一种抗生物组织黏附涂层及其制备方法和应用

本发明属于微创医疗器械，具体涉及一种抗生物组织黏附涂层及其制备方法和应用。

背景技术：

1、超声手术电刀属于新型微创手术器具。其主要将高频电信号转变为高频振动的机械能，使得刀头具有高频振动的效果。高频振动的刀头接触到组织时，其高频振动会带动组织细胞振动，使得组织细胞间的水分迅速加热并气化，形成许多细小的气泡，这些气泡会迅速膨胀并破裂，产生微小的爆炸并实现切割组织的效果。同时，在高频振动以及气泡爆炸的过程中会产生大量的热，而这种热效应可以使组织细胞蛋白质变性脱水从而凝固。故超声手术电刀同时具备切割和止血功能，其止血效果好、操作简单，不仅较少了手术时间同时降低并发症发生概率，故目前广泛使用。

2、但由于超声电刀工作时，能够让细胞组织受高温脱水变形的特性，故手术时组织的结痂物会粘附在刀片表面形成碳化粘附更牢固，会出现刀头结痂较厚而降低高频振动的效果。与刀头粘附的组织会在切割过程中导致血管破裂的现象，从而影响手术进程并危害患者生命安全。此外，结痂后的超声手术刀会干扰医生视线从而降低手术精度。因此，需要寻找方法解决超声手术刀的组织粘附问题，来提高其在手术中的效率以及安全性。

3、对于抗组织粘附性能的提升，主要思路是在超声手术刀上制备出高粗糙度或者在其表面获得低表面能的涂层来实现疏水性能的提升，从而来提高其抗组织粘附性能，具体的解决方式有如下三种：刀片表面结构改性、刀片表面涂层改性、表面结构—涂层改性。包括类似于采用激光加工制备出仿荷花结构、采用磁控溅射沉积的方法来制备出抗粘附涂层。这些加工方法对加工精度要求较高，不能大规模生产。

4、阳极氧化工艺是一种成本低廉、简单的工艺，可以快速精确地在钛合金表面制备出具有微纳米结构的二氧化钛纳米管，满足其高粗糙度的要求。同时采用成本低廉的电泳沉积工艺，在二氧化钛纳米管表面制备出具有低表面能的聚四氟乙烯涂层，不仅提高了纳米管的性能，同时可以满足其获得抗粘附性能的润湿性要求。并可以通过调节制备参数，以满足不同条件下的需求。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明目的在于提供一种抗生物组织黏附涂层及其制备方法和应用，获得的涂层具有高疏水性、结合力、抗生物粘附等性能，可以适应微创手术应用环境。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供了一种抗生物组织黏附涂层，包括在钛合金基体表面构建的二氧化钛纳米管层和附着于二氧化钛纳米层的聚四氟乙烯层；

4、所述二氧化钛纳米管层的孔径为85.0-88.2nm，壁厚为3.1-3.4μm；

5、所述聚四氟乙烯层厚度为90-100nm。

6、第二方面，本发明提供了上述抗生物组织黏附涂层的制备方法，包括以下步骤：

7、s1：将钛合金基体进行清洗；

8、s2：将清洗后的钛合金基体在电解液中进行阳极氧化，然后经过清洗和无水乙醇浸泡构建二氧化钛纳米管层；

9、s3：将二氧化钛纳米管层在聚四氟乙烯分散乳溶液中进行电泳沉积在二氧化钛纳米管层附着聚四氟乙烯层；

10、s4：待附着聚四氟乙烯层后将基体进行烘烤得到抗生物组织黏附涂层。

11、作为优选，所述钛合金基体为tc4钛合金或铝合金。

12、作为优选，所述s1中清洗方法为：

13、在去离子水中加入金属清洗粉超声波清洗基体，用去离子水清洗残余金属清洗粉，然后用无水乙醇漂洗，用干燥压缩空气吹干。

14、作为优选，所述s2中电解液为含有0.1-07wt％氟化铵和1-7wt％去离子水的乙二醇溶液。

15、作为优选，所述s2中阳极氧化具体为：将清洗好的基体放置于阳极，将铂网放置于阴极；将阴阳极放入制备好的电解液中，控制阳极氧化电压60-110v，阳极氧化时间为3-30min。

16、作为优选，所述s3中聚四氟乙烯分散乳溶液浓度为5-25wt％。

17、作为优选，所述s3中电泳沉积具体为：

18、将制备好的二氧化钛纳米管放置于阳极，将石墨片放置于阴极；将阴阳极放入聚四氟乙烯分散乳溶液中，控制电泳沉积电压为30-120v，电泳沉积时间为5-120s。

19、作为优选，所述s4中烘烤温度为100-400℃，烘烤时间为0.1-1.5h。

20、第三方面，本发明提供了抗生物组织黏附涂层在超声手术刀中的应用。

21、至少含有以下有益技术效果：

22、1)本发明采用了低成本的阳极氧化工艺制备出具有微纳米结构的二氧化钛纳米管，同时采用了低成本的电泳沉积工艺，将聚四氟乙烯覆盖到二氧化钛纳米管表面获得了同时具备微纳米结构、低表面能的ptfe/tnt涂层。该涂层具有高疏水性、结合力、抗生物粘附等性能。

23、2)本发明通过控制二氧化钛纳米管的尺寸、电泳沉积的电压、时间以及烘烤温度，可以根据应用环境获得对应的疏水性、结合力和抗生物粘附性能，以适应微创手术应用环境。

24、3)本发明制备方法简单可以应用在多种钛合金表面，使用范围广，制作成本低，适用于工业生产。

技术特征：

1.一种抗生物组织黏附涂层，其特征在于，包括在钛合金基体表面构建的二氧化钛纳米管层和附着于二氧化钛纳米层的聚四氟乙烯层；

2.权利要求1所述的抗生物组织黏附涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述钛合金基体为tc4钛合金或铝合金。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s1中清洗方法为：

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s2中电解液为含有0.1-0.7wt％氟化铵和1-7wt％去离子水的乙二醇溶液。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述s2中阳极氧化具体为：将清洗好的基体放置于阳极，将铂网放置于阴极；将阴阳极放入制备好的电解液中，控制阳极氧化电压60-110v，阳极氧化时间为3-30min。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述s3中聚四氟乙烯分散乳溶液浓度为5-25wt％。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述s3中电泳沉积具体为：

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述s4中烘烤温度为300-400℃，烘烤时间为0.5-1.5h。

10.根据权利要求1所述的抗生物组织黏附涂层或权利要求2-9任一项所述的制备方法制得的抗生物组织黏附涂层在超声手术刀中的应用。

技术总结
本发明提供了一种抗生物组织黏附涂层及其制备方法和应用，属于微创医疗器械技术领域。在基体表面构建的二氧化钛纳米管层和附着于二氧化钛纳米层的聚四氟乙烯层得到抗生物组织黏附涂层；该涂层采用阳极氧化工艺在基体表面制备了具有微纳米结构的二氧化钛纳米管，通过电泳沉积的方法将聚四氟乙烯沉积到纳米管表面，再通过烘烤制备出具有疏水性、抗黏附性能的二氧化钛纳米管和聚四氟乙烯复合涂层；制备工艺简单成本低，而且该涂层具有高疏水性、结合力、抗生物粘附等性能，可以适应微创手术应用环境。

技术研发人员：代伟,卓靖豪,冯耿超,曾均浩
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/4