專利名稱：：紫外線活化的抗微生物表面的制作方法
技術領域：
：本發明涉及金屬涂布表面的光誘導活化，特別涉及所選金屬/金屬氧化物涂布表面的抗微生物性能的改善。
背景技術：
：金屬銀、氧化銀和銀鹽是高度有效的抗微生物劑，其通過殺死創傷部位的細菌和病毒而控制感染。銀離子通過在細胞壁內部形成不能溶解的化合物、阻斷呼吸鏈并且結合細菌DNA且使其變性從而防止復制以阻斷感染。4艮基抗孩丈生物劑(biocide)也表現出抗腐菌、某些常見霉菌和某些昆蟲(由于對昆蟲消化道內樣i生物的干擾)的-舌小生(Dorau,"/，2004)。離子化銀在約0.1ng/L的水平下認為是一種有效的殺細菌劑，而殺真菌活性則需要大約1.9jug/L的水平(Joyce-WohrmannandMustedt,1999)。銀離子使微生物細胞壁破裂并可通過將代謝無效的化合物結合于細胞通路而損害細胞受體。為了保持抗細菌生長的有效性，4艮離子必須以有效水平持續釋方文，以《更補償由于這些結合相互作用引起的有效濃度的減少。另一方面，釋放過高濃度的銀可危5害健康的哺乳動物細胞，因此制造抗微生物涂層時需要考慮釋放語。銀對大多數病原體表現抗微生物活性，且似乎沒有關于患者發生過每文反應的凈艮道(RussellandHugo,1994)。因此，考慮到體內裝置潛伏著嚴重感染的傾向，銀基涂層看來將成為在植入式醫療裝置表面上使用的候選材料。銀/氧化銀涂層的應用已包括嵌埋(imbed)有銀化合物的水凝膠、使用銀鹽和抗微生物化合物的濕化學、等離子體汽相沉積的4艮表面、鑄4艮以及4氐溫應用的4艮。遺憾的是，醫療裝置和植入物是用于初期細菌粘附和生物膜形成的理想表面。例如，瓣膜和導管在溫暖、潮濕、營養豐富的環境中才是供堅石更的表面。生物力莫一旦形成，則相J^消除。相比于處理游離的漂浮或浮游形式細菌所需的量，殺死固定于生物膜內的細菌需要1500倍以上濃度的抗樣t生物:逸劑。最近，耐抗生素細菌的涌現4吏人們再次將注意力集中在4艮和氧化銀的抗微生物性能上。盡管一些研究提出醫療裝置和植入物上的4艮保護表面可能的確是一種優選的抗感染方法，^旦仍然需要開發實用且長期有效的涂布方法(ToblerandWamer，2005)。大多數醫院獲得性血流感染與血管內裝置如中心靜脈導管的^f吏用有關。相比于病房患者，導管相關性血流感染在重癥監護病房(ICU)患者中更加頻繁地發生。估計在手術ICU中由于血流感染導致的死亡率高達35%。估計ICU獲得性血流感染使每個生存者的費用i曾力口了$40,000，其中<主卩完費用:^曾力口了$6，000(CDCPublication,2001)。在開發用于醫療才直入物中的抗菌涂層時至少應該考慮兩個重要的問題。銀基涂層的多發問題是銀從所涂布的基底剝落、脫皮或脫落。高水平4艮離子長期釋放可引起局部細胞死亡或壞死。例如，當瓣膜套嚢上的銀/氧化銀涂層似乎妨礙恰當愈合時，該特殊問題導致St.JudeMedical在2001年從市場召回了一批縫進式含銀心臟瓣膜套嚢。[FDAEnforcementReport000635，March29，2000]即使當醫療裝置上銀基涂層的粘附性足以避免引起細胞損傷時，抗微生物效應可能較弱和/或僅持續較短時間。例如，醫療植入物易于成為感染灶，因此將從可長期保持活性而對正常細月包無毒性的抗微生物涂層獲益。人們已經在努力制造醫療裝置上的醫學上可4妄受的抗纟效生物涂層。最常采用的涂布工藝是濺射、離子束輔助沉積(IBAD)，以及浸漬工藝。盡管存在其他應用4交少的4支術，這些商用方法中還沒有一種能提供既穩定又能相對較長時間抗微生物的涂層。對這些工藝的缺點進行簡單總結。濺射和IBAD法比較類似，只是IBAD另外采用了4是供較密涂層的離子束。在IBAD工藝中，離子朝向抗樣i生物材^l"如4艮耙標而加速。當離子擊中靶標時，單個的銀原子被"敲落"。銀原子與等離子體中的氧反應并定向于基底而沉積。該技術的問題包括控制發生反應形成AgO的百分比(抗微生物活化形式的4艮)、可量測性(scalability)以及缺乏良好的粘附性(其為人們最關心的問題)。當通過濺射制造涂層時，持續良好的粘附是較常遇到的困難之一。相比于其他方法如離子等離子體沉積，濺射是一種低能量工藝。因此，入射的離子不具有安全注入表面內的足夠能量。在解決該問題的嘗試中，抗微生物涂層的濺射通常需要基底表面上的種子層，以獲得更適合的粘附。在靜止條件下，濺射可產生可接受的粘附膜，但如果基底扭轉、彎曲或在體內暴露于細菌，如軟組織修復裝置所遇到的，則涂層有專交高的可能性發生脫層并隨后將金屬顆粒釋力文于7體內。銀顆粒是嚴重的問題，因為集中在一個區域內的大量銀可引起壞死。控制AgO的實際百分比還可引起濺射法的顯著問題，因為為了作為有效的抗孩吏生物劑發揮作用，涂層需要包含4交大百分比的AgO/Ag20。單態氧的生成也被認為非常重要，由于其自由基性質，幾年來已知其4是供抗微生物活性(Kumar,a"/.,2005)。當制造商品化數量的涂布裝置時，可量測性也是濺射法考慮的問題。即使當粘附不是需要考慮的顯著問題時，也只能通過可量測性來實現費用的減少。濺射工藝不適于大規模生產(其需要復雜的固定裝置、較小的分散能力)，這是因為某些部件需要非常接近靶標并且由于靶標大小的局限性。賊射是一種極慢的工藝，具有通常每分鐘幾埃的沉積速率。除了將非反應性Ag20轉化為AgO所必需的后處理之外，這導致每個沉積循環的加工時間較長。在任何時候可加工的區域通常限制為20-100平方英寸。因此，不僅在經濟上阻礙成比例擴大賊射工藝，從實際角度看，在物理上也是不可能的。浸漬工藝是另一種將抗微生物劑(無論是基于銀還是基于非銀物質)沉積于醫療裝置表面上的方法。將液基涂層沉積于基底上的工藝非常復雜。該技術的主要問題是鑒定活性持續較久的可溶性抗微生物劑以及避免該試劑與基底的粘附不均勻。基底表面上的涂層不均勻通常是不可接受的，通過浸漬工藝，表面的潤濕最多是隨機且不規則的。這造成某些區域缺乏任何抗微生物涂層，成為感染和生物膜形成的繁殖地。人們已將部分注意力4殳入到改良抗」微生物涂層表面上，希望增加抗微生物活性。離子束已經用來將紋理(texture)刻入植入物、腦積水分流器、經皮連接器、矯形假體的表面內。式樣可以為小至lium的孔洞、圓柱、圓推或角錐。椐稱這些增加的式樣可將裝置表面面積增大20倍，乂人而增加沉積涂層的拔卩微生物活性，如在U.S.Pat.No.5,383,934中戶斤表明的。本領域中的不足之處抗孩i生物材并+的沉積通常<又限于少數幾種用于制造4艮和氧化4艮涂層的方法。這些方法中的每一種均具有嚴重的不足，還沒有開發出一種方法可有效地制造用于醫療裝置和儀器表面上所必需的高度粘附且平均分布的抗孩史生物膜。本領域工藝如濺射、浸漬和離子束輔助沉積(IBAD)的電流狀態，產生對彈性基底具有有限粘附力的涂層。增加多層底涂層以提供粘附力不僅會增加加工時間和費用，而且會增加可能并不需要的厚度。有廣泛活性的抗;微生物膜的需求，已經為人熟知。在使用醫療裝置的情況下，涂層也必須符合體內4吏用的安全標準。
發明內容除了無效涂布工藝的相關問題和抗菌涂層與抗細菌涂層4交差的基底粘附之外，本發明特別解決了抗微生物(抗菌)涂層中的低活性問題。能抵抗從基底表面剝落和脫落的高度抗樣i生物活性涂層可通過已披露的利用離子等離子體沉積(IPD)結合紫外(UV)光的工藝而制造。通過將受控IPD沉積的金屬涂層表面暴露于紫外光已經獲得具有出乎意料改善的抗微生物活性的涂層。一個完全意外的發現是，幾種最初表現出極低抗微生物活性或并無抗微生物活性的高粘附性金屬涂層當暴露于200-400nm范圍內的紫外光時可被活化；在某些情況下，僅在暴露于紫外光后才表現出抗微生物活性。本發明部分以基于IPD法的開發為基石出，該方法產生具有優良粘附性的可預測涂層結構，使得特別希望將這些涂層用于植入性醫療裝置上。該方法才是供了用于在才直入物如瓣膜和留置導管內使用的抗孩t生物涂層，該涂層能夠以多層抗孩i生物或抗樣i生物活性材料沉積于金屬和非金屬基底上。所述層可以相對4交薄，例如在100nm的范圍內，因此可降低生產費用而無損期望的抗;徵生物活性。已經開發了改良的IPD/UV法用于制備抗樣史生物金屬涂層，該涂層具有顯著增強的抗-微生物活性。該涂層特別適用于醫療應用中采用的裝置和材料上。該涂層不會剝落或脫落，這對于利用電沉積或磁控管濺射制造的涂層是常見的。由于剝落或脫落不再成為問題，在應用于聚合物和多種金屬的涂層上將保持抗微生物活性。此外，相比于現存的抗孩i生物涂層，該涂層表現出顯著改善的抗孩吏生物活性。本發明的抗微生物涂層可用于金屬和聚合物，其為用于醫療裝置如導管、支架和塑料植入物的優選材料。本發明提供了特別適用于用在人體內或獸醫應用的醫療裝置上的涂層。用于制造該涂層的IPD/UV法經濟合算，且提供了高質量的涂層。定義PVD是氣相中的薄膜沉積工藝，其中，在真空中將原材料物理地轉移至基底，而不涉及4壬4可化學反應。這種類型的沉積包4舌熱蒸鍍電子束沉積和濺射沉積。IPD工藝是物理氣相沉積的組成部分(sub-segment)。大茅貞4立(macrosandmacroparticles)沖旨的是大于單個離子的茅貞粒。較小的大顆粒指的是從兩個原子至約100nm的顆粒(可替代地，10納米-顆粒)。中等大顆粒指的是lOOnm至約1孩史米的顆粒。較大的大顆粒指的是大于l樣丈米的顆粒。抗微生物指的是化合物破壞微生物、阻止其發育、或抑制其致病作用的能力，如在本文中^f吏用的，旨在應用于細菌、酵母菌以及其他真菌。如在本文所述實驗和方法的情況下使用的，IPD指的是離子等離子體沉積工藝，其在乾材料上應用改良的受控陰極弧光放電而生成高能化等離子體。IPD與其他人闡述的常規陰極弧光工藝的區別在于所沉積顆粒的大小高度受控。如在本文中使用的術語"大約"，用來表示指明的數字不必是精確的，而是可能比通過所采用的特定步驟或方法確定數字高或低10%以內。如在權利要求中使用的術語"一個"不是為了限制單一種類。如在本文中^f吏用的，"基本沒有"并非一定表示完全沒有；而是存在物質的量將不會顯著影響該物質不存在時需要的性能。圖1是IPD裝置的示意圖。靶物質(1)、^皮涂布的基底(2)、用于移動基底^妄近和遠離把標的裝置(3)、真空室(4)、用于靶標的電源(5)。圖2是IPD裝置的另一個實施例。靶物質(1)、帔涂布的基底(2)、用于移動基底4妄近和遠離革巴標的裝置(3)、真空室(4)、用于耙標的電源(5)、控制弧速度的裝置(6)。ii圖3是用于改良IPD/UV裝置的結構的實例，該裝置用于將粘附性的高度抗樣i生物涂層沉積于基底上。該裝置將圖1和/或圖2的特征與放射源(7)合并以輸入選定波長下的紫外光。具體實施例方式本發明涉及紫外線照射與高度受控IPD條件結合使用以獲得穩定的高度抗菌涂布基底。正是用于大顆4立沉積的IPD法與釆用特定波長紫外(UV)光的發現的結合，提供了本發明的獨特方面。表面涂層抗-微生物活性的顯著改善基于所沉積物質的結構特征、控制IPD的方法以及該涂層表面的紫外光活化。通過該新方法制備的抗孩支生物涂層可由適于離子沉積的多種金屬中的4壬何一種或其組合而沉積。元素包4舌那些原子序凄t大于21且密度大于4.5g/cm2的元素，侈'B口Ti、Zr、Cr、Co、Ni、Mo、Pd、Ag、Hf、Ta、W、Ir、Pt、Sn、Bi、Zn、Au及這些金屬的合金和化合物。為了商品化的生物學應用，銀、銅、金、鈥和鉿是優選使用的金屬。靶材料還可包括AgO、TiO、Ti02、CuO、HfN及4艮、銅和鈦的較高氧化形式，相比于這些金屬的較低氧化物，其在某些情形下可能更能高度"J氐抗-徵生物。所4皮露的IPD-UV工藝利用可調性控制裝置4是供高度貼合的、粘附性的、較薄的、高度抗;微生物涂層，所述控制裝置可提供通常在醫療應用中所必需的范圍內的抗微生物活性。某些沉積的金屬，例如表面膜沉積的二氧化鈥(Ti02)，當通過常^L沉積或標準等離子弧沉積進行沉積時，不表現抗農i生物活性。本文中描述的沉積/表面活化法提供了抗微生物活性表面，如在4吏用IPD/UV工藝的實施例中所i正實的。最初對于Ti02表面的抗微:生物無活性的是抗微生物無活性Ti02膜12現在已經利用改良的離子沉積法制造了高粘附'1"生抗微生物涂層。該工藝利用與暴露于紫外(uv)光中的基底相結合的受控沉積系統。當系統中存在氧氣時，所披露的改良IPD工藝本身即生成顯著水平的UV光子和高能量離子。從源(靶標)發射的UV能量的光語通過所采用的一種或多種特定金屬或合金而確定。高能量的庫侖爆炸激發了注入含較寬UV能量范圍的腔室內的雙原子氧(02)氣，使基態氧中的兩個氧原子分離，產生單態氧。基態氧是三態，其中至少兩個電子庫九道是不成》十且平4亍的(Foote,1995)。單態氧是單態分子(0*)，其經過電子自旋翻轉而與氧原子中的所有電子成對。因為三態氧是順磁的而單態氧僅有輕微磁性，因此出現了成鍵性能中的一些差異。最外側電子對為平行自旋(以個卞表示)的分子處于"三態，，狀態；而最外側電子對為反向平行自^走(以卞4表示)的分子則處于"單態，，狀態。基態氧處于三態狀態，通過302中的上標"3"表示，其兩個不成對電子為平行自旋，4艮據物理化學的規則，該特征不允許其與大多數分子反應。因此，基態或三態氧并不是非常活潑。然而，三態氧可通過增加能量而激活并轉化為活性氧。觀察到的關于〗壬何元素的i普線的相對強度依賴于光源和激發條件。因此，即使在特定實驗中觀察到的相對強度經調整對光譜儀和檢測儀敏感性的波長依賴性進行校正，該強度通常不同于過去觀察到或編纂物中列表示出的(如表l-3中示出的)相對強度。低于242nm波長的紫外線將分子氧裂解為原子氧。當高能激發的單個氧原子遇到分子氧時，可由三個氧分子的鍵合而形成臭氧(03)。UV區中的較短波長匹配多個水平的單態氧激發，引起電子13軌道結構的獨特變形。在較高能級下，也可能將電子從氧軌道激發到較高能級，引起180-200nm范圍內的高效吸收，即"Schumann-Runge帶，，(^鄰:〃eartholjservatory.nasa,gov/Library/ChemistrySunlight/)。IPD工藝中采用的每一個靶標均具有其自己的光"i普吸收和發射譜，并且能夠在UV范圍內產生能量以提供單態氧形成必需的能量。下面列出了與一組代表性難熔金屬組相關的代表性真空發射譜線。如所示出的，4艮和銅弧在Schumann-Runge帶內產生UV，而鈦具有專交高的UV范圍，其仍然足以產生單態氧。所示出的頻率>^人原子的第一激發級選定，并以相對強度示出。未列出較不顯著的波長，示出相對強度僅是為了表示160nm-140nm的近UV范圍內的較強發射(http:〃phvsics.nist.gov/cgi-bin/AtData/mainasdX表1真空中的4艮弧發射i普<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2真空中的銅弧發射譜銅1波長相對Vac.(nm)強度165.53230168.80930169.10830170.38430171.33650172.56650174.15750177.482200182.535100216.5771300217.9621600218.2401700220.0271700220.0441300222.6392100229.4552500230.3831000239.336250015表3真空中的鈦弧發射譜鈦1波長相對Vac.(nm)強度227.7401130228.0669190230.0567150230.3457140230.6397190238.524635由于涉及到高能量，單態氧的活化是IPD工藝中所固有的。對于某些材津+如氧化纟艮，其通過增加抗纟效生物活性氧化物(AgO)的量足以傳遞有限的抗微生物活性。對于其他沉積表面例如CuO、TiO或Ti02,可采用另一種活化單態形式的模式而獲得抗微生物活性。已經發現，采用選定的紫外光波長將激發這些金屬和金屬氧化物，其將氧提高到單態狀態，從而生成具有新型或增強抗微生物性能的涂布表面。相比于傳統IPD沉積，IPD/UV工藝可將達至少20%以上的雙原子氧或氮包含于涂布表面內。在將紫外光導入等離子體內之前通過首先生成富氧或富氮的等離子體來提高氧或氮的含量。這使得雙原子氧或氮以穩定形式摻入基底表面中。由于單態氧或氮(其由雙原子氧或氮的離解而產生)的存在，產生了增強的抗;微生物活性。人們已經i人識到，相對于通常用于涂布工藝的其他方法，IPD工藝經改良可提供多種優勢。等離子體弧工藝的幾個基本特征已經加以改良并用于開發IPD/UV工藝。由于受控顆粒大小和顯著增加的抗微生物活性，現在可制備表面積增加的獨特涂層。除了4艮/氧化4艮之外，還制備了幾種金屬/金屬氧化物涂布的基底，并已證實其具有新型或增強的抗;徵生物性能。等離子體沉積工藝由靶標釋放分子，其以不同大小的簇和單個原子沉積于靶表面上。涂布過程中的顯著趨勢為調整條件以減小大顆粒沉積的密度和tt量，乂人而生成更干凈且更均勻的月莫。在工業中傳統3見點是大顆4立通常對沉積膜的質量有害。相反，本發明清楚;也例證了不僅在金屬上而且在塑料基底上增加大顆粒沉積從而獲得粘附性膜的優點，該膜可成為經照射而增強抗微生物活性的表面。還已發現，通常較高的大顆粒沉積速率形成低溫沉積，而較低的沉積速率則形成高溫沉積。因此，4交高的沉積速率在涂布熱每丈感材剩-如某些塑料時是有益的。IPD工藝中的電弧控制可用于較快的移動，其將形成較少且密度較低的大顆粒陣列而無需使用傳感器或濾器；或用于較慢的移動，其將形成數量較多的較緊密填充的大顆粒。這種類型的控制還提供了一種選擇，即混合兩種模式以生成中等量的大顆粒或生成幾乎無大顆粒涂層隨后是大顆粒密集涂層。大顆粒的量可與可利用的銀的量直接相關，所述可利用的銀化合后形成AgO,從而輔助調節涂層有效期的能力。利用氣相沉積工藝而非IPD、電鍍或化學鍍將金屬粘附于塑料上常常引起原始基底某些物理性質的丟失。對于通過這些工藝沉積的大多數金屬而言，粘附依賴于鈦或鉻的走向層(strikelayer),如果該基底彎曲、扭轉或延展，其隨后甚至可能分層。在所述條件下，該IPD涂布工藝嵌入基底內，因此粘附不受隨后基底上機械壓力的影響。利用受4空沉積率，IPD可在j氐于多凄t氣相沉積工藝的溫度下實施，多凄t氣相沉積工藝要求預熱循環和輝光》文電，這二者常造成溫度超過200。C。大多數塑料在低于該溫度時熔解較好。IPD工藝可在低得多的溫度下實施，使低熔點塑料可有效涂布而對原始基底的規格無不良影響。這種低溫沉積通過控制金屬與氧反應的速率而實現。通過輸入分子氧或臭氧而使更多的氧可用于系統中的反應，從而使該裝置由于傳導性冷卻而保持較涼狀態并且由于碰撞而使離子減慢。相比于其他等離子體氣相沉積工藝和浸漬工藝，IPD將產量增加達30倍，同時獲得高密度和有利的抗孩么生物活性。所4皮露的用于沉積抗孩i生物涂層的改良IPD工藝的產量比傳統陰極弧高出達10倍。與傳統PVD和浸漬工藝不同的是，該IPD抗」微生物涂層可以按需要成比例擴大，且仍然獲得高產量，同時保持商業化操作所必需的涂層的質量和經濟實惠。IPD工藝提供的抗微生物涂層，在其他情形下是不易產生的，甚至在某些情形下，通過傳統PVD，是不可能產生的。一些實施例，不是為了限制，包括氧化銀、氧化銅或氮化鉿。相比由較昂貴工藝(例如由Burrell,"a/.(1995)描述的磁控濺射的抗;徵生物涂層)獲得的相當活性的但較厚的涂層，當用IPD法生產時的銀/氧化銀涂層具有較高的抗微生物活性。使用本發明所披露的IPD法而應用較薄的涂層(/人而加工時間專交短)，以獲得至少與4交厚膜中相同的抗孩爻生物活性。典型PVD和電鍍是視線沉積法，因此，沒有復雜的固定裝置，則難以涂布復雜且形狀奇怪的裝置，即^:具有恰當的固定裝置，可能還不能均勻的涂布該裝置。改良的IPD工藝提供了非視線涂布，但仍然保持涂層的抗微生物性質而無需采用復雜的固定裝置，因為該涂層易于貼合于部件。IPD涂布速率極快。由于在等離子體中獲得期望的抗微生物涂層的時間相對專交短，基底溫度不會升高極快或才及高，相對于其他需要冷卻步一驟或專交長沉積循環而獲得相同抗;微生物性能的涂布方法，這一點是具有優勢的。較快的涂布速率在商業上也具有吸引力，因為可能比用濺射、電鍍或IBAD加工的產量高出達10倍。該新型IPD/UV法和涂層為現存纟支術引入了幾方面的改善，包括采用較多/較少的大顆粒以控制抗微生物涂層活性的持續時間、采用反應性較強的氧以增加活性氧化4艮與非活性氧化4艮的比值(AgO/Ag20)、在沉積過程中釆用選定波長的UV光以激活單態氧、以及相比于現有技術能夠敷設較薄涂層同時保持相當的抗微生物性能。實施例下列實施例是為了闡述本發明和/或提供背景，而非為了進行限制。方法沉積涂層的抗微生物活性利用抑菌圈(ZOI)實驗進行檢測。將MuellerHinton瓊脂分倒入Petri皿內。用金黃色葡萄J求菌ATCC#25923菌苔接種前，4吏該瓊脂4反表面干燥。4矣種菌由BactrolDiscs(DifcoM.)制備，其按照生產商的說明書進行重組。接種后立即將待檢測的涂布材料置于瓊脂表面上。將該亞在37°C下培養24h。培養期后，測定ZOI并如下計算校正ZOI:校正ZOI=ZOI-與瓊脂接觸的檢測材料的直徑。提供實施例1-3作為用于如他人之前報道而制備的抗微生物涂層的背景4支術對比。本發明的沉積方法(參見實施例4，以及下列19等等)基于改良的IPD工藝，而之前7>開的實施例1-3中的^j"比步艱朵則利用'減射沉積。實施例1.橡膠上的濺射銀涂層的抗微生物活性該實施例按照美國專利第5,454,886號('886專利)中描述的涂布和4企測步驟而實施。其方法和4企測則4安照'886專利的實施例6中詳細i兌明的步驟而實施。金屬4艮利用》茲控濺射設施而沉積于橡膠Foley導管的2.5cm部分上。才喿作條件如下沉積速率為200A7min;氬工作氣壓為30mTorr;基底溫度與涂層金屬4艮熔點的比值T/Tm為0.30。在該實施例中，由于基底為圓形且較粗糙，因此入射角是可變的。也就是說，入射角圍繞圓周，以較精細的比例，越過無數表面形狀(feature)的邊和頂而變化。抗纟鼓生物效應通過抑菌圏實—驗4企測，與'866專利的實施例1(其中以登錄號為25923的金黃色葡萄J求菌作為測i式生物)中描述的實驗相同。與'886專利中才艮道的16mmZOI相比，抑菌圏(ZOI)在導管的管道周圍小于lmm。實施例2.橡膠上Teflon⑧上方的濺射銀涂層的抗微生物活性該實施例遵循已才艮道的用于制備按照美國專利第5,454,886號中實施例7通過DC》茲控濺射而涂布的Tefloi^涂布橡月交導管的步艱《。如已描述的，抗樣史生物測試利用金黃色葡萄；求菌而實施。Teflon涂布的橡月交Foley導管通過在表面上DC,茲控濺射純度為99.99%的4艮而進4亍涂布，涂布條4牛i口下功率0.5kW、40mTorrAr/02、20。C的初始基底溫度、陰才及/陽才及3巨離為100mm、以及300nm的最終膜厚度。工作氣體是商品化Ar和99/lwt%Ar/02。20涂層的抗樣i生物效應通過'886專利的實施例7中所述的ZOI進4亍才企測。將MuellerHinton瓊脂分倒入Petri皿內。用金黃色葡萄球菌ATCC#25923菌苔4妄種前，4吏該瓊脂4反表面干燥。接種菌由BactrolDiscs(DifcoM.)制備，其4妄照生產商的i兌明書進4亍重組。4妄種后立即將待檢測的涂布材料置于瓊脂表面上。將該皿在37。C培養24h。培養期后，測定抑菌圏并計算4交正抑菌圏(4交正抑菌圏=抑菌圈-與瓊脂接觸的檢測材料的直徑)。未涂布的樣品未顯示出抑菌圏。'866專利實施例7中報道的利用40mTorr的工作氣壓在99/lwt%Ar/02中濺射的導管4交正ZOI為11mm，與之相比，涂布才羊品表現出的ZOI小于1mm,實施例3.賊射的抗4效生物確艮涂層該實施例按照'866專利的實施例11中所述步驟而實施。用于該實施例的條件包4舌RF》茲控功率0.5kW、壓力40mTorr、陽才及/陰才及3巨離100mm、20°C。在上文所列出的條件下，當采用氬和20wt。/。氧作為工作氣體來濺射抗孩支生物涂層時，抑菌圈從0-2mm不等，與之相比'866專利實施例11中凈艮道的ZOI為6-12mm不等。實施例4.IPD涂層內大顆粒密度的控制在IPD步驟中對距離/電流關系的控制，決定著沉積大顆粒的凄t量和大小。基底3巨源(輩巴標)越近，基底上存在的大顆粒就越多。當大顆粒乂人耙標射出時，出現發射現象。因此，飛行的時間越長，,人該顆粒發射的物質越多。通過電流還可以控制大顆粒的密度，因為較高的電流或者將電流限制恰好在弧裂解前的水平可能會形成更多且更大的大顆粒。21能夠移動基底靠近或遠離靶標(陰極)的動力裝置用來首先沉積基本無大顆粒的膜。這為底涂層提供了良好的粘附性能。隨后通過4吏基底更4妄近耙標來沉積更多的大顆粒密集膜。與相對無大顆粒的膜相比，大顆粒密集的表面具有提高了的抗微生物活性。圖l示出了IPD裝置，其表明可如何移動基底相對于靶標的位置。IPD在氧氣氛中實施。大顆并立的大小還可通過采用可變IPD電源而加以控制，該可變IPD電源經配置可充分減慢(或加快)電弧速度。電弧運行速度與產生的大顆粒的量直接相關。基本上，減慢靶標(陰極)表面上的電弧速度將使其產生更多的大顆粒，可用來增加大顆粒的密度。相反，提高電弧在陰極上的速度將降低大顆粒的產量，從而提供較多高能離子，其可嵌入基底表面內而形成更好的粘附。圖2示出了IPD裝置的結構，包括對電弧速度以及基底相對于靶標位置的控制。提高和降低電弧的運行速度，可通過適合的裝置例如美國專利No.6,936,145描述的枳4戒開關而控制。該開關切4奐電流至革巴標上的兩個或多個點，是一種速度控制方法的實例，然而還可采用其他控制方法。電弧速度的提高和降低可實現基本無大顆粒膜的沉積(無內部移動)用于粘附，隨后通過控制電弧速度直4妻沉積大顆粒密集的膜。實施例5.增加抗微生物膜中的AgOIPD/UV結合法的優勢在于IPD工藝本身可加以調整，從而有更多氧和金屬離子可用于形成抗微生物膜時的組合物。當通過紫外光活化時，IPD膜具有顯著增強的抗微生物活性。當在氧氣氛中實施IPD時，控制等離子弧速度(見圖2)可充分^是供100%的離子化氧等離子體。通過將臭氧而非雙原子氧注射入系統內可以進一步增加等離子體中單態氧的百分比。除了IPD能夠從靶標產生高度離22子化的澆鑄流(即比起其他方法可產生較多的AgO),以及將沉積表面暴露于UV光中之外，氧的存在引起金屬/金屬氧化物涂布表面抗;微生物活性的顯著改善。實施例6.IPD沉積的Ag、Ti和Cu涂層的紫外活化在沉積過程中或在沉積過程后另外采用UV光激活4艮/氧化名艮沉積涂層中的單態氧。氧化銀可能還原(relax)為Ag20,氧化4艮的較穩定形式。UV光還可用來活化Ti/TK)2和Cu/CuO涂層。對于銀基表面，UV光定位于系統內以將沉積的Ag20轉化為AgO。UV光可/人真空室內的源供給(圖3),當該涂布基底/人腔室取出后，UV光可由外部源供纟會。如實施例4中所述利用IPD工藝用100nm的Ag、AgO和Ag20的組合物涂布玻璃基底。樣品通過抑菌圏(ZOI)實驗在含金黃色葡萄3求菌的胰酶大豆瓊脂上進行4企測。將涂布樣品的一半在不暴露于廣的情況下于37。C培養；另一半則在暴露于200-400nm范圍的紫外光后于37。C培養。培養24hr后，未暴露于UV的樣品表現出的ZOI達6mm。暴露于UV光的樣品表現出的抑菌圈達12mm，見表4。如實施例4中所述利用IPD工藝用100nm的Ti、TiO和Ti02的組合物涂布玻璃基底。涂布樣品的抗微生物性能采用抑菌圏實驗在含金黃色葡萄球菌的胰酶大豆瓊脂上進行檢測。將一半樣品在不暴露于光的情況下于37。C培養；另一半則在暴露于300-400nm范圍內的藍黑光(BLB)后于37。C培養。培養24hr后，未暴露于BLB的樣品未表現抑菌圏。暴露于BLB的樣品表現出的抑菌圈達12mm,見表4。利用IPD工藝用lOOnm的Cu、CuO和Cu20的組合物涂布磁:璃基底。樣品通過ZOI在含金黃色葡萄球菌的胰酶大豆瓊脂上進行檢測。將一半樣品在不暴露于光的情況下于37。C培養；另一半則在暴露于200-400nm范圍的UV光后于37。C培養。培養24hr后，未暴露于UV的樣品未表現出ZOI。暴露于UV的樣品均表現出ZOI。該ZOI比4艮基涂層增力卩了2倍。對Ti基涂層和Cu基涂層的UV處理產生與Ag基涂層相當的抗菌活性，其中不同于4艮涂層的是，在UV處理前未^見察到活性。見表4。表4金屬組合涂層厚度光波長微生物ZOI(24hr)Ti、TiO、Ti02lOOnm無金黃色葡萄球菌無腦腦無白色念i朱菌無訓nm300-400nm金黃色葡萄球菌12mm訓腦300-400nm白色念珠菌12mmCu、CuO、Cu20腦nm無金黃色葡萄球菌無腦nm無白色念J朱菌無畫證200-400nm金黃色葡萄球菌12mm圃nm200-400nm白色念珠菌12mmAg、AgO、Ag20IOO腦無金黃色葡萄球菌6mm腦nm無白色念珠菌6mmioo腦200-400nm金黃色葡萄球菌12mmlOOnm200-400nm白色念J朱菌12mm如上所示計算ZOI。該校正ZOI不能與Burrell，etal.(1995)中才艮道的ZOI計算數據相比較，后者通過觀察到的抑菌圏的尺寸減去基底的尺寸而測定。24參考文獻B.Dorau,R.Arango,F.GreenIII,"AninvestigationintothePotentialofIonicSilverasaWoodPreservative"G.Salama,J.Abramson,"SilverionstriggerCareleasebyactingattheapparentphysiologicalreleasesiteinsarcoplasmicretieulum"，JBiolChem.1984Nov10;259(21):13363-9〗A.D.Russell,W.B.Hugo,"AntimicrobialActivityandActionofSilver,"ProgressinMedicinalChemistry.Vol.3，G.P.Ellis&D.K.Luscombe,ed.,ElsevierScienceB.V"(1994)D.Tobler,LWarner,"NanotechSilverFightsMicrobesinMedicalDevices",MedicalDevice&DiagnosticIndustryMagazine,May2005B薦ll,etal.，U.S.Pat.No.5,454,886(1995)Foote,C.S.;(1995)Propertiesandreactionsof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