CN110505890A - 抗菌性生物植入物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能长期稳定地发挥优异的抗菌性的抗菌性生物植入物。抗菌性生物植入物的制造方法，对基材（2）依次进行阳极氧化处理、酸处理及碘处理，由此得到抗菌性生物植入物（1）。

Description

抗菌性生物植入物的制造方法
技术领域
本发明涉及具有抗菌性的生物植入物的制造方法。
背景技术
生物植入物对因外伤或疾病等而降低或丧失的人体机能进行修复或是替代，其使用人数与高龄人口的增加一起增长。这样的生物植入物要求在术后能长期稳定地替代生物机能。近年科学技术的发展在生物植入物方面也很显著，目前留下了一定的成果。
然而，生物植入物尚存的问题之一是术后感染症。以人工关节为代表在植入物置换术后，若细菌在植入物周围或手术部位繁殖并引起感染症，最坏的情况下要在通过再次手术拔除感染的人工关节并进行利用抗生素的感染治疗后，再次置换人工关节。又，预后不良的情况下会有关节固定或肢体截肢等难以复原的问题。
针对这样的问题，近年来积极地进行了对生物植入物赋予抗菌性的研究。作为对生物植入物赋予抗菌性的方法，已知有利用作为抗菌成分的碘的方法。例如，专利文献1、2中由阳极氧化或化学药品处理氧化等形成微细孔或凹凸，藉由电泳使碘或碘化合物含浸于微细孔或凹凸，通过洗出碘来得到抗菌性。期望这样的碘带来的抗菌性能长期稳定地发挥作用。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第2932437号公报 ；
专利文献2：日本特许第5044795号公报 。
发明内容
发明要解决的问题：
本发明的课题是提供一种能长期稳定发挥优异的抗菌性的抗菌性生物植入物。
解决问题的手段：
本发明人等为了解决上述问题反复仔细研究后，找到了构成如下的解决手段，从而完成了本发明；
（1）一种抗菌性生物植入物的制造方法，对由金属材料构成的基材依次进行阳极氧化处理、酸处理及碘处理，由此得到抗菌性生物植入物，所述抗菌性生物植入物具备所述基材及层叠于所述基材上的阳极氧化皮膜且所述阳极氧化皮膜具有位于与所述基材的界面侧的富碘层；
（2）上述（1）所述的抗菌性生物植入物的制造方法，所述酸处理为硫酸处理；
（3）上述（1）所述的抗菌性生物植入物的制造方法，所述酸处理为将所述基材浸渍于酸的处理；所述酸包含硫酸及过氧化氢；
（4）上述（1）～（3）中任一者所述的抗菌性生物植入物的制造方法，所述金属材料为钛或钛合金；
（5）上述（1）～（4）中任一者所述的抗菌性生物植入物的制造方法，在所述碘处理之后还进行洗涤处理。
发明效果：
根据本发明，能得到能长期稳定地发挥优异的抗菌性的抗菌性生物植入物。
附图说明
图1是示出根据本发明一实施形态的抗菌性生物植入物的局部放大概略断面说明图；
图2是示出根据本发明一实施形态的抗菌性生物植入物的制造方法的流程图；
图3是示出实施例2中的断面观察结果的图，（a）是场发射扫描电子显微镜照片，（b）是碘的元素扫描（mapping）。另外，图1示意性地示出了图3；
图4是示出比较例1中的断面观察结果的图，（a）是场发射扫描电子显微镜照片，（b）是碘的元素扫描；
图5是示出实施例2中碘的经时洗出试验的结果的图表。
具体实施方式
＜抗菌性生物植入物＞
以下，参照图1详细说明根据本发明一实施形态的抗菌性生物植入物（以下有时称为“生物植入物”）。
图1所示的本实施形态的生物植入物1具有由碘带来的抗菌性，具备基材2及阳极氧化皮膜3。
（基材）
基材2由金属材料构成。作为金属材料可列举例如钛、钴、钛合金、钴合金、钴铬合金、不锈钢等，但只要能用作生物植入物就不限于此。
例示的金属材料中，由于骨亲和性高、与骨头的结合强度优异及生物亲和性也高，因此优选钛或钛合金。换言之，实施形态的金属材料优选钛或钛合金。作为钛优选例如ASTMF67中记载的Grade1～4。作为钛合金可列举例如Ti-6Al-4V ELI合金（ASTM F136)、Ti-6Al-7Nb（ASTM F1295）、Ti6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo（JIS T 7401-3）、Ti-15Mo-5Zr-3Al（ISO 5832-14）等。更优选例示的钛及钛合金中的由Ti-6Al-4V ELI合金（ASTM F136)构成的钛合金。
（阳极氧化皮膜）
阳极氧化皮膜3是层叠于上述基材2上的皮膜，经由后述的阳极氧化处理而形成。因此，本实施形态的阳极氧化皮膜3具有由阳极氧化处理形成的微细孔33及微细凹凸34。微细孔33是在面积换算下圆当量直径为0.1～5μm的圆形状或多边形状的孔。微细凹凸34是由微细孔33变形或互相相邻的微细孔33、33彼此结合而形成的凹凸，依照JIS B0601-2001测得的算数平均粗糙度（Ra）为0.2μm以上。使碘或碘化合物含浸于这样的微细孔33及微细凹凸34中能获得抗菌性。
本实施形态的阳极氧化皮膜3具有富碘层31。富碘层31是阳极氧化皮膜3中碘含量最多的层状的部位。碘含量是指构成碘或碘化合物的碘元素的量。本实施形态中，富碘层31位于阳极氧化皮膜3中与基材2的界面S侧。微细孔33及微细凹凸34中含浸的碘或碘化合物较为容易洗出，由这些碘或碘化合物带来的抗菌性会较早降低，而根据该结构，能抑制轻易地从富碘层31中洗出碘或碘化合物，从而持续发挥碘的缓释性，在碘处理后即使进行洗涤处理也能长期稳定地获得由碘带来的优异的抗菌性。
对于阳极氧化皮膜3具有富碘层31的确认能通过例如以下方式进行：在进行截面抛光（以下有时称为“CP”）加工后，使用场发射扫描电子显微镜（以下有时称为“FE-SEM”）观察断面，执行由能量分散型X射线分析装置（以下有时称为“EDS”）进行的元素扫描。
本实施形态中，富碘层31位于阳极氧化皮膜3中最为接近与基材2的界面S侧。换言之，富碘层31位于阳极氧化皮膜3中的富碘层31以外的部位32与基材2之间。因此，本实施形态中富碘层31与基材2接触。根据这样的结构，能抑制碘被轻易地洗出。另外，富碘层31与基材2接触意味着富碘层31实质上与基材2接触。即，富碘层31与基材2接触是还包括如下情况的概念：富碘层31中的大部分与基材2接触，余下少量的部分与基材2分离而位于与基材2的界面S附近。
本实施形态的富碘层31由至少含有碘的无机化合物构成，更具体而言，由至少含有碘及来自基材2的元素的无机化合物构成。根据这样的结构，能抑制轻易地洗出碘。本实施形态的富碘层31具有：还含有来自基材2的元素以及来自后述的碘处理浴的元素的无机化合物。
又，优选地，本实施形态的富碘层31含有含碘的无机化合物及含碘的有机化合物。藉此，碘或碘化合物的缓释性更为优异。
本实施形态的阳极氧化皮膜3在富碘层31以外的部位32中不含碘。藉此，能长时间稳定地放出碘或碘化合物，缓释性优异。不含碘意味着在进行CP加工后，使用FE-SEM观察断面，执行EDS元素扫描时，碘不会被测定为超过测量误差标准及不可避杂质标准的浓度。并不排除如图3中的（b）的部位32所示那样因测量误差、不可避杂质等而检测到碘的情况。本实施形态的部位32由含有来自基材2的元素及来自阳极氧化处理浴的元素的无机化合物组成。
阳极氧化皮膜3的厚度优选3～10μm。上限值可以是6μm以下或5μm以下。若在3μm以上，则能使富碘层31以及微细孔33和微细凹凸34中充分地含有碘或碘化合物，从而能更长期稳定地发挥优异的抗菌性。若超过10μm，则有时阳极氧化皮膜的密合强度会降低。
又，富碘层31的厚度优选0.1～2μm。能使富碘层31充分地含有碘或碘化合物，从而能更长期稳定地发挥优异的抗菌性。
阳极氧化皮膜3及富碘层31各自的厚度能够通过在进行CP加工后，使用FE-SEM观察断面来测量。测量位置为五处，取其平均值为阳极氧化皮膜3及富碘层31各自的厚度。另外，在测量富碘层31的厚度时，还执行EDS元素扫描从而特别确定出富碘层31。
阳极氧化皮膜3对基材2的密合强度优选在22MPa以上。藉此，能使与骨头的结合强度优异，且能应对医疗用部件所需的皮膜与基材的密合强度（静态拉伸强度）在22MPa以上这一要求。作为密合强度的上限值，可列举大约70MPa等，不过会取决于黏合剂的强度。密合强度是依照ASTM F1147测得的值。
生物植入物1的碘含量的上限可以是100μg/cm2以下、50μg/cm2以下、25μg/cm2以下、20μg/cm2以下或16μg/cm2以下，下限可以是4μg/cm2以上或8μg/cm2以上。藉此，长期发挥抗菌性也仍能确保充足的碘量。
又，生物植入物1的碘含量可以是4～20μg/cm2、4～16μg/cm2，优选的是10～16μg/cm2。根据这样的结构，能维持上述阳极氧化皮膜3对基材2的密合强度且长期发挥抗菌性也仍确保充足的碘量。碘含量是由能量分散型X射线分析装置测得的值。本实施形态的碘含量是经碘处理并进行洗涤处理后的值。
作为上述生物植入物1的形态，可列举例如人工关节、人工骨头、人工齿根、内外固定材料、外固定器等，但不限定于此。
＜抗菌性生物植入物的制造方法＞接着，以制造上述生物植入物1的情况为例，参照图2详细说明根据本发明一实施形态的抗菌性生物植入物的制造方法。
如图2所示，本实施形态中对上述基材2依次进行工序S1的阳极氧化处理、工序S2的酸处理以及工序S4的碘处理，由此得到生物植入物1。又，本实施形态中，在工序S4的碘处理后还进行工序S5的第二洗涤处理。并且，本实施形态中，也进行工序S3的第一洗涤处理及工序S6的干燥处理。另外，也可以是在工序S1的阳极氧化处理前进行工序S0的脱脂处理。以下，按工序S0～S6的顺序详细说明本实施形态。
（工序S0；脱脂处理）
脱脂处理是去除基材2表面的污渍等杂质的处理。例如，能使用超声波洗涤、浸渍洗涤等，又，洗涤液可列举含氢氧化钠及表面活性剂的水溶液等。此外为了冲走附着的洗涤液，以纯水进行流水洗涤。
（工序S1：阳极氧化处理）阳极氧化处理是将基材2浸渍于电解液，以基材2为阳极进行电解的处理。藉由该处理，能在基材2上形成不具有富碘层31的阳极氧化皮膜。
作为电解液，可列举例如硫酸-水混合浴、硫酸-磷酸-水混合浴、硫酸-磷酸-过氧化氢-水混合浴、硫酸-磷酸-抗坏血酸-水混合浴等含有硫酸的酸性电解液。例示的各混合浴中，硫酸等各组成成分的浓度可适当设定。例如，硫酸-磷酸-过氧化氢-水混合浴中，可使硫酸的浓度为30～40g/l、磷酸的浓度为20～30g/l、过氧化氢的浓度为5～15g/l等。
另外，也可是代替上述的酸性电解液地，使用碱性电解液等。作为碱性电解液，可列举氢氧化钾-氟化钾-磷酸钠-氢氧化铝-水混合浴等。该混合浴中，各组成成分的浓度例如可设为氢氧化钾的浓度为165g/l、氟化钾的浓度为35g/l、磷酸钠的浓度为35g/l、氢氧化铝的浓度为35g/l等。
优选地，基材为钛、钛合金或不锈钢时使用酸性电解液，基材为钴铬合金时使用碱性电解液。
电解液的温度优选23～40℃的范围，更为优选的是23～35℃的范围。如后所述，主电解中发生火花放电，由焦耳热引起放热。过度的放热会导致氧化皮膜的脱落，因此优选以反应中冷却电解液、不使电压激增等形式将电解液的温度维持在上述范围。
用于电解的电流为脉动直流电。脉动直流电的频率优选在50Hz以上。这是因为与附加直流电进行阳极氧化处理的情况相比抗菌性显著提高。又，频率的下限值按50Hz以上、200Hz以上、800Hz以上、1000Hz以上的顺序进一步优选，上限值按10000Hz以下、5000Hz以下的顺序进一步优选。这是因为能显著提高抗菌性。
电解优选具有预电解与主电解。作为预电解的条件，使用不发生火花放电（等离子体放电）的最大电压以下的电压。预电解中，优选使电压从0Vrms逐渐上升至规定电压，作为施加用于预电解的电压的时间，优选从成为规定电压起10秒～2分钟，更优选20秒～1分钟，进一步优选30秒～1分钟。
作为用于主电解的电压，优选100～210Vrms，更优选140～210Vrms，进一步优选170～210Vrms。藉此能发生火花放电。电压过低则有时会不发生火花放电（等离子体放电）而无法形成微细孔33及微细凹凸34，电压过高则有时会引起皮膜的脱落。
又，作为施加用于主电解的电压的时间，优选3～10分钟，更优选5～10分钟，进一步优选6～10分钟。该时间过短则皮膜的厚度不足，过长则引起皮膜的脱落。
例如，在列举将钛或钛合金用作基材的情况时，作为预电解的条件，可列举使用脉动直流电压，以0～120Vrms的电压上升至规定的电压后进行10秒～2分钟电解处理，而作为主电解的条件，可列举使用脉动直流电压，以120～210Vrms的电压进行3～10分钟电解处理。
（工序S2：酸处理）
酸处理是将基材2及不具有富碘层31的阳极氧化皮膜浸渍在酸中的处理。经过该处理，能对形成于基材表面的处于微细孔33底部且与基材接触的阻隔层的一部分造成破坏（damage），使后述的碘处理中的电解充分发生，从而形成富碘层31，也能使碘含量增加。
其理由推断如下。例如，上述阳极氧化处理中，使用硫酸-磷酸-过氧化氢-水混合浴作为电解液，使用由ASTM F136构成的钛合金作为基材2的金属材料时，在阳极氧化皮膜中与基材2的界面S及其附近形成富硫层。富硫层是由至少含有硫的无机化合物构成的层，是阳极氧化皮膜中硫含量最多的层状的部位。上述电解液及金属材料的组合中，富硫层由含有硫及作为来自基材2的元素的钛且含有氧的无机化合物组成。将具有这样的富硫层的阳极氧化皮膜与基材2一起进行酸处理时，富硫层或富硫层的一部分被酸溶解。并且，推测富硫层溶解的部位上通过后述的碘处理形成有富碘层，结果在与基材2的界面S侧形成富碘层31。另外，上述电解液及金属材料的组合中，阳极氧化皮膜中富硫层以外的部位由含有钛、铝、氧及磷的无机化合物组成。
作为酸处理中的酸，可列举例如硫酸、盐酸、硝酸及草酸等。例示的酸可使用一种或两种以上混合使用。例示的酸中优选硫酸。换言之，酸处理优选硫酸处理。优选这些酸与过氧化氢一起使用。例如，纯钛、钛铌合金等仅以硫酸有时无法充分进行酸处理，通过并用硫酸与过氧化氢能充分完成酸处理。
酸优选以水溶液的状态使用。水溶液中酸的浓度优选5～20质量%，更优选5～15质量%。
酸水溶液的温度优选40～70℃，更优选50～70℃。液温太低则有难以形成富碘层31的倾向。又，液温太高则恐怕会使阳极氧化皮膜3对基材2的密合强度降低。
浸渍时间优选1～10分钟，更优选1～5分钟。浸渍时间太短则有难以形成富碘层31的倾向。又，浸渍时间太长则恐怕会使阳极氧化皮膜3对基材2的密合强度降低。
优选根据基材的金属材料的种类适当变更酸处理的条件。例如，可列举以下情况：若为纯钛，则使酸水溶液的组成为硫酸10质量%及过氧化氢10质量%，浸渍时间为7分钟；若为Ti-6Al-4V ELI合金（ASTM F136），则使酸水溶液的组成为硫酸10质量%，浸渍时间为3分钟；此外，若为Ti-6Al-7Nb（ASTM F1295）则使酸水溶液的组成为硫酸10质量%及过氧化氢10质量%，浸渍时间为10分钟。
（工序S3：第一洗涤处理）
第一洗涤处理是在上述的酸处理之后，对基材2及不具有富碘层31的阳极氧化皮膜上附着的酸进行冲洗的处理。洗涤液可列举例如纯水等，但不限于此。洗涤液的液温优选20～30℃。洗涤方法可列举例如漂洗洗涤、浸渍洗涤等，但不限于此。
（工序S4：碘处理）
碘处理是将基材2及不具有富碘层31的阳极氧化皮膜浸渍于含碘或碘化合物的电解液，以基材2作为阳极进行电解的处理。藉由该处理，能在与基材2的界面S侧形成富碘层31，从而能得到生物植入物1。上述阳极氧化处理中，在使用硫酸-磷酸-过氧化氢-水混合浴用作为电解液，使用由ASTM F136构成的钛合金作为基材2的金属材料时，富碘层31具备含有碘和作为来自基材2的元素的钛且还含有氧的无机化合物，以及起因于碘处理中的碘化合物的碘的有机化合物。另外，上述电解液及金属材料的组合中，阳极氧化皮膜3中富碘层31以外的部位32由含有钛、铝、氧及磷的无机化合物构成。
作为碘处理中的碘化合物，可列举例如碘的无机化合物、碘的有机化合物等。作为碘的无机化合物，可列举例如碘化银、碘化钾、碘化镍、碘化铁、碘化锡等。作为碘的有机化合物，可列举例如碘化甲烷、碘化乙烷、碘化丙烷、碘化丁烷、碘化异丙烷等链状饱和烃及其衍生物；碘化乙烯、碘化丙烯、碘化丁烯、碘化丙炔、碘化苯乙炔等链状不饱和烃及其衍生物；碘化苯、碘化苄、碘化苯甲酰、碘化苯乙酮、苯撑二甲基碘、碘化酚酞、碘化苯二酚、环糊精-碘包合物等芳香族烃及其衍生物；三甲基碘化锍、三苯基碘化锍等杂环化合物；聚乙烯吡咯烷酮碘（以下有时称为“PVPI）、聚乙烯基邻苯二甲酰亚胺碘等杂环聚合物等。例示的碘化合物可使用一种或混合两种以上使用。
又，例示的碘化合物中的PVPI从对人体的安全性、环境保护、生物亲和性的角度来看较为优选。
碘及碘化合物优选在水溶液的状态下使用。作为水溶液中碘或碘化合物的浓度，优选0.1～10.0质量%，更优选0.4～6.0质量%。
作为碘和/或碘化合物的水溶液的温度，优选20～40℃，更优选23～40℃，进一步优选23～35℃。
用于电解的电流为直流电。优选恒电流密度，更优选电流密度处于0.05～10A/dm2的范围。
作为用于电解的电压，优选100～250Vrms，更优选100～200Vrms。作为电解时间，优选1～20分钟，更优选3～18分钟。
电解优选以两个阶段进行。第一阶段电解优选以第二阶段电解的电压以下的恒电压进行。作为第一阶段电解的电压，优选0～150Vrms。又，作为第二阶段电解的电压，优选100～250Vrms，更优选150～250Vrms，进一步优选180～210Vrm。例如，在列举将钛或钛合金用作基材的情况时，可列举在第一阶段电解中，以0Vrms至例如120～150Vrms左右的电压进行一定时间电解后，作为第二阶段电解，还以150Vrms至250Vrms左右的电压进一步进行电解。
作为第一阶段电解及第二阶段电解合计的电解时间，优选1～20分钟，更优选3～18分钟，尤其是延长第二阶段电解的电解时间能使碘含量增加。
调节例示的碘处理条件则能将上述的碘含量控制在期望的值。又，优选根据基材的金属材料的种类适当变更酸处理的条件。例如可列举以下情况：若为纯钛，则第一阶段电解使电压为0～150Vrms进行8分钟，第二阶段电解使电压为210Vrms进行7分钟；若为Ti-6Al-4V ELI合金（ASTM F136)，则第一阶段电解使电压为0～150Vrms进行6分钟，第二阶段电解使电压为180Vrms进行7分钟；此外，若为Ti-6Al-7Nb（ASTM F1295）则第一阶段电解使电压为0～150Vrms进行6分钟，第二阶段电解使电压为210Vrms进行7分钟。
（工序S5：第二洗涤处理）
第二洗涤处理是对生物植入物1上附着的剩余的碘或碘化合物进行冲洗的处理。藉由该处理，能抑制封装生物植入物1的封装材料上附着碘或碘化合物而使封装材料变色、劣化，从而能稳定地保管生物植入物1。又，生物植入物1因阳极氧化皮膜3具有富碘层31，所以第二洗涤处理后仍能确保充足的碘含量，结果是能长期稳定发挥优异的抗菌性。
作为洗涤液可列举例如纯水等，但不限于此。洗涤液的温度优选40～60℃。藉此，能充分冲洗生物植入物1上附着的剩余的碘或碘化合物。洗涤方法优选浸渍洗涤。浸渍时间优选1～10分钟，更优选3～7分钟。另外，在使用纯水为洗涤液，液温为例示的温度的情况下，第二洗涤处理为所谓的温水洗涤。
（工序S6：干燥处理）
干燥处理是对第二洗涤处理后的生物植入物1进行干燥的处理。干燥温度优选20～70℃。干燥时间优选1～15分钟。另外，只要能干燥生物植入物1，则不限于例示的干燥条件。
实施例
以下，列举实施例详细说明本发明，但本发明不限于以下实施例。另外，以下的实施例中，阳极氧化处理、酸处理及碘处理如下进行。
（阳极氧化处理）
在硫酸（35g/l）-磷酸（25g/l）-过氧化氢（5g/l）-水混合浴的酸性电解液（液温：30℃）中，进行预电解（不发生火花放电的最大电压）及主电解两个阶段的电解。作为预电解使用脉动直流电电压以0～120Vrms的电压处理2分钟后（具体而言，以0～120Vrms进行90秒，之后进一步以120Vrms进行30秒），接着作为主电解以150Vrms或175Vrms的恒电压电解5分钟或8分钟。
（酸处理）
在10质量%的硫酸水溶液（液温：55℃）中浸渍3分钟。
（碘处理）
在0.5质量%、3.5质量%或5.0质量%的PVPI水溶液（液温：25℃）中进行电解。在初始电流密度1～2A/dm2下，以120Vrms或150Vrms的恒电压电解处理5分钟或15分钟。
[实施例1～4]
＜生物植入物的制造＞
以由经机械加工的Ti-6Al-4V ELI材料构成的钛合金（尺寸：5cm×5cm、厚度：约1mm）作为基材，将该基材作为试验片，按照脱脂处理、阳极氧化处理、酸处理、第一洗涤处理、碘处理、第二洗涤处理及干燥处理的顺序进行各处理。具体而言，首先对试验片脱脂处理，洗涤液使用10％ダイクレンEW（麦德美公司生产），以45℃进行超声波碱处理后，用纯水进行流水洗涤。接着，以表1所示的条件（表1的阳极氧化的电压及时间为主电解的阳极氧化的电压及时间）进行阳极氧化处理后进行酸处理。进一步地，作为第一洗涤处理，在将试验片于纯水（液温：23℃（室温））中充分漂洗洗涤后，以表1所示的条件进行碘处理。并且，为了冲洗试验片上附着的剩余的碘化合物而进行第二洗涤处理，还进行干燥处理，从而得到在基材上层叠有阳极氧化皮膜的生物植入物。另外，第二洗涤处理为将试验片浸渍在纯水（液温：45℃）中5分钟的温水洗涤。干燥处理的干燥温度为60～70℃，干燥时间为10分钟。
＜评价＞
对获得的生物植入物评价碘含量及阳极氧化皮膜对基材的密合强度。各评价方法如下所示，其结果示于表1。
（碘含量）
使用作为能量分散型X射线分析装置的岛津制作所生产的EDX-GP型测定温水洗涤后残留的碘量。分析条件如下：
加速电压：50keV ；
测定时间：100秒 ；
其他：使用KI标准试料设定灵敏度系数后评价碘含量。
（密合强度）
依照ASTM F1147测定阳极氧化皮膜对基材的密合强度。其结果示于表1中的“密合强度”一栏。另外，具体的测定条件如下：
装置：英斯特朗公司制造的55R1123型；
十字头速度 ：2.5mm/分钟；
黏合剂：氰特工程材料（Cytec Engineered Materials）公司产的聚酰胺-环氧树脂系黏合片FM1000。
[比较例1及比较例2]
除不对试验片进行酸处理以外与上述实施例1～4同样地获得生物植入物。具体而言，首先，以由经机械加工的Ti-6Al-4V ELI材料构成的钛合金作为基材，对由该基材构成的试验片进行脱脂处理及表1所示条件下的阳极氧化处理。接着，在与上述实施例1～4同样地对试验片进行第一洗涤处理后，以表1所示条件进行碘处理。并且，与上述实施例1～4同样地对试验片依次进行第二洗涤处理及干燥处理，从而得到基材上层叠有阳极氧化皮膜的生物植入物。与上述实施例1～4同样地对得到的生物植入物评价碘含量及阳极氧化皮膜的密合强度。
[表1]
由表1可知实施例1～4碘含量均高于比较例1、2。又，可知变更碘处理的条件时碘含量变化。此外，可知密合强度随着碘含量增加而降低。可知使碘含量为4～16μg/cm2时能达成医疗用部件所要求的皮膜对基材的密合强度22MPa以上。
接着，对上述实施例2及比较例1各自的生物植入物进行CP加工后，使用FE-SEM观察断面，执行EDS元素扫描。各条件如下所示，作为实施例2的断面观察结果，分别在图3的（a）及（b）中示出场发射扫描电子显微镜照片及元素扫描，作为比较例1的断面观察结果，分别在图4的（a）及（b）中示出场发射扫描电子显微镜照片及元素扫描。
（CP加工条件）
装置：日本电子生产的SM-09010型；
加速电压：6.0kV；
加工时间：3.0小时；
加工范围：表面至25μm。
（FE-SEM观察条件）
装置：JEOL株式会社生产的JSM-7600F型；
加速电压：5.0kV ；
检测器：COMPO像；
观察倍率：10000倍。
（EDS分析条件）
装置：Oxford公司生产的X-act型；
加速电压：10kV ；
扫描对象元素：碳、钛、氧、钒、铝、磷及碘。
从图3中的（a）及（b）可知，实施例2的生物植入物中，在由阳极氧化处理形成的微细孔33及微细凹凸34中不存在碘。推测这是因为进行CP加工后微细孔33或微细凹凸34所含的碘或碘化合物脱落从而无法被观测到。
又，实施例2的生物植入物的阳极氧化皮膜3具有位于与基材2的界面S侧的富碘层31。通过EDS分别测定阳极氧化皮膜3中富碘层31以外的部位32及富碘层31的构成元素。其结果是，部位32由钛、铝、氧及磷构成。换言之，部位32不含碘，由含有钛、铝、氧及磷的无机化合物构成。又，富碘层31由碘、钛及氧构成。换言之，富碘层31由含有碘、钛及氧的无机化合物构成。推测这是因为进行CP加工后富碘层31所含的作为有机化合物的碘或碘化合物脱落从而无法被观测到。另外，认为富碘层31中，构成含有碘、钛及氧的无机化合物的元素中，钛及铝是来自基材的Ti-6Al-4V的成分，磷、氧及碘分别是来自阳极氧化处理及碘处理的浴液的成分。
另外，与实施例2同样地，对实施例1、3、4的生物植入物也在进行CP加工后使用FE-SEM观察断面，执行EDS元素扫描。其结果是，判明实施例1、3、4的生物植入物也与实施例2的生物植入物同样地在阳极氧化皮膜3具有位于与基材2的界面S侧的富碘层31。实施例1～4の富碘层31均位于阳极氧化皮膜3中的富碘层31以外的部位32与基材2之间，且与基材2接触。
对实施例1～4的生物植入物测定阳极氧化皮膜3及富碘层31各自的厚度。测定通过在FE-SEM断面观察中取测量位置十处并计算出其平均值来进行。其结果示于表2。
另一方面，由图4中的（a）及（b）可知，比较例1的生物植入物在阳极氧化皮膜100中不存在富碘层31。
另外，对比较例2的生物植入物也与比较例1同样地在进行CP加工后使用FE-SEM观察断面，执行EDS的元素扫描。其结果是，比较例2的生物植入物也与比较例1的生物植入物同样地在阳极氧化皮膜100中不存在富碘层。
与上述实施例1～4同样地对比较例1、2的生物植入物测定阳极氧化皮膜100的厚度。其结果示于表2。
[表2]
接着，对上述实施例2的生物植入物进行依照JIS Z 2801的薄膜密着法抗菌试验。具体而言，试验片的形状为长50mm×宽50mm×厚度3mm，菌液使用金黄色葡萄球菌。又，以聚乙烯薄膜为空白对照，以使用SiC研磨紙＃120对未经表面处理的Ti-6Al-4V ELI材料研磨后得到的研磨面为比较例3，与实施例2的生物植入物同样地进行抗菌试验。24小时后的菌数及抗菌活性值示于表3。另外，表3中的抗菌活性值是相对于24小时后空白对照的菌数的对数。抗菌活性值为2以上的情况下可以判断为具有抗菌性。
[表3]
由表3可知，实施例2的抗菌活性值为5.5，抗菌性优异。
接着，对上述实施例2的生物植入物进行碘的经时洗出试验。具体而言，试验片的形状为长50mm×宽50mm×厚度3mm，将该试验片浸渍于200ml的生理盐水（液温：23℃）中，通过ICP质量分析法对规定期间（时间）浸渍后的洗出液中所含的碘量进行定量。其结果示于图5。
由图5可知，实施例2的生物植入物能长期洗出作为抗菌成分的碘。由该结果可知实施例2的生物植入物碘缓释性优异，能长期稳定发挥抗菌性。
符号说明：
1 抗菌性生物植入物；
2　 基材；
3　 阳极氧化皮膜；
31　 富碘层；
32　 富碘层以外的部位；
33　 微细孔；
34　 微细凹凸；
100　阳极氧化皮膜；
S　 界面。

Claims (5)

1.一种抗菌性生物植入物的制造方法，其特征在于，
对由金属材料构成的基材依次进行阳极氧化处理、酸处理及碘处理，
由此得到如下的抗菌性生物植入物：具备所述基材及层叠于所述基材上的阳极氧化皮膜且所述阳极氧化皮膜具有位于与所述基材的界面侧的富碘层。
2.根据权利要求1所述的抗菌性生物植入物的制造方法，其特征在于，
所述酸处理为硫酸处理。
3.根据权利要求1所述的抗菌性生物植入物的制造方法，其特征在于，
所述酸处理为将所述基材浸渍于酸的处理；所述酸包含硫酸及过氧化氢。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的抗菌性生物植入物的制造方法，其特征在于，
所述金属材料为钛或钛合金。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的抗菌性生物植入物的制造方法，其特征在于，
在所述碘处理之后还进行洗涤处理。
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