PL230657B1 - Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania - Google Patents

Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania

Info

Publication number
PL230657B1
PL230657B1 PL404207A PL40420713A PL230657B1 PL 230657 B1 PL230657 B1 PL 230657B1 PL 404207 A PL404207 A PL 404207A PL 40420713 A PL40420713 A PL 40420713A PL 230657 B1 PL230657 B1 PL 230657B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
carbon
diamond
weight
powders
metal powders
Prior art date
Application number
PL404207A
Other languages
English (en)
Other versions
PL404207A1 (pl
Inventor
Piotr Putyra
Bogusław RAJCHEL
Boguslaw Rajchel
Lucyna Jaworska
Jadwiga Kwiatkowska
Marcin Podsiadło
Marcin Podsiadlo
Ludosław Stobierski
Ludoslaw Stobierski
Original Assignee
Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania
Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania, Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania filed Critical Instytut Zaawansowanych Tech Wytwarzania
Priority to PL404207A priority Critical patent/PL230657B1/pl
Publication of PL404207A1 publication Critical patent/PL404207A1/pl
Publication of PL230657B1 publication Critical patent/PL230657B1/pl

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Sposób wytwarzania tarczy do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, metodami IBAD, IBSD, nanoszenia magnetronowego oraz metodą PLD, polega na tym, że wprowadza się proszki metali o właściwościach antybakteryjnych bezpośrednio do prekursora węgla i tym samym równocześnie już w postaci atomowej w powłokę węglową, w tym diamentopodobną bądź diamentową, proszki grafitu i metali miesza się w dowolnych proporcjach wagowych z żywicą fenolo-formaldehydową dodaną w ilości do 40% masy, zaformowany w matrycy materiał utwardza się lub poddaje obróbce cieplnej w temperaturze od 50 do 250°C. Przedmiotem zgłoszenia jest również tarcza do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest tarcza - materiał kompozytowy, jako źródło jonów do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, wykazującymi właściwości przeciwbakteryjne, i sposób jej wytwarzania.
Materiał kompozytowy, jako źródło jonów, pozwala na łączenie proszków pierwiastków i związków w dowolnej proporcji składników w zależności od potrzeb składu powłok węglowych, diamentopodobnych i diamentowych nanoszonych technikami IBAD, IBSD, magnetronowymi oraz PLD.
Znanych jest wiele metod otrzymywania powłok węglowych, w tym diamentopodobnych i diamentowych. Szczególną grupę zastosowań powłok węglowych stanowią endoprotezy. Powłoki zawierające węgiel są nanoszone bardzo często na materiały obojętne i nieobojętne dla żywych organizmów z uwagi na biozgodność węgla z organizmem człowieka, co przedstawiono przykładowo w opisach patentowych US 4656083, US 5034265, US 5034265, US 5725573.
Powłoki węglowe nakładane są na elementy i urządzenia mające kontakt z żywym organizmem, wykonane z metali, ceramiki i polimerów. Poprawiają one odporność biomateriałów na działanie czynników korozyjnych, ich właściwości tribologiczne i wspomnianą już biozgodność. Powłoki te nakładane są w celu zabezpieczenia implantów przed działaniem płynów organicznych oraz w celu zabezpieczania organizmu przed wpływem toksycznych składników implantu.
Przykładem zastosowań biologicznych powłok węglowych są powłoki na protezach tętnic i żył GB 20090299467, powłoki na stentach US 8128688, US 5163958, US 5873904, na implantach dentystycznych i implantach stawów US 5104410.
Równolegle do powłok węglowych, w tym diamentopodobnych i diamentowych, mających poprawić właściwości biomateriałów, pojawiły się opracowania związane z zastosowaniem substancji przeciwbakteryjnych, równolegle z nanoszoną powłoką, wprowadzanych metodą infiltracji, nasycania itp. Najstarszym i podstawowym środkiem antybakteryjnym jest srebro. W celach ochrony przeciwbakteryjnej zaczęto wprowadzać także tlenek tytanu, US 5147686, a do ceramiki hydroksyapatytowej zastosowano sole srebra, miedzi i cynku, US 4448758. Istnieją przykłady zastosowań innych środków anty bakteryjnych na implantach układu naczyniowego np. heparyny czy dysmutazy ponadtlenkowej US 81228688, czy wprowadzania zabezpieczeń przeciwbakteryjnych w postaci antybiotyków i innych lekarstw US 3773919, US 5268178.
W opisie EP1383520 wskazano, że krystaliczne przeciwbakteryjne metale takie jak srebro zmniejszają rozwój opornych bakterii i wywołują mniej skutków ubocznych w stosunku do antybiotyków. Przedstawiono zastosowania jednego lub więcej metali wybranych spośród złota, platyny, palladu, a najlepiej srebra, wprowadzanych w postaci atomowej, najkorzystniej nanokrystalicznej do leczenia infekcji błon śluzowych.
Problem ochrony antybakteryjnej nie dotyczy tylko biomateriałów, ale wielu rozwiązań związanych z antybakteryjną ochroną urządzeń elektronicznych czy ochrony innych urządzeń np. wnętrza lodówek. W opisie US 2009/0238851 wskazano antybakteryjne zastosowanie w tym celu powłok ze srebra, złota, platyny i palladu.
Przeciwbakteryjne metale mogą być wprowadzane w postaci powłok, proszków, cieczy, roztworu zawierającego nanokrystaliczny proszek jednego lub więcej metali szlachetnych. Duży potencjał stanowi wykorzystanie roztworów zawierających proszki nanokrystaliczne. Zagadnienie to powiązane jest z metodami otrzymywania nanokrystalicznych proszków metali szlachetnych bądź ich związków, opisanych w US 6645444, US 6262129.
W US 46122337 pojawia się zagadnienie sposobu wprowadzania substancji antybakteryjnych. Proponuje się rozpuszczanie substancji antybakteryjnych w rozpuszczalnikach organicznych wchodzących w skład materiału implantu, nasycanie środkami rozpuszczonymi w takich rozpuszczalnikach jak mieszanina chloroformu i etanolu.
W GB 2451060 opisano powłoki diamentopodobne (DLC Diamond-Like-Carbon) otrzymane metodą chemicznego nanoszenia z fazy gazowej wspomaganego plazmą PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition), natomiast srebro bądź złoto wprowadzane są metodami elektrochemicznymi.
Nanoszenie powłok węglowych na implanty i inne urządzenia przeprowadza się także metodami jonowymi IBAD (Ion Bean Assisted Deposition), IBSD (Ion Bean Sputter Deposition), metodą magnetronową i osadzaniem z wykorzystaniem lasera PLD (Pulsed Laser Deposition). W tym celu stosuje się materiał kompozytowy jako źródło jonów.
PL 230 657 B1
Znane metody otrzymywania materiału kompozytowego przeznaczonego na tarcze jako źródła jonów do nanoszenia powłok węglowych opierają się na zastosowaniu grafitu, US 4741011. Pozostałe pierwiastki są wprowadzane w oddzielnych procesach z materiału kompozytowego jako źródła jonów metali, lub innymi metodami opisanymi powyżej, np. drogą nasycania roztworami zawierającymi te metale.
Celem wynalazku jest wprowadzenie materiału kompozytowego jako źródła jonów zawierających składniki powłok węglowych domieszkowanych takimi metalami jak srebro, platyna, iryd, złoto, miedź, pallad.
Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że tarcza jako źródło jonów do nanoszenia powłok diamentowych i diamentopodobnych, domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, metodami IBAD, IBSD, nanoszenia magnetronowego oraz metodą PLD, zawiera proszki metali o właściwościach antybakteryjnych wprowadzone bezpośrednio do prekursora węgla i wykonana jest z mieszaniny proszków grafitu o wielkości do 100 μm, z proszkami srebra, platyny, irydu, złota, miedzi lub palladu o wielkości poniżej 50 μm i dowolnej proporcji masy, spojonych żywicą fenolo-formaldehydową.
Istota sposobu wytwarzania tarczy jako źródła jonów do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, metodami IBAD, IBSD, nanoszenia magnetronowego oraz metodą PLD, polega na tym, że wprowadza się proszki metali o właściwościach antybakteryjnych bezpośrednio do prekursora węgla i tym samym równocześnie już w postaci atomowej w powłokę diamentopodobną bądź diamentową, proszki grafitu o wielkości do 100 μm i proszki metali o wielkości poniżej 50 μm miesza się w dowolnych proporcjach wagowych z żywicą fenolo-formaldehydową dodaną w ilości do 40% masy z udziałem alkoholu izopropylowego, zaformowany w matrycy materiał poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze od 50 do 250°C.
Sposób według wynalazku rozwiązuje problem wielkości i kształtu materiału kompozytowego jako źródła jonów dla różnych metod nakładania powłok. Kształt materiału kompozytowego jako źródła jonów zależy od potrzeb aparaturowych, nadawany jest metodą prasowania osiowego w matrycach. Otrzymane materiały kompozytowe jako źródło jonów mogą być zastosowane do nanoszenia powłok węglowych na implanty i inne urządzenia metodami jonowymi IBAD (Ion Bean Assisted Deposition), IBSD (Ion Bean Sputter Deposition), metodą magnetronową i osadzaniem z wykorzystaniem lasera PLD (Pulsed Laser Deposition).
Ogólna koncepcja materiału kompozytowego jako źródła jonów do nanoszenia powłok węglowych (w tym diamentopodobnych DLC i diamentowych) polega na otrzymaniu materiału, w którym do grafitu wprowadzone zostają proszki metali o właściwościach antybakteryjnych, bądź biologicznie aktywnych, takich jak platyna, iryd, złoto, miedź, pallad, powiązanych ze sobą spoiwem bazującym na żywicy termoutwardzalnej fenolo-formaldehydowej.
P r z y k ł a d 1
Przygotowano mieszaninę 30% masy proszku grafitowego, o wielkości 2-15 μm, 26,5% masy proszku irydu, 26,5% masy proszku platyny oraz 17% masy proszku żywicy fenolo-formaldehydowej typu nowolakowego, materiał mieszano w moździerzu z dodatkiem alkoholu izopropylowego. Po wysuszeniu mieszaninę prasowano jednoosiowo w matrycy stalowej o średnicy 38 mm. Zastosowano ciśnienie 30 MPa. Wypraskę poddano procesowi polimeryzacji w temperaturze 160°C, w czasie 150 minut. Materiał kompozytowy jako źródło jonów został zastosowany do nanoszenia powłok węglowych na polietylenie metodą IBAD.
P r z y k ł a d 2
Przygotowano mieszaninę 30% masy proszku grafitowego, o wielkości 2-15 μm, 26,5% masy proszku irydu, 26,5% masy proszku platyny oraz 17% masy proszku żywicy fenolo-formaldehydowej typu nowolakowego. Materiał mieszano w moździerzu z dodatkiem alkoholu izopropylowego. Po wysuszeniu mieszaninę prasowano jednoosiowo w matrycy stalowej o średnicy 38 mm. Zastosowano ciśnienie 30 MPa. Wypraskę poddano procesowi obróbki cieplnej do temperatury 250°C, w czasie 5 godzin, materiał wytrzymano w temperaturze maksymalnej w czasie 60 minut. Materiał kompozytowy jako źródło jonów został zastosowany do nanoszenia powłok węglowych na polietylenie metodą IBAD.
Proces wytwarzania materiału kompozytowego przeznaczonego na tarcze, jako źródła jonów prowadzony w temperaturach do 250°C nie wpływa na skład chemiczny i fazowy składników i pozwala na wprowadzenie wymienionych metali w dowolnym stosunku wagowym.
Ostateczny udział węgla w omawianym materiale kompozytowym powinien być wyznaczony masowo po utwardzeniu lub wypaleniu żywicy fenolo-formaldehydowej. Łączenie składników żywicą fenolo-formaldehydową zwiększa po jej obróbce termicznej udział węgla.
Ważnym zagadnieniem jest proces mieszania składników i dobór wielkości cząstek metali szlachetnych w stosunku do cząstek grafitu, tak aby w procesie mieszania nie zachodził proces sedymentacji.

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Tarcza jako źródło jonów do nanoszenia powłok diamentowych i diamentopodobnych, domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, metodami IBAD, IBSD, nanoszenia magnetronowego oraz metodą PLD, znamienna tym, że zawiera proszki metali o właściwościach antybakteryjnych wprowadzone bezpośrednio do prekursora węgla i wykonana jest z mieszaniny proszków grafitu o wielkości do 100 μm, z proszkami srebra, platyny, irydu, złota, miedzi lub palladu o wielkości poniżej 50 μm i dowolnej proporcji masy, spojonych żywicą fenolo-formaldehydową.
  2. 2. Sposób wytwarzania tarczy jako źródła jonów do nanoszenia powłok węglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie, metodami IBAD, IBSD, nanoszenia magnetronowego oraz metodą PLD, znamienny tym, że wprowadza się proszki metali o właściwościach antybakteryjnych bezpośrednio do prekursora węgla i tym samym równocześnie już w postaci atomowej w powłokę diamentopodobną bądź diamentową, proszki grafitu o wielkości do 100 μm i proszki metali metali o wielkości poniżej 50 μm miesza się w dowolnych proporcjach wagowych z żywicą fenolo-formaldehydową dodaną w ilości do 40% masy z udziałem alkoholu izopropylowego, zaformowany w matrycy materiał poddaje się obróbce cieplnej w temperaturze od 50 do 250°C.
PL404207A 2013-06-04 2013-06-04 Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania PL230657B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404207A PL230657B1 (pl) 2013-06-04 2013-06-04 Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL404207A PL230657B1 (pl) 2013-06-04 2013-06-04 Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL404207A1 PL404207A1 (pl) 2014-12-08
PL230657B1 true PL230657B1 (pl) 2018-11-30

Family

ID=52003380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL404207A PL230657B1 (pl) 2013-06-04 2013-06-04 Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL230657B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL404207A1 (pl) 2014-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yuan et al. Bioactive silver doped hydroxyapatite composite coatings on metal substrates: synthesis and characterization
Bai et al. Functionally graded hydroxyapatite coatings doped with antibacterial components
Kang et al. Production and bio-corrosion resistance of porous magnesium with hydroxyapatite coating for biomedical applications
Gopi et al. Retracted Article: Investigation on corrosion protection and mechanical performance of minerals substituted hydroxyapatite coating on HELCDEB-treated titanium using pulsed electrodeposition method
Eraković et al. Investigation of silver impact on hydroxyapatite/lignin coatings electrodeposited on titanium
Alamdari et al. Investigation of microstructure, mechanical properties, and biocorrosion behavior of Ti1. 5ZrTa0. 5Nb0. 5W0. 5 refractory high-entropy alloy film doped with Ag nanoparticles
EP2870269B1 (en) Method for Producing Long-Lasting Antibacterial Metallic Surfaces
EP2648773A2 (de) Antibakterielle beschichtung für ein implantat und verfahren zur herstellung dieser beschichtung
Su et al. Improving the degradation resistance and surface biomineralization ability of calcium phosphate coatings on a biodegradable magnesium alloy via a sol-gel spin coating method
Fielding et al. Antibacterial and biological characteristics of plasma sprayed silver and strontium doped hydroxyapatite coatings
Chen et al. Antibacterial properties of vacuum plasma sprayed titanium coatings after chemical treatment
Shanaghi et al. Enhanced corrosion resistance and reduced cytotoxicity of the AZ91 Mg alloy by plasma nitriding and a hierarchical structure composed of ciprofloxacin‐loaded polymeric multilayers and calcium phosphate coating
Gopi et al. Evaluation of the mechanical and corrosion protection performance of electrodeposited hydroxyapatite on the high energy electron beam treated titanium alloy
Zhang et al. Designing a multifunctional Ti-2Cu-4Ca porous biomaterial with favorable mechanical properties and high bioactivity
Sheveyko et al. Structural transformations in TiC-CaO-Ti3PO (x)-(Ag2Ca) electrodes and biocompatible TiCaPCO (N)-(Ag) coatings during pulsed electrospark deposition
Allen et al. Surface and bulk study of calcium phosphate bioceramics obtained by Metal Organic Chemical Vapor Deposition
PL230657B1 (pl) Tarcza do nanoszenia powlok weglowych domieszkowanych metalami aktywnymi biologicznie i sposob jej wytwarzania
Holubnycha et al. The Antimicrobial Effectiveness of the Hydroxyapatite Matrix Loaded with Metal Nanoparticles
PROTIBAKTERIJSKEGA et al. Producing antibacterial silver-doped hydroxyapatite powders with chemical precipitation and reshaping in a spray dryer
Yonggang et al. Preparation and characterization of RF magnetron sputtered calcium pyrophosphate coatings
Bolat-ool et al. Calcium phosphate targets for RF magnetron sputtering of biocoatings
Saravanakumar et al. Eco-friendly synthesis of dual-layer coated cerium oxide nanoparticles and holmium-substituted hydroxyapatite/polyacrylic acid composite on titanium implants for biomedical applications
Cavalu et al. Bioactivity evaluation of new silver doped bone cement for prosthetic surgery
Zhang et al. Enhancement of the mechanical properties and biological performance of hydroxyapatite coating by selenium and fluorine Ion codoping
Fadli et al. Coating hydroxiapatite on stainless steel 316 L by using sago starch as binder with dip-coating method