利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法

本發明屬于醫療器械表面改性領域，尤其涉及一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法。

背景技術：

1、隨著生活節奏的加快，有不良的生活作息(吸煙、重度飲酒、喜愛高油脂類食物等)、病毒性肝炎、肝硬化、膽管結石等人群罹患膽道癌的比例愈來愈高，膽管癌在全球的患病率約為0.01％-0.46％，而這樣的比例呈現出了明顯的上升趨勢。更嚴重的是，由于缺乏明顯的早期癥狀和有效的標記物，膽管癌一般情況下都是在晚期時才確診，又因為其對于化療和放療的敏感性不佳，只有10％-20％的患者能夠接受手術切除治療，即使在手術切除后，3年和5年生存率仍然很低(分別為18％-52％和5％-31％)，對于這些患者膽道支架置入術已成為緩解疼痛、黃疸、膽管炎的主要姑息性治療手段。然而，現在臨床使用的自膨脹金屬支架和塑料支架，由于缺乏對膽管處腫瘤和細菌的抑制作用，從而致使其臨床上再狹窄率高，壽命短，性能遠遠達不到實際需求。

2、臨床中對腫瘤的熱消融、光熱抗菌等過高熱治療方案已經逐漸進入人們的視野。金納米顆粒、碳納米管等材料具有較好的光熱效應，但是，由于其成本高、制備工藝復雜、紅外波段光熱效應并不突出等原因，無法在臨床醫療上大規模使用。

3、磁控濺射技術中存在一項斜入射沉積方法，當基體材料平面與靶材形成一定角度時，濺射沉積到基體材料平面的原子剛開始隨機排布形成一個均勻的、只有幾個或十幾個納米厚度的薄層，較高的擴散能壘與較低的粒子能量使其不能充分的擴散，沉積原子的層間跳躍也因此減弱而在基體材料上形成一個個的島狀納米顆粒，隨著沉積時間的延長，島狀納米顆粒逐漸長大，形成獨特的、垂直于基底表面生長的、大小可控的島狀結構納米顆粒薄膜。在采用紅外光照射這些島狀結構納米顆粒薄膜時，島狀結構納米顆粒之間會產生“表面等離子體激元共振”的“間隙振蕩模式”而導致對紅外光的強吸收，島狀結構納米顆粒間的空隙和其較大的表面積形成的“陷光結構”又增加了光傳播的光程和與材料的接觸面積，最終二者協同實現了薄膜在紅外波段極強的光熱效應。

技術實現思路

1、針對現有臨床問題，本發明提供一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法。

2、本發明的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟1：原料準備：膽道支架、過渡族金屬靶材、純度≥99.999％氮氣、純度≥99.999％氬氣。

4、步驟2：將膽道支架安放于帶有轉軸的樣品夾具中，支架露出一個切面，并將裝有膽道支架的樣品夾具安放于過渡族金屬靶材正面，膽道支架的切面相對于金屬靶材正面形成指定的夾角。

5、步驟3：通入氮氣和氬氣，在指定放電功率密度下采用磁控濺射技術沉積過渡族金屬氮化物，薄膜沉積到指定厚度后關閉電源，旋轉膽道支架至露出未沉積有薄膜的表面后再次開啟電源，待支架所有表面都沉積有薄膜并充分冷卻后即可得到沉積有島狀結構過渡族金屬氮化物納米陣列所組成薄膜的膽道支架。

6、進一步的，膽道支架為金屬膽道支架。

7、進一步的，過渡族金屬為鈦、鋯、鈮、鉭、釩中的一種。

8、進一步的，步驟2中膽道支架切面與過渡族金屬靶材正面形成的夾角為60°～85°。

9、進一步的，步驟3中氮氣與氬氣的流量比為1:8～1:5，總氣壓為0.50pa～0.75pa。

10、進一步的，步驟3中放電功率密度為2w/cm2～5w/cm2。

11、進一步的，步驟3中薄膜厚度為20nm～120nm。

12、本發明的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法制備得到的膽道支架，膽道支架表面的過渡族金屬氮化物薄膜為島狀結構；島狀結構過渡族金屬氮化物直徑為30nm～50nm，高為20nm～120nm，島狀結構過渡族金屬氮化物平均間距為20nm～40nm；島狀結構過渡族金屬氮化物垂直于膽道支架表面生長。

13、本發明和現有技術相比的有益技術效果為：

14、(1)本發明采用直流磁控濺射，利用高角度斜入射沉積過程中沉積原子的動力學行為，得到一種具有極強紅外響應的島狀結構過渡族金屬氮化物薄膜膽道支架；

15、(2)本發明得到的島狀結構過渡族金屬氮化物薄膜，其可以通過調整過渡族元素組成、沉積薄膜厚度，實現對800nm～1200nm紅外波段極強光熱響應的連續性調節；

16、(3)本發明得到的島狀結構過渡族金屬氮化物薄膜，其在紅外光照條件下可以達到99.8％的抗菌率和較強的抗癌特性；

17、(4)本發明得到的島狀結構過渡族金屬氮化物薄膜，其納米級厚度和適當的納米結構間距，賦予了薄膜與支架之間更優異的協同變形能力。

技術特征：

1.一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述膽道支架為金屬膽道支架。

3.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述過渡族金屬為鈦、鋯、鈮、鉭、釩中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟2中膽道支架切面與過渡族金屬靶材正面形成的夾角為60°～85°。

5.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3中氮氣與氬氣的流量比為1:8～1:5，總氣壓為0.50pa～0.75pa。

6.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3中放電功率密度為2w/cm2～5w/cm2。

7.根據權利要求1所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，其特征在于，所述步驟3中薄膜厚度為20nm～120nm。

8.根據權利要求1-7任一所述的一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法制備得到的膽道支架，其特征在于，膽道支架表面的過渡族金屬氮化物薄膜為島狀結構；島狀結構過渡族金屬氮化物直徑為30nm～50nm，高為20nm～120nm，島狀結構過渡族金屬氮化物平均間距為20nm～40nm；島狀結構過渡族金屬氮化物垂直于膽道支架表面生長。

技術總結
本發明公開了一種利用熱效應賦予膽道支架抗菌抗癌性能的薄膜的制備方法，具體為：原料準備：膽道支架、過渡族金屬靶材、高純度氮氣、高純度氬氣；將金屬膽道支架中心軸線與過渡族金屬靶材表面形成夾角，夾角的大小為60°～85°；通入高純氬氣和氮氣，采用磁控濺射技術進行薄膜沉積，放電功率密度為2W/cm2～5W/cm2，薄膜厚度為20nm～120nm；沉積過程結束并充分冷卻后可得到由島狀結構過渡族金屬氮化物的納米陣列所組成的薄膜。本發明制備出具有島狀結構過渡族金屬氮化物納米顆粒的薄膜并由此賦予膽道支架光熱抗癌、光熱抗菌的能力。

技術研發人員：冷永祥,魏龍君,楊懿
受保護的技術使用者：西南交通大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9