以材料科學角度,導入電漿技術於醫療器材,以期可縮短病患術後恢復期,並提升病患術後之生活品質及福祉。
本中心乃利用電漿技術於生醫材料進行表面改質,以賦予生醫材料具有加值性之骨整合能力、抗菌能力、親/疏水性或潤滑性等,並藉由全方面多階段之安全及功能性測試,以期能將研發成果導入臨床應用,以增加手術成功機率,提升醫療品質,減少病患負擔及醫療成本,並加速台灣醫療器材產業於新型醫材之發展。
高骨整合性鈦金屬骨植入材
提升人工關節及人工牙根之骨整合能力已成為鈦金屬植入材之研究重點。為此,本中心開發微弧處理技術,於鈦金屬表面生成具有高鍍膜附著力且高骨母細胞相容性之多孔氫氧基磷灰石-二氧化鈦(HA-TiO2)混相鍍層,並經動物實驗驗證可知,其可大幅提升鈦金屬骨植入材之骨整合能力。此外,如進一步將“鍶”添加於鍍層內,其可於提昇造骨細胞生長之餘,同時有效抑制蝕骨細胞之分化。
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微弧處理生長HA-TiO2混相鍍層於鈦金屬之截面微觀形貌及元素分布分析 / 植入12週後之組織切片觀察
鍍鈦脊椎椎間融合器
此技術為本中心與台灣微創醫療器材股份有限公司共同開發成果。
為改善脊椎植入材-聚醚醚酮高分子之生物惰性及疏水性,因此本中心提出利用高功率脈衝磁控濺鍍被覆鈦金屬鍍膜於雷射粗糙化之聚醚醚酮表面,以提升椎間融合器之骨整合性。除此之外,高功率脈衝磁控濺鍍製備之鈦金屬鍍膜具由極佳之附著力,而可確保植入後之長效性、安全性,及與脊椎間之穩定度達最大化。為此,本技術將具有取代市售利用電漿噴塗製備鈦金屬鍍層產品之可行性。
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鈦金屬被覆雷射粗糙化聚醚醚酮椎間融合器 / 植入12週後之組織切片觀察
侵入式醫用矽膠導管之電漿聚對二甲苯薄膜改質技術
本技術已技術移轉至坤印科技。
傳統聚對二甲苯具有起始雙體原料價格昂貴、需要高溫裂解程序造成能源浪費、沉積速率緩慢及薄膜附著性不佳等問題。為此,本中心開發觸發電漿聚合技術,藉由短脈衝電漿進行聚合薄膜之分子結構控制,以合成出電漿聚對二甲苯薄膜,其可提供矽膠醫材表面具有乾式潤滑性、疏水性、抗沾黏及生物相容性等多功能表面性質。
超雙疏表面工程
本中心利用脈衝電漿聚合技術搭配飛秒雷射織構化之雙重處理技術,於不銹鋼表面發展出具有奈米/微米結構及低表面能薄膜被覆之表面特性,使其達到超疏水及超疏油效果,而具有於醫療器材及生活應用之高度潛力。
主動式銀金屬抗菌表面處理
由長期臨床實驗結果顯示,細菌感染問題為現階段植入材植入人體後失敗原因之一。然而,長年以來,對於術後所衍生細菌感染之解決方法仍僅停留於口服或抗生素之使用,而沒有更積極提升植入材自身抗菌能力之方案。本中心遂見其臨床上未被滿足之需求,提出主動式抗菌表面處理技術,以期能避免病患術後發生併發感染之機會:
- 利用高功率脈衝磁控濺鍍製備超薄銀金屬薄膜於鈦金屬,以期於骨外固定器之應用。
- 利用微弧處理技術,添加含銀前驅物於電解液,以生長多孔銀摻雜氫氧基磷灰石-二氧化鈦混相鍍層於鈦金屬,以期於人工關節之應用。
- 利用觸發電漿聚合技術生長電漿聚對二甲苯薄膜過程中,導入中空陰極放電進行銀金屬之摻雜,以生長銀摻雜電漿聚對二甲苯薄,並期於侵入式矽膠醫用導管之應用。
根據JIS Z2801:2000規範,鈦金屬及經HiPIMS-Ag被覆後,於大腸桿菌及金黃色葡萄球菌菌液接種後,經沖刷及平板培養後之菌落生長狀況