JP2020513967A - 医療用インプラントの抗菌性表面を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】医療用インプラントの抗菌性表面を製造する方法を提供する。【解決手段】本態様は、シリコン基板上でフォトレジスト層をパターン形成することと、シリコンをエッチングして複数のナノピラーを生成することとを含む、医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面を製造する方法を含む。他の態様は、フォトレジスト層を構造体から除去することと、複数のナノピラーを生体適合性膜で覆うこととを含む。さらに他の態様は、複数のナノピラーを含むシリコン薄膜を含む、医療用インプラントに関連する細菌感染を防ぐためのシステムを含む。【選択図】図5
Description
本発明は、一般に、医療用インプラント・デバイスに関し、特に、医療用インプラント・デバイスの生体を模倣した抗菌性表面(bioinspired antibacterial surfaces)に関する。
整形外科用インプラントおよび歯科インプラントなどの医療用インプラントに関連する細菌感染は、重要な課題を提示している。医療用インプラントは、多様な方法に従って、さまざまな材料から製造できる。さまざまな方法での移植手術の前、または移植手術中にも、例えば医療用インプラント・デバイスの不完全または無効な殺菌、患者の皮膚など患者からの汚染、汚染された殺菌剤、または手術器具に関連する汚染物質に起因して、細菌が医療用インプラントと接触する可能性がある。細菌細胞の膜が、移植後に医療用デバイスの表面にわたって生じることがある。世界の人口が高齢化し、移植手術を経験する頻度が増すにつれて、そのような生物膜に関連する感染の可能性が増え続けている。多くの場合、医療用インプラントに関連する細菌感染は、感染の後期になって初めて検出され、その場合、外科的介入は感染治療の選択肢にすぎない。
インプラントに関連する感染を防ぐための方法には、アルファ線放射および高温蒸気加熱などがある。しかし、それらの方法は、インプラントの表面に存在する細菌のみを減らすか、または除去することしかできない。それらの方法は、治療後に細菌が表面に生じるのを防ぐことができない。さらに、それらの方法は、移植手術中に発生する可能性がある細菌汚染を防ぐことができない。
表面テクスチャリングは、医療用インプラントの生体適合性を向上させるために使用できる技術である。テクスチャ表面を有する医療用デバイスを製造するための既知の方法は、ランダム・パターンの構造体を生成するか、または医療用インプラント・デバイスへの適用には適さないサイズおよび寸法の構造体を生成できる。インプラント・デバイス上での生物膜の形成を防ぐための、長持ちする信頼性の高い医療用インプラント・システムおよび方法に対する必要性が残されている。
抗菌性表面を備える医療用インプラント・デバイスを提供する。
本発明の実施形態は、医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面を製造する方法を対象にする。非限定的な例示的方法は、半導体基板上のフォトレジスト層のパターン形成を含む。基板は、例えば、複数のナノピラーを生成するために、反応性イオン・エッチングを使用してエッチングされる。フォトレジスト層は、基板から除去される。複数のナノピラーが、生体適合性膜で覆われる。前述した製造方法は、殺菌活性を促進する寸法を有する制御されたパターンのナノピラーを生成できる。
本発明の一実施形態では、複数のナノピラーの各々は、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径、または約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さ、あるいはその組み合わせを有する。これらの寸法のうちの1つまたは複数を使用する本発明の実施形態は、これらの範囲のいずれかを外れた寸法のナノピラーに対し、殺菌活性を増加させることができた。
本発明の一実施形態では、生体適合性膜は、チタンを含む。チタンおよびチタンを含有している化合物は、相対的にコストが低く、相対的に製造が容易な、望ましい殺菌活性を有する膜を実現することができる。
本発明の実施形態は、医療用インプラント・デバイスを製造する方法を対象にする。非限定的な方法の例としては、複数のナノ構造を含む薄膜を生成することを含む。ある実施形態では、複数のナノ構造を有する薄膜を生成することは、引張層を複数のナノ構造に適用して、半導体基板に裂け目を生じさせることを含む。薄膜を生成することは、基板の裂け目で複数のナノピラーを基板から分離することも含む。この製造方法は、医療用インプラントの表面を含むさまざまな表面に適合することができる、柔軟性のある抗菌性表面を含む、シリコン膜を提供することができる。
別の実施形態によれば、医療用インプラント・デバイスの抗菌性構造体を製造する方法は、半導体基板上でフォトレジスト層をパターン形成することを含む。この方法はまた、構造体上に金属層を付着することを含む。この方法は、フォトレジスト層、および金属層の一部を構造体から除去して、パターン形成された金属層を作製することも含む。この方法は、パターン形成された金属層の下の基板をエッチングして、複数のナノピラーを生成することも含む。この方法は、パターン形成された金属層を構造体から除去することも含む。この製造方法は、殺菌活性を促進する寸法を有するナノピラーの制御されたパターンを、コストを削減し、有毒化学物質の使用を減らして、生成できる。
別の実施形態によれば、医療用インプラントに関連する細菌感染を防ぐためのシステムは、複数のナノピラーを含むシリコン薄膜を含む。このシステムは、医療用インプラントに関連する細菌感染を防ぎ、表面へのヒト細胞の接着を可能にすることができる。
本発明の1つまたは複数の実施形態によれば、複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径を有する。複数のナノピラーの各々は、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径を有する。複数のナノピラーは、約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さを有する。複数のナノピラーは、シリコン薄膜上で、約100ナノメートル〜約2マイクロメートルの範囲内の平均ピッチで間隔を空けて置かれる。
さらに別の実施形態によれば、医療用インプラント手術に関連する細菌感染を防ぐための方法が提供される。この方法は、シリコン膜を医療用インプラント・デバイスに適用することを含んでおり、このシリコン膜は、複数のナノピラーおよびシリコン・ベースを含む。この方法は、医療用インプラント・デバイスを患者に移植することも含む。この方法は、移植後の細菌感染を防ぐことができ、それによって患者の転帰を改善する。
前述の内容、ならびに本明細書に記載された1つまたは実施形態のその他の特徴および長所は、添付の図面と併せて行われる以下の詳細な説明から明らかになる。
医療用インプラント・デバイスは、病気および老化に関連する症状の治療のための新しい技術の出現と共に、ますます普及するようになっている。しかし、従来の手段によって移植されたデバイスの完全な殺菌は困難であり、その結果、細菌の生息環境を提供して、生物膜を形成する可能性のある表面と共に、感染のおそれのある材料を体内に導入することになる。そのような生物膜は、重大な感染および病気の可能性につながるだけでなく、感染のおそれのある材料を体から除去するために、外科的介入を頻繁に必要とすることがある。加えて、例えばペースメーカーおよび整形外科用インプラントを含む、移植された医療用デバイスの表面上での細菌膜の成長は、デバイスの適切な動作を阻害する可能性もあり、デバイスの故障につながることがある。
医療用デバイスに関連する細菌感染を減らすか、または除去して、患者の転帰を改善する必要がある。感染を防ぐには、生体適合性などの特別な考慮が必要になることがある。そのような感染を減らすための従来の方法は、アルファ線放射および高温蒸気加熱などの、ますます攻撃的な殺菌手順を含むことができる。しかし、そのような方法は、移植前の医療用デバイス上の汚染物質の存在を除去することを主に対象にしており、手術中または汚染後の細菌増殖などの他の汚染方法には対処していない。
インプラントの表面上の細菌細胞の伝搬は極めて望ましくないが、一部の医療用インプラントの適用は、インプラントの表面上の人体組織の付着および伝搬から恩恵を受けることができる。例えば、構造的な整形外科用インプラントへの筋肉組織の接着は、デバイスの機能を改善することがある。場合によっては、移植された医療用デバイスへの筋肉組織の接着の失敗は、外科手術が繰り返し必要になるような予後不良につながる可能性がある。
本発明の実施形態は、抗菌性表面を備える医療用インプラント・デバイスを含む。本発明の一実施形態は、医療用インプラント上での細菌膜の形成を防ぐ方法を提供する。本発明の実施形態は、細菌細胞の増殖を妨げながら、デバイスの表面上でのヒト細胞の接着および増殖を可能にする医療用インプラント・デバイスを提供できる。本発明の一実施形態では、例えば感染のリスクおよびその後の外科手術を減らすことによって、患者の治療の転帰が改善される。加えて、ある実施形態では、本発明は、医療用インプラント・デバイスの機能および寿命を改善する。
本発明の実施形態は、医療用インプラント・デバイスのナノ構造を有する表面を含む。一実施形態では、ナノ構造を有する表面は、生体適合性材料で覆われ得る。一実施形態では、本発明のナノ構造を有する表面は、細菌膜の形成を防ぐ。一実施形態では、本発明のナノ構造を有する表面は、ヒト細胞の増殖を可能にする。本発明の一実施形態では、制御された寸法を有するナノピラー表面が提供される。制御された寸法を有するナノピラー表面の製造は、ランダムに並べられたナノピラー表面と比較して、改善された殺菌活性を提供できる。
本発明の実施形態は、ナノピラー表面の改善された形成方法を含む。本発明の実施形態に従う方法は、相対的に小さい寸法を有するナノピラーのスパイクを提供し、より寸法の大きいナノピラーと比較して、改善された殺菌活性を実現する。
付着は、材料を基板上で成長させるか、基板を覆うか、またはその他の方法で基板に移動させる、任意の工程である。使用可能な技術は、特に、熱酸化、物理蒸着(PVD:physical vapor deposition)、化学蒸着(CVD:chemical vapor deposition)、電気化学堆積(ECD:electrochemical deposition)、分子線エピタキシ(MBE:molecular beam epitaxy)、および最近の原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)を含むが、これらに限定されない。
除去は、ウエハーから材料を除去する任意の工程であり、例としては、エッチング工程(ウェットまたはドライのいずれか)および化学的機械的平坦化(CMP:chemical-mechanical planarization)などが挙げられる。
パターン形成は、付着された材料の成形または改造であり、通常はリソグラフィと呼ばれる。例えば、従来のリソグラフィでは、ウエハーが、フォトレジストと呼ばれる化学物質で覆われ、その後、ステッパと呼ばれる装置がマスクの焦点を合わせ、マスクの位置合わせおよび移動を行い、下のウエハーの選択部分を短波長光にさらし、それらの露光された領域が、現像液によって洗い流される。エッチングおよびその他の加工の後に、残りのフォトレジストが除去される。パターン形成は、深紫外線リソグラフィ、電子線リソグラフィ、ナノインプリント・リソグラフィ、ナノスフェア・リソグラフィ、および反応性イオン・エッチングも含む。
エッチング工程は、ドライ・エッチング(例えば、反応性イオン・エッチング、プラズマ・エッチング、イオン・ビーム・エッチング、またはレーザー・アブレーション)を含むことができる。エッチング工程は、代替として、ウェット化学エッチング(例えば、水酸化カリウム、または硫酸および過酸化水素を使用する)を含むことができる。一実施形態例では、ドライ・エッチング工程とウェット化学エッチング工程の両方を使用できる。パターンを転写した後に、レジスト除去工程(例えば、アッシング)を使用して、パターン形成されたフォトレジストが除去される。アッシングを使用して、フォトレジスト材料、無定形炭素、または有機平坦化(OPL:organic planarization)層を除去することができる。アッシングは、適切な反応ガス(例えば、O2、N2、H2/N2、O3、CF4、またはこれらの任意の組み合わせ)を使用して実行される。
以下の定義および略称が、特許請求の範囲および本明細書の解釈に使用される。本明細書において使用されているように、「備える」、「備えている」、「含む」、「含んでいる」、「有する」、「有している」、「含有する」、「含有している」という用語、またはこれらの任意のその他の変形は、非排他的包含をカバーするよう意図されている。例えば、要素のリストを含んでいる組成、混合、工程、方法、製品、または装置は、それらの要素のみに必ずしも限定されず、明示されていないか、またはそのような組成、混合、工程、方法、製品、または装置に固有の、その他の要素を含むことができる。
本明細書において使用されるとき、要素またはコンポーネントに先行する「a」および「an」は、その要素またはコンポーネントの事例(すなわち、発生)の数に関して非制限的であるよう意図されている。したがって、「a」または「an」は、1つまたは少なくとも1つを含んでいると解釈されるべきであり、要素またはコンポーネントの単数形の単語は、その数が明らかに単一であるように意図されていない限り、複数形も含んでいる。
ここで本発明の実施形態について詳細に説明すると、図1は、本発明の実施形態に従う、医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面100の断面図である。抗菌性表面100は、シリコン基板などの半導体基板102、および複数のナノピラー104を含む。一実施形態では、基板102およびナノピラー104は、同じ材料で形成され、シリコンまたはシリコン化合物を含む。各ナノピラーは、上面108を含む。各ナノピラーの上面108は、上面直径D1を有する。各ナノピラーの下部は、その最も広い位置で、底面直径D2を有する。各ナノピラーは、高さHを有する。一実施形態では、ナノピラー104は、ピッチによって定義された距離の間隔を互いに空けられる。このピッチは、第1のナノピラーの前縁から第2のナノピラーの前縁までの距離であり、この第2のナノピラーは、基板102上の次の隣接するナノピラーである。一実施形態では、基板102およびナノピラー104は、任意選択的に、生体適合性膜106で覆われる。
一実施形態では、1つまたは複数のナノピラーは、約1ナノメートル(nm)〜約200nmの範囲内の柱の上面直径D1を有する。実施形態では、D1は、約1nm〜約150nmの範囲内であり、例えば、約1nm〜約100nmまたは約10nm〜約80nmなどである。ある実施形態では、抗菌性表面上の平均直径D1は、約50nm〜約80nmである。
実施形態では、1つまたは複数のナノピラーは、約1nm〜約1000nmの範囲内の柱の底面直径D2を有する。実施形態では、D2は、約50nm〜約500nmの範囲内であり、例えば約100nm〜約400nmまたは約100nm〜約200nmなどである。ある実施形態では、抗菌性表面100上のナノピラーの平均直径D2は、約100nm〜約150nmの範囲内である。
実施形態では、複数のナノピラーは、基板上でピッチに従って間隔を空けて置かれる。実施形態では、抗菌性表面100上のナノピラー104の平均ピッチは、約100nm〜約2マイクロメートル(μm)の範囲内である。実施形態では、平均ピッチは、約100nm〜約1000nmの範囲内であり、例えば、約100nm〜約500nmまたは約200nm〜約500nmなどである。ある実施形態では、平均ピッチは、約400nm〜約450nmの範囲内である。
実施形態では、1つまたは複数のナノピラーは、約100nm〜約10μmの範囲内のナノピラーの高さHを有する。実施形態では、この高さは、約100nm〜約1μm、または約200nm〜約800nm、または約300nm〜約700nm、または約400nm〜約600nmの範囲内である。ある実施形態では、抗菌性表面100上のナノピラー104の平均高さは、約400nm〜約500nmの範囲内である。
生体適合性膜106は、抗菌性表面のナノピラーおよび基板に適用できる生体適合性材料を含む層である。生体適合性膜106は、例えば、窒化物、金属酸化物を含む酸化物、金属水酸化物、ヒドロキシアパタイトおよびリン酸カルシウム化合物などのナノ多孔性無機コーティング(nanoporous inorganic coatings)、ならびに天然高分子および合成高分子を含む高分子を含むことができる。実施形態では、生体適合性膜106は、例えば、酸化アルミニウム、ヒドロキシアパタイト、二酸化ケイ素、炭化チタン、窒化チタン、二酸化チタン、二酸化ジルコニウム、リン酸カルシウム、窒化クロム、コラーゲン、キトサン、セルロースまたはセルロース誘導体、ポリ乳酸(PLLA)、ポリ(ε−カプロラクトン)(PCL)、ポリ(ラクチド−コ−グリコリド)(PLGA)、ポリ(エーテルイミド)(PEI)、ポリ(1,3−トリメチレンカーボネイト)(PTMC)、ポリ(スチレンスルホナート)(PSS)、またはこれらの組み合わせを含む。本発明の実施形態では、生体適合性膜106は、白金、銀、アルミニウム、ニッケル、チタン、またはこれらの合金を含むが、これらに限定されない導電性金属を含む。ある実施形態では、生体適合性膜106は、チタン(Ti)から成る。ある実施形態では、生体適合性膜106は、窒化チタン(TiN)から成る。
図2〜5は、本発明の1つまたは複数の実施形態に従って、医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面を形成する例示的な製造工程を示している。図2は、フォトレジスト層202のパターン形成後のシリコン基板200の断面図である。図2に示されているように、シリコン基板200が提供され、基板200上でフォトレジスト層202がパターン形成され、その後のエッチングおよびナノピラー形成のために、基板200が露出されている。フォトレジスト層は、電子線リソグラフィ、深紫外線(UV:ultra violet)フォトリソグラフィ、ナノスフェア・リソグラフィ、またはナノインプリント技術などの、任意の適切なナノリソグラフィ技術を使用してパターン形成することができる。
図3は、エッチング後の図2の構造体の断面図である。シリコン基板200の露出した領域またはマスクされていない領域は、例えば反応性イオン・エッチング(RIE:reactive ion etching)を使用して、望ましい深さまでエッチングされる。この望ましい深さは、結果として得られるナノピラーの望ましい高さによって決まる。エッチングは、シリコン・ベース206上に複数のナノピラー204を形成する。ナノピラー204およびシリコン・ベース206は、シリコン基板200で形成される。ナノピラー204の各々は、フォトレジスト層202によって上部が覆われている。
シリコン基板200のエッチング後に、フォトレジスト層202が、既知の技術によって構造体から除去される。図4は、フォトレジスト層の除去後の図3の構造体の断面図である。結果として得られる構造体は、望ましい寸法を有する、シリコン基板200でそれぞれ形成された、複数のナノピラー204およびシリコン・ベース206を含む。
一実施形態では、フォトレジスト層の除去後に、構造体が生体適合性膜208の層で覆われる。図5は、生体適合性膜208の付着後の図4の構造体の断面図である。生体適合性膜208は、既知の方法(例えば、化学蒸着(CVD)または原子層堆積(ALD))によって付着される。本発明の一実施形態では、生体適合性膜208は、特徴204および206の露出した表面を含む、基板200の露出した表面上にコンフォーマルなコーティングを形成する方法を使用して付着される。
図6〜11は、本発明の実施形態に従って、医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面を形成する別の例示的な製造工程を示している。この工程は、シリコン基板200上でフォトレジスト層202をパターン形成することを含む。図6は、フォトレジスト層202のパターン形成後のシリコン基板の断面図である。
フォトレジスト層のパターン形成後に、本発明の実施形態に従って複数のナノピラーを作製するために、金属アシスト化学エッチングが実行される。図7は、金属層210の付着後の図6の構造体の断面図である。図に示されているように、金属層210が構造体のフォトレジスト層202およびシリコン基板200の露出した領域の上に付着される。
金属層210は、金、銀、白金、タングステン、パラジウム、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、亜鉛、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、テルル、鉛、ビスマス、バナジウム、クロム、マンガン、ルテニウム、またはモリブデンなどの、金属アシスト化学エッチングに適した任意の金属を含んでよい。ある実施形態では、金属210は金を含む。
構造体上での金属層210の付着後に、フォトレジスト層および関連する金属が構造体から除去され、望ましい寸法のナノピラーを生成するのに適したパターンで金属層210を残す。図8は、フォトレジスト層の除去後のシリコン基板200およびパターン形成された金属層210を示す、図7の構造体の断面図である。
図9は、導電性金属アシスト化学エッチング後の図8の構造体の断面図である。金属アシスト化学エッチング(MacEtch:metal-assisted chemical etching)に適した方法およびエッチング液が知られている。例えば、金属210の下のシリコン200は、フッ化水素酸などのフッ化物エッチング液、および過酸化水素などの酸化剤を使用してエッチングされ得る。MacEtchは、例えば、半導体材料の表面上に付着された金または白金などの貴金属を使用して、局所酸化および還元反応を引き起こすことを含む。そのような反応は、金属と半導体の間の接触面に局所的に制限される。MacEtchは、例えば、反応性イオン・エッチング手順よりも安価になり得、場合によっては、エネルギー消費量が少なく、有毒物質への暴露および有毒物質の取り扱いを減らすことも可能であるため、反応性イオン・エッチングの望ましい代替になり得る。
本発明の一実施形態に従って、エッチング後に、金属が構造体から除去される。図10は、パターン形成された金属層の除去後の図9の構造体の断面図である。図に示されているように、ナノピラー204が、望ましい寸法で基板200から形成される。
一実施形態では、金属の除去後に、生体適合性膜が構造体上に付着される。図11は、生体適合性膜208の付着後の図10の構造体の断面図である。
例えば、図12〜15は、制御された剥離技術を使用して、抗菌性ナノピラーを含む薄膜化されたシリコン構造体を形成するための1つの既知の工程を示している。図12に示されているように、抗菌性ナノピラー300を含むシリコン構造体が提供される。図13に示されているように、引張応力を有する層302が構造体300上に付着される。引張応力を有する層または引張層302は、引張応力を受けている金属(例えば、引張応力を受けているNi)の層である。引張層302は、引張応力を受けている金属または金属合金などの、薄いシリコン・リボンをシリコン基板から剥がすのに役立つ任意の材料を含む。
引張層302は、シリコン構造体300内に裂け目を生じさせることができる。次に、図14に示されているように、柔軟性のあるハンドル層304が引張層の上に配置される。柔軟性のあるハンドル304は、例えば、動作可能なように引張層に関連付けられた(すなわち、接着されたか、付着したか、または結合された)プラスチックまたは金属箔を含む。その後、図15に示されているように、既知の剥離技術は、取り付けられた柔軟性のあるハンドル304を用いて引張層302を持ち上げて、複数のナノピラーをシリコン基板の裂け目でシリコン基板から分離し、基板300からの抗菌性ナノピラーを含むシリコン・リボンの薄層を作製することを含む。
本発明の一実施形態では、抗菌性ナノピラーを含む薄いシリコン・リボンは、約1ミクロン〜約100ミクロンの範囲内の厚さを有する。本発明のある実施形態では、抗菌性ナノピラーを含む薄いシリコン・リボンは、50ミクロンの未満の厚さを有する。
本発明のさまざまな実施形態の説明は、例示の目的で提示されているが、網羅的であることは意図されておらず、本明細書に記載された実施形態に限定されない。記載された実施形態の範囲および思想を逸脱することなく多くの変更および変形が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、実際の適用、または市場で見られる技術を超える技術的改良を最も適切に説明するため、または他の当業者が本明細書に記載された実施形態を理解できるようにするために選択されている。
Claims (25)
- 医療用インプラント・デバイスの抗菌性表面を製造する方法であって、
半導体基板上でフォトレジスト層をパターン形成することと、
前記基板をエッチングして複数のナノピラーを生成することと、
前記フォトレジスト層を前記基板から除去することと、
前記複数のナノピラーを生体適合性膜で覆うことと
を含む、方法。 - 前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約2マイクロメートルの範囲内の平均ピッチで前記表面上で間隔を空けて置かれる、請求項1に記載の方法。
- 前記生体適合性膜がチタンを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記生体適合性膜が、チタンおよび窒化チタンから成るグループから選択される、請求項6に記載の方法。
- 複数のナノ構造を備えている薄いシリコン・リボンを生成することをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記複数のナノ構造を備えている薄いシリコン・リボンを生成することが、
引張層を前記複数のナノピラーに適用して、前記基板内に裂け目を生じさせることと、
前記基板の前記裂け目で前記複数のナノピラーを前記基板から分離することであって、前記複数のナノピラーが前記薄いシリコン・リボンの表面上にある、前記分離することと
を含む、請求項8に記載の方法。 - 医療用インプラント・デバイスの抗菌性構造体を製造する方法であって、
半導体基板上でフォトレジスト層をパターン形成することと、
前記構造体上に金属層を付着することと、
前記フォトレジスト層、および前記金属層の一部を前記構造体から除去して、パターン形成された金属層を作製することと、
前記パターン形成された金属層の下の前記基板をエッチングして、複数のナノピラーを生成することと、
前記パターン形成された金属層を前記構造体から除去することと
を含む、方法。 - 前記複数のナノピラーを生体適合性膜で覆うことをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記生体適合性膜がチタンを含む、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径を有する、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径を有する、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さを有する、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約2マイクロメートルの範囲内の平均ピッチで前記シリコン基板上で間隔を空けて置かれる、請求項10に記載の方法。
- 前記複数のナノ構造を備えている薄いシリコン・リボンを生成することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- 前記薄いシリコン・リボンを前記医療用インプラント・デバイスに適用することをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記金属層が、金、銀、白金、パラジウム、および銅から成るグループから選択された導電性金属を含む、請求項10に記載の方法。
- 医療用インプラント手術に関連する細菌感染を防ぐためのシステムであって、
複数のナノピラーおよびシリコン・ベースを含むシリコン膜を備えており、
前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径を有しており、
前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径を有しており、
前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さを有しており、
前記複数のナノピラーが、前記シリコン膜上で、約100ナノメートル〜約2マイクロメートルの範囲内の平均ピッチで間隔を空けて置かれる、システム。 - 生体適合性膜をさらに備える、請求項20に記載のシステム。
- 前記シリコン・ベースが約100マイクロメートル以下の厚さを有する、請求項20に記載のシステム。
- 医療用インプラント・デバイスをさらに備える、請求項20に記載のシステム。
- 医療用インプラント手術に関連する細菌感染を防ぐための方法であって、
シリコン膜を医療用インプラント・デバイスに適用することであって、前記シリコン膜が、複数のナノピラーおよびシリコン・ベースを含むことと、
前記医療用インプラント・デバイスを患者に移植することと
を含む、方法。 - 前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約200ナノメートルの範囲内の柱の上面直径を有しており、前記複数のナノピラーの各々が、約1ナノメートル〜約1マイクロメートルの範囲内の柱の底面直径を有しており、前記複数のナノピラーが、約100ナノメートル〜約10マイクロメートルの範囲内の平均高さを有しており、前記複数のナノピラーが、前記シリコン膜上で、約100ナノメートル〜約2マイクロメートルの範囲内の平均ピッチで間隔を空けて置かれる、請求項24に記載の方法。
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