或锌)的氧化。尽管空隙的存在对于某些非载荷应用而言并不关键，但是无空隙对于载荷应用(例如脊柱修复)而目却是关键的。
[0012]如果在空气中进行掺合金属沸石的加工，则当温度升高时可发生严重的氧化并且湿气和氧气与金属离子接触。银将快速地变暗成为深褐色或黑颜色。此外，将显著量的金属沸石掺合入PEEK聚合物中可影响组合物的粘度和流变学。
[0013]因此，合意的是，提供具有有效抗微生物活性的医疗器件，以便减少细菌的生长和感染的风险，从而使其不遭受上述缺点。
【发明内容】
[0014]通过本文中公开的实施方式已克服了现有技术的缺点，所述实施方式涉及具有由无机抗微生物剂所产生的抗微生物性质的器件(例如手术植入物)、以及在已将陶瓷掺合入塑料之后用抗微生物金属阳离子对陶瓷颗粒进行后加载(post load)，并且优选使其冷却并且定形为其最终形状(可通过注塑或者通过切割和机械加工来实现)的方法。在某些实施方式中，所述器件是矫形植入物。在某些实施方式中，抗微生物剂是陶瓷物质(ceramicspecies)，优选是金属沸石。在某些实施方式中，所述器件包含聚合物。在某些实施方式中，所述聚合物是聚芳基醚醚酮(PEEK)。在某些实施方式中，抗微生物活性的来源包括沸石中所含有的可离子交换的阳离子。在某些实施方式中，公开了经由掺合入引入患者中的器件中的沸石，通过离子交换来控制某些阳离子的递送，以此赋予器件抗微生物活性的方法。在某些实施方式中，金属阳离子以低于离子交换容量的水平存在于至少一部分沸石颗粒中。
[0015]在某些实施方式中，将沸石掺合入器件中，并且用来自作为一种或更多种金属离子的来源的一种或更多种水溶液的金属离子加载表面暴露的沸石。通过手术将器件引入体内。释放的速率取决于用沸石加载PEEK的程度和用金属离子加载暴露的沸石的程度。血液和体液中的电解质浓度相对恒定，并且将导致与来自植入物表面的离子(例如银、铜和锌等)的离子交换，这使革兰氏阳性和革兰氏阴性有机体(包括大肠杆菌(E.coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus))失活或被杀死。甚至在40 ppb的低金属离子浓度下，也实现有效的抗微生物控制(例如，微生物减少6个对数)。当在X射线下观察时保持福射不透明性(rad1 opacity)。
【具体实施方式】
[0016]本文公开的实施方式涉及陶瓷(优选沸石)作为阳离子笼与医疗植入物组合来递送并给予(dose) —种或更多种抗微生物阳离子的用途。合适的阳离子包括银、铜、锌、汞、锡、铅、金、铋、镉、铬和铊离子，其中优选银、锌和/或铜，特别优选银。
[0017]天然沸石或者合成沸石可用于制造本文公开的实施方式中所使用的沸石。“沸石”是由式ΧΜ2/η0.Al2O3.YS12.ZH2O所代表的具有三维骨架结构的铝硅酸盐，其中M代表可离子交换的离子，通常为一价或二价的金属离子；n代表该(金属)离子的原子价；X和Y分别代表金属氧化物和二氧化硅的系数；Z代表结晶水的数目。此类沸石的例子包括:A型沸石、X型沸石、Y型沸石、T型沸石、高二氧化硅沸石、方钠石、丝光沸石、方沸石、斜发沸石、菱沸石和毛沸石。
[0018]可将沸石掺合入一系列聚合物的母料中。为了最终掺合入PEEK中，应当通过掺合典型约20%的沸石来制备母料。当以此形式提供时，通过在高温和高剪切下与更多原始的(virgin) PEEK混合，可进一步减小含有沸石颗粒的母料PEEK的粒料。如果沸石中存在金属，则这将会导致第二次暴露于可导致产品劣化的条件。
[0019]其它合适的树脂包括低密度聚乙烯、聚丙烯、超高分子量聚乙烯或聚苯乙烯、聚氯乙烯、ABS树脂、硅酮、橡胶、和它们的混合物，以及增强树脂(例如陶瓷或者碳纤维增强的树脂，尤其碳纤维增强的PEEK)。可通过将一种或更多种增强材料(例如碳纤维)分散在聚合物基体中(例如通过可植入的PEEK聚合物与碳纤维的双螺杆混合(compounding))来制备后者。所得碳纤维增强产品可以用于直接注塑最终器件和接近最后的形状(near netshapes)，或者可以将其挤压成用于机械加工的还料形状(stock shapes) ο纤维或其它一种或更多种合适的增强材料的掺入提供杨氏模量为12GPa(与皮质骨的模量匹配)的高耐磨性并且提供足够的强度以允许其应用于非常薄的植入物设计中，所述设计更有效地将应力分布到骨骼。可改变掺合入树脂(例如PEEK)中的增强材料(例如碳纤维)的量，以便改变杨氏模量和挠曲强度。一个合适的量是30重量％碳纤维。也可以将树脂制成为多孔的，例如多孔的PEEK、PAEK和PEKK，其中合适的孔隙率包括50体积％至85体积％的孔隙率。以直径计，平均孔径通常大于180微米，合适地为约300至约700微米。可以使用孔形成剂(例如氯化钠)来赋予多孔性，以通过本领域中已知的方法产生包含多个互连的孔的多孔聚合物。可以将上述的各聚合物配制成含有合适量的沸石颗粒，通常约20重量％。对于植入器件来说，优选超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
[0020]掺合入植入物树脂中的沸石颗粒的典型的量在0.01至50重量％(更优选0.01至8.0重量％、最优选0.1至5.0重量％)的范围内。如果用加载沸石的涂料或树脂来涂布植入物，则在进行浸渍之前需要施涂该涂层并使其干燥或固化。对用于涂布植入物的方法没有特别限制，可以包括喷涂、涂漆或浸涂。当混合入PEEK母料时，例如在用原始的树脂进行减小之前应防止PEEK受到湿气源和污染源的影响。可通过在高温和高剪切的条件下将熔融母料与稀释的(let down)树脂共混来进行混合。
[0021]所述母料是在热加工成载体树脂期间被包封的颜料和/或添加剂(例如沸石粉)的浓缩混合物，随后将所述载体树脂冷却并切割成颗粒形状。母料的使用允许加工者在塑料制造过程中经济且简单地将添加剂引入原料聚合物(稀释的树脂)中。
[0022]根据某些实施方式，可通过以下方式来制备更纯、更稳定的产品:用纯的沸石(例如，尚未用抗微生物金属离子加载的沸石、或者仅部分加载抗微生物金属离子的沸石)，例如可购自W.R.Grace & C0._ Conn.的X型沸石(其能够携带阳离子金属离子负荷(cargo)例如Ag+、Cu++、Cu+、或者Zn+)加载聚合物，随后用来自金属离子源例如金属离子水溶液(例如单独或组合的硝酸银、硝酸铜和硝酸锌)的金属离子加载经冷却的(例如冷却到大约O至100°C的温度、优选大约室温)的含沸石的PEEK表面。冷却到较低的温度可获得较低的加载率但获得较高的稳定性。可通过将系统维持在压力下(例如在蒸煮器或高压釜中)，在甚至更高温度下以较快的速率进行加载。可通过调节溶液中各离子种类(或者盐)的浓度来控制各离子的含量。
[0023]在已将沸石掺合入聚合物树脂中之后将金属阳离子掺合入沸石，由此减小或消除金属离子的氧化。本领域技术人员将理解，可以使用其它金属离子盐(例如乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、氧化物等)溶液来代替硝酸盐，或者除了硝酸盐以外还可以使用其它金属离子盐(例如乙酸盐、苯甲酸盐、碳酸盐、氧化物等)溶液。将硝酸加入到浸渍溶液中还可以具有以下优点:其能腐蚀植入物的表面，为离子交换提供额外的表面积。
[0024]因为PEEK容易受到强氧化性酸的溶解，所以应注意不使用可导致金属沸石颗粒从该表面释放的过高的酸浓度。PEEK是非常稳定的，并且对水和体液不可渗透。结果，预期当该沸石笼在聚合物表面暴露时，掺合入分散于PEEK中的沸石笼中的金属离子才流出。由于此原因，有可能通过后处理，后掺合入从溶液中获得的至少与从掺合入