一种合金微结构抗菌表面的清洁方法

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种合金微结构抗菌表面的清洁方法。

背景技术：

手术过程中难以避免的细菌污染，临床治疗过程中器械污染是导致感染的主要原因之一。对于植入手术来说，术后通常会发生植入体附近组织感染，重者会导致植入手术失败。目前，采用具有抗菌功能的医疗器械能有效降低临床治疗过程中的感染风险。其中，多项研究表明，在合金表面加工出微结构，能有效降低材料表面的细菌粘附率。

尽管这些微结构能降低细菌粘附率，但是合金微结构抗菌表面均难以实现100％的抗细菌粘附，而不同患者个体由于免疫系统的差异性，即使较低浓度的细菌仍存在导致患者感染的风险。目前，主要是采用消毒和清洗的方式来清洁合金微结构抗菌表面，但是这些方式不但不能快速清洁合金微结构抗菌表面，还容易造成污染物残留在合金微结构抗菌表面上，导致清洁二次污染，对于一些大结构难清洁的表面和使用后的合金微结构抗菌表面，此问题更加突出。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种合金微结构抗菌表面的清洁方法，该方法能快速高效清洁合金微结构抗菌表面，使合金微结构抗菌表面具有高级别的清洁度。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种合金微结构抗菌表面的清洁方法，所述清洁步骤包括对合金微结构抗菌表面同时施加超声振动和气流冲击，所述超声振动和所述气流冲击协同处理后，获得清洁后的合金微结构抗菌表面。

进一步地，所述超声振动的频率是1～200khz，所述气流的喷出压力是1～100mpa，所述超声振动和所述气流冲击的协同处理时间是5～30min。

进一步地，所述清洁步骤之前，还包括清洗步骤，所述清洗步骤包括先将所述合金微结构抗菌表面置入无水乙醇中进行超声清洗，然后采用去离子水对所述合金微结构抗菌表面进行清洗。

进一步地，所述超声清洗的时间是5～20min，去离子水的清洗时间是5～20min。

进一步地，采用化学腐蚀法制得所述合金微结构抗菌表面，所述化学腐蚀法包括以下步骤：对合金表面进行抛光，采用浓度为0.1～10mol/l的酸溶液、碱溶液或者盐溶液，在0～150℃下对抛光后的合金表面进行0.1～24h的腐蚀处理。

进一步地，采用激光法制得所述合金微结构抗菌表面，所述激光法包括以下步骤：对合金表面进行抛光，采用脉宽小于10ps的超快激光，在能流密度0.1～2j/mm²条件下对抛光后的合金表面进行单次或者多次辐照，从而诱导出有序亚微米结构的的合金微结构抗菌表面或者无序纳米颗粒结构的合金微结构抗菌表面。

进一步地，采用压印法制得所述合金微结构抗菌表面，所述压印法包括以下步骤：对合金表面进行抛光，在0～600℃环境下对抛光后的合金表面进行压印成型。

进一步地，所述合金微结构抗菌表面的结构间隙小于0.7μm。

进一步地，抛光后的合金表面的粗糙度是ra<0.1微米。

本发明的一种合金微结构抗菌表面的清洁方法的有益效果：

(1)本发明通过超声振动和气流冲击协同处理，利用超声的多向振动性使细菌和污染物脱离合金微结构抗菌表面，以及利用气流冲击的吹力，将脱离合金微结构抗菌表面的细菌和污染物及时吹走，达到高效清除的效果，并且此方法为干清洁方法，避免了液体残留和反复污染的问题，对进一步降低合金微结构抗菌表面的细菌载量拥有积极的意义。

(2)本发明的清洁方法容易操作，能使合金微结构抗菌表面高效清洁，避免了低浓度细菌污染的存在，为医疗器械的重复利用奠定了高安全的基础。

附图说明

利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是一种有序亚微米结构的的不锈钢微结构抗菌表面的形貌图；

图2是一种无序纳米颗粒结构的不锈钢微结构抗菌表面的形貌图；

图3是细菌在合金微结构抗菌表面的粘附状态以及超声振动与气流冲击协同清洁合金微结构抗菌表面的示意图；

图4是抛光面清洁前的细菌粘附荧光图、实施例1方法清洁抛光面后的细菌粘附荧光图、不锈钢微结构抗菌表面清洁前的细菌粘附荧光图与实施例1方法清洁不锈钢微结构抗菌表面后的细菌粘附荧光图的各荧光图之间的对比图。

具体实施方式

结合以下实施例和附图对本发明作进一步描述。

实施例1

本实施例公开的一种不锈钢微结构抗菌表面的清洁方法，所述清洁步骤包括对不锈钢微结构抗菌表面同时施加200khz超声振动和100mpa气流冲击，所述超声振动和所述气流冲击协同处理后30min，获得清洁后的不锈钢微结构抗菌表面。其清洁原理如图3所示，清洁前，细菌粘附在微结构抗菌表面上，当进行清洁时，超声振动的振动力在上下方向上振动细菌，使得细菌脱离微结构抗菌表面，此时同时作用的气流将细菌吹走，这样能实现微结构抗菌表面的固/液污染物清洁，尤其是对于大结构难清理表面更是凸显其高效清洁能力。

优选地，所述清洁步骤之前，还包括清洗步骤，所述清洗包括先将不锈钢微结构抗菌表面置入无水乙醇中进行20min超声清洗，然后采用去离子水对所述不锈钢微结构抗菌表面进行20min清洗。

其中，所述不锈钢微结构抗菌表面的结构间隙小于0.7μm，采用激光法能制得所述不锈钢微结构抗菌表面，所述激光法包括以下步骤：对不锈钢表面进行抛光，具体地在采用脉宽200fs、波长1030nm和频率100khz的超快激光，在能流密度0.1～2j/mm²条件下对抛光后的不锈钢表面进行单次或者多次辐照，辐射轨迹为线阵列，线阵列间距为10μm，从而诱导出有序亚微米结构的的不锈钢微结构抗菌表面，或者辐射出无序纳米颗粒结构的不锈钢微结构抗菌表面，该方法制成了图1所示的有序亚微米结构的的不锈钢微结构抗菌表面的形貌，或图2所示的无序纳米颗粒结构的不锈钢微结构抗菌表面的形貌图。

其中，不锈钢表面抛光的具体操作是：利用树脂抛光垫，使用粒度0.5μm的金刚石抛光液，在5m/s线速度下对不锈钢进行抛光，抛光压强0.3mpa，抛光时间30min，抛光后表面粗糙的ra<0.1微米。

实施例2

本实施例公开的一种不锈钢微结构抗菌表面的清洁方法，所述清洁步骤包括对不锈钢微结构抗菌表面同时施加1khz超声振动和1mpa气流冲击，所述超声振动和所述气流冲击协同处理后5min，获得清洁后的不锈钢微结构抗菌表面。

优选地，所述清洁步骤之前，还包括清洗步骤，所述清洗包括先将不锈钢微结构抗菌表面置入无水乙醇中进行20min超声清洗，然后采用去离子水对所述不锈钢微结构抗菌表面进行20min清洗。

其中，所述不锈钢微结构抗菌表面的结构间隙小于0.7μm，采用激光法能制得所述不锈钢微结构抗菌表面，所述激光法包括以下步骤：对不锈钢表面进行抛光，采用脉宽300fs、波长1200nm和频率50khz的超快激光，在能流密度0.1j/mm²条件下对抛光后的不锈钢表面进行单次或者多次辐照，从而诱导出有序亚微米结构的的不锈钢微结构抗菌表面，或者辐射出无序纳米颗粒结构的不锈钢微结构抗菌表面。

其中，不锈钢表面抛光的具体操作是：利用树脂抛光垫，使用粒度0.25μm的氧化铝抛光颗粒，在3m/s线速度下对不锈钢进行抛光20min，抛光后表面粗糙的ra<0.1微米。

实施例3

本实施例公开的一种不锈钢微结构抗菌表面的清洁方法，所述清洁步骤包括对不锈钢微结构抗菌表面同时施加100khz超声振动和50mpa气流冲击，所述超声振动和所述气流冲击协同处理后20min，获得清洁后的不锈钢微结构抗菌表面。

优选地，所述清洁步骤之前，还包括清洗步骤，所述清洗包括先将不锈钢微结构抗菌表面置入无水乙醇中进行15min超声清洗，然后采用去离子水对所述不锈钢微结构抗菌表面进行15min清洗。

其中，所述不锈钢微结构抗菌表面的结构间隙小于0.7μm，采用激光法能制得所述不锈钢微结构抗菌表面，所述激光法包括以下步骤：对不锈钢表面进行抛光，采用脉宽100fs、波长500nm和频率90khz的超快激光，在能流密度2j/mm²条件下对抛光后的不锈钢表面进行单次或者多次辐照，从而诱导出有序亚微米结构的的不锈钢微结构抗菌表面，或者辐射出无序纳米颗粒结构的不锈钢微结构抗菌表面。

其中，不锈钢表面抛光的具体操作是：利用树脂抛光垫，使用粒度0.25μm的氧化铝抛光颗粒，在3m/s线速度下对不锈钢进行抛光20min，抛光后表面粗糙的ra<0.1微米。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于，该不锈钢微结构抗菌表面能够采用化学腐蚀法制得，所述化学腐蚀法包括以下步骤：对不锈钢表面进行抛光，采用浓度为0.1～10mol/l(优选为1mol/l)的酸溶液、碱溶液或者盐溶液，在0～150℃(优选80℃)下对抛光后的不锈钢表面进行0.1～24h(优选10min)的腐蚀处理，然后将其浸泡在去离子水中5min，其他清洁方法与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于，该不锈钢微结构抗菌表面能够采用压印法制得，所述压印法包括以下步骤：对不锈钢表面进行抛光，在0～600℃环境下对抛光后的不锈钢表面进行压印成型，具体地，将不锈钢合金加热至100～400℃(优选300℃)，保温5～20min(优选10min)，然后利用压印模进行压印，压印压强0.2～1mpa(优选0.5mpa)，下压后保持1min，然后卸载。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述的合金微结构抗菌表面是钛合金微结构抗菌表面，其他制备方法和清洁方法与实施例1相同，此处不再赘述。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处在于，所述的合金微结构抗菌表面是钛合金微结构抗菌表面，其他制备方法和清洁方法与实施例1相同，此处不再赘述。

细菌粘附性测试。

将具有完整结构的抛光面至于自然环境中1小时，制得其细菌粘附荧光图，然后采用实施例1的清洁方法(超声振动与气流冲击协同)来处理该抛光面，制得对应的细菌粘附荧光图。同理地，将具有完整结构的实施例1方法制得的不锈钢微结构抗菌表面至于自然环境中1小时，制得其细菌粘附荧光图，然后采用实施例1的清洁方法来处理该不锈钢微结构抗菌表面，制得制得对应的细菌粘附荧光图。综上，得到图4所示的荧光图对比图。

根据图4可知，微结构抗菌表面的细菌粘附率比抛光面的细菌粘附率低，而本发明清洁方法处理后的表面的细菌粘附率能大大降低，其中，不锈钢微结构抗菌表面的细菌粘附率能下降至1％，可见，本发明的合金微结构抗菌表面的清洁方法进一步降低抗菌表面细菌载量，从而进一步地确保医疗器械的使用安全性，对手术操作有重大意义。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。