CZ35461U1 - Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak - Google Patents
Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak Download PDFInfo
- Publication number
- CZ35461U1 CZ35461U1 CZ202139131U CZ202139131U CZ35461U1 CZ 35461 U1 CZ35461 U1 CZ 35461U1 CZ 202139131 U CZ202139131 U CZ 202139131U CZ 202139131 U CZ202139131 U CZ 202139131U CZ 35461 U1 CZ35461 U1 CZ 35461U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- protective
- antibacterial thin
- film coating
- antibacterial
- protective antibacterial
- Prior art date
Links
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
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- 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
- C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
- C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
-
- 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
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
- A61L2101/02—Inorganic materials
- A61L2101/26—Inorganic materials containing copper
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2420/00—Materials or methods for coatings medical devices
- A61L2420/04—Coatings containing a composite material such as inorganic/organic, i.e. material comprising different phases
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)
Description
Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak
Oblast techniky
Technickým řešením je ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak vhodný zejména na kovový podklad.
Dosavadní stav techniky
Antibakteriální povlaky jsou rychle se rozvíjející oblastí na trhu nových materiálů. Jsou schopny ochránit povrchy od škodlivých mikroorganismů, a tím eliminovat šíření infekcí a zápachu. Zároveň mohou nahradit chemické dezinfekční látky, a tím šetřit životní prostředí. Jejich aplikační potenciál ve zdravotnických zařízeních, veřejných dopravních prostředcích a budovách je proto velmi vysoký. Problémem je však jejich dlouhodobá funkčnost v reálných podmínkách. Ze stavu techniky jsou známa řešení, kupříkladu z dokumentu EP 0298726 Bl, kde je popsán ochranný antibakteriální materiál pro lékařskou péči, který má antibakteriální účinek proti pseudomonas aeruginosa, staphylococcus aureus, escherichia coli a plísním. Práškový zeolit, kde kovy obsažené vněm jsou nahrazeny alespoň jedním druhem iontově vyměnitelných kovů vybraných ze skupiny prvků Ag, Cu a Zn, je nanesen na potahový materiál vyrobený ze silikonového kaučuku. Z dokumentu EP 2557932 Bl je známa ochranná antibakteriální vrstva vznikající rozprašováním terče za vzniku vrstvy obsahující ZnxZryOz na skleněném substrátu. V dokumentu CZ 305045 B6 je zase předmětem řešení antibakteriální hybridní vrstva působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, tvořená hybridním polymerem vzniklým reakcí 3-propylmethakrylátu a/nebo 3-propylakrylátu s 3-glycidoxypropyltrialkoxysilanem, alkoxidem titaničitým a alkoxidem křemičitým s přídavkem rozpustných solí stříbra, mědi a zinku a případně i s přídavkem nanočástic oxidu titaničitého a/nebo přídavkem rozpustných solí chrómu a/nebo vanadu. Až 90 % mol. 3-propylmethakrylátu může být nahrazeno ekvimolámí směsí methylmethakrylátu a alkoxidu křemičitého a obdobně až 90 % mol. 3-propylakrylátu může být nahrazeno ekvimolámí směsí methylakrylátu a alkoxidu křemičitého. Dále se popisuje vytvoření antibakteriální hybridní vrstvy působící proti patogenním bakteriím, zejména proti bakteriálnímu kmeni MRSA, nanesením sólu připraveného metodou sol-gel na povrch substrátu a následnou polymerací této vrstvy. Rovněž je známo kupříkladu řešení popsané v CZ 30777 Ul, kde antibakteriální povlak s fotokatalytickým účinkem je určen pro povlakování implantátů za účelem zabránění tvorby mikrobiálního biofilmu na jejich povrchu a následného vzniku infekce i po provedené implantaci. Povlak sestává ze soustavy jednotlivých na sebe postupně nanesených vrstev, ato z nejméně jedné fotokatalyticky aktivní vnější vrstvy a z nejméně jedné spodní vrstvy s izolačním účinkem pro zabránění průniku nežádoucích iontů z materiálu implantátu do fotokatalyticky aktivní vnější vrstvy a mšicích její fotokatalytický efekt. Fotokatalyticky aktivní vnější vrstva je tvořena systémem pravidelně prostorově uspořádaných uniformních nanočástic fotokatalyticky aktivních oxidů kovů, zejména T1O2, ve formě nanoklastrů o velikosti 15 až 60 nm, stejnoměrně rozvrstvených na povrchu a tvořených shlukem nanočástic menších než 1 nm, přičemž se na jeho spodní vrstvu nanáší v roztoku prekurzom za spolupůsobení ultrazvuku o frekvenci 70 až 85 kHz a výkonovém faktoru 30 až 50 % v ultrazvukové lázni. Po nanesení všech vrstev se pak povlak podrobuje závěrečné tepelné úpravě vyhříváním při teplotě v rozmezí 250 až 700 °C po dobu 2 až 5 hodin.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak, vhodný zejména na kovový podklad. Povlak obsahuje 10 až 15 atomových %, resp. 11,8 až 17,6 hmotnostních % mědi (Cu), zbytek tvoří zirkonium (Zr) a dusík (N) ve formě nitridu zirkonu. Povlak je na bázi nanokompozitní struktury tvořené dvěma fázemi. Jedna fáze, nitrid zirkonia (ZrN), je tvrdá
-1 CZ 35461 UI a zajišťuje mechanickou odolnost, druhá fáze, měď (Cu), poskytuje požadovanou antibakteriální účinnost.
Tenkovrstvý povlak Zr-Cu-N na bázi nitridu zirkonia (ZrN) a mědi (Cu) byl připraven fyzikální metodou reaktivní magnetronové depozice využitím dvou skloněných a nepřímo chlazených magnetronů s terčovými kruhovými katodami Zr, průměr 50,8 mm; tloušťka 6 mm; čistota 99,7 %, a jednoho skloněného a nepřímo chlazeného magnetronů s terčovou kruhovou katodou Cu (průměr 50,8 mm; tloušťka 6 mm; čistota 99,99 %). Tloušťka tenkovrstvého povlaku byla vyhodnocována pomocí povrchové profilometrie z měření schodu vytvořeného zakrytím části povrchu substrátu před depozicí. Krystalová struktura (fázové složení) byla analyzována pomocí rentgenové difrakce pod malým úhlem, povrchová morfologie pomocí optické a řádkovací elektronové mikroskopie, prvkové složení pomocí vlnově disperzní rentgenové spektroskopie a mechanické vlastnosti (tvrdost a modifikovaný Youngův modul pružnosti, elastická vratnost) pomocí mikroindentace (indentor typu Vickers, zatížení 20 mN). Antibakteriální aktivita povrchové vrstvy byla vyhodnocována na základě růstu a přežití enterobakterií E. coli (NiCo21 (DE3)) umístěných ve formě roztoku na povrch testovaného vzorku.
Výhodné je, pokud ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak obsahuje 10 až 15 at. % mědi (Cu). V takovém případě je docíleno dostatečné antibakteriální účinnosti a mechanické odolnosti povlaku.
Výhodné je, pokud ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak obsahuje stejné at. % zirkonia (Zr) a dusíku (N). Stechiometrie prvků je rovna jedné. V takovém případě je docíleno optimálních mechanických vlastností tvrdé fáze (ZrN).
Výhodné je, pokud ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak má tloušťku alespoň 1 pm. Taková vrstva zajišťuje požadovanou dlouhodobou funkčnost.
Příklad uskutečnění technického řešení
Ochranný tenkovrstvý povlak Zr-Cu-N o tloušťce 2,0 pm s prvkovým složením 44 at. % Zr, 12 at. % Cu a 44 at. % N, tvořený nanokompozitní denzifikovanou nesloupcovou strukturou tvořenou fázemi ZrN a Cu, tvrdostí 24 GPa, modifikovaným Youngovým modulem 218 GPa, elastickou vratností 75 %, hladkým povrchem, dobrou adhezí a vysokou antibakteriální účinností, a to až 100% po 90 min, byl dlouhodobě testován po dobu 70 dní na základě měření stability jeho prvkového složení, struktury, mechanických vlastností, a především antibakteriální účinnosti. Vše v pravidelných intervalech 14 dní v reálných podmínkách. Vzorek ochranného povlaku na ocelovém substrátu byl vsazen do předem připraveného otvoru dveřní kliky a vystaven častému, tzn. každodennímu, kontaktu s lidskou rukou několika osob.
Claims (3)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak, vhodný zejména na kovový podklad, 5 vyznačující se tím, že obsahuje 10 až 15 at. % mědi (Cu), zbytek tvoří zirkonium (Zr) a dusík (N) ve formě nitridu zirkonia.
- 2. Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak podle nároku 1, vyznačující se tím, že zirkonium (Zr) a dusík (N) jsou ve stejném poměru at. %.to
- 3. Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že povlak je na bázi nanokompozitní struktury tvořené dvěma fázemi, mědí (Cu) a nitridem zirkonia (ZrN).15 4. Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak podle nároku 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že povlak má tloušťku alespoň 1 pm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139131U CZ35461U1 (cs) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139131U CZ35461U1 (cs) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ35461U1 true CZ35461U1 (cs) | 2021-10-12 |
Family
ID=78149150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202139131U CZ35461U1 (cs) | 2021-08-31 | 2021-08-31 | Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ35461U1 (cs) |
-
2021
- 2021-08-31 CZ CZ202139131U patent/CZ35461U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Peng et al. | Antibacterial TiCu/TiCuN multilayer films with good corrosion resistance deposited by axial magnetic field-enhanced arc ion plating | |
| Zhang et al. | A new antibacterial titanium–copper sintered alloy: preparation and antibacterial property | |
| Chen et al. | In vitro anti-bacterial and biological properties of magnetron co-sputtered silver-containing hydroxyapatite coating | |
| Yan et al. | Antibacterial and bioactivity of silver substituted hydroxyapatite/TiO2 nanotube composite coatings on titanium | |
| CA2546230C (en) | Antimicrobial composite material | |
| Chu et al. | Fabrication and characterizations of thin film metallic glasses: Antibacterial property and durability study for medical application | |
| ES2525806T3 (es) | Material estratificado | |
| Pogrebnjak et al. | Antibacterial effect of Au implantation in ductile nanocomposite multilayer (TiAlSiY) N/CrN coatings | |
| CN107899076B (zh) | 具有包含抗微生物的金属的表面的医疗装置 | |
| Cazalini et al. | Antimicrobial and anti-biofilm properties of polypropylene meshes coated with metal-containing DLC thin films | |
| Pradhaban et al. | Antibacterial effects of silver–zirconia composite coatings using pulsed laser deposition onto 316L SS for bio implants | |
| Tsai et al. | Characterization and antibacterial performance of bioactive Ti–Zn–O coatings deposited on titanium implants | |
| Song et al. | Antimicrobial silver-containing titanium oxide nanocomposite coatings by a reactive magnetron sputtering | |
| Badea et al. | Influence of Ag content on the antibacterial properties of SiC doped hydroxyapatite coatings | |
| US10583223B2 (en) | Antimicrobial silver complex coated surface | |
| Huang et al. | Cytocompatibility and antibacterial properties of zirconia coatings with different silver contents on titanium | |
| Musil et al. | Antibacterial Cr–Cu–O films prepared by reactive magnetron sputtering | |
| Ibrahim et al. | Bioactive and antibacterial metal implant composite coating based on Ce-doped nanobioactive glass and chitosan by electrophoretic deposition method | |
| Li et al. | Effects of Zn and Ag ratio on cell adhesion and antibacterial properties of Zn/Ag coimplanted TiN | |
| Yu et al. | Influence of Ag concentration on microstructure, mechanical properties and cytocompatibility of nanoscale Ti-Ag-N/Ag multilayers | |
| Merker et al. | Antimicrobial propensity of ultrananocrystalline diamond films with embedded silver nanodroplets | |
| CZ35461U1 (cs) | Ochranný antibakteriální tenkovrstvý povlak | |
| WO2010106164A1 (en) | Medical-surgical devices with antibacterial coating for human or animal implant, and a method for their production | |
| Marín et al. | Influence of silver content on microstructural, bactericidal, and cytotoxic behavior of TiAlVN (Ag) composite coatings deposited by magnetron sputtering | |
| Mutter et al. | Synthesis and characterization of TiO2: Al thin films for bacteria resistance in the implanted dental |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20211012 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20250801 |