[发明专利]制备含有抗菌金属的抗菌材料的方法

说明书

本发明涉及制备能在持续的基础上高速释放金属物的一种改良的具有抗菌作用的材料如金属镀膜或粉末的方法。在一个特定方面，本发明涉及形成含有抗菌的生物相容的金属抗菌镀膜和粉末的方法。此金属镀膜和粉末在与体液或组织接触时，能持续释放抗菌金属物种。

医学界需要一种有效的抗菌镀膜，内科和外科医生所用的医疗器械和装置，从矫形针、钢板、移植物以至伤口包扎用品和导尿管均需能持久地抗感染。一种便宜的抗菌镀膜还可用于消费者保健和个人卫生用品以及生物医学和生物技术实验室设施等医疗器械方面。此处及权利要求中的术语“医疗器械”泛指所有此类产品。

金属离子如银、金、铂、钯、铱(即贵金属)、铜、锡、锑、铋和锌的抗菌作用是已知的(见Morton，H.E.Pseudomonas in Disinfection，Sterilization ond Preservation，ed.S.S.BLock，Lea and Febiger，1977t Grier，H.，Silver and It，s Compounds in Disinfection，Sterlization and Dreservation，ed.S.S.Block，Lea and Febiger，1977)。在具有抗菌特性的金属离子中，银因其在低浓度下具有极好的生物活性而最为著名。这一现象被称为微量活动作用反应。在现代医疗实际中，银的有机和无机的可溶性盐均用于防止和治疗细菌感染。尽管这些化合物作为可溶性盐很有效，但由于游离银离子的迁移损失和络合作用，它们不能提供持久的保护作用，必须经常重复施用以克服这一问题，重复施用却并不总是可行的，尤其是对内在的或植入的医疗器械。

已试图用产生含有低溶解度的含银络合物的方法来减慢治疗过程中银离子的释放。例如，美国专利2，785，153公开了一种为此而用的胶质银蛋白，此化合物常配制成乳液状，因其效用有限，在医疗领域没有广泛使用。其银离子释放速率非常缓慢，另外，此化合物形成的膜也因为附着性、耐磨性和储存期限问题而且有局限性。

有人建议使用银的金属镀膜来抗菌。例如，见Deitch et al，Antimicrobial Agents and Chemotlerapy，Vol 23(3)，1983，pp.356-359和Mackeen et al.，Antimicrobial Agents and Clemothcrapy，Vol.31(1)，pp.93-99。然而，普遍认为这样的镀膜本身不能提供所需效力，因为银离子从金属表面的扩散是微不足道的。

美国的Spire Corporation生产一种商标为SPI-ARGENT的金属银镀膜。此种镀膜由一种离子束辅助淀积IBAD镀覆工艺产生。此种抗感染的镀膜据称用抑菌圈试验证实在水溶液中是非浸提性的，从而更加证实了金属银的表面不能释放抗菌量的银离子。

由于不能用金属银层产生足够的抗菌功效，其它的研究者尝试新的活化方法。一种技术是利用电活化金属银移植物(见 Marino et al.，Tonrnal of Biological Physics，Vol.12，1984，pp，93-98)，电激活金属银并非总是可行的，尤其是对于运动着的病人。还尝试通过电化反应就地产生电流的方法解决此问题。不同金属的金属带或层沉积在一个装置上形成薄膜层。当两种金属互相接触置于电导液中时就形成了一个原电池。其中一种金属作为阳极，溶于电解液中；第二种金属则作为阴极驱动电池。例如，如果为交替的铜和银层，则铜是阳极，释放Cu⁺离子进入电解液。而较贵的金属银作为阴极，很大程度上不产生离子进入溶液。美国专利4，886，505(1989年12月12日授权给Haynes等人)描述了具有此种特性的一种典型器械。该专利公开了两种或多种不同金属的溅射镀膜，其中一种金属与开关相连，当开关闭合时，就可释放金属离子。

先有技术表明，由不同种金属(如银和铜)交替的层合件形成的膜如果表面首先被浸蚀即可溶解。有这种情况下，浸蚀过程产生高度起纹的表面(见M.Tanemura and F Ohynma，J.Vac.Sci.Technol.，5，1986，pp 2369-2372)但是，制造这样的多层膜是费时和昂贵的。