1.本发明涉及一种碳基材料肺结节定位针头，特别涉及一种表面具有pyc涂层和掺银dlc复合涂层的由碳基材料构成的肺结节定位针头，还涉及其制备方法，属于生物医用材料技术领域。
背景技术：2.当前，肺癌的发病率及死亡率均在逐年增加，由于早期肺癌病情隐匿，不易发现，临床中发现80％的肺癌已属中晚期，因此，肺癌已占到恶性肿瘤死亡的首位。肺癌的五年生存率仅有15％，而及时治疗的早期肺癌五年生存率可达60～80％。随着低剂量螺旋ct肺癌筛查的普及，越来越的肺部结节被检出。肺结节为小的局灶性、类圆形、影像学表现密度增高的阴影，可单发或多发，不伴肺不张、肺门肿大和胸腔积液。孤立性肺结节无典型症状，常为单个、边界清楚、密度增高、直径≤3cm且周围被含气肺组织包绕的软组织影。
3.随着全胸腔镜手术(vats术)成为肺结节诊断和治疗的主要手段后，肺小结节体积小，实性成分少，质地柔软，在vats术中无法以观察或触诊的方法准确定位，即使是中转开胸手术后尺寸≤1cm的肺结节在肉眼观察和手指触诊的定位方法下失败率达50％以上。因此，临床上常常在术前对肺小结节进行ct引导下的精准定位，增加肺结节切除手术的精确性，以实现最小限度的肺楔叶切除，减少切除手术带来的创伤，提高患者生活质量。
4.常用的定位手段包括以下几种技术路线：1)染色剂：术前在ct引导下穿刺，并在结节周围注射亚甲蓝，通过颜色标记；2)医用胶体：术前在ct引导下穿刺，并在结节周围注射n-丁基-2-氰基丙烯酸盐快速凝固成胶体物，通过胶体形成的肿块定位；3)留置定位针：术前在ct引导下穿刺，并在结节周围留置定位针进行定位。
5.染色剂早期在临床使用较多，但因其着色晕染速度过快，对染色后手术间隔要求严格，而且对于碳末沉着明显的患者，定位后术中颜色辨识度低、容易导致定位失败。医用胶体有刺激性气味，进入支气管后可引起患者明显的刺激性咳嗽，且时有在注射针管中凝结的等不足。因而，留置定位针的金属丝技术是目前临床应用最为广泛的肺微小结节和肺内磨玻璃样病变体外定位技术，主要有镍钛合金的微弹簧圈、四钩定位针和独特哑铃状结构的弹簧圈和不锈钢的带钩金属导丝等，其还存在一定的不足，定位后患者常有疼痛、胸膜刺激的症状；有时患者未及时手术，时间、移动等因素术也可能增加移位、脱落、甚至断裂的风险，其次，定位后易出现气胸、出血和疼痛等常见的并发症。且通气状态留置定位针，在肺的塌陷过程，肺的体积改变，定位针有进一步损伤肺的可能。并且金属丝端头易发生断裂而留在体内，由于金属丝本身很小不易被找到，一旦发生断裂若不及时有效处理，可能导致发生手术后肺内残留金属物的巨大医疗事故。
6.碳基材料是很好的生物材料，但是其质脆，而且对于尤其应用于制备小尺寸件其局部脆性异常明显，其制备的定位针容易脱落带来二次伤害，另外，碳基材料虽为惰性材料，但其多孔的特性，容易在使用过程携带细菌进入人体组织导致炎症的风险。
技术实现要素：7.针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的是在于提供一种碳基材料肺结节定位针头，该肺结节定位针头关键是在碳基材料肺结节定位针头表面镀制pyc涂层和掺银dlc复合涂层，能够很好地解决碳基材料制备的肺结节定位针头过程中存在的技术问题，掺银dlc复合涂层不但能够有效降低碳基材料表面摩擦系数，提高其耐磨性和硬度，而且可以改善肺结节定位针头在植入人体后由于摩擦掉粉导致的人体不良反应，且掺银dlc复合涂层还赋予了碳基材料良好的表面生物相容性和抑菌和杀菌性能，特别是掺银dlc复合涂层与碳基材料表面结合力高，稳定性好，可以延长其使用寿命。
8.本发明的另一个目的是在于提供一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，该方法操作简单，容易精确控制，有利于工业化生产。
9.为了实现上述技术目的，本发明提供了一种碳基材料肺结节定位针头，包括插入式针头或嵌入式针头；所述插入式针头包括针棒，所述针棒前端为锥尖，尾部为销棒，所述针棒或销棒上设有引线孔；所述嵌入式针头包括针棒，所述针棒前端为锥尖或钝头，尾部为销棒，所述销棒上设有引线孔；所述肺结节定位针头由碳基材料及其表面的pyc涂层和掺银dlc复合涂层构成。
10.本发明的肺结节定位针头表面镀制pyc涂层和掺银dlc复合涂层，能够很好地解决碳基材料制备小尺寸件由于其局部脆性，粉末容易脱落带来二次伤害，以及碳基材料容易在使用过程携带细菌进入人体组织导致炎症等缺陷。pyc涂层主要是沉积在碳基材料基体表面，能够将碳基材料表面孔洞封堵，提供连续界面赋予其表面抗破损能力，同时有利于提高与掺银dlc复合涂层之间的结合力，而掺银dlc复合涂层具有良好的生物相容性、表面硬度和摩擦性能，且具有抗菌性，相对于现有的dlc涂层通过引入金属银可以有效改善dlc涂层的综合性能，如改善dlc涂层的生物相容性、摩擦性能和硬度，同时，通过硅过渡层与掺银dlc涂层进行交叠镀制，在dlc涂层中掺入的银元素与硅过渡层中的原子结合更加紧密，降低了整个复合涂层的内应力，极大地提高了整个复合涂层与碳基材料基体之间的结合力。且在碳基材料肺结节定位针头表面镀制掺银dlc复合涂层能够避免碳基材料肺结节定位针头在植入人体后由于摩擦掉粉导致的人体不良反应。
11.作为一个优选方案，所述掺银dlc复合涂层由n层硅过渡膜层和n层掺硅dlc膜层交替叠加构成；其中，n＝2～10。如果膜层太少则难以达到提高碳基材料表面耐磨性能和硬度的目的，如果膜层过多则会降低复合涂层与碳基材料基体之间的结合能力，造成涂层更易剥落。
12.作为一个优选方案，所述掺银dlc复合涂层中各掺银dlc膜层的银掺杂量由内层至外层梯度递减。对各层掺银dlc膜层中的银掺杂量进行由内层至外层的递减，可以在有效提高整个复合涂层与碳基材料基体之间结合力的同时更好地提高最外层的掺银dlc膜层的生物相容性。
13.作为一个优选方案，所述pyc涂层厚度为10～50μm。pyc涂层过薄不能形成完整的连续涂层，涂层过厚表面粗糙度提高，而且容易脱落。
14.作为一个优选方案，所述硅过渡层厚度为0.1～1.5μm。
15.作为一个优选方案，所述掺银dlc膜层的厚度为0.3～3.5μm。硅过渡膜层厚度过低或掺银dlc膜层厚度过厚会降低掺银dlc膜层与碳基材料的结合能力，而硅过渡膜层厚度过
厚或掺银dlc膜层的厚度过低会降低硬度和耐磨性能等。
16.作为一个优选方案，所述掺银dlc复合涂层中银质量百分比含量为1％～20％，最外层掺银dlc膜层中银质量百分比含量不高于10％。银掺杂量在适当的范围内增加可以有效提高复合涂层与碳基材料之间的结合力，而最外层掺银dlc膜层中银质量百分含量高于10％时，其生物相容性会有所下降，且会毒害正常细胞，因此整个掺银dlc复合涂层及表面掺银dlc膜层的银含量应当控制在适当范围内。
17.作为一个优选方案，所述针棒的直径为1.5～2mm；所述销棒的直径为1.0～1.5mm；所述引线孔的直径为0.2～0.5mm；所述锥尖的锥度＞30
°
。
18.本发明还提供了一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，该方法是将碳基材料通过机械加工形成针头坯件后，在坯件表面先沉积pyc涂层，再镀制掺银dlc复合涂层，即得。
19.作为一个优选方案，所述pyc涂层通过化学气相沉积法生成，所述化学气相沉积法的条件为：在通入气体碳源条件下，在1000～1800℃温度下，沉积10～50h。气体碳源为常见的烃类气体，如甲烷、丙烷等等。
20.作为一个优选方案，所述掺银dlc复合涂层通过非平衡中频磁控溅射和直流弧光pecvd相结合法镀制，先通过非平衡中频磁控溅射法镀制硅过渡膜层，再通过非平衡中频磁控溅射-直流弧光pecvd相结合法镀制掺银dlc膜层，并进行交替镀制。
21.作为一个较优选方案，所述硅过渡膜层的镀制条件为：ar气流量为60～100sccm，硅靶功率为0.5～3kw，真空度为1.0
×
10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～2kw，工件负偏压电压为50～400v，镀膜时间为10～80min。非平衡磁控溅射制备硅膜层过程中能够控制温度低于200℃，形成的镀膜层更为致密有利于提高镀制的膜层与基体之间的结合。
22.作为一个较优选方案，所述掺银dlc膜层的镀制条件为：ar气流量为20～100sccm，气体碳源流量为10～100sccm，真空度为1.0
×
10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～3kw，银钯功率为0.1～1kw，银靶纯度不低于99.9wt％，工件负偏压电压为50～600v，镀膜时间为30～540min；且任意相邻两层掺银dlc膜层在镀制过程中，镀制外层掺银dlc膜层时的银靶功率比镀制内层掺银dlc膜层时的银靶功率下降0.1～0.3kw。本发明通过采用非平衡中频磁控溅射与直流弧光pecvd相结合方法镀制掺银dlc膜层，可以在不改变dlc膜层制备工艺参数的条件下更好的控制掺入银元素的含量，稳定的将银元素的质量百分比含量控制在提升膜层性能最有效的区间1％～15％。气体碳源如乙炔等。
23.本发明的碳基材料通过现有常规的方法制成，以下例举说明：
24.1)采用宽束的碳纤维与碳纤维网胎叠层针刺成碳纤维预制体，其中，碳纤维为3mm宽的1k碳纤维束、5mm宽的2k碳纤维束、8mm宽的3k碳纤维束、15mm宽的6k碳纤维束或25mm宽的12k碳纤维，或者是他们的组合；所述碳纤维网胎为10～40g/m2，布网层密度为20～40层/cm。
25.2)将碳纤维预制体采用化学气相沉积和/或液相浸渍-裂解制备基体碳或基体碳和碳化硅，沉积密度为1.3～2.5g/cm3。
26.其中，化学气相沉积制备基体碳工艺为：将碳纤维预制体放入沉积炉中，在800～1350℃温度下，通入的含碳气源(天然气、甲烷、丙烯、丙烷等，氮气或氢气为稀释气体，碳源气体与稀释气体的流量比为1:0～3)，沉积50～250h。
27.其中，浸渍-裂解制备基体碳工艺为：碳纤维预制体经过树脂(呋喃、酚醛和糠酮等)或沥青(石油沥青、煤沥青)真空加压浸渍、固化处理、裂解(树脂：900～1050℃，常压；沥青：750～850℃，50～200mpa)等致密化工艺。浸渍压力为2.0～6.0mpa，浸渍时间为2～10h；固化温度为160～230℃，固化时间为10～50h；裂解时间为2～20h。
28.其中，化学气相沉积制备碳化硅基体工艺为：将碳纤维预制体放入沉积炉中，在1000～1300℃温度下，通入的气源(三氯甲基硅烷，氢气为载气和稀释气体，三氯甲基硅烷与氢气的流量比为1:1～20)，沉积30～120h。
29.其中，液相浸渍-裂解制备碳化硅基体工艺为：碳纤维预制体经过含硅前驱体(聚碳硅烷pcs、聚甲基硅烷pms)真空加压浸渍、固化处理、裂解等致密化工艺。浸渍压力为1.0～6.0mpa，浸渍时间为2～10h；固化温度为120～240℃，固化时间为10～60h；裂解温度为750～1150℃，时间为2～20h；陶瓷化温度为1150～1650℃，时间为2～10h。
30.本发明的肺结节定位针头的引线孔可固定连接线，如尼龙、不可降解丝线等。
31.本发明制备掺银类金刚石复合涂层采用设备是由广东汇成真空科技股份有限公司的hcsh-dlc650设备，或东莞市华南新材料研究有限公司的pvd850-dlc设备，或青岛优百宇真空设备股份有限公司的dlc-800设备，该设备是由非平衡中频磁控溅射以及直流弧光pecvd技术相结合的镀膜设备。
32.本发明的肺结节定位针头的制备方法包括以下步骤：
33.1)将碳基材料通过机械切割、打磨等工序加工成定位针头坯件。
34.2)在坯件表面制备热解碳涂层pyc，该涂层厚度为10～50μm；pyc涂层通过化学气相沉积生成，生成条件：采用气体碳源(如天然气，甲烷等常见的气体碳源)，在1000～1800℃温度下沉积10～50h。
35.3)在坯件上进一步制备掺银dlc复合涂层，掺银dlc复合涂层为硅过渡层-掺银dlc梯度膜层，将清洗后的坯件置于非平衡中频磁控溅射以及直流弧光pecvd相结合的镀膜设备中，抽真空至工作真空度，先清除炉内杂质气体，然后用离子源清洗工件；随后，先通过非平衡中频磁控溅射法镀制硅过渡膜层，再通过非平衡中频磁控溅射-直流弧光pecvd相结合法镀制掺银dlc膜层，并进行交替镀制，并且在交替制备硅过渡膜层以及掺银dlc膜层过程中，随着每一层硅过渡膜层的制备，下一层的掺银dlc膜层制备中银靶功率的比上一层掺银dlc膜层制备时银靶功率下降0.1～0.3kw，直至完成硅过渡膜层/掺银dlc膜层周期梯度涂层，镀膜完成后，待炉内温度下降至室温，取出碳基材料；
36.对坯件进行清洗的工艺为：先后采用纯化水和乙醇对坯件进行超声清洗，清洗温度均为20～32℃，清洗时间均为10～30min，清洗完后进行烘干待用。
37.清除炉内杂质气体的工艺为：向真空室内通入ar气，气体流量为50～120sccm，真空度为4.0
×
10-1
～7.0
×
10-1
pa，工件负偏压电压为400～800v，除气时间为10～30min。
38.离子源清洗工件的工艺为：ar气流量为60～100sccm，真空度为3.0
×
10-1
～6.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.9～1.2kw，工件负偏压电压为400～800v，清洗时间为15～40min。
39.硅过渡膜层制备工艺为：ar气流量60～100sccm，硅靶功率为0.5～3kw，硅，真空度1.0
×
10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～2kw，工件负偏压电压50～400v，沉积时间10～80min。
40.制备掺银dlc膜层工艺为：ar气流量为20～100sccm，气体碳源流量10～100sccm，
真空度为1.0
×
10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～3kw，银钯功率0.1～1kw，ag靶纯度不低于99.9wt％，工件负偏压电压为50～600v，沉积时间为30～540min；
41.4)最后制得肺结节定位针头产品。
42.相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
43.本发明利用碳基材料作为基体通过气相沉积、非平衡中频磁控溅射法和直流弧光pecvd法相结合在其表面镀制pyc涂层和掺银dlc复合涂层获得肺结节定位针头，该方法操作简单，容易精确控制，有利于工业化生产，特别是采用非平衡中频磁控溅射与直流弧光pecvd相结合的方法能够在碳基材料表面镀制梯度掺银dlc涂层，并且可以在不改变dlc涂层工艺参数的条件下更好的控制掺入银元素的含量，稳定的将银元素的含量控制在提升膜层性能最有效的区间1～20％。
44.本发明肺结节定位针头中掺银dlc复合涂层由n层硅过渡膜层和n层掺银dlc膜层交替叠加构成，该掺银dlc复合涂层通过在dlc涂层中掺入银元素，其与硅过渡层中的原子结合更加紧密，降低了整个掺银dlc涂层的内应力，且极大地提高了整个复合涂层与碳基材料之间的结合力，且可以通过膜层制备工艺参数及叠加层数等控制，可以获得抗磨损性能、硬度以及附着力等性能较好的复合涂层，本发明的掺银dlc复合涂层与碳基材料的结合临界载荷可以达到10n以上。
45.本发明的肺结节定位针头表面制备掺银dlc复合涂层，能够有效降低碳基材料表面摩擦系数，提高其耐磨性，改善基体在植入人体后由于碳基材料摩擦掉粉导致的人体不良反应，相比没有镀制掺银dlc复合涂层的碳基材料，在摩擦后的掉粉现象得到明显改善，摩擦系数降低明显。
46.本发明的肺结节定位针头以碳基材料作为基体，碳材料生物相容性好，可滞留时间长，且碳基涂层具有抗凝血，可减少金属异物带来的出血。
47.本发明的肺结节定位针头锥前有平头，不易损伤肺组织，且可避免刺穿肿块，增加脱落肿瘤细胞转移的风险。
48.本发明的肺结节定位针头表层为含ag的涂层，具有显著的抑菌性，有效降低感染概率，可以提高碳基材料表面肺结节定位针头涂层的抗菌性，抗菌性提高15～40％。
附图说明
49.图1为碳基材料插入式肺结节定位针头实物图。
50.图2为碳基材料嵌入式肺结节定位针头实物图。
具体实施方式
51.为了使本发明更加的清楚明白，下面将结合具体的实施例来详细介绍本发明内容，此处所描述的具体实施例只用于进一步详细解释本发明内容，而并不限定本发明权利要求的保护范围。
52.性能检测：以下实施例中通过纳米压痕和纳米划痕法测试涂层的力学性能；采用球盘式摩擦测试仪测量膜层摩擦系数，采用内皮细胞增殖实验和大肠杆菌存活实验来检验涂层对基体生物相容性的改善。
53.以下具体实施例及对比实施例中碳基材料具体制备方法如下：
54.1)采用25mm宽的12k碳纤维束与20g/m2碳纤维网胎叠层针刺成碳纤维预制体，布网层密度为22层/cm。
55.2)将碳纤维预制体放入沉积炉中，在950℃温度下，通入的丙烯和氮气，(丙烯与氮气的流量比为1:2)，沉积150h，制备出密度为1.5g/cm3的碳基材料坯体。
56.实施例1
57.1)对碳基材料坯体通过机械切割、打磨等工序加工成定位针头坯件；如图1所示：其中针头长度为12mm；针棒直径为1.8mm；引线孔位于针棒上，其直径为0.5mm；销棒长度为5mm，直径为1.3mm；椎尖角度为40
°
。
58.2)采用甲烷和氮气作为气源(甲烷与氮气的流量比为1:5)，在1500℃温度下沉积20h；在坯件表面制备pyc涂层，该热解碳涂层厚度为30μm；
59.3)在2)上进一步制备掺银dlc复合涂层，掺银dlc复合涂层为硅过渡层-掺ag-dlc梯度膜层，具体如下：
60.a.对坯件进行清洗，清洗步骤：将坯件先后采用纯化水和乙醇进行超声清洗，清洗温度均为28℃，清洗时间均为20min，清洗完后进行烘干待用。
61.b.将清洗后的坯件基体置于非平衡中频磁控溅射以及直流弧光pecvd相结合的镀膜设备中，抽真空至工作真空度。
62.c.清除炉内杂质气体：向真空室内通入ar气，气体流量为100sccm，真空度为5.0
×
10-1
pa，工件负偏压电压为800v，除气时间为20min。
63.d.离子源清洗工件：ar气流量为80sccm，真空度为4.0
×
10-1
pa，离子源功率为1kw，工件负偏压电压为800v，清洗时间为30min。
64.e.制备硅过渡膜层：ar气流量为60sccm，真空度为2.0
×
10-1
pa，硅靶功率为1kw，离子源功率为0.9kw，工件负偏压电压为150v，镀膜时间为10min。
65.f.制备掺银dlc膜层：ar气流量为60sccm，乙炔气体流量为80sccm，真空度为2.0
×
10-1
pa，离子源功率为1.2kw，银靶功率为0.4kw，工件负偏压电压为400v，镀膜时间为60min。
66.g.按照步骤e和f的工艺交替制备硅过渡膜层以及掺银dlc膜层，随着每一层硅过渡膜层的制备，下一层的掺银dlc膜层制备中的银靶功率比上一层掺银dlc膜层制备时银靶功率下降0.1kw，直至完成硅过渡膜层/掺银dlc膜层周期梯度涂层，得到硅过渡膜层/掺银dlc膜层梯度涂层总层数为6层，整体膜层银含量为1.2％，每层硅过渡膜层的厚度为0.15μm，每层掺银dlc膜层的厚度至少为0.3μm。
67.本实施例制备得到的掺银dlc涂层与碳基材料肺结节定位针头结合力高，其值为12n，减少了碳基材料肺结节定位针头表面的磨损率，摩擦系数0.06，磨损率5.7
×
10-7
mm3/n
·
m。有效提高了碳基材料肺结节定位针头的抗菌性，对比无涂层的碳基材料肺结节定位针头，本实施例中制备有掺银dlc涂层的碳基材料肺结节定位针头的大肠杆菌存活实验中大肠杆菌存活率由100％降低至81％，内皮细胞增殖实验中内皮细胞增殖率由70％提升至87％。
68.实施例2
69.1)对碳基材料坯体通过机械切割、打磨等工序加工成定位针头坯件；如图2所示：其中针头长度为10mm；针棒直径为1.5mm；销棒长度为3mm，直径为1.1mm，引线孔位于销棒
上，其直径为0.4mm；椎尖角度为36
°
。
70.2)采用甲烷和氮气作为气源(甲烷与氮气的流量比为1:5)，在1500℃温度下沉积20h；在坯件表面制备pyc涂层，该热解碳涂层厚度为30μm；
71.3)在2)上进一步制备掺银dlc复合涂层，掺银dlc复合涂层为硅过渡层-掺ag-dlc梯度膜层，具体如下：
72.步骤3)中掺银dlc复合涂层镀制如下：
73.a.对坯件进行清洗，清洗步骤：将坯件先后采用纯化水和乙醇进行超声清洗，清洗温度均为28℃，清洗时间均为20min，清洗完后进行烘干待用。
74.b.将清洗后的坯件置于非平衡中频磁控溅射以及直流弧光pecvd相结合的镀膜设备中，抽真空至工作真空度。
75.c.清除炉内杂质气体：向真空室内通入ar气，气体流量为100sccm，真空度为5.0
×
10-1
pa，工件负偏压电压为800v，除气时间为20min。
76.d.离子源清洗工件：ar气流量为80sccm，真空度为4.0
×
10-1
pa，离子源功率为1kw，工件负偏压电压为800v，清洗时间为30min。
77.e.制备硅过渡膜层：ar气流量为60sccm，真空度为2.0
×
10-1
pa，硅靶功率为1kw，离子源功率为0.9kw，工件负偏压电压为150v，镀膜时间为10min。
78.f.制备掺银dlc膜层：ar气流量为60sccm，乙炔气体流量为100sccm，真空度为2.0
×
10-1
pa，离子源功率为1.2kw，银靶功率为0.8kw，工件负偏压电压为600v，镀膜时间为60min。
79.g.按照步骤e和f的工艺交替制备硅过渡膜层以及掺银dlc膜层，随着每一层硅过渡膜层的制备，下一层的掺银dlc膜层制备中的银靶功率比上一层掺银dlc膜层制备时银靶功率下降0.15kw，直至完成硅过渡膜层/掺银dlc膜层周期梯度涂层，得到硅过渡膜层/掺银dlc膜层梯度涂层总层数为4层，整体膜层银含量为3.8％，每层硅过渡层的厚度为0.15μm，每层掺银dlc膜层的厚度至少为0.45μm。
80.本实施例制备得到的掺银dlc涂层与碳基材料肺结节定位针头结合力高，其值为15n，减少了碳基材料肺结节定位针头表面的磨损率，摩擦系数0.03，磨损率3.4
×
10-7
mm3/n
·
m。有效提高了碳基材料肺结节定位针头的抗菌性，对比无涂层的碳基材料肺结节定位针头，本实施例中制备有掺银dlc涂层的碳基材料肺结节定位针头的大肠杆菌存活实验中大肠杆菌存活率由100％降低至82％，内皮细胞增殖实验中内皮细胞增殖率由70％提升至90％。
81.实施例3
82.操作步骤与实施例2完全相同，唯一不同之处是得到硅过渡膜层/掺银dlc膜层梯度涂层总层数为12层，整体膜层银含量为2.1％，每层硅过渡层的厚度为0.15μm，每层掺银dlc膜层的厚度至少为0.39μm。
83.本实施例制备得到的掺银dlc涂层与碳基材料肺结节定位针头结合力高，其值为11n，减少了碳基材料肺结节定位针头表面的磨损率，摩擦系数0.04，磨损率3.9
×
10-7
mm3/n
·
m。有效提高了碳基材料肺结节定位针头的抗菌性，对比无涂层的碳基材料肺结节定位针头，本实施例中制备有掺银dlc涂层的碳基材料肺结节定位针头的大肠杆菌存活实验中大肠杆菌存活率由100％降低至80％，内皮细胞增殖实验中内皮细胞增殖率由70％提升至
88％。
84.实施例4
85.操作步骤与实施例2完全相同，唯一不同之处是每层掺银dlc膜层制备过程中银靶功率相同，银靶功率为0.8kw，整体膜层银含量为4.9％，每层硅过渡层的厚度为0.15μm，每层掺银dlc膜层的厚度为0.51μm。
86.本实施例制备得到的掺银dlc涂层与碳基材料肺结节定位针头结合力高，其值为11n，减少了碳基材料肺结节定位针头表面的磨损率，摩擦系数0.05，磨损率4.2
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mm3/n
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m。有效提高了碳基材料肺结节定位针头的抗菌性，对比无涂层的碳基材料肺结节定位针头，本实施例中制备有掺银dlc涂层的碳基材料肺结节定位针头的大肠杆菌存活实验中大肠杆菌存活率由100％降低79％，内皮细胞增殖实验中内皮细胞增殖率由70％提升至85％。
87.对比例1
88.本对比实施例与实施例1的唯一区别在于：没有制备硅过渡膜层，直接在碳基材料肺结节定位针头表面制备相同总厚度的掺银dlc涂层。
89.本对比实施例制备得到的无硅过渡摩层的掺银dlc涂层直接从碳基材料肺结节定位针头上剥落，结合力差。
90.对比例2
91.本对比实施例与实施例1的唯一区别在于：dlc膜层中未掺入银元素。
92.本对比实施例制备得到的硅过渡膜层/未掺杂银的dlc薄膜层复合涂层与碳基材料肺结节定位针头结合力较低。其值为4n，摩擦系数为0.10，磨损率为9.8
×
10-7
mm3/n
·
m。本实例的中制备有涂层的碳基材料肺结节定位针头的大肠杆菌存活实验中大肠杆菌存活率由100％降低至98％，内皮细胞增殖实验中内皮细胞增殖率由70％提升至74％。
93.表1性能测试结果对比
94.
技术特征：1.一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：包括插入式针头或嵌入式针头；所述插入式针头包括针棒，所述针棒前端为锥尖，尾部为销棒，所述针棒或销棒上设有引线孔；所述嵌入式针头包括针棒，所述针棒前端为锥尖或钝头，尾部为销棒，所述销棒上设有引线孔；所述肺结节定位针头由碳基材料及其表面的pyc涂层和掺银dlc复合涂层构成。2.根据权利要求1所述的一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：所述掺银dlc复合涂层由n层硅过渡膜层和n层掺银dlc膜层交替叠加构成；其中，n＝2～10。3.根据权利要求1所述的一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：所述掺银dlc复合涂层中各掺银dlc膜层的银掺杂量由内层至外层梯度递减。4.根据权利要求1或2所述的一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：所述pyc涂层厚度为10～50μm；所述硅过渡层厚度为0.1～1.5μm；所述掺银dlc膜层的厚度为0.3～3.5μm。5.根据权利要求1～4任一项所述的一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：所述掺银dlc复合涂层中银质量百分比含量为1％～20％，最外层掺银dlc膜层中银质量百分比含量不高于10％。6.根据权利要求1所述的一种碳基材料肺结节定位针头，其特征在于：所述针棒的直径为1.5～2mm；所述销棒的直径为1.0～1.5mm；所述引线孔的直径为0.2～0.5mm；所述锥尖的锥度＞30
°
。7.权利要求1～6任一项所述的一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，其特征在于：将碳基材料通过机械加工形成针头坯件后，在坯件表面先沉积pyc涂层，再镀制掺银dlc复合涂层，即得。8.根据权利要求7所述的一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，其特征在于：所述pyc涂层通过化学气相沉积法生成，所述化学气相沉积法条件为：在通入气体碳源条件下，在1000～1800℃温度下，沉积10～50h。9.根据权利要求7所述的一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，其特征在于：所述掺银dlc复合涂层通过非平衡中频磁控溅射和直流弧光pecvd相结合法镀制，先通过非平衡中频磁控溅射法镀制硅过渡膜层，再通过非平衡中频磁控溅射-直流弧光pecvd相结合法镀制掺银dlc膜层，并进行交替镀制。10.根据权利要求9所述的一种碳基材料肺结节定位针头的制备方法，其特征在于：所述硅过渡膜层镀制的条件为：ar气流量为60～100sccm，硅靶功率为0.5～3kw，真空度为1.0
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10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～2kw，工件负偏压电压为50～400v，镀膜时间为10～80min；所述掺银dlc膜层的镀制条件为：ar气流量为20～100sccm，气体碳源流量为10～100sccm，真空度为1.0
×
10-1
～4.0
×
10-1
pa，离子源功率为0.5～3kw，银靶功率为0.1～1kw，银靶纯度不低于99.9wt％，工件负偏压电压为50～600v，镀膜时间为30～540min；且任意相邻两层掺银dlc膜层在镀制过程中，镀制外层掺银dlc膜层时的银靶功率比镀制内层掺银dlc膜层时的银靶功率下降0.1～0.3kw。
技术总结本发明公开了一种碳基材料肺结节定位针头及其制备方法。定位针头以碳基材料为基体，在其表面制备热解碳(PyC)涂层和掺银DLC(DLC)复合涂层，PyC涂层提供连续界面，以提高掺银DLC复合涂层与碳基材料的结合能力，而掺银DLC复合涂层能够有效降低碳基材料的表面摩擦系数，提高其耐磨性和硬度，且可以改善定位针头在植入人体后由于碳基材料摩擦掉粉导致的人体不良反应，且掺银DLC涂层还赋予了碳基材料良好的表面生物相容性和抑菌杀菌性能，特别是掺银DLC复合涂层与碳基材料表面结合力高，稳定性好，可以延长其使用寿命。可以延长其使用寿命。可以延长其使用寿命。
技术研发人员：张翔 谭周建 刘波 王玲 蔡志霞 胡康日
受保护的技术使用者：湖南碳康生物科技有限公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
