專利名稱：具有氮化硼膜涂層的微生物接種器及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于生物器械的技術領域。特別涉及接種絲表面生長有功能薄膜材料涂層
的微生物接種器及其制備方法。
背景技術：
將微生物接到適于它生長繁殖的人工培養(yǎng)基上或活的生物體內(nèi)的過程叫做接種。 微生物接種器在生物實驗中的應用十分廣泛，大量用于實驗室和生物制造工廠等。實踐中 用得最多的微生物接種器由接種絲和手柄構成。由于接種要求或方法的不同，接種絲大體 分為接種環(huán)和接種針。接種環(huán)是將接種絲的頂部彎曲成圓環(huán)、三角環(huán)等形狀；接種針是將接
種絲的頂部(針尖部)常做成刀形、耙形、鉤形、勺形等形狀。 一般的微生物接種器的接種 絲使用鉑材料制造，因為鉑是一種貴金屬，價格昂貴；每次使用后要經(jīng)過火焰燒灼，去掉殘 留的生物樣品，以免二次污染，在燒灼及之后清洗過程中，極易發(fā)生折斷損害，使用次數(shù)減 少；現(xiàn)在一般實驗大多使用合金絲，如鎳鉻合金絲，雖然降低了成本價格，但是不易清洗，并 且鎳鉻合金接種絲燒灼數(shù)次后將變黑，生物樣品還繼續(xù)殘留在接種絲表面，對生物接種造 成污染。 對于本發(fā)明的內(nèi)容，尚沒有相近的文獻報道或?qū)＠_。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，使用物理或/和化學鍍膜方法，在微生物接種器的 接種絲表面生長氮化硼(BN)膜涂層，提高接種器的使用效果和壽命，具有方法簡單，成本 低，無污染，可操作性強等優(yōu)點，滿足在生物實驗中的應用。 —種具有氮化硼膜涂層的微生物接種器，由手柄和鉑材料或合金材料的接種絲2 構成，其特征是，在接種絲2的表面生長有氮化硼膜的涂層1。 本發(fā)明的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器，在接種絲表面生長的BN膜涂層1厚 度為0. 05 5微米。 BN是一種具有高化學穩(wěn)定性，耐高溫，抗氧化等優(yōu)異性質(zhì)的涂層材料。將BN鍍在 接種絲表面，可以使接種器受到保護作用，耐高溫燒灼，可以進行多次接種，反復使用，大大 的提高了接種器的使用效率和壽命。鍍有BN膜涂層的接種絲，易清洗，燒灼碳化的生物樣 品不殘留在接種絲表面，具有自清潔的作用?？梢哉f鍍有BN膜的合金接種絲很好地解決了 現(xiàn)有技術普通鉑材料接種絲或合金材料接種絲使用中遇到的問題。 BN薄膜生長方法可以是磁控濺射、真空蒸鍍、離子鍍、脈沖激光沉積或化學氣相沉 積等多種方法。 本發(fā)明的制備具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的技術方案是
—種具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，是在接種絲2的表面生長氮 化硼膜；具體的是，以經(jīng)過預處理的接種絲2為基底，以六角氮化硼(hBN)為靶材料，采用 磁控濺射、真空蒸鍍、離子鍍、脈沖激光沉積等物理沉積方法或化學氣相沉積(CVD)方法在
3接種絲2表面生長氮化硼膜的涂層1 ;所述的預處理，是將接種絲2用砂紙去掉表面的氧化 層，重復清洗2 3次，每次清洗10 50分鐘，最后取出接種絲2烘干；所述的清洗，每次 是先后浸入丙酮、乙醇溶液中超聲清洗，再用去離子水超聲清洗。 其中的磁控濺射法比較簡單、實用。使用磁控濺射方法，以hBN為耙材料，在Ar/N2 氣氛下，通過改變射頻功率、生長溫度等條件，在接種絲表面生長高質(zhì)量的BN膜，提供了一 種簡易、低成本的在接種絲表面生長高質(zhì)量BN膜涂層的有效途徑。 具體的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，可參見實施例。實施例1 和實施例2分別給出射頻磁控濺射法，在鎳鉻合金接種絲或鉑接種絲上生長BN膜涂層的工 藝過程和工藝條件。實施例3和實施例4分別給出磁增強弧光等離子體CVD法，在鎳鉻合 金接種絲或鉑接種絲上生長BN膜涂層的工藝過程和工藝條件。其中BN膜涂層的厚度主要 由生長BN膜涂層的時間長短來控制。 所制備的涂層應力低，膜表面沒有裂痕，與接種絲附著力強，不需引入過渡層。在 接種絲上的BN膜涂層長時間放置在空氣中不剝落。多次燒灼實驗表明，BN膜涂層不脫落， 而燒結(jié)碳化的生物產(chǎn)物容易從接種絲上洗掉，清洗方便，二次污染小，可多次重復使用。


圖1本發(fā)明的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的縱剖面圖。 圖2本發(fā)明的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的橫截面圖。 在圖1和圖2中，1為BN薄膜涂層，2為接種絲。 圖3本發(fā)明生長BN膜涂層的微生物接種器(直絲)SEM形貌照片。 圖4本發(fā)明生長BN膜涂層的微生物接種器(彎絲)SEM形貌照片。 圖5經(jīng)過取樣、燒灼、清潔處理后的鍍有BN膜涂層的接種絲的SEM形貌照片。
具體實施方式

實施例1 : 采用射頻磁控濺射法，在鎳鉻合金接種絲上生長BN膜涂層，有預處理和BN膜涂層 生長的兩個過程。 1)鎳鉻合金接種絲的預處理鎳鉻合金接種絲用砂紙去掉表面的氧化層，先后浸 入丙酮和乙醇溶液中超聲清洗5 25分鐘，再用去離子水超聲清洗5 25分鐘，重復上述 清洗2 3次，直至表面非常清潔，取出鎳鉻合金接種絲烘干。 2)BN膜涂層生長將鎳鉻合金接種絲平放置于濺射沉積設備的樣品臺上，用高純 度六角氮化硼(hBN)作為靶材料，(靶材料純度最好是99. 8%，直徑可以是50毫米)，先后 用機械泵和分子泵對沉積腔抽真空至2X10—卞a，通入氮氣和氬氣(Ar/N2)混合氣體，按流 量比Ar : ^為1 : 6，保持反應氣壓為1 3Pa，襯底溫度30 40(TC，偏壓120V輔助沉 積，射頻濺射功率為90 150W，沉積時間為90分鐘，在鎳鉻合金接種絲表面生長BN膜涂 層，厚度約l微米。 要得到厚度在0. 05 5微米的BN膜涂層，可以控制BN膜生長時間在15 600 分鐘。 3)為了使接種絲涂層均勻，將接種絲翻轉(zhuǎn)或/和旋轉(zhuǎn)。實驗中一次可放置2 300根同時鍍膜，提高了效率，降低成本。
實施例2 : 將實施例1的合金接種絲替換成鉑接種絲，采用射頻磁控濺射法在鉑接種絲上生
長BN薄膜涂層。 方法同實施例l。
實施例3 : 采用磁增強弧光等離子體(CVD)法，在鎳鉻合金接種絲上生長BN膜涂層，有預處
理和BN膜涂層生長的兩個過程。 鎳鉻合金接種絲的預處理同實施例1。 BN膜涂層生長過程將鎳鉻合金接種絲平放置于射頻磁控濺射沉積設備的樣 品臺上，N2、 Ar、 ^和BCl3混合氣體為反應氣體，氣體流量比為^ : Ar : H2 : BC13 = 98 : 400 : 100 : 2，工作氣壓為2 50Pa，偏壓120V輔助沉積，弧光放電電流為10 15A，沉積時間30 120分鐘，在鎳鉻合金接種絲表面生長BN膜涂層，厚度約0. 5微米。
要得到厚度在0. 05 5微米的BN膜涂層，可以控制BN膜生長時間在15 950 分鐘。 3)為了使接種絲涂層均勻，將接種絲翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。實驗中一次可放置2 300根 同時鍍膜，提高了效率，降低成本。
實施例4 : 將實施例3的合金接種絲替換成鉑接種絲，采用磁增強弧光等離子體CVD法，在鉑
接種絲上生長BN膜涂層。 方法同實施例3。 實施例5 : 接種器的燒灼和清洗實驗。 實驗中使用鍍有BN膜涂層的鎳鉻合金或鉑接種絲，①蘸上含有蛋白胨和淀粉糊 精的浸膏，②放置在酒精燈火焰上燒灼變紅二到三次，使浸膏碳化，③浸入95%乙醇液中攪 動若干次，再放置在酒精燈火焰上燒灼變紅，無菌冷卻備用；重復操作①②③，完成一次實 驗。實驗前、后接種絲的SEM相貌照片如圖4和圖5。接種絲涂層表面光滑，沒有裂痕和脫 落現(xiàn)象。鍍有BN膜涂層的接種器耐高溫、耐抗氧化、附著力強，火焰上燒灼后，容易清洗，燒 結(jié)碳化的生物產(chǎn)物在乙醇液中攪動過程中易脫落，表現(xiàn)出自清潔特性。有BN膜涂層的接種 絲可重復使用100 200次以上，而沒有BN膜涂層的接種絲，通常只能重復使用50 100 次左右。
權利要求
一種具有氮化硼膜涂層的微生物接種器，由手柄和鉑材料或合金材料的接種絲(2)構成，其特征是，在接種絲(2)的表面生長有氮化硼膜的涂層(1)。
2. 按照權利要求1所述的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器，其特征是，所述的涂層(1) ，厚度為0. 05 5微米。
3. —種具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，以經(jīng)過預處理的接種絲(2)為 基底，以六角氮化硼為靶材料，采用磁控濺射、真空蒸鍍、離子鍍或脈沖激光沉積的物理沉 積方法或化學氣相沉積方法在接種絲(2)表面生長氮化硼膜的涂層(1);所述的預處理，是 將接種絲(2)用砂紙去掉表面的氧化層，重復清洗2 3次，每次清洗10 50分鐘，最后 取出接種絲(2)烘干；所述的清洗，每次是先后浸入丙酮、乙醇溶液中超聲清洗，再用去離 子水超聲清洗。
4. 按照權利要求3所述的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，其特征是， 采用射頻磁控濺射法在接種絲(2)上生長氮化硼膜的涂層(1);所述的射頻磁控濺射法， 具體過程是將經(jīng)過預處理的接種絲(2)平放置于濺射沉積設備的樣品臺上，用六角氮化 硼作為靶材料，分別用機械泵和分子泵對沉積腔抽真空至2X10—卞a，通入氮氣和氬氣的混 合氣體，按流量比Ar : N2為1 : 6，保持反應氣壓為1 3Pa，襯底溫度30 40(TC，偏壓 120V輔助沉積，射頻濺射功率為90 150W，沉積時間為15 600分鐘，在鎳鉻合金接種絲(2) 表面生長BN膜涂層(1)。
5. 按照權利要求3或4所述的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，其特征 是，所述的接種絲(2)，在一次生長過程中樣品臺上同時放置2 300根；接種絲(2)在樣 品臺上翻轉(zhuǎn)或/和旋轉(zhuǎn)。
6. 按照權利要求3所述的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，其特征是， 采用磁增強弧光等離子體化學氣相沉積法在接種絲(2)上生長氮化硼膜的涂層(1);所述 的磁增強弧光等離子體化學氣相沉積法，具體過程是將經(jīng)過預處理的接種絲(2)平放置 于射頻磁控濺射沉積設備的樣品臺上，以N2、 Ar、 H2和BC13混合氣體為反應氣體，氣體流量 比為^ : Ar : H2 : BC13 = 98 : 400 : IOO : 2，工作氣壓為2 50Pa，偏壓120V輔助 沉積，弧光放電電流為10 15A，沉積時間15 950分鐘，在接種絲(2)表面生長氮化硼膜 涂層(1)。
7. 按照權利要求3或6所述的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器的制備方法，其特征 是，所述的接種絲(2)，在一次生長過程中樣品臺上同時放置2 300根；接種絲(2)在樣 品臺上翻轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的具有氮化硼膜涂層的微生物接種器及其制備方法屬于生物器械的技術領域。微生物接種器由手柄和鉑材料或合金材料的接種絲(2)構成，在接種絲(2)的表面生長有氮化硼膜的涂層(1)。以經(jīng)過預處理的接種絲(2)為基底，以六角氮化硼為靶材料，采用磁控濺射、真空蒸鍍、離子鍍或脈沖激光沉積的物理沉積方法或化學氣相沉積方法在接種絲(2)表面生長氮化硼膜的涂層(1)。本發(fā)明所制備的涂層應力低，膜表面沒有裂痕，與接種絲附著力強，長時間放置在空氣中不剝落；多次燒灼實驗表明，BN膜涂層不脫落，而燒結(jié)碳化的生物產(chǎn)物容易從接種絲上洗掉，清洗方便，二次污染小，可多次重復使用。
文檔編號C12M1/26GK101775354SQ201010030849
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月21日 優(yōu)先權日2010年1月21日
發(fā)明者劉鈞松, 徐洋, 李志慧, 李紅東, 楊旭昕, 鄒廣田 申請人:吉林大學