Подложка с электронодонорной поверхностью, содержащей частицы металла, включая палладий

Подложка с электронодонорной поверхностью, содержащей частицы металла, включая палладий

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к новой подложке, содержащей наночастицы, что позволяет воспроизводимым и управляемым образом модифицировать поверхностные свойства подложки, влияющие на ее биосовместимость и антимикробные свойства. Примеры поверхностных свойств, которые можно модифицировать, включают гидрофобность, способность к адсорбции белка, способность к адгезии бактерий, врастание тканей, активацию комплемента, воспалительную реакцию, тромбогенность, коэффициент трения и твердость поверхности, но не ограничены таковыми. Примеры применения подложки включают профилактику переноса бактерий, в частности внутрибольничных инфекций, но не ограничены таковым. Настоящее изобретение также относится к изделиям, содержащим указанную подложку. Кроме того, настоящее изобретение относится к применению указанной подложки. Наконец, настоящее изобретение относится к способу изготовления подобной подложки.

Уровень техники

Модификацию поверхностных характеристик часто используют для достижения различных полезных свойств. В частности, в ряде случае желательна модификация таких поверхностных свойств, которые имеют важное значение для изделий, которые должны обладать биосовместимостью и антимикробными свойствами. Ниже перечислены примеры известных способов модификации поверхности в различных целях.

В патенте США №6224983 описано изделие с антимикробным биосовместимым адгезионным покрытием, содержащим слой серебра, стабилизированного путем обработки по меньшей мере одной солью по меньшей мере одного металла, выбранного из группы, состоящей из платины, палладия, родия, иридия, рутения и осмия. Толщина слоя серебра составляет от 2 до 2000 Å (ангстрем, 10^-10 м), и также описаны интервалы толщины в пределах 2-350 Å и 2-50 Å. Кроме того, приведены примеры слоев серебра толщиной 50, 350, 500 и 1200 Å. Подложка может быть выполнена из латекса, полистирола, полиэфира, поливинилхлорида, полиуретана, АБС-полимера, поликарбоната, полиамида, политетрафторэтилена, полиимида или синтетического каучука.

В патенте США №5965204 описан способ изготовления изделий, состоящих из непроводящей подложки с покрытием, содержащим слой серебра, нанесенный после активации поверхности ионами двухвалентного олова. В данном патенте также описаны покрытия, содержащие, помимо серебра, металл платиновой группы или золото. Толщина слоя серебра составляет 2-2000 Å; также предложены области толщины в пределах 2-350 Å и 2-50 Å. Кроме того, приведены примеры слоев серебра толщиной 50, 350, 500 и 1200 Å.

Патент США №5747178 описывает изделия, полученные путем нанесения слоя серебра, который, как указано в патенте, обладает адгезионными свойствами, является антимикробным и биосовместимым. Слой может быть стабилизирован путем обработки раствором соли по меньшей мере одного металла платиновой группы или золота. Толщина слоя серебра находится в пределах 2-2000 Å, также предложены области толщины в пределах 2-350 Å и 2-50 Å. Кроме того, приведены примеры слоев серебра толщиной 50, 350, 500 и 1200 Å. Изделие может быть выполнено из латекса, полистирола, полиэфира, поливинилхлорида, полиуретана, АБС-полимера, поликарбоната, полиамида, политетрафторэтилена, полиимида или синтетического каучука.

В патенте США №5395651 предложен способ изготовления устройства с антимикробными свойствами, содержащего непроводящий материал с серебряным покрытием. Покрытие также содержит металл платиновой группы и/или золото. Способ включает следующие стадии: 1) активацию покрываемой поверхности; 2) нанесение на нее серебра; 3) обработку поверхности солью металла платиновой группы и/или золота в течение времени, достаточного для образования тонкого слоя; 4) промывку водой. При обработке на стадии 3 возможно использование соли платины или палладия в сочетании с солью золота. О толщине покрытия из металла платиновой группы и/или золота не сообщается; указан лишь тот факт, что слой покрытия является тонким. О металлических частицах на серебряном покрытии не сообщается. Толщина слоя серебра находится в пределах 2-2000 Å; также предложены области толщины в пределах 2-350 Å и 2-50 Å. Кроме того, приведены примеры слоев серебра толщиной 50, 350, 500 и 1200 Å.

В патенте США №5320908 описано антимикробное биосовместимое покрытие с адгезионными свойствами, состоящее из слоя серебра, на который нанесены один или несколько металлов платиновой группы либо золото. Покрытие может быть прозрачным для глаза человека. Толщина слоя серебра находится в пределах 2-2000 Å; также предложены области толщины в пределах 2-350 Å и 2-50 Å. Кроме того, приведены примеры слоев серебра толщиной 50, 350, 500 и 1200 Å. Изделие может быть выполнено из латекса, полистирола, полиэфира, поливинилхлорида, полиуретана, АБС-полимера, поликарбоната, полиамида, политетрафторэтилена, полиимида или синтетического каучука.

Патент США №5695857 описывает поверхности с антимикробными свойствами, содержащие несколько слоев первого металла и второго металла, являющегося более благородным. В качестве металла с антимикробной активностью можно применять, например, платину, золото, серебро, цинк, олово, сурьму и висмут. Более благородный металл может быть выбран, например, из группы, содержащей платину, осмий, иридий, палладий, золото, серебро и углерод. Поверхность предназначена для использования в среде биологических жидкостей; при этом все слои, не контактирующие с подложкой, выполнены несплошными, вследствие чего нижний слой является доступным для жидкости. Одним из примеров подобной поверхности является слой серебра, покрытый золотом или платиной. В качестве других примеров можно привести слои меди в сочетании с серебром, меди в сочетании со сплавом меди и серебра, меди в сочетании с золотом или сплава серебра и меди в сочетании с золотом.

В патенте Швейцарии №654738 А5 описаны хирургические имплантаты, изготовленные из нержавеющей стали, покрытой слоем меди, на который нанесен слой серебра, золота, родия или палладия. Указывается, что серебро оказывает бактерицидное действие. В данном патенте предложены поверхности из нержавеющей стали с покрытием из меди толщиной 10 мкм и слоем палладия толщиной 5 мкм (50000 Å). Все поверхности, описанные в данном патенте, покрыты слоем меди толщиной 10 мкм (100000 Å) и либо слоем серебра той же толщины, либо слоем золота или палладия толщиной 5 мкм.

В публикации РСТ WO №2005/073289 описаны волокна, изготовленные из полимерного композита, содержащего наночастицы металла. Указывается, что антимикробными свойствами обладают многие металлы. Упомянуты волокна с антимикробными свойствами. Одним из примеров таковых являются гидрофильные волокна, используемые в антимикробных раневых повязках. Волокна с антимикробными свойствами могут содержать Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Bi, Zn или любое их сочетание.

В патенте RU №2131269 С1 предложено антимикробное покрытие для медицинских изделий, состоящее из одного или нескольких металлов в форме, которая характеризуется значительной атомной неупорядоченностью, вследствие чего указанный материал при контакте с растворителем выделяет ионы с повышенной интенсивностью по сравнению с обычным кристаллическим состоянием материала. Указанное покрытие наносят на подложку методами осаждения из паровой фазы. В качестве преимуществ настоящего изобретения следует отметить простоту нанесения покрытия на подложку (погружение в раствор) и более широкую область применения, например изменение гидрофобности подложки, на которую наносится покрытие, и других свойств.

Краткое описание сущности изобретения

Получение поверхностей, обладающих в числе других свойств антимикробными свойствами и биосовместимостью, с возможностью воспроизводимой модификации их гидрофобности, способности к адсорбции белка, способности к адгезии бактерий, врастания тканей, активации комплемента, воспалительной реакции, тромбогенности, коэффициента трения и твердости, является проблемой в области техники модификации поверхностей.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что указанная проблема в данной области техники решается путем получения подложки, имеющей электронодонорную поверхность, при этом на указанной поверхности находятся металлические частицы, причем указанные металлические частицы содержат палладий и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из золота, рутения, родия, осмия, иридия и платины, при этом количество указанных частиц на единицу площади составляет примерно 0,001-8 мкг/см². Другие варианты реализации настоящего изобретения определены в зависимых пунктах формулы изобретения, на которые приводится ссылка в соответствующих случаях и которые являются частью настоящего описания.

Описание изобретения

Определения

Перед тем, как настоящее изобретение будет описано и изложено в деталях, следует оговорить, что оно не ограничивается конкретными конфигурациями, стадиями технологических процессов и материалами, приведенными далее, поскольку указанные конфигурации, стадии технологических процессов и материалы могут в определенной степени изменяться. Также следует оговорить, что терминология, используемая в настоящем изобретении, применяется только в целях описания его отдельных вариантов реализации и не может рассматриваться в ограничительном смысле, поскольку область настоящего изобретения определена прилагаемой формулой изобретения и эквивалентными признаками.

Следует отметить, что значение единственного числа имен существительных в описании и формуле настоящего изобретения включает также множественное число объектов, обозначенных данными именами существительными, если контекст четко не указывает на иное.

В описании и формуле настоящего изобретения использованы следующие термины.

"Адгезия бактерий" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой явление адгезии бактерий к поверхности.

"Антимикробный" в значении, использованном в настоящем изобретении, указывает на способность подавлять или устранять рост микробов.

"Биосовместимый" в значении, использованном в настоящем изобретении, указывает на способность материала выполнять определенные функции при адекватной реакции хозяина.

"Биопленка" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой тонкий слой, в котором находятся микроорганизмы. Биопленки образуются при колонизации поверхностей микроорганизмами.

"Активация комплемента" в значении, использованном в настоящем изобретении, указывает на то, что сложную систему факторов плазмы крови можно активировать цепной реакцией от компонента С1 к компоненту С9, вследствие чего имеют место многие биологические эффекты. Активация комплемента происходит двумя путями: а) классическим, от С1 к С9; б) альтернативным, путем прямой активации С3.

"Краевой угол": для капли, находящейся на твердой поверхности, краевой угол представляет собой результат измерения угла, образованного поверхностью твердого тела и касательной к радиусу капли в точке контакта с твердым телом.

"Электронодонорный материал" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой материал, который при контакте с более благородным материалом проявляет способность передавать электроны последнему. Примером является металл, менее благородный по отношению к более благородному металлу.

"Электронодонорная поверхность" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой поверхностный слой, содержащий электронодонорный материал.

"Гидрофобность" поверхности в значении, использованном в настоящем изобретении, характеризует взаимодействие поверхности с водой. Гидрофобные поверхности отличаются низкой тенденцией к адсорбции воды или ее отсутствием, вследствие чего вода, находящаяся на подобных поверхностях, стремится собраться в капли. Термин "гидрофобность поверхности" также тесно связан с поверхностной энергией. Поскольку величина поверхностной энергии характеризует взаимодействие поверхности с любыми молекулами, гидрофобность характеризует взаимодействие поверхности с водой.

"Гистерезис краевого угла" в значении, использованном в настоящем изобретении, есть разница между краевыми углами натекания и оттекания. Краевой угол натекания капли воды на поверхность равен краевому углу, измеренному при расширении границы раздела между водой и воздухом в случае смачивания поверхности. Краевой угол оттекания равен краевому углу, измеренному при сужении границы раздела между водой и воздухом на предварительно смоченной поверхности.

"Воспалительная реакция" происходит при повреждениях тканей вирусами, бактериями, травмами, химикатами, теплом, холодом или любым другим вредным фактором. При этом особыми клетками выделяются химические агенты наподобие брадикинина, гистамина, серотонина и др., которые привлекают тканевых макрофагов и белые кровяные тельца. Последние локализуются в области процесса с целью захвата и разрушения чужеродных веществ.

"Модифицировать" означает ослаблять или усиливать свойство.

"Благородный" используется в настоящем изобретении в относительном значении. Данный термин применяется для соотнесения материалов, в том числе металлов, между собой в зависимости от их взаимодействия. При погружении двух металлов в электролит и их соединении с источником электрического тока термин "менее благородный" металл означает металл, подвергающийся гальванической коррозии; термин "более благородный" указывает на другой металл из данной пары. От "менее благородного" металла к более благородному происходит перенос электронов.

"Внутрибольничная инфекция" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой инфекционное заболевание, распространяющееся в больничной среде.

"Адсорбция белка" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой явление, согласно которому белки скапливаются на поверхности под действием суммарных сил притяжения между белком и поверхностью.

"Подложка" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой основу, обрабатываемую согласно настоящему изобретению.

"Врастание тканей" представляет собой процесс роста клеток на поверхности с образованием новой ткани.

"Тромбогенность" в значении, использованном в настоящем изобретении, представляет собой способность подложки вызывать свертывание крови.

Подробное описание изобретения

Согласно настоящему изобретению подложку обрабатывают с целью придания ей желаемых свойств. Подложка может быть выполнена из самых различных материалов. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения материалом подложки является материал с электронодонорной поверхностью. В другом варианте реализации подложку выполняют из материала, не имеющего электронодонорной поверхности. В случае, если поверхность является электронодонорной, металлические частицы можно наносить непосредственно на нее. В случае, если поверхность не обладает электронодонорными свойствами, для получения электронодонорной поверхности на нее следует наносить слой электронодонорного материала.

В настоящем изобретении описана подложка, имеющая электронодонорную поверхность, при этом на указанной поверхности находятся металлические частицы, причем указанные металлические частицы содержат палладий и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из золота, рутения, родия, осмия, иридия и платины. При этом количество указанных металлических частиц составляет примерно 0,001-8 мкг/см². Предпочтительное количество указанных металлических частиц составляет примерно 0,01-4 мкг/см². Наиболее предпочтительное количество указанных металлических частиц составляет примерно 0,01-1 мкг/см². Примерами интервалов количества металлических частиц в пределах от 0,001 до 8 мкг/см² являются интервалы 0,001-6, 0,001-4, 0,001-2, 0,001-1, 0,001-0,5, 0,001-0,25, 0,001-0,15, 0,15-8, 0,25-8, 0,5-8, 1-8, 2-8, 4-8, 6-8, 0,15-0,25, 0,25-0,5, 0,5-1, 1-2, 2-4, 4-6, 1-3 и 3-6 мкг/см².

Подложка либо обладает электронодонорными свойствами сама по себе, либо имеет на поверхности слой электронодонорного материала. В случае нанесения слоя электронодонорного материала на ее поверхность количество указанного материала составляет примерно 0,05-12 мкг/см². Данная величина может находиться внутри других интервалов значений, если последние лежат внутри указанного интервала. Примерами других интервалов значений являются интервалы 0,05-10, 0,05-8, 0,05-6, 0,05-4, 0,05-2, 0,05-1, 0,05-0,5, 0,05-0,25, 0,05-0,15, 0,15-12, 0,25-12, 0,5-12, 1-12, 2-12, 4-12, 6-12, 8-12, 10-12, 0,15-0,25, 0,25-0,5, 0,5-1, 1-2, 2-4, 4-6, 6-8, 8-10, 1-5 и 5-10 мкг/см².

Электронодонорный материал не обязательно обладает электронодонорной поверхностью. Примером является алюминий, образующий на воздухе оксидную пленку, которая не является электронодонорной поверхностью.

Электронодонорным материалом является любой материал, обладающий способностью образовывать электронодонорную поверхность, в том числе проводящий полимер или металл. В случае металла он должен быть менее благородным, чем любой из металлов из группы, состоящей из палладия, золота, рутения, родия, осмия, иридия и платины.

Металлом, предпочтительным для использования в качестве электронодонорной поверхности, является металл, выбранный из группы, состоящей из серебра, меди и цинка.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения подложка является полимерной.

Согласно одному из вариантов реализации подложка выбрана из группы, состоящей из латекса, винила, полимеров с винильными группами, полиуретанмочевины, силиконов, поливинилхлорида, полипропилена, стирола, полиуретана, полиэфиров, сополимеров этилена и винилацетата, полистирола, поликарбоната, полиэтилена, полиакрилатов, полиметакрилатов, сополимера акрилонитрила, бутадиена и стирола, полиамидов, полиимидов или их смесей.

Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения подложка выбрана из группы, состоящей из природных полимеров, разлагаемых полимеров, съедобных полимеров, биоразлагаемых полимеров, экологически безопасных полимеров и полимеров медицинской степени чистоты.

Согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения подложка является металлической.

Металлы, предпочтительные для изготовления подложки, выбирают из группы, состоящей из нержавеющей стали, медицинской стали, титана, медицинского титана, кобальта, хрома, алюминия и их смесей.

Согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения подложку выбирают из группы, состоящей из стекла, минералов, цеолитов, камня и керамики.

Согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения подложку выбирают из группы, состоящей из бумаги, древесины, тканых волокон, волокон, целлюлозных волокон, кожи, углерода, углеродных волокон, графита, политетрафторэтилена и поли-пара-фенилентерефталамида.

Согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения подложка имеет форму частицы.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения описаны изделия, включающие подложку, соответствующую настоящему изобретению. Примерами изделий, включающих подложку, соответствующую настоящему изобретению, являются медицинские устройства, медицинские инструменты, одноразовые изделия и медицинские одноразовые изделия. Другими примерами подобных изделий являются контактные линзы, стимуляторы сердца, электроды для стимуляторов сердца, стенты (полые металлические и элюирующие лекарства), зубные имплантаты, грыжевые сетки, грыжевые ячеистые структуры, оборудование для центрифугирования крови (находящееся в контакте с кровью), хирургические инструменты, перчатки, емкости для крови, искусственные клапаны сердца, центральные венозные катетеры, периферические венозные катетеры, инъекционные порты, оборудование для гемодиализа, оборудование для перитонеального диализа, оборудование для плазмофореза, устройства для введения лекарств путем ингаляции, сосудистые имплантаты, артериальные имплантаты, аппараты вспомогательного кровообращения, раневые повязки, катетеры для интермиттирующей катетеризации, электроды для ЭКГ, периферические стенты, имплантаты для замены костей, ортопедические имплантаты, ортопедические устройства (винты, спицы, скобки, анкерные фиксаторы и др.), имплантаты для замены тканей, интраокулярные линзы, шовные материалы, иглы, устройства для выдачи лекарств, эндотрахеальные трубки, шунты, дренажи, отсасывающие устройства, слуховые аппараты, уретральные медицинские приспособления и емкости для искусственной крови.

Частицы обязательно должны содержать палладий. Дополнительно в них присутствует по меньшей мере еще один металл. В настоящем изобретении используется отношение содержания палладия к содержанию других металлов в металлических частицах, примерно равное (0,01:99,99)-(99,99:0,01). Предпочтительно использовать отношение примерно от 0,5:99,5 до 99,8:0,2. Особенно предпочтительно отношение примерно от 2:98 до 95:5. Наиболее предпочтительно отношение примерно от 5:95 до 95:5. В других вариантах реализации указанное отношение составляет примерно 10:90-90:10. Специалисту в данной области техники является понятным, что данное отношение может лежать в других интервалах. Примерами других интервалов данного отношения являются от 0,01:99,99 до 0,05:99,95, от 0,05:99,95 до 0,1:99,9, от 0,1:99,9 до 0,5:99,5, от 0,5:99,5 до 1:99, от 1:99 до 2:98, от 2:98 до 4:96, от 4:96 до 6:94, от 6:94 до 8:92, от 8:92 до 10:90, от 10:90 до 20:80, от 20:80 до 30:70, от 30:70 до 40:60, от 40:60 до 50:50, от 50:50 до 60:40, от 60:40 до 70:30, от 70:30 до 80:20, от 80:20 до 90:10, от 90:10 до 92:8, от 92:8 до 94:6, от 94:6 до 96:4, от 96:4 до 98:2, от 98:2 до 99:1, от 99:1 до 99,5:0,5, от 99,5:0,5 до 99,9:0,1, от 99,9:0,1 до 99,95:0,05, от 99,95:0,05 до 99,99:0,01.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения указанные металлические частицы, помимо палладия, содержат золото.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что полученные изделия обладают предпочтительными свойствами в случае, если указанные металлические частицы обладают средним размером, составляющим примерно 10-10000 Å.

Согласно одному из вариантов реализации, средний размер подобных металлических частиц составляет примерно 100-600 Е.

Специалисту в данной области техники является понятным, что размер частиц может лежать в различных интервалах, лежащих в области значений примерно 10-10000 Å. Примерами подобных интервалов являются 10-8000 Å, 10-6000 Å, 10-4000 Å, 10-2000 Å, 10-1000 Å, 10-100 Å, 100-10000 Å, 1000-10000 Å, 2000-10000 Å, 4000-10000 Å, 6000-10000 Å, 8000-10000 Å, 100-1000 Å, 1000-2000 Å, 2000-4000 Å, 4000-6000 Å, 6000-8000 Å, 1000-5000 Å и 5000-8000 Å.

Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения описаны изделия, содержащие любую из подложек, описанных в настоящем изобретении.

Также описаны медицинские устройства, содержащие любую из подложек, описанных в настоящем изобретении.

Кроме того, описаны одноразовые изделия, содержащие любую из подложек, описанных в настоящем изобретении.

В настоящем изобретении также описаны стоматологические изделия, в том числе зубоврачебное оборудование, зубные имплантаты и зубоврачебные устройства, содержащие любую из подложек, описанных в настоящем изобретении.

Количество нанесенных частиц металла выражается в мкг/см². При этом следует понимать, что металлические частицы не образуют сплошного слоя на указанной электронодонорной поверхности и находятся на ней в виде равномерно распределенных частиц или кластеров.

Слой электронодонорного материала предпочтительно наносить так, чтобы он равномерно распределялся на поверхности при преимущественном отсутствии агломератов или кластеров. В случае равномерности и однородности электронодонорной поверхности нанесенное количество в мкг/см² можно перевести в толщину в Å. Количество величиной 0,05-4 мкг/см² соответствует интервалу толщин примерно 4,8-380 Å, 0,5-8 мкг/см² - 48-760 Å, 0,8-12 мкг/см² - 76-1140 Å.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения электронодонорная поверхность представляет собой слой коммерчески доступного по существу чистого серебра, что не исключает возможности наличия небольших количеств примесей.

В случае, если подложка не обладает электронодонорной поверхностью и необходимо нанесение электронодонорного поверхностного слоя, последнее проводят способом, выбранным из группы, состоящей из способов химического осаждения из паровой фазы, напыления и нанесения металла из раствора, содержащего соль металла. В результате нанесения образуется однородный слой, преимущественно не содержащий кластеров или агломератов. Нанесение предпочтительно проводить так, чтобы первый слой обладал хорошей адгезией к поверхности.

Далее описывается один из вариантов реализации настоящего изобретения, используемый для получения поверхности с покрытием. В случае подложек, не имеющих электронодонорной поверхности, данный способ включает некоторые или все последующие стадии:

1) предварительную обработку,

2) промывку,

3) активацию,

4) нанесение электронодонорной поверхности,

5) промывку,

6) нанесение металлических частиц,

7) промывку,

8) сушку,

В случае изделий с электронодонорной поверхностью способ включает следующие стадии:

1) промывку,

2) нанесение металлических частиц,

3) промывку,

4) сушку.

Далее описан более подробно один из вариантов реализации способа, включающего стадии 1-8 для случая подложек, не имеющих электронодонорной поверхности.

Возможно проведение предварительной обработки подложки в водном растворе соли двухвалентного олова, содержащем 0,0005-30 г/л ионов олова (II). рН раствора составляет 1-4 и регулируется соляной и/или серной кислотой. Время обработки при комнатной температуре составляет 2-60 мин. После предварительной обработки поверхность промывают деминерализованной водой, но не подвергают сушке.

Активированную и промытую подложку переносят в раствор для нанесения покрытия, рН которого составляет не менее 8. Указанный раствор содержит соль металла, выбранную из группы, состоящей из солей серебра, солей цинка и солей меди. Согласно одному из вариантов реализации указанной солью является нитрат серебра AgNO₃. Эффективное количество соли металла составляет не менее чем примерно 0,10 г/л, предпочтительно порядка 0,015 г/л. Если содержание металла превышает величину порядка 0,10 г/л, осаждение элементарного металла может происходить неоднородно, иметь место в растворе или на стенках реакционного сосуда. Если содержание металла лежит ниже эффективного количества, его не хватает для образования пленки за приемлемое время.

Вторым компонентом раствора для нанесения покрытий является восстановительный агент, восстанавливающий металлсодержащую соль до элементарного металла. Восстановительный агент должен присутствовать в количестве, достаточном для осуществления химического восстановления. Допустимыми восстановительными агентами являются формальдегид, сульфат гидразина, гидроксид гидразина и гипофосфорная кислота. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения восстановитель присутствует в растворе в количестве примерно 0,001 мл/л. Слишком высокая концентрация восстановительного агента вызывает выделение металла в объеме раствора и на стенках реакционного сосуда, в то время как слишком низкая концентрация восстановительного агента может привести к недостаточному образованию металла на подложке. Специалист в данной области техники в свете настоящего описания может определить необходимое количество восстановительного агента обычными экспериментами.

Еще одним компонентом раствора для нанесения покрытий является агент, регулирующий осаждение. Данный агент присутствует в количестве, достаточном для замедления реакции осаждения, с целью предотвращения осаждения восстанавливаемого металла непосредственно из раствора в форме тонкодисперсного металлического порошка или его осаждения на стенках реакционного сосуда. Используемыми агентами, регулирующими осаждение, являются инвертные сахара (также известные как инвертозы), янтарная кислота, цитрат натрия, ацетат натрия, гидроксид натрия, гидроксид калия, тартрат натрия, тартрат калия и аммиак. Агент, регулирующий осаждение, предпочтительно присутствует в растворе в количестве примерно 0,05 г/л. В случае, если указанного агента слишком мало, вместо образования однородной металлической поверхности возможно образование кластеров. В случае, если указанного агента слишком много, стабильность металлсодержащей соли может стать слишком высокой для осаждения на целевую поверхность.

Значения концентраций восстановительного агента и агента, регулирующего осаждение, при необходимости можно корректировать с целью получения нужных результатов в зависимости от материала подложки, требуемой толщины пленки, условий осаждения и концентрации металла в растворе. Например, в случае тонких пленок концентрация металла должна быть относительно низкой, как и значения концентраций восстановительного агента и агента, регулирующего осаждение. Специалист в данной области техники в свете настоящего описания может определить необходимое количество агента, регулирующего осаждение, обычными экспериментами.

При приготовлении раствора для осаждения каждый из его компонентов предварительно растворяют в деминерализованной воде отдельно от остальных. Предварительно приготовленные растворы затем смешивают, при необходимости разбавляя, в количествах, необходимых для достижения значений концентрации, указанных выше.

Сочетание соли металла с восстановительным агентом обеспечивает получение металла, восстанавливаемого из соли, в состоянии, пригодном для его нанесения на материал подложки. Особым преимуществом подобного способа является достижение высокой адгезии готовой металлической пленки к поверхности подложек. Хорошая адгезия является необходимой почти во всех областях их применения.

Поверхность подложки подвергают действию раствора для нанесения покрытия любым из пригодных для этого способов. Обычно используют погружение в раствор, однако последний может быть нанесен любым подходящим способом, в том числе распылением или кистью. Металлическая пленка равномерно осаждается из раствора со скоростью, на которую можно влиять изменением концентрации соли металла. В случае необходимости получения тонких пленок температуру осаждения поддерживают достаточно низкой с целью контролируемого снижения скорости осаждения.

Для нанесения слоя металла, действующего в качестве электронодонорной поверхности, в настоящем изобретении могут быть применены другие способы. Альтернативными способами получения электронодонорной поверхности являются химическое осаждение из паровой фазы и напыление.

После выполнения вышеописанной стадии осаждения металла на подложке образуется электронодонорная поверхность, состоящая из металла. Осаждение металла необходимо только в случаях, когда подложка изначально не обладает электронодонорной поверхностью. Если подложка уже обладает электронодонорной поверхностью, металлические частицы могут быть нанесены на последнюю без дополнительного нанесения слоя металла. В последнем случае перед нанесением частиц подложку тщательно очищают.

Следующей стадией способа изготовления является нанесение металлических частиц.

Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения для получения изделий, на поверхности которых имеются частицы, содержащие палладий и по меньшей мере еще один металл, применяют коллоидные суспензии. Металлические частицы наносят из суспензии целевых частиц. Состав металлических частиц в суспензии регулируют в соответствии с требуемой величиной. Подложку с электронодонорной поверхностью погружают в суспензию на время, составляющее примерно от нескольких секунд до нескольких минут или более.

Суспензию металлических частиц получают несколькими путями. Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения суспензию металлических частиц получают из водного раствора соли металла, подвергаемого восстановлению в условиях, при которых образуются частицы металла нужного размера. Это достигается смешением нужных количеств соли металла, восстановительного агента и стабилизационного агента. Для получения суспензии частиц могут быть использованы восстановительные и стабилизационные агенты, описанные выше. Специалист в данной области техники, желающий получить частицы нужного размера, в свете настоящего описания может определить необходимое для указанной цели количество восстановительного агента и стабилизационного агента обычными экспериментами. В альтернативном варианте реализации настоящего изобретения используют коммерчески доступные коллоидные суспензии металлических частиц. Для приготовления суспензии могут быть использованы металлические частицы необходимого состава.

Согласно одному из примеров реализации настоящего изобретения суспензию металлических частиц получают путем разбавления деминерализованной водой коммерчески доступных концентрированных коллоидных растворов металлических частиц, содержащих палладий и по меньшей мере один металл, выбранный из группы, состоящей из золота, рутения, родия, осмия, иридия и платины. Подложку обрабатывают суспензией в течение промежутка времени, составляющего примерно от нескольких секунд до нескольких минут или более. После обработки подложку промывают растворителем или водой, например деминерализованной, и оставляют сохнуть при комнатной температуре.

В одном из отдельных неограничивающих примеров реализации настоящего изобретения коммерчески доступные металлические частицы состоят из 75% палладия и 25% золота.

В соответствии с настоящим изобретением возможно получение подложек с поверхностью необходимого типа. Например, возможно получение подложек с электронодонорной поверхностью из серебра и частиц, х из меди и частицами, состоящими из 85% палладия и 15% рутения.

Одним из преимуществ гибкого, управляемого и воспроизводимого способа изготовления подобных подложек является то, что таким путем возможно изготовление самых различных подложек. Как указано далее, некоторые из полученных подложек обладают улучшенными свойствами по сравнению с известными аналогами. Например, подложка, изготовленная согласно настоящему изобретению, неожиданным образом может модифицировать в лучшую сторону гидрофобность исходной подложки, на которую она нанесена. Другими свойствами, модификация которых оказывается возможным подобным путем в соответствии с п.1 формулы настоящего изобретения, являются адсорбция белка, адгезия бактерий, врастание тканей, активация комплемента, воспалительная реакция, тромбогенность, коэффициент трения и твердость поверхности.

Модифицирование поверхностных свойств объектов, на которые наносят подложку, возможно путем регулирования размера частиц, их состава и количества.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что достижение указанной цели возможно путем применения подложки, соответствующей п.1 формулы настоящего изобретения. В частности, путем регулирования размера частиц, их состава и количества возможно модифицировать поверхностные свойства.

Подложки, соответствующие настоящему изобретению, могут быть использованы для многих целей. Они пригодны для применения в любых областях, требующих модификации гидрофобности, адсорбции белка, адгезии бактерий, врастания тканей, активации комплемента, воспалительной реакции, тромбогенности, коэффициента трения и твердости поверхности.

Свойства подложки могут быть как усилены, так и ослаблены. Соответственно, описаны объекты, проявляющие усиление свойства по меньшей мере на одном участке и ослабление свойства - по меньшей мере еще на одном участке. Примером является изделие с участком, харакетризующимся пониженной адсорбцией белка и участком, характеризующимся повышенной адсорбцией. Другим примером может служить изделие с участком с пониженным врастанием тканей, и участком с повышенным врастанием.

Подложка, соответствующая настоящему изобретению, также включает подложку с электронодонорной поверхностью, на которой находятся металлические частицы, содержащие палладий, причем количеств