用抗微生物金属离子对掺杂沸石的塑料的后加载方法_3

文档序号:9224875阅读:来源:国知局
热混合物中的金属沸石中获得的金属离子一样多的金属离子。实际上,预期来自该后掺合系统的金属离子的可得性显著更高,因为金属离子将是纯的并且将不经历热氧化或者与聚合物的热反应。
[0025]沸石中的金属离子的量应足够大,使得它们以抗微生物有效量存在。例如,合适的量可以是在暴露的沸石(w/w%)的约0.1至约20或30%的范围内。通过完全萃取和通过原子吸收测定萃取溶液中的金属离子浓度,可以确定这些水平。
[0026]优选地,经离子交换的抗微生物金属阳离子以小于陶瓷颗粒的离子交换容量的水平存在。优选将铵离子的量限制为约0.5到约15重量%、更优选为1.5至5重量%。对于其中强度不是最重要的应用,可使沸石的加载(率)高达50%。在此类加载情况下,金属离子的渗透可以由于颗粒间接触而充分渗透入表面层之下,并且大得多的金属离子加载是可能的。
[0027]掺合入树脂中的沸石的量也应是有效用于促进抗微生物活性的量;例如,足以防止或抑制细菌和/或真菌有机体的生长或者优选杀死细菌和/或真菌有机体的量。树脂中沸石的合适的量是在约0.01至50.0重量%、更优选约0.01至8.0重量%、最优选约0.1至约5.0重量%的范围内。
[0028]可以在金属盐的溶液中进行将金属离子吸收入在水性分散体中的或者加载在聚合物中的合成沸石或天然沸石中。吸收的速率将与可利用的沸石表面积、溶液中的金属离子的浓度和温度成正比。当被沸石吸收的金属浓度增加时,(吸收)速率将下降。当吸收的速率达到释放的速率时,则在该溶液浓度下达到平衡。溶液中的较高浓度可驱动较高的加载。可以用去离子水冲洗经加载的沸石,以完全去除附着的金属离子溶液。目的是仅使经离子交换的金属阳离子吸附在笼中,并且它们只通过离子交换而被除去,不会被去离子水去除。
[0029]就释放到矫形植入物而言,最有用的掺合离子是银离子、铜离子和锌离子。所有这三种离子都具有抗微生物性质,其中银是最具活性的。就抗微生物活性而言,金属之间还可存在协同作用。例如,如果微生物对一种金属种类形成抗性,则仍可以通过其它金属中的一种金属容易地将其杀死。铜离子和锌离子在愈合和伤口修复和骨生长中也发挥进一步的作用。
[0030]例如,通过使PEEK沸石复合材料与含有铵离子和抗微生物金属离子(例如银、铜、锌等)的混合水溶液接触,可以对该材料进行加载。可以进行浸渍的最合适的温度在5°C至75°C的范围内,但如果将反应容器保持在压力下也可使用更高的温度,甚至高于100°C。较高的温度将显示增加的浸渍速率,但较低的温度可以最终实现较均匀和较高的加载。浸渍溶液的pH可以在约2至约11的范围内,但优选在约4至约7的范围内。
[0031]铵离子的合适来源包括硝酸铵、硫酸铵和乙酸铵。抗微生物金属离子的合适来源包括:银离子来源,例如硝酸银、硫酸银、高氯酸银、乙酸银、硝酸银二胺和硝酸银二胺;铜离子来源,例如硝酸铜(II)、硫酸铜、高氯酸铜、乙酸铜、四氰基铜钾(tetracyan copperpotassium);锌离子来源,例如硝酸锌(II)、硫酸锌、高氯酸锌、乙酸锌和硫氰酸锌。
[0032]下面是浸渍溶液的说明性实例,但宽范围的浓度和比率是有效的。
[0033]浸渍溶液A
组分组成(W/W) %
氢氧化钱2.0
硝酸银1.2
纯化水96.8
可以用酸(例如柠檬酸或硝酸)调节PH
总计_100_
浸渍溶液B
组分组成_)%
氢氧化钱2.0
硝酸铜5.0
纯化水93.0
可以用酸(例如柠檬酸或硝酸)调节PH
总计100.0
浸渍溶液C
组分组成_)%
氢氧化钱2.0
硝酸锌7.0
纯化水91.0
可以用酸(例如柠檬酸或硝酸)调节PH
总计_100.0 浸渍溶液D
组分'组成(W/W)%
氢氧化钱2.0
硝酸银0.5
硝酸铜2.0
硝酸锌2.5
纯化水93.0可以用酸(例如柠檬酸或硝酸)调节PH
总计_100_
因为在用于最佳愈合的代谢中银、锌和铜的浓度之间存在精细的平衡,所以本发明方法的一个优点在于它将提供用于精确控制单独金属离子的相对浓度的简单方法。通过改变各种金属离子盐的浓度可以实现最佳比率,从而以适当的比率加载并且随后以适当的比率和速率释放。
[0034]可通过电感耦合等离子体光谱法(ICP)或者石墨炉原子吸收光谱法,对金属离子释放入磷酸盐缓冲盐水或者例如0.8%硝酸钠溶液中的速率进行定量。
[0035]使用阶梯研宄,可以利用这些结果来优化流出速率。因为金属离子从来不暴露在高温中,所以吸附的离子和从沸石中流出的离子将是纯的金属阳离子。
[0036]本发明方法的另一个优点在于掺合入植入物中的金属的量将被限制在仅为掺合入表面层中的量。就成本和安全性而言,这是优异的方案。
[0037]无论将植入物注塑还是将其机械加工来获得植入物的最终尺寸,该方法都是有效的。
[0038]虽然该方法最适用于具有高熔点的聚合物例如PEEK,但它也可以与用于广范的矫形应用中的具有较低熔点的聚合物有效使用。例如,高密度聚乙烯(HDPE)用于髋部和膝盖植入物的某些元件。
[0039]该后加载方法也适用于热固性树脂,例如聚酯环氧化物和聚氨酯等。
[0040]此方法将避免银离子与形成最终聚合物的反应物、反应中间体和催化剂的接触。
[0041]本文中公开的实施方式适用于产生自灭菌塑料纤维和薄膜。此类材料可以用于制备伤口敷料和用于各种各样的应用。
[0042]流出银、铜和锌的面罩用于提供微生物的长期控制,所述微生物可能被吸入医疗装置中或者在可能的大流行的情况下逐渐增多。用于此类器件的合适的基材包括:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、PCT、PETG(PET, G型)、共聚对苯二甲酸乙二酯(Co-PET)和共聚酯,一般地,苯乙烯、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)m3GT、Halar?、聚酰胺6或6,6等。参见授予Foss Manufacturing的美国专利第6,946,196号和第6,723,428号,
通过引用将这些专利的公开内容并入本文。
[0043]其中应用自灭菌织物或塑料片材的其它应用也在本文中所公开的实施方式的范围内。
[0044]当暴露材料或者可以将其浸没时,可以用抗微生物金属离子对消耗金属离子的沸石进行再加载。
[0045]有可能用纯的沸石加载聚合物,再将聚合物挤压成长丝,并且以描述用于手术植入物的方式用抗微生物金属离子对该材料进行后加载。
[0046]尽管本文所公开的实施方式集中于矫形植入物,但本领域技术人员将理解,本发明的实施方式应用于广范得多的应用,例如牙刷、门把手、电脑鼠标和键盘部件、刀柄和切割板、手术仪器、电话机表面组件、饮水容器、食品储存容器、以及用于制备自灭菌服装和自灭菌面罩的聚合物。
[0047]实施例1
将可从W.R.Grace & C0._ Conn.商购的天然或合成的离子交换沸石(例如A型或X型沸石)或其等同物掺合入PEEK中。掺合入植入物树脂中的沸石颗粒的典型的量在0.01至10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。用于涂布植入物的方法不受特别限制,可以包括喷涂、
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1