульс при использовании с напряжением разряда 150-810 В.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что покрытие наносят на изделие из материала с прочностью на изгиб в пределах 25-85 Н/мм и модулем упругости 15-20 ГПа на основе интерметаллида никелида титана или из сплава системы медь - 14 мас. % алюминия - 4 мас. % никеля.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112772A RU2651836C1 (ru) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017112772A RU2651836C1 (ru) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2651836C1 true RU2651836C1 (ru) | 2018-04-24 |
Family
ID=62045410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017112772A RU2651836C1 (ru) | 2017-04-13 | 2017-04-13 | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2651836C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809240C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2023-12-08 | Илья Алексеевич Завидовский | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на металлические, полимерные и текстильные изделия медицинского назначения |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2095464C1 (ru) * | 1996-01-12 | 1997-11-10 | Акционерное общество закрытого типа "Тетра" | Биокарбон, способ его получения и устройство для его осуществления |
| WO1998054376A1 (en) * | 1997-05-30 | 1998-12-03 | Patinor As | Method of forming diamond-like carbon coating in vacuum |
| RU2191842C2 (ru) * | 2000-08-18 | 2002-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Материал на основе никелида титана с эффектом памяти формы |
| RU2240376C1 (ru) * | 2003-05-22 | 2004-11-20 | Ооо "Альбатэк" | Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме |
| EP1985584A1 (en) * | 2006-01-13 | 2008-10-29 | National Academy of Sciences of Ukraine | Method for producing a carbon-containing material by carbon electron-beam vaporisation in a vacuum and a subsequent condensation thereof on a substrate and a device for carrying out said method |
| RU2554773C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно- производственный центр "Технополис" | Материал бактерицидного покрытия |
-
2017
- 2017-04-13 RU RU2017112772A patent/RU2651836C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2095464C1 (ru) * | 1996-01-12 | 1997-11-10 | Акционерное общество закрытого типа "Тетра" | Биокарбон, способ его получения и устройство для его осуществления |
| EA199800617A1 (ru) * | 1996-01-12 | 1999-04-29 | Тетранова Лтд | Тетракарбон |
| WO1998054376A1 (en) * | 1997-05-30 | 1998-12-03 | Patinor As | Method of forming diamond-like carbon coating in vacuum |
| US6261424B1 (en) * | 1997-05-30 | 2001-07-17 | Patinor As | Method of forming diamond-like carbon coating in vacuum |
| RU2191842C2 (ru) * | 2000-08-18 | 2002-10-27 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Материал на основе никелида титана с эффектом памяти формы |
| RU2240376C1 (ru) * | 2003-05-22 | 2004-11-20 | Ооо "Альбатэк" | Способ формирования сверхтвердого аморфного углеродного покрытия в вакууме |
| EP1985584A1 (en) * | 2006-01-13 | 2008-10-29 | National Academy of Sciences of Ukraine | Method for producing a carbon-containing material by carbon electron-beam vaporisation in a vacuum and a subsequent condensation thereof on a substrate and a device for carrying out said method |
| RU2554773C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно- производственный центр "Технополис" | Материал бактерицидного покрытия |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2809240C1 (ru) * | 2023-04-05 | 2023-12-08 | Илья Алексеевич Завидовский | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на металлические, полимерные и текстильные изделия медицинского назначения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lei et al. | Antibacterial activities and biocompatibilities of Ti-Ag alloys prepared by spark plasma sintering and acid etching | |
| US7803234B2 (en) | Surface treated shape memory materials and methods for making same | |
| US5474797A (en) | Bactericidal coatings for implants | |
| Sarraf et al. | Highly-ordered TiO2 nanotubes decorated with Ag2O nanoparticles for improved biofunctionality of Ti6Al4V | |
| Fiedler et al. | Copper and silver ion implantation of aluminium oxide-blasted titanium surfaces: proliferative response of osteoblasts and antibacterial effects | |
| Fordham et al. | Silver as a bactericidal coating for biomedical implants | |
| Tsai et al. | Characterization and antibacterial performance of bioactive Ti–Zn–O coatings deposited on titanium implants | |
| US11577006B2 (en) | Bioimplant | |
| Jeong et al. | Bacterial attachment on titanium surfaces is dependent on topography and chemical changes induced by nonthermal atmospheric pressure plasma | |
| Chen et al. | Improvement in antibacterial properties and cytocompatibility of titanium by fluorine and oxygen dual plasma-based surface modification | |
| US20130252021A1 (en) | Antibacterial coating for an implant and method for producing said coating | |
| Lu et al. | Enhanced osteogenic and selective antibacterial activities on micro-/nano-structured carbon fiber reinforced polyetheretherketone | |
| Jamesh et al. | Evaluation of corrosion resistance and cytocompatibility of graded metal carbon film on Ti and NiTi prepared by hybrid cathodic arc/glow discharge plasma-assisted chemical vapor deposition | |
| Chu et al. | Surface design of biodegradable magnesium alloys for biomedical applications | |
| Wang et al. | Synergistic effects of titania nanotubes and silicon to enhance the osteogenic activity | |
| RU2697855C1 (ru) | Способ нанесения покрытия на устройства и инструменты для остеосинтеза, ортопедические имплантаты из металла | |
| CN110042392A (zh) | 一种医用植入体表面兼具优良生物相容性和抗菌性复合涂层的制备方法 | |
| Merker et al. | Antimicrobial propensity of ultrananocrystalline diamond films with embedded silver nanodroplets | |
| US20130030361A1 (en) | Coated medical implant | |
| RU2632706C1 (ru) | Способ нанесения антиадгезивного антибактериального покрытия на ортопедические имплантаты из титана и нержавеющей стали | |
| CN111733436A (zh) | 一种银碘表面修饰的钛合金植入物及其制备方法 | |
| Bhattacharjee et al. | Titania (TiO 2) nanotube surfaces doped with zinc and strontium for improved cell compatibility | |
| RU2651836C1 (ru) | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на изделия медицинского назначения из материала с термомеханической памятью формы | |
| CN111588904B (zh) | 含聚己内酯/聚维酮碘表层的载碘钛合金医用部件及其制作方法 | |
| RU2651837C1 (ru) | Способ нанесения антиадгезивного, биосовместимого и бактериостатичного покрытия на основе углерода на металлические, полимерные и текстильные изделия медицинского назначения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210414 |