抗微生物的体内植入装置的制作方法

本发明涉及植入装置，特别涉及在植入体内使用时实现抗微生物特性的植入装置。
背景技术：
如融合器、线、板、螺钉、杆、连接器、交联件、钩、固定螺钉、人造椎体和人造椎间盘的各种器械被用作整形外科植入装置。当这些器械植入体内使用时，它们可能被微生物污染。如果植入装置被微生物定殖，则很难防止微生物生长。为了防止微生物在体内生长和感染，有必要进行手术移除植入装置以用新的植入装置进行更换，这给患者带来了巨大的负担。期望提供抗微生物植入装置。作为赋予植入装置抗微生物特性的技术，提出了一种医疗用植入系统(专利文献1)，其包含设置在植入体的外表面上的含有抗微生物金属的金属组件；具有第一端子和第二端子的电源，其中一个端子与金属组件电连通；和放置在电源的第一端子和电源的第二端子之间的电流路径中的绝缘体，防止从第一端子流出的电流到达第二端子，而不在植入时完成包括邻近植入系统的外表面的导电身体组织或体液的电路。专利文献1公开了抗微生物金属的实例包括银、铜、银和铜、银和镉，以及银、铜和镉的组合。在专利文献1中，除了植入体之外还需要外部电源设备和端子以实现抗微生物特性，并且需要处理或外部操作来赋予抗微生物特性。从减轻患者负担的观点来看，需要进一步改进。引用清单专利文献ptl1：日本专利第5175185号技术实现要素：技术问题本发明的一个目的是提供一种植入装置，其可以简单地通过植入体内来实现抗微生物特性，以减轻患者的负担。问题的解决方案本发明的具体实施例如下：[1]一种由第一材料和第二材料制成的抗微生物植入装置，其中至少所述第一材料的表面包含抗微生物金属；至少所述第二材料的表面比所述第一材料更贵；当所述装置植入体内使用时，在所述第一材料和所述第二材料之间形成电路；和在电解质的存在下，所述抗微生物金属的离子从所述第一材料中洗脱，以赋予所述第一材料的表面和/或周围区域抗微生物特性。[2]根据[1]所述的抗微生物植入装置，其中所述第一材料包含至少一种选自钴、银、锌、铜、钨、镁、镍和磷的抗微生物金属。[3]根据[1]或[2]所述的抗微生物植入装置，其中所述第一材料是钴基合金。[4]根据[3]所述的抗微生物植入装置，其中所述钴基合金包含29至69质量％的量的钴。[5]根据[3]或[4]所述的抗微生物植入装置，其中所述钴基合金是钴-铬合金。[6]根据[5]所述的抗微生物植入装置，其中所述钴-铬合金包含18至30质量％的量的铬。[7]根据[1]至[6]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中所述第二材料是钛或钛基合金。[8]根据[7]所述的抗微生物植入装置，其中所述钛或所述钛基合金包含68至100质量％的量的钛。[9]根据[1]至[8]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中所述第二材料的表面积与所述第一材料的表面积的比率(第二材料/第一材料)在0.2至10.8的范围内。[10]根据[2]至[9]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中钴离子是以7nmol/l至81μmol/l的量从所述第一材料中洗脱。[11]根据[1]至[10]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中所述抗微生物植入装置是包含螺纹部分和头部的螺钉；所述螺钉的头部包含所述第一材料；和所述螺钉的螺纹部分包含所述第二材料。螺钉可以是固定型，其中螺纹部分和头部一体形成，或者是可移动型，其中螺纹部分可移动地接合到头部。[12]根据[11]所述的抗微生物植入装置，其中所述螺钉是在所述螺纹部分的内部具有中空部的中空螺钉。[13]根据[11]或[12]所述的抗微生物植入装置，其中所述螺钉是中空螺钉，其在所述螺纹部分的内部具有中空部并且具有允许所述中空内部与所述螺钉的外部连通的窗口。[14]根据[11]至[13]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中所述螺纹部分包含包含所述第二材料的多孔部分；和包含所述第二材料的实心部分。[15]根据[1]至[10]中任一项所述的抗微生物植入装置，其中所述抗微生物植入装置是包含螺纹部分和头部的螺钉；和所述螺钉的头部包含所述第二材料；和所述抗微生物植入装置还具有旋拧在所述头部上的包含所述第一材料的固定螺钉和/或装配在所述头部上的包含所述第一材料的帽盖。[16]根据[15]所述的抗微生物植入装置，其中所述头部包含包含所述第二材料的多孔部分；和包含所述第二材料的实心部分。本发明的有益效果一旦植入体内，本发明的植入装置可以在不需要外部操作或处理的情况下实现抗微生物特性，从而显著减轻患者的负担。附图说明图1是显示使用抗微生物植入装置的状态的说明性示意图。图2是呈螺钉形式的一实施例的抗微生物植入装置的透视图。图3是具有中空型螺纹部分的一实施例的抗微生物植入装置的截面视图。图4是具有中空型螺纹部分并且具有允许中空部与外部连通的窗口的一实施例的抗微生物植入装置的透视图。图5是图4中所示的具有允许中空部与外部连通的窗口的实施例的抗微生物植入装置的截面视图。图6是一实施例的抗微生物植入装置的截面视图(左下)，其中螺纹部分具有凝固部分和烧结部分，以及其部分放大视图(右上)。图7是一实施例的抗微生物植入装置的透视图，其中螺纹部分和头部由相同的合金材料形成，并且旋拧在头部上的固定螺钉由不同的合金材料形成。图8是一实施例的抗微生物植入装置的透视图，其中头部覆盖有帽盖。具体实施方式将参考附图描述本发明。本发明的抗微生物植入装置是由第一材料和第二材料制成的植入装置，其中至少第一材料的表面包含抗微生物金属；至少第二材料的表面比第一材料更贵；当装置植入体内使用时，在第一材料和第二材料之间形成电路；在电解质的存在下，抗微生物金属的离子从第一材料中洗脱，以赋予第一材料的表面和/或周围区域抗微生物特性。本发明的抗微生物植入装置由至少两种材料制成，并且仅仅因为这两种材料在体内接触，就会发生短路以形成电路。优选地，第一材料包含至少一种选自钴、银、锌、铜、钨、镁、镍和磷的抗微生物金属，并且优选为钴基合金。更优选地，钴基合金包含29至69质量％的量的钴。更优选地，钴基合金是包含18至30质量％的量的铬的钴-铬合金。优选地，第二材料是钛或钛基合金。更优选地，钛或钛基合金包含68至100质量％的量的钛。更优选地，第二材料的表面积与第一材料的表面积的比率(第二材料/第一材料)＝0.2至10.8。当组合使用由包含29至69质量％的量的钴的钴基合金制成的第一材料和由包含68至100质量％的量的钛的钛基合金制成的第二材料时，钴离子以7nmol/l至81μmol/l的量从第一材料中洗脱，以提供良好的抗微生物特性。图1是显示使用本发明的抗微生物植入装置的状态的说明性示意图。图1示出了两个螺钉1，其各自植入椎骨(椎弓根)中，并且杆2支撑在这些螺钉之间。图2是例如图1中所示的螺钉1的透视图。螺钉1具有螺纹部分10和头部20。螺纹部分10的上端11与头部20一起支撑杆2。至少头部20的表面由第一材料制成，并且至少螺纹部分10的表面由第二材料制成。至少第一材料的表面包含抗微生物金属，至少第二材料的表面比第一材料更贵，并且第一材料和第二材料是具有电位差的材料的组合，使得在头部20和螺纹部分10之间的接触引起短路以形成电路，并且在电解质的存在下，抗微生物金属离子从头部20的第一材料中洗脱，以赋予头部20的表面和/或周围区域抗微生物特性。图3示出了图2中所示的螺钉的变形例，并且是螺纹部分10的内部是中空部12的一实施例的截面视图。设置中空内部12不仅允许用于植入螺钉的引导件穿过，而且还增加第二材料的表面积。图4和5示出了图2中所示螺钉的变形例，并示出了一实施例，其中螺纹部分10在内部具有中空部12，并且设有窗口13，其允许螺钉的中空内部12与外部连通。设置窗口13以增加第二材料的表面积。图6示出了一实施例，其中形成螺纹部分10的第二材料呈不同合金粉末形式。如图6的右上部分的部分放大截面视图所示，螺纹部分10由通过熔融由第二材料制成的多个粉末粒子形成的实心外壁10a和由第二材料制成的多个粉末粒子形成的多孔部分10b和10c构成，其中实心外壁10a和多孔部分10b和10c是层压的。烧结部分10c是通过螺纹部分10的中空内部看到的侧壁的烧结部分。虽然在所示实施例中多孔部分10b和10c位于实心外壁10a下方，但是外壁可以设置为多孔部分，并且实心部分可以设置在外壁下方。为了层压多孔部分和实心部分，可以适当地使用压缩成型、烧结、扩散粘合、使用电子束或激光的增材制造、金属注射成型、放电等离子体烧结或这些方法的组合。在这个实施例中，含有呈粉末粒子形式的第二材料的烧结部分的存在增加了第二材料的表面积，从而增加了第二材料的表面积与第一材料的表面积的比率。如下述实例的结果所示，随着第二材料的表面积的比例增加，抗微生物特性提高。此外，虽然在所示实施例中螺纹部分10在内部具有中空部12，但是其内部也可以是实心的。当螺纹部分10的内部是实心的时，螺纹部分10含有大量的层压部分，所述层压部分具有通过烧结由第二材料制成的多个粉末粒子而形成的烧结部分10b，因此，第二材料的表面积可以进一步增加以提高抗微生物特性。图7示出了一实施例，其中固定螺钉22旋拧在头部20上以支撑杆2。螺钉的头部20含有第二材料，并且旋拧在头部20上的固定螺钉22含有第一材料。头部20和固定螺钉22之间的接触导致具有电位差的合金之间的短路以形成电路。在这个实施例中，螺纹部分10可以是一体型，其中它使用相同材料与头部20一体地形成，或可枢转移动型，其中它独立于头部20使用相同或不同材料形成。图8示出了一实施例，其中用于支撑杆2的固定螺钉22旋拧在头部20上，并且头部20覆盖有帽盖23。帽盖23优选地由与头部20的材料不同的材料制成。例如，当头部20由第一材料制成时，至少帽盖23与头部20接触的表面优选地由第二材料制成。在所示的实施例中，优选地，帽盖23具有腿部24，腿部24具有配合到头部20的配合孔20a中的突起24a，腿部24的表面由第二材料制成。实例下文用实例详细说明本发明；然而，本发明不限于这些实例。[实例1](样品的制备)市售的生物相容性钛合金(钛含量：88至91质量％)和市售的生物相容性钴-铬合金(钴含量：58至69质量％，铬含量：26至30质量％)加工成具有表1所示各种面积的3mm厚的硬币形样品(只有第3号样品的钛合金加工成平板形样品)，这些样品以表1所示的各种组合进行层压并对彼此短路。作为比较样品，类似地制备1mm厚的平板形聚乙烯样品(对照)、由钴-铬合金制成的3mm厚的硬币形样品(比较1)和由钛合金制成的3mm厚的硬币形样品(比较2)。[表1]表1样品条件*面积比＝钛合金的表面积/钴-铬合金的表面积(抗微生物特性测试)参照jisz2801：抗菌产品-抗菌活性和功效测试评估抗微生物特性。将表1中所示的每个样品置于培养皿中，逐滴添加40μl悬浮在营养肉汤(1/100)中的金黄色葡萄球菌(nbrc12732)。将聚乙烯膜置于添加的测试细菌悬浮液上。将悬浮液在35℃下培养24小时，然后从样品中洗出细胞。将所得的洗出悬浮液以10倍稀释系列连续稀释，并使用琼脂板培养方法在35℃下培养24小时，并且从所形成的菌落形成单位(cfu)的数量计算活细胞数。将24小时接触后作为对照的聚乙烯样品上的活细胞数的对数值(nc)与每个样品上的活细胞数的对数值(n)之间的差异确定为抗微生物活性值。[数学式1]抗微生物活性值＝log(nc/n)表2显示了每种样品的活细胞数和抗微生物活性值。确定抗微生物活性值为2.0或更高的样品具有抗微生物功效。随着面积比(由钛合金制成的样品的表面积/由钴-铬合金制成的样品的表面积)增加，活细胞的数量减少(抗微生物活性值增加)。[表2]表2抗微生物特性测试结果样品活细胞数/cfu/试样抗微生物活性值对照：聚乙烯1.1×106-16.8×1032.2122.4×1032.6634.0×1023.44比较19.2×1032.08[实例2](样品的制备)制备由钛合金和钴-铬合金制成的植入装置(钛合金与钴-铬合金的面积比设定为0.89)(植入装置1)。作为比较例，类似地制备仅由具有完全相同形状的钛合金制成的植入装置(植入装置2)。[表3]表3植入装置的组成*面积比＝由钛合金制成的构件的表面积/由钴-铬合金制成的构件的表面积(抗微生物特性测试)将每个植入装置置于聚丙烯管中，并浸入悬浮在营养肉汤(1/100)中的1ml金黄色葡萄球菌(nbrc12732)中。在35℃下培养24小时后，收集培养基。将收集的培养基以10倍稀释系列连续稀释，并使用琼脂板培养方法在35℃下培养24小时，并且从所形成的菌落形成单位(cfu)的数量确定活细胞数。表4显示了每个植入装置的活细胞数和抗微生物活性值。在其中适当地设定钛合金与钴-铬合金的面积比的植入装置1中，活细胞的数量显著减少。相反，在仅由钛合金制成的植入装置2中，未观察到活细胞数量的减少。[表4]表4植入装置的抗微生物特性测试结果植入装置编号活细胞数/cfu/试样抗微生物活性值聚乙烯7.6×107-11.2×1052.8027.0×1070.04当前第1页12