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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201780012697.6 (22)申请日 2017.02.28 (30)优先权数据 2016-038141 2016.02.29 JP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2018.08.22 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2017/007822 2017.02.28 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2017/150542 JA 2017.09.08 (71)申请人 美敦力索发摩尔丹耐克有限公司 地址 日本大阪府 (72)发明人 杉野笃史 福崎智司 (。
2、74)专利代理机构 上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人 杨昀 余颖 (51)Int.Cl. A61B 17/80(2006.01) A61L 27/04(2006.01) A61L 27/42(2006.01) (54)发明名称 植入体内的抗菌性装置 (57)摘要 提供一种体内植入的装置， 其仅通过植入体 内就可以表现出抗菌活性， 以减轻患者的负担。 这一体内植入装置包含第一材料和第二材料， 其 中至少第一材料的表面包括抗菌性金属， 至少第 二材料的表面比第一材料更贵重， 当植入体内使 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， 抗菌性金属离子从第一材料中 。
3、洗脱， 并且在第一材料的表面上和/或表面附近 表现出抗菌作用。 权利要求书1页 说明书6页 附图2页 CN 109152597 A 2019.01.04 CN 109152597 A 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是比所述第一材料更贵的抗微生物金属； 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.根据权利要求1所述的抗微生物植入装置， 其中所述第一。
4、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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求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.根据权利要求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。
5、 质量的量的钛。 9.根据权利要求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.根据权利要求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 81 mol/L的量从所述第一材料中洗脱。 11.根据权利要求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板； 所述板的主体包含所述第二材料； 和 所述板的主体的至少一部分涂有所述第一材料。 12.根据权利要求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板； 和 由包含所述第一。
6、材料的缠结或凝集纤维构成的多孔结构层压在由包含所述第二材料 的缠结或凝集纤维构成的多孔结构上。 13.根据权利要求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板； 所述板的主体包含有包含所述第二材料的实心部分和包含所述第二材料的多孔部分， 其中所述实心部分和所述多孔部分是层压的。 14.根据权利要求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板； 所述板的主体包含所述第二材料； 和 包含所述第一材料的多孔部分层压在包含所述第二材料的粉末粒子的多孔部分上。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 109152597 A 2 植入体内的抗菌性装。
7、置 技术领域 0001 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 0002 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。 0003 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)，。
8、 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。 0004 引用清单 0。
9、005 专利文献 0006 PTL 1： 日本专利第5175185号 发明内容 0007 技术问题 0008 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。 0009 问题的解决方案 0010 本发明的具体实施例如下： 0011 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 0012 至少所述第一材料的表面包含抗微生物金属； 0013 至少所述第二材料的表面是比所述第一材料更贵的抗微生物金属； 0014 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 0015 在电解质的存在下， 所述抗微生物金属。
10、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。 0016 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。 说 明 书 1/6 页 3 CN 109152597 A 3 0017 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。 0018 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。 0019 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。 0020 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。
11、18至30质量的 量的铬。 0021 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。 0022 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。 0023 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。 0024 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81 mol/L的量从所述第一材料中洗脱。 0025 11根据1至10中任一项所述的抗微生物植入装置， 其中 0026 所述抗。
12、微生物植入装置是板； 0027 所述板的主体包含所述第二材料； 和 0028 所述板的主体的至少一部分涂有所述第一材料。 0029 12根据1至10中任一项所述的抗微生物植入装置， 其中 0030 所述抗微生物植入装置是板； 和 0031 由包含所述第一材料的缠结或凝集纤维构成的多孔结构层压在由包含所述第二 材料的缠结或凝集纤维构成的多孔结构上。 0032 13根据1至10中任一项所述的抗微生物植入装置， 其中 0033 所述抗微生物植入装置是板； 0034 所述板的主体包含有包含所述第二材料的实心部分和包含所述第二材料的多孔 部分， 其中所述实心部分和所述多孔部分是层压的。 0035 14根。
13、据1至10中任一项所述的抗微生物植入装置， 其中 0036 所述抗微生物植入装置是板； 0037 所述板的主体包含所述第二材料； 和 0038 包含所述第一材料的多孔部分层压在包含所述第二材料的粉末粒子的多孔部分 上。 0039 本发明的有益效果 0040 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 0041 图1(a)和(b)分别是板1的平面视图和截面视图。 0042 图2(a)和(b)分别是另一实施例的板1的平面视图和截面视图。 0043 图3(a)和(b)分别是再另一实施例的板1的平面视图和截面视图。 说 明。
14、 书 2/6 页 4 CN 109152597 A 4 0044 图4(a)和(b)分别是又一实施例的板1的平面视图和截面视图。 具体实施方式 0045 将参考附图描述本发明。 0046 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。
15、以 形成电路。 0047 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。 0048 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。 0049 更优选地， 第二材料的面积与第一材料的面积的比率(第二材料/第一材料)0.2 至10.8。 0050 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，。
16、 钴离子以7nmol/l至81 mol/l的量 从第一材料中洗脱， 以提供良好的抗微生物特性。 0051 图1(a)和(b)分别是板1的平面视图和截面视图。 板1具有多个螺孔2， 用于固定板 主体11的螺钉通过所述螺孔插入。 板1的主体11含有第二材料1a和第一材料1b， 第一材料1b 至少部分地涂覆第二材料1a的表面。 除了包含至少涂覆主体表面的涂层1b之外， 板1可以根 据需要采用通用板的组件作为其它组件。 板主体11由第二材料1a制成， 并且至少主体11的 表面涂有第一材料1b。 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。
17、差的材料的组合， 使得在第一材料1b和 第二材料1a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 从第一材料1b中洗脱， 以赋予板主体11的表面和/或周围区域抗微生物特性。 0052 图2(a)是一种变形例的平面视图， 其中板1的主体11由多孔结构11a制成， 多孔结 构11a由包含第二材料的缠结或凝集纤维构成， 并且由包含第一材料的缠结或凝集纤维构 成的多孔结构11b多孔结构11b层压在多孔结构11a上。 图2(b)是图2(a)的截面视图。 因为第 一材料和第二材料都具有纤维形状， 所以两种材料的表面积增加， 以增加第一材料和第二 材料之间的接触面积。 此外， 由。
18、于采用多孔结构， 可以增加洗脱的抗菌性金属离子的量， 并 且可以促进离子的洗脱。 0053 图3(a)是一种变形例的平面视图， 其中板1的主体11由通过熔融第二材料的多个 粉末粒子形成的实心部分21a制成， 并且通过烧结第二材料的粉末粒子形成的多孔部分21b 层压在实心部分21a上。 图3(b)是显示实心部分21a和多孔部分21b的层压状态的说明图。 虽 然在所示实施例中多孔部分21b层压在实心部分21a上， 但是实心部分21a可以层压在多孔 部分21b上。 为了层压实心部分和多孔部分， 可以适当地使用压缩成型、 烧结、 扩散粘合、 使 说 明 书 3/6 页 5 CN 109152597 A。
19、 5 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。 含有呈 粉末粒子形式的第二材料的多孔部分的存在可以增加第二材料的表面积， 以增加第二材料 的表面积与第一材料的表面积的比率， 从而导致从第一材料中洗脱的抗菌性金属离子的量 增加。 0054 图4(a)是一种变形例的平面视图， 其中板1的主体11由通过烧结第二材料的粉末 粒子形成的多孔部分21c制成， 并且通过烧结第一材料的粉末粒子形成的多孔部分21b层压 在多孔部分21c上。 图4(b)是显示多孔部分21c和多孔部分21b的层压状态的说明图。 为了层 压多孔部分21c和多孔部分21b， 可以适当地使用压缩成型。
20、、 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。 第一材料和第二材 料的多孔部分的存在可以增加两种材料的表面积， 以增加第一材料和第二材料之间的接触 面积， 从而导致从第一材料中洗脱的抗菌性金属离子的量增加。 0055 实例 0056 下文用实例详细说明本发明； 然而， 本发明不限于这些实例。 0057 实例1 0058 (样品的制备) 0059 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。
21、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)。 0060 表1 0061 表1样品条件 0062 0063 0064 *面积比钛合金的表面积/钴-铬合金的表面积 0065 (抗微生物特性测试) 0066 参照JIS Z 2801： 抗菌产品-抗菌活性和功效测试评估抗微生物特性。 0067 将表1中所示的每个样品置于培养皿中， 逐滴添加40 l悬浮在营养肉汤(1/100)中 的金黄色葡萄。
22、球菌(NBRC 12732)。 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 说 明 书 4/6 页 6 CN 109152597 A 6 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。 0068 数学式1 0069 抗微生物活性值log(Nc/N) 0070 表2显示了每种样品的活细胞数和抗微生物活性值。。
23、 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)。 0071 表2 0072 表2抗微生物特性测试结果 0073 样品活细胞数/CFU/试样抗微生物活性值 对照： 聚乙烯1.1106- 16.81032.21 22.41032.66 34.01023.44 比较19.21032.08 0074 实例2 0075 (样品的制备) 0076 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。
24、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)。 0077 表3 0078 表3植入装置的组成 0079 0080 *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 0081 (抗微生物特性测试) 0082 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1 ml金黄 色葡萄球菌(NBRC 12732)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。 0083 表4显示了每个植入装置的活细胞数和抗微生。
25、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。 0084 表4 说 明 书 5/6 页 7 CN 109152597 A 7 0085 表4植入装置的抗微生物特性测试结果 0086 植入装置编号活细胞数/CFU/试样抗微生物活性值 聚乙烯7.6107- 11.21052.80 27.01070.04 说 明 书 6/6 页 8 CN 109152597 A 8 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 9 CN 109152597 A 9 图3 图4 说 明 书 附 图 2/2 页 10 CN 109152597 A 10 。