[发明专利]金属处理

说明书

本发明涉及一种处理金属物体以提供其杀生物性质的方法。具体地但非排他地，本发明涉及经处理的金属物体，当该物体与身体接触时，提供降低的刺激或感染风险。

在众多情况下金属材料与身体接触，例如在外科中，当使用移植物时，这些移植物被插入身体的组织(软组织或硬组织)中。例如，在骨的癌症治疗的情况下，将癌性骨组织除去，并且使用假体金属移植物来代替被除去的骨的那部分。移植物也用于部分或完全代替关节(例如，髋)中的骨，并且也用于其他领域，比如牙科和颌面外科。在截肢或外伤的情况下也可使用移植物和医疗装置，并且这种装置可为经皮影响皮肤的。用于前述(和其他)应用的移植物可由金属钛或钛合金制成。金属钛和钛合金是生物相容的，相对强且相对轻。

此外，在首饰的情况下，金属与身体接触。许多首饰由金属合金制成，但是这些合金可含有与汗中的水分反应的组分。另外，由于在汗中存在氯离子，可发生金属合金的点蚀，这样可产生细菌积聚的场所，如果金属合金与破了的皮肤接触，则可导致皮肤感染。不仅对于刺穿身体的首饰，而且如果佩戴者具有敏感皮肤，对于紧贴皮肤佩戴的首饰，可发生刺激和感染。

由此可见，在医疗和首饰领域两者中，使用与身体组织接触的金属面临引起感染或发生感染的风险。在两个领域均已提出，可在金属上电镀金属银。已知银具有杀生物性质，并且银控制感染，而不会对受试者引起毒性作用。然而，由于来自体液的腐蚀，该涂层可能被消弱，使得涂层可与金属分离，这可导致增加的磨耗并且由已分离的含银颗粒引起组织损伤。

本发明通过提供具有耐磨损和杀生物性质二者的经阳极化的金属物体寻求克服与现有技术相关的问题，该物体可降低感染的风险。本发明还可用于预防生物膜形成。本发明可适用于多种技术领域，包括医疗领域、首饰、以及金属可与身体接触的其他领域，例如当个人在使用钢笔，操作餐具或其他家用或工业制品，或佩戴眼睛时，并且本发明还可适用于需要使感染的风险最小化的健康护理行业。实际上，本发明可适用于根据本发明的方法阳极化的金属制品与皮肤或身体组织接触的所有领域；具体地，本发明适用于由金属(比如钛或其他阀用金属比如铌、钽或锆或它们的合金)形成的金属制品以及电镀或涂有这种金属或它们的合金的那些制品。本发明还适用于已被阳极化的金属制品，例如被I型、II型或III型阳极化。

根据本发明的第一方面，提供了一种处理金属物体的方法，以在金属物体上形成与其构成整体的表面层，所述表面层包含杀生物材料，所述方法包括：

(a)使提供表面层基材的金属物体与阳极化电解质接触，以及向金属物体施加阳极化电压，通过在金属物体上形成经阳极化的整体表面层而钝化金属；

(b)继续施加阳极化电压，以产生通过整体表面层并进入基材的凹点；

(c)通过与电解质或溶液接触的电化学或化学还原，在表面层中产生水合金属氧化物；以及

(d)将由步骤(c)得到的经阳极化的金属物体从步骤(c)的电解质或溶液中除去或分离；以及

(e)使经阳极化的金属物体与含有杀生物材料的溶液接触，以将所述杀生物材料掺入到表面层内；

其中在凹点-形成步骤(b)中的电压小于在钝化步骤(a)期间施加的最大电压。

还原步骤，步骤(c)，作为第一选项，包括向在步骤(a)和(b)期间已被阳极化的金属物体施加负电压，同时金属物体保持与阳极化电解质接触。作为第二选项，可将在步骤(a)和(b)期间已被阳极化的金属物体置于与含有钛或基材金属的可还原的可溶性盐的电解质溶液接触，以及经受负电压以引起电化学还原。作为步骤(c)的第三选项，代替进行电化学还原，在步骤(a)和(b)之后，可使金属物体与化学还原剂接触。

在步骤(a)和(b)中阳极化之后，我们认为，包含在表面凹点内的溶液含有基材金属的过氧阳离子复合物。该复合物可被电化学还原为具有有限溶解度的水合金属氧化物，如上述步骤(c)的第一选项。该复合物可类似地被化学还原，如步骤(c)的第三选项。不依赖于保留在凹点中的该复合物，在步骤(c)的第二选项中转而提供含有过氧阳离子复合物的电解质溶液，优选过氧钛氧基(peroxytitanyl)，其可在凹点内被电化学还原为水合二氧化钛。

代替使用外部来源的电用于电化学还原，通过使将金属物体与可腐蚀性金属(比如铁或钢)电极电连接，可将金属物体制成负极；可将该可腐蚀性金属电极浸没在与金属物体相同的电解质中，或者将其浸没在通过盐桥或离子选择性膜离子连接的单独的电解质中。可腐蚀性金属电极优先腐蚀，因此在金属物体的表面处引起电化学还原。