PT729302E

PT729302E - Materiais antimicrobianos

Info

Publication number: PT729302E
Application number: PT94931472T
Authority: PT
Inventors: Robert Edward Burrell; Prasad Shrikrishna Apte; Kashmir Singh Gill; Roderick John Precht; Larry Roy Morris; Catherine Laurie Mcintosh; Sudhindra Bharat Sant
Original assignee: Westaim Biomedical Corp
Priority date: 1993-11-18
Filing date: 1994-11-01
Publication date: 2000-06-30
Also published as: EP0729302B1; DE69423363T2; PL314683A1; DK0729302T3; EP0729302A1; HUT75526A; JP3802053B2; JPH09505112A; NZ331329A; GR3033632T3; CA2136455A1; BR9408225A; DK0875146T3; HK1012210A1; NZ275066A; NZ331330A; WO1995013704A1; IL111505A; CA2136455C; EP0729302B9

Description

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DESCRICÃO "Materiais antimicrobianos"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a métodos para a formação de revestimentos, folhas e pós metálicos antimicrobianos, que proporcionam uma libertação sustentada de espécies metálicas antimicrobianas quando em contacto com um álcool ou um electrólito.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A necessidade de um revestimento antimicrobiano eficaz está bem estabelecida na comunidade médica. Os médicos e cirurgiões que utilizam dispositivos e instrumentos médicos desde pernos, placas e implantes ortopédicos até pensos para feridas e cateteres urinários, têm que constantemente estar atentos a infecções. Um revestimento antimicrobiano barato encontra também aplicação em dispositivos médicos utilizados nos produtos de cuidados de saúde e higiene pessoal do consumidor, bem como no equipamento de laboratório biomédico/biotécnico. O significado do termo "dispositivo médico", tal como utilizado aqui e nas reivindicações, estende-se a todos estes produtos.

Os efeitos antimicrobianos de iões metálicos tais como Ag, Au, Pt, Pd, Ir (i.e. os metais nobres), Cu, Sn, Sb, Bi e Zn, são conhecidos (veja-se Morton, H.E., Pseudomonas in Disinfection, Sterilization and Preservation, Ed. S.S. Block, Lea and Febiger, 1977 e Grier, N., Silver and Its Compounds in Disinfection, Sterilization and Preservation, ed. S.S. Block, Lea and Febiger, 1977). Dos iões metálicos com propriedades antimicrobianas, a prata é talvez a mais bem conhecida devido à sua invulgar boa bioactividade em baixas concentrações. Este fenómeno é denominado acção oligodinâmica. Na prática médica moderna utilizam-se sais solúveis de prata, tanto inorgânicos como orgânicos, para prevenir e tratar infecções microbianas. Embora estes compostos sejam eficazes na forma de sais solúveis, não proporcionam protecção prolongada devido perdas por remoção ou complexação dos iões de prata livres. Têm que ser reaplicados a intervalos frequentes para ultrapassar * 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 2

este problema. A aplicação repetida nem sempre é prática, especialmente quando está envolvido um dispositivo médico implantado ou residente. Têm sido feitas tentativas para retardar a libertação de iões de prata durante o tratamento criando complexos contendo prata que possuam um nível de solubilidade inferior. Por exemplo, a Patente US 2 785 153 revela proteínas coloidais de prata para este fim. Estes compostos são usualmente formulados na forma de cremes. Estes compostos não encontraram ampla aplicabilidade na área médica devido à sua limitada eficácia. A taxa de libertação do ião de prata é muito lenta. Adicionalmente, revestimentos a partir destes compostos foram limitados devido a problemas de adesão, resistência à abrasão e vida em armazém.

Foi sugerida a utilização de revestimentos metálicos de prata para fins antimicrobianos. Por exemplo, veja-se Deitch et a/., Anti-microbial Agents and Chemotherapy, Vol. 23(3), 1983, p. 356-359 e Mackeen et a/., Anti-microbial Agents and Chemotherapy, Vol. 31(1), 1987, p. 93-99. Contudo, é de um modo geral aceite que estes revestimentos por si só não proporcionam o nível requerido de eficácia, uma vez que a difusão de iões de prata a partir da superfície metálica é desprezável. É produzido um revestimento metálico de prata, por Spire Corporation, E.U.A., com a marca SPI-ARGENT. O revestimento é formado através de um processo de revestimento por deposição assistida por feixe de iões (IBAD). Afirma-se que o revestimento resistente a infecções não sofre lixiviação em soluções aquosas, como demonstrado por testes da zona de inibição, reforçando assim a crença de que as superfícies metálicas de prata não libertam quantidades antimicrobianas de iões de prata.

Dada a falha dos revestimentos de prata metálica para gerar a eficácia antimicrobiana necessária, outros investigadores tentaram novos processos de activação. Uma técnica consiste na utilização de activação eléctrica de implantes de prata metálica (veja-se Marino et a!., Journal of Biological Physics, Vol. 12, 1984, p. 93-98). A estimulação eléctrica de prata metálica nem sempre é prática, especialmente para pacientes móveis. As tentativas para ultrapassar este problema incluem o desenvolvimento in situ de correntes 84 304 ΕΡ Ο 729 302/ΡΤ 3

eléctricas por acção galvânica. Depositam-se bandas ou camadas metálicas de diferentes metais sobre um dispositivo na forma de revestimentos em filmes finos. Cria-se uma célula galvânica quando dois metais em contacto um com o outro são colocados num fluido electricamente condutor. Uma camada metálica actua como ânodo, que se dissolve no electrólito. 0 segundo metal actua como cátodo para impulsionar a célula electroquímica. Por exemplo, no caso de camadas alternadas de Cu e Ag, o Cu é o ânodo, libertando iões Cu+ para o electrólito. O mais nobre dos metais, Ag, actua como cátodo, que não se ioniza nem passa para a solução em nenhuma extensão. É descrito um exemplo de um dispositivo desta natureza na Patente US 4 886 505, concedida em 12 de Dez., 1989, a Haynes et al. A patente revela revestimentos por pulverização por bombardeamento iónico (sputteríng) de dois ou mais metais diferentes com um interruptor fixado num dos metais de modo a que, quando o interruptor está fechado, se consiga a libertação de iões metálicos.

Trabalhos anteriores mostraram que um filme composto por finos laminados de diferentes metais alternados como prata e cobre, podem ser obrigados a dissolver-se se a superfície for primeiro submetida a maquinagem química (etching). Neste caso, o processo de maquinagem química cria uma superfície altamente texturada (veja-se M. Tanemura e F. Okuyama, J. Vac. Sei. Technol., 5, 1986, p. 2369-2372). Contudo, o processo de preparação de filmes multilaminados é demorado e dispendioso. A activação eléctrica de revestimentos metálicos não apresentou uma solução adequada para o problema. Deve notar-se que ocorrerá acção galvânica apenas quando está presente um electrólito e se existir uma ligação eléctrica entre os dois metais do par galvânico. Uma vez que ocorre corrosão galvânica principalmente na interface metálica entre os dois metais, o contacto eléctrico não é sustentado. Assim, não é provável uma libertação contínua de iões metálicos ao longo de um período de tempo prolongado. Adicionalmente, a acção galvânica para libertar um metal como a prata é difícil de conseguir. Como indicado anteriormente, os iões metálicos que exibem o maior efeito antimicrobiano são os metais nobres, tais como Ag, Au, Pt e Pd. Existem poucos metais mais nobres do que estes que sirvam como materiais de cátodo de modo a impulsionar a libertação de um metal nobre como Ag no ânodo. 4 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

Uma segunda abordagem para a activação da superfície metálica de prata consiste em utilizar calor ou produtos químicos. As Patentes US 4 476 590 e 4 615 705, concedidas a Scales et ai em 16 de Outubro, 1984 e 7 de Outubro, 1986, respectivamente, revelam métodos de activação de revestimentos de superfícies de prata sobre implantes endoprotésicos para os tornar bioerodíveis por aquecimento a mais de 180°C ou por contacto com peróxido de hidrogénio. Estes tratamentos estão limitados em termos de substrato/dispositivos que possam ser revestidos e activados.

Existe ainda a necessidade de um material antimicrobiano barato e eficaz, possuindo as seguintes propriedades: - libertação sustentada de um agente antimicrobiano em níveis terapeuticamente activos; - aplicável a uma vasta variedade de dispositivos e materiais; - vida em armazém útil; e - baixa toxicidade para mamíferos.

Os revestimentos metálicos são tipicamente produzidos na forma de filmes finos por técnicas de deposição de vapor tais como pulverização por bombardeamento iónico [sputtering). Filmes finos de metais, ligas, semicondutores e cerâmicos são amplamente utilizados na produção de componentes electrónicos. Estas e outras utilizações finais requerem que os filmes finos sejam produzidos na forma de estruturas cristalinas densas com defeitos mínimos. Os filmes são frequentemente recozidos após a deposição, para aumentar o crescimento do grão e a recristalização e produzir propriedades estáveis. São revistas técnicas para a deposição de filmes metálicos por R.F. Bunshah et ai, "Deposition Technologies for Films and Coatings", Noyes Publications, N.J., 1982 e por J.A. Thornton, "Influence of Apparatus

Geometry and Deposition Conditions on the Structure and Topography of Thick Sputtered Coatings", J. Vac. Sei. Technol., 11(4), 666-670, 1974. A Patente US 4 325 776, concedida em 20 de Abril, 1982, a Menzel, revela um processo para a produção de filmes metálicos cristalinos simples ou grosseiros a partir de certos metais para utilização em circuitos integrados. O filme metálico é formado por deposição sobre um substrato arrefecido (abaixo de -90°C) de modo que a camada metálica esteja numa fase amorfa. A camada

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 5 de metal é então recozida por aquecimento do substrato até próximo da temperatura ambiente. Afirma-se que o produto final possui grande diâmetro de grão e grande homogeneidade, permitindo superiores densidades de corrente sem falhas de electromigração.

Sais de prata tais como os de nitrato, proteínas, acetato, lactato e citrato, têm sido sugeridos para utilização em revestimentos antimicrobianos para dispositivos médicos. 0 nitrato de prata é utilizado em pensos para ferimentos por queimadura em muitos hospitais. Sabe-se que estes sais possuem melhor eficácia antimicrobiana do que a prata metálica. O mecanismo através do qual estes compostos são eficazes consiste na instantânea ionização/dissociação para produzir o ião Ag + . A disponibilidade do ião Ag+ é significativamente reduzida no interior ou em contacto com fluidos ou tecidos corporais. Devido ao elevado teor de cloreto nestes fluidos, a prata precipita ou é obstruída na forma de cloreto de prata insolúvel (Kps = 1,7 x 10~10 M). Em consequência, têm que estar presentes quantidades em excesso de prata no interior de quaisquer meios que contenham agentes de precipitação (principalmente cloreto) de modo a produzir, a partir de um sal de prata, a mesma eficácia que seria observada em água.

Os materiais nanocristalinos na forma de pós, filmes e flocos, são materiais que são policristais de fase única ou de fases múltiplas, cuja tamanho de grão é da ordem de alguns nanómetros (tipicamente <20) em pelo menos uma dimensão. Os pós de grão fino (tamanho de partícula <5 micra) podem ser nanocristalinos, ou, mais tipicamente, possuir tamanhos de grão >20 nm. Os materiais nanocristalinos e os pós finos podem ser preparados por vários dos métodos de condensação de gases modificados, em que o material a ser depositado é gerado na fase de vapor, por exemplo, por evaporação ou pulverização por bombardeamento iónico, e é transportado para um volume relativamente grande em que a atmosfera e a temperatura do gás de trabalho são controladas. Os átomos do material a depositar colidem com átomos da atmosfera do gás de trabalho, perdem energia e são rapidamente condensados a partir da fase de vapor sobre um substrato frio, tal como uma saliência arrefecida com azoto líquido. Em princípio, qualquer método capaz de produzir materiais policristalinos de tamanhos de grão muito finos, pode ser utilizado para produzir materiais nanocristalinos. Estes métodos incluem, por exemplo,

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 6 evaporação tal como evaporação por arco eléctrico, deposição de vapor por feixe electrónico, epitaxia por feixe molecular, feixe iónico, pulverização por bombardeamento iónico, pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão e pulverização por bombardeamento iónico reactiva (veja-se por exemplo, Froes, F.H. et ai., "Nanocrystalline Metals for Structural Applications", JOM, 41 (1989), No. 6, p. 12-17; Birringer, Rainer et ai, "Nanocrystalline Materials - A First Report, Proceedings of JIMIS-4; e Gleiter, H. "Materials with Ultrafine Microstructures: Retrospectives and Perspectives, NanoStructured Materials, Vol. 1, p. 1-19, 1992, e referências aí citadas).

Em FR-A-2 634 986 descrevem-se fibras de cabelo artificiais revestidas com prata amorfa e possuindo um efeito antimicrobiano.

Em GB-A-2 134 791 descrevem-se pensos cirúrgicos antimicrobianos formados por deposição sobre musgo seco.

Em DE-U-9017361 descrevem-se recipientes para medicamentos líquidos contendo metal amorfo antimicrobiano.

Em W0-A-9323092 descrevem-se revestimentos e pós antimicrobianos contendo desordem atómica para libertar átomos, iões, moléculas ou agregados antimicrobianos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Os presentes inventores estabeleceram como desenvolver um revestimento metálico antimicrobiano. Verificaram que, contrariamente ao que anteriormente se acreditava, é possível formar revestimentos metálicos a partir de um material metálico antimicrobiano criando desordem atómica nos materiais através de deposição de vapor sob condições que limitam a difusão, ou seja, que "congelam" a desordem atómica. Verificou-se que os revestimentos antimicrobianos assim produzidos proporcionam a libertação sustentada de espécies metálicas antimicrobianas para a solução de modo a produzir um efeito antimicrobiano. 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 7

Esta verificação básica que liga a "desordem atómica" à solubilidade aumentada tem uma vasta aplicação. Os inventores demonstraram que pode ser criada uma desordem atómica para produzir solubilidade em outras formas de materiais, tais como em pós metálicos. A invenção tem também aplicação para além dos metais antimicrobianos, abrangendo qualquer metal, liga metálica ou composto metálico, incluindo materiais semicondutores ou cerâmicos, a partir dos quais se deseja uma libertação sustentada de espécies metálicas para a solução. Por exemplo, materiais possuindo uma dissolução de metal aumentada ou controlada têm aplicação em sensores, interruptores, fusíveis, eléctrodos e baterias. A expressão "desordem atómica" tal como aqui utilizado, inclui elevadas concentrações de: defeitos pontuais numa estrutura cristalina, lacunas, defeitos de alinhamento tais como deslocações, átomos intersticiais, regiões amorfas, fronteiras de grão e sub-grão e semelhantes, relativamente ao seu estado cristalino normalmente ordenado. A desordem atómica conduz a irregularidades na topografia da superfície e falta de homogeneidade na estrutura numa escala nanométrica. A expressão "estado cristalino normalmente ordenado" significa aqui a cristalinidade normalmente encontrada em materiais metálicos tal qual (bulk), ligas ou compostos formados tais como produtos metálicos de fundição, forjados ou chapeados. Estes materiais contêm apenas baixas concentrações de defeitos atómicos tais como lacunas, fronteiras de grão e deslocamentos. 0 termo "difusão", tal como aqui utilizado, implica difusão de átomos e/ou moléculas sobre a superfície ou na matriz do material que se está a formar.

Nos termos "metal" ou "metais", como aqui utilizados, pretende-se incluir um ou mais metais quer na forma de metais substancialmente puros, ligas ou compostos tais como óxidos, nitretos, boretos, sulfuretos, halogenetos ou hidretos. A invenção, num aspecto alargado, estende-se a um método de formação de um material antimicrobiano contendo um ou mais metais como estabelecido nas reivindicações 1 a 1 6 e 28 a 33 em anexo. O método compreende a criação

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 8 de desordem atómica no material tal que seja retida desordem atómica suficiente no material para proporcionar libertação, numa base sustentável, de átomos, iões, moléculas ou agregados (c/usters) de pelo menos um dos metais, para um electrólito à base de álcool ou de água. Os agregados são conhecidos como sendo pequenos grupos de átomos, iões ou semelhantes, como descrito por R.P. Andrés et al., "Research Opportunities on Cluster and Cluster-Assembled Materials", J. Mater. Res. Vol. 4, No. 3, 1989, P. 704.

As concretizações específicas preferidas da invenção demonstram que pode ser criada desordem atómica em pós ou folhas metálicos por trabalho a frio, e em revestimentos metálicos, por deposição por deposição de vapor a temperaturas de substrato baixas.

Em concretizações preferidas da invenção, o material modificado é um pó metálico que tenha sido mecanicamente trabalhado ou comprimido, sob condições de trabalho a frio, para criar e reter desordem atómica.

Na expressão "pó metálico", como aqui utilizada, pretende-se incluir partículas metálicas de um amplo tamanho de partículas, variando de pós nanocristalinos a flocos. A expressão "trabalho a frio", como aqui se utiliza, indica que o material foi mecanicamente trabalhado tal como por moagem, trituração, martelação, pilão e almofariz ou compressão, a temperaturas inferiores à temperatura de recristalização do material. Isto assegura que a desordem atómica inferida através do trabalho seja retida no material.

Numa outra concretização preferida, o material modificado é um revestimento metálico formado sobre um substrato por técnicas de deposição de vapor tais como evaporação sob vácuo, pulverização por bombardeamento iónico, pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão ou revestimento iónico (ion-plating). O material é formado sob condições que limitam a difusão durante a deposição e que limitam o recozimento ou a recristalização após deposição. As condições de deposição preferivelmente utilizadas para produzir desordem atómica nos revestimentos estão fora da gama normal de condições operativas utilizadas para produzir filmes lisos, densos e sem defeitos. Estas 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 9

práticas normais são bem conhecidas (veja-se por exemplo R.F. Bunshah et a/., supra). A deposição é preferivelmente conduzida a baixas temperaturas do substrato tais de modo que a razão entre a temperatura do substrato e o ponto de fusão do metal ou composto metálico a depositar (T/Tf) seja mantida a menos de cerca de 0,5, mais preferivelmente a menos de cerca de 0,35, e ainda mais preferivelmente a menos de 0,30. Nesta razão as temperaturas estão em graus Kelvin. A razão preferida variará de metal para metal e aumenta com o teor da liga ou com o teor de impurezas. Outras condições de deposição preferidas para criar desordem atómica incluem um ou mais de entre uma pressão de gás de trabalho superior à normal, um ângulo de incidência do fluxo de revestimento inferior ao normal e um fluxo de revestimento superior ao normal. A temperatura de deposição ou de trabalho a frio não é tão baixa que ocorra recozimento ou recristalização substanciais quando o material é levado à temperatura ambiente ou à temperatura a que se destina em utilização (ex., temperatura corporal para materiais antimicrobianos). Se o diferencial de temperaturas entre a deposição e a temperatura de utilização (ΔΤ) for demasiado grande, resulta recozimento, removendo a desordem atómica. Esta ΔΤ variará de metal para metal e com a técnica de deposição utilizada. Por exemplo, relativamente à prata, preferem-se temperaturas do substrato entre -20 e 200°C durante a deposição de vapor física. A pressão de gás de trabalho ambiente ou normal para deposição dos filmes metálicos usualmente requeridos, densos, lisos e sem defeitos, varia de acordo com o método de deposição de vapor física que se utiliza. De um modo geral, para pulverização por bombardeamento iónico, a pressão de gás de trabalho normal é inferior a 10 Pa (Pascal) (75 mT (militorr)), para pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão, inferior a 1,3 Pa (10 mT), e para revestimento iónico inferior a 30 Pa (200 mT). As pressões de gás ambiente normais para processos de evaporação sob vácuo variam como se segue: para evaporação por arco eléctrico ou feixe de e, de 0,0001 Pa (0,001 mT) a 0,001 Pa (0,01 mT); para evaporação por dispersão de gás (revestimento sob pressão - pressure plating) e evaporação reactiva, até 30 Pa (200 mT), mas tipicamente inferior a 3 Pa (20 mT). Assim, de acordo com o método da presente invenção, em adição à utilização de baixas temperaturas de substrato 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 10

para conseguir a desordem atómica, podem-se utilizar valores de pressões de gás de trabalho (ou ambiente) superiores a estes valores normais, para aumentar o nível de desordem atómica no revestimento.

Outra condição que se verificou ter efeito sobre o nível de desordem atómica nos revestimentos de acordo com a presente invenção é o ângulo de incidência do fluxo de revestimento durante a deposição. Normalmente, para se conseguirem revestimentos lisos, densos, este ângulo é mantido a cerca de 90° ±15°. De acordo com a presente invenção, em adição à utilização de temperaturas baixas do substrato durante a deposição para conseguir desordem atómica, podem ser utilizados ângulos de incidência inferiores a cerca de 75° para aumentar o nível de desordem atómica no revestimento.

Ainda outro parâmetro do processo que tem efeito sobre o nível de desordem atómica é o fluxo de átomos para a superfície a revestir. Elevadas taxas de deposição tendem a aumentar a desordem atómica, contudo, elevadas taxas de deposição tendem também a aumentar a temperatura do revestimento. Assim, existe uma taxa de deposição óptima que depende da técnica de deposição, do material de revestimento e dos outros parâmetros do processo.

Para proporcionar um material antimicrobiano, os metais utilizados no revestimento ou pó são aqueles que possuem um efeito antimicrobiano, mas que são biocompatíveis (não tóxicos para a utilidade pretendida). Os metais preferidos incluem Ag, Au, Pt, Pd, Ir (i.e. os metais nobres), Sn, Cu, Sb, Bi e Zn, compostos destes metais ou ligas contendo um ou mais destes metais. Estes metais serão aqui referidos posteriormente como "metais antimicrobianos". O mais preferido é a Ag ou as suas ligas e compostos. Os materiais antimicrobianos de acordo com a presente invenção são preferivelmente formados com desordem atómica suficiente para que átomos, iões, moléculas ou agregados do material antimicrobiano sejam libertados para um electrólito à base de álcool ou de água, numa base sustentável. A expressão "numa base sustentável" é aqui utilizada para diferenciar, por um lado, da libertação obtida a partir de metais tal qual, que libertam iões metálicos e semelhantes a uma taxa e a uma concentração que são demasiado baixas para se conseguir um efeito antimicrobiano, e, por outro lado, da libertação obtida a partir de sais altamente solúveis tais como nitrato de prata, que libertam iões de

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 11 prata virtualmente de modo instantâneo em contacto com um electrólito à base de água ou de álcool. Em contraste, os materiais antimicrobianos de acordo com a presente invenção, libertam átomos, iões, moléculas ou agregados do metal antimicrobiano a uma taxa e concentração suficientes, ao longo de um período de tempo suficiente, para proporcionar um efeito antimicrobiano útil. A expressão "efeito antimicrobiano", como aqui se utiliza, significa que os átomos, iões, moléculas ou agregados do metal antimicrobiano são libertados para o electrólito com o qual o material está em contacto em concentrações suficientes para inibir o crescimento bacteriano na vizinhança do material. O método mais comum de medição do efeito antimicrobiano é através da medição da zona de inibição (ZDI) criada quando o material é colocado sobre uma camada bacteriana. Uma ZDI relativamente pequena ou inexistente (p.ex. inferior a 1 mm) indica um efeito antimicrobiano não útil, enquanto que uma ZDI maior (p.ex. superior a 5 mm) indica um efeito antimicrobiano altamente útil. É estabelecido nos Exemplos que seguem um procedimento para um teste de ZDI. A invenção estende-se a dispositivos tais como dispositivos médicos formados de, incorporando, possuindo ou revestidos com os pós ou revestimentos antimicrobianos. 0 revestimento antimicrobiano pode ser directamente depositado por deposição de vapor sobre dispositivos médicos como cateteres, suturas, implantes, pensos para queimaduras e semelhantes. Pode ser aplicada uma camada de adesão, tal como tântalo, entre o dispositivo e o revestimento antimicrobiano. A adesão pode também ser aumentada por métodos conhecidos na arte, por exemplo por maquinagem química do substrato ou formando uma interface mista entre o substrato e o revestimento por pulverização por bombardeamento iónico e maquinagem química simultâneas. Podem-se incorporar pós antimicrobianos em cremes, polímeros, cerâmicos, tintas ou outras matrizes, por técnicas bem conhecidas na arte.

De acordo com a invenção, podem-se preparar materiais modificados sob a forma de revestimentos metálicos compósitos contendo desordem atómica. Neste caso, o revestimento de um ou mais metais ou compostos a libertar para a solução constitui uma matriz contendo átomos ou moléculas de um material diferente. A presença de átomos ou moléculas diferentes resulta em desordem atómica na matriz de metal, por exemplo, devido a átomos de diferentes 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 12

tamanhos. Os átomos ou moléculas diferentes podem ser um ou mais segundos metais, ligas metálicas ou compostos metálicos que sejam depositados simultânea ou sequencialmente com o primeiro metal ou metais a serem libertos. Alternativamente, os átomos ou moléculas diferentes podem ser absorvidos ou aprisionados a partir da atmosfera de gás de trabalho durante a deposição de vapor reactivo. 0 grau de desordem atómica, e portanto a solubilidade, conseguidos pela inclusão dos átomos ou moléculas diferentes, varia dependendo dos materiais. De modo a reter e aumentar a desordem atómica no material compósito, podem-se utilizar uma ou mais das condições de deposição de vapor acima descritas, nomeadamente, baixa temperatura de substrato, elevada pressão do gás de trabalho, baixo ângulo de incidência e elevado fluxo de revestimento, em combinação com a inclusão de átomos ou moléculas diferentes.

Os materiais compósitos preferidos para fins antimicrobianos são formados incluindo átomos ou moléculas contendo oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre ou halogéneos na atmosfera de gás de trabalho enquanto se efectua a deposição do metal antimicrobiano. Estes átomos ou moléculas são incorporados no revestimento quer sendo absorvidos ou aprisionados no filme, quer por reacção com o metal que está a ser depositado. Ambos estes mecanismos durante a deposição serão posteriormente referidos como "deposição reactiva". Os gases que contêm estes elementos, por exemplo oxigénio, hidrogénio e vapor de água, podem ser proporcionados continuamente ou podem ser proporcionados em pulsos para deposição sequencial.

Os materiais compósitos antimicrobianos são também preferivelmente preparados por deposição simultânea ou sequencial de um metal antimicrobiano com um ou mais metais inertes biocompatíveis seleccionados de entre Ta, Ti, Nb, Zn, V, Hf, Mo, Si e AI. Alternativamente, os materiais compósitos podem ser formados por deposição simultânea, sequencial ou reactiva de um ou mais metais antimicrobianos tais como os óxidos, carbetos, nitretos, boretos, sulfuretos ou halogenetos destes metais e/ou os óxidos, carbetos, nitretos, boretos, sulfuretos ou halogenetos dos metais inertes. Os compósitos particularmente preferidos contêm óxidos de prata e/ou de ouro, sozinhos ou em conjunto com um ou mais óxidos de Ta, Ti, Zn e Nb.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 13 A invenção proporciona a activação ou aumento adicional do efeito antimicrobiano de materiais antimicrobianos formados com desordem atómica, por irradiação, para aumentar adicionalmente o efeito antimicrobiano. Contudo, é também possível irradiar materiais inicialmente formados com um nível de desordem atómica que é insuficiente para produzir um efeito antimicrobiano, de modo a que o material tenha um efeito antimicrobiano aceitável. O processo de activação compreende a irradiação do material com uma forma de radiação de transferência de energia linear baixa tal como raios-x ou beta, mas mais preferivelmente raios-gama. É preferida uma dose superior a 1 Mrad. O material antimicrobiano é preferivelmente orientado numa posição substancialmente perpendicular relativamente à radiação incidente. O nível de activação pode ser adicionalmente aumentado por irradiação do material adjacente a um material dieléctrico tal como óxidos de Ta, AI e Ti, mas mais preferivelmente óxido de silício. A invenção estende-se ainda a materiais antimicrobianos em grãos finos compreendendo um ou mais metais antimicrobianos ou suas ligas ou compostos, possuindo um tamanho de grão inferior a 200 nm, na forma de um pó cristalino fino, como estabelecido nas reivindicações 17 a 22 em anexo. O material antimicrobiano pode ser preparado por introdução da desordem atómica num pó, em flocos ou em filmes pré-formados, de grão fino ou nanocristalinos (<20 nm), de um ou mais metais antimicrobianos por trabalho mecânico, por exemplo por compressão do material, sob condições de trabalho a frio. Alternativamente, a desordem atómica pode ser criada durante a síntese dos materiais em grão fino ou nanocristalinos (filmes, flocos ou pós) por técnicas de deposição de vapor em que o metal antimicrobiano é depositado simultânea, sequencial ou reactivamente, numa matriz com átomos ou moléculas de um material diferentes, sob condições tais que a desordem atómica é criada e retida na matriz. O material diferente (ou dopante) é seleccionado de entre metais inertes biocompatíveis, oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre e halogéneos, e óxidos, nitretos, carbetos, boretos, sulfuretos e halogenetos de cada um ou de ambos os metais antimicrobiano ou biocompatível. Os metais biocompatíveis preferidos incluem Ta, Ti, Nb, B, Hf, Zn, Mo, Si e AI. Estes materiais diferentes podem ser incluídos no metal antimicrobiano no mesmo alvo ou num alvo separado, por exemplo um alvo de 14 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

Ag e/ou óxidos de prata, que podem conter adicionalmente, por exemplo. Ta ou óxido de tântalo. Alternativamente, o material diferente pode ser introduzido a partir da atmosfera de gás de trabalho durante a deposição de vapor, por exemplo por pulverização por bombardeamento iónico ou pulverização por bombardeamento iónico reactiva, numa atmosfera contendo átomos ou moléculas do material diferente tal como oxigénio. A forma antimicrobiana do material de prata preparado de acordo com o processo da presente invenção foi fisicamente caracterizada e verificou-se ter as seguintes novas características: - um potencial em repouso positivo, EreP, quando medido contra um eléctrodo de referência de calomelanos saturado (SCE), em hidróxido de potássio 1 M. - preferivelmente, uma razão entre a temperatura de recristalização e o seu ponto de fusão, em graus K, (Trec/Tf), inferior a cerca de 0,33, e mais preferivelmente inferior a cerca de 0,30; - preferivelmente, uma temperatura de recristalização inferior a cerca de 140°C; e - preferivelmente, um tamanho de grão inferior a cerca de 200 nm, preferivelmente inferior a 140 nm e mais preferivelmente inferior a 90 nm.

Crê-se que cada uma destas características físicas, com talvez a excepção do tamanho de grão, seja o resultado da presença de desordem atómica no material. As características são úteis na identificação e distinção de materiais de prata de acordo com a presente invenção dos materiais da arte anterior ou de materiais no seu estado cristalino normalmente ordenado. Os novos materiais de prata antimicrobianos preferidos foram caracterizados, por exemplo por análise de XRD, XPS e SIMS, como compreendendo prata metálica substancialmente pura, quando depositados numa atmosfera inerte tal como de árgon. Contudo, quando a atmosfera do gás de trabalho contém oxigénio, os materiais compreendem uma matriz de prata metálica substancialmente pura e um ou ambos de óxido de prata e átomos ou moléculas de oxigénio absorvidos ou aprisionados. Uma outra característica de distinção dos materiais de acordo com a presente invenção é a presença de macias de crescimento na estrutura do grão, visíveis por análise de TEM.

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BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 é uma microfotografia de TEM de um revestimento de prata depositado por pulverização por bombardeamento iónico de acordo com a invenção, que ilustra o tamanho de grão e os defeitos de macias de crescimento. A Figura 2 é uma microfotografia de TEM do filme da Figura 1 após recozimento, que mostra o tamanho de grão superior e a presença de macias de recozimento.

DESCRIÇÃO DAS CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS

Como estabelecido anteriormente, a presente invenção tem aplicação para além dos materiais antimicrobianos. Contudo, a invenção é aqui descrita com metais antimicrobianos, os quais ilustram a utilidade para outros metais, ligas metálicas e compostos metálicos. Os metais preferidos incluem AI e Si, e os elementos metálicos dos grupos da Tabela Periódica: IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB, VIIIB, IB, IIB, IIIA, IVA e VA (excluindo As) nos períodos 4, 5 e 6 (veja-se a Tabela Periódica tal como publicada em Merck Index 10a ed., 1983, Merck and Co. Inc., Rahway, N.J., Martha Windholz). Metais diferentes terão vários graus de solubilidade. Contudo, a criação e a retenção de desordem atómica de acordo com a presente invenção resulta em solubilidade (libertação) aumentada do metal na forma de iões, átomos, moléculas ou agregados, para um solvente apropriado, i.e. um solvente para o material em particular, tipicamente um solvente polar, sobre a solubilidade do material no seu estado cristalino normalmente ordenado.

Os dispositivos médicos formados de, incorporando, possuindo ou revestidos com o material antimicrobiano de acordo com a presente invenção entram em geral em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água incluindo um fluido corporal (por exemplo sangue, urina ou saliva) ou um tecido corporal (por exemplo pele, músculo ou osso) durante qualquer período de tempo de modo que é possível o crescimento de microorganismos sobre a superfície dos dispositivos. A expressão "electrólito à base de álcool ou de

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 16 água" inclui também geles à base de álcool ou de água. Na maioria dos casos, os dispositivos são dispositivos médicos tais como cateteres, implantes, tubos traqueais, pernos ortopédicos, bombas de insulina, fechos de ferimentos, drenos, pensos, desvios (shunts), conectores, dispositivos protésicos, condutores estimuladores cardíacos (pacemaker), agulhas, instrumentos cirúrgicos, próteses dentárias, tubos ventiladores e semelhantes. Contudo, deve-se entender que a invenção não está limitada a estes dispositivos e pode estender-se a outros dispositivos úteis para os cuidados de saúde do consumidor, tais como embalagens, vestuário e calçado estéreis, produtos de higiene pessoal tais como fraldas e pensos higiénicos, em equipamento de laboratório biomédico ou biotécnico, tais como mesas, espaços fechados e coberturas de paredes, e semelhantes. A expressão "dispositivo médico", tal como utilizada aqui e nas reivindicações, pretende-se estendida, de modo amplo, a todos estes dispositivos. O dispositivo pode ser feito de qualquer material adequado, por exemplo metais, incluindo aço, alumínio e as suas ligas, látex, nylon, silicone, poliéster, vidro, cerâmica, papel, tecido e outros plásticos ou borrachas. Para utilização na forma de dispositivo médico residente, o dispositivo será feito de um material biologicamente inerte. O dispositivo pode tomar qualquer formato ditado pela sua utilidade, variando de folhas lisas a discos, varetas e tubos ocos. O dispositivo pode ser rígido ou flexível, um factor de novo ditado pela utilização para ele pretendida.

Revestimentos antimicrobianos 0 revestimento antimicrobiano de acordo com a presente invenção é depositado na forma de um filme metálico fino sobre uma ou mais superfícies de um dispositivo médico por técnicas de deposição de vapor. As técnicas físicas de vapor, que são bem conhecidas na arte, depositam todas o metal a partir do vapor, geralmente átomo por átomo, sobre a superfície do substrato. As técnicas incluem evaporação por arco eléctrico ou sob vácuo, pulverização por bombardeamento iónico, pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão e revestimento iónico. A deposição é conduzida de maneira a criar desordem atómica no revestimento, conforme definido acima. Várias condições responsáveis pela produção de desordem atómica são úteis. Estas condições

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 17 são geralmente evitadas em técnicas de deposição de filmes finos em que o objectivo é criar um filme denso e liso, sem defeitos, (veja-se por exemplo J.A. Thornton, supra). Embora estas condições tivessem sido investigadas na arte, não foram até agora ligadas à solubilidade aumentada dos revestimentos produzidos deste modo.

As condições preferidas que são utilizadas para criar desordem atómica durante o processo de deposição incluem: - uma baixa temperatura do substrato, ou seja manutenção da superfície que vai ser revestida a uma temperatura tal que a razão entre a temperatura do substrato e o ponto de fusão do metal (em graus Kelvin) seja inferior a cerca de 0,5, mais preferivelmente inferior a cerca de 0,35 e ainda mais preferivelmente inferior a cerca de 0,3; e opcionalmente um ou ambos de: - uma pressão do gás de trabalho (ou ambiente) superior à normal, i.e. para evaporação sob vácuo: evaporação por arco eléctrico ou feixe de e, superior a 0,001 Pa (0,01 mT), evaporação por dispersão de gás (revestimento sob pressão) ou evaporação reactiva por arco eléctrico, superior a 3 Pa (20 mT); para pulverização por bombardeamento iónico: superior a 10 Pa (75 mT); para pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão: superior a cerca de 1,3 Pa (10 mT); e para revestimento iónico: superior a cerca de 30 Pa (200 mT); e - manutenção do ângulo de incidência do fluxo de revestimento sobre a superfície que vai ser revestida inferior a cerca de 75°, e preferivelmente inferior a cerca de 30°.

Os metais utilizados no revestimento são os conhecidos como possuindo um efeito antimicrobiano. Para a maioria dos dispositivos médicos, o metal tem que ser também biocompatível. Os metais preferidos incluem os metais nobres Ag, Au, Pt, Pd e Ir, bem como Sn, Cu, Sb, Bi e Zn, ou ligas ou compostos destes metais ou de outros metais. Os mais preferidos são Ag ou Au ou ligas ou compostos de um ou mais destes metais.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 18 Ο revestimento é formado na forma de um filme fino sobre pelo menos parte da superfície do dispositivo médico. O filme possui uma espessura não superior àquela que é necessária para proporcionar a libertação de iões metálicos, numa base sustentável, ao longo de um período de tempo adequado. A esse respeito, a espessura variará com o metal particular no revestimento (que varia a solubilidade e a resistência à abrasão) e com o grau de desordem atómica (e portanto a solubilidade) no revestimento. A espessura será suficientemente fina para que o revestimento não interfira com as tolerâncias dimensionais ou a flexibilidade do dispositivo, na utilidade para que é pretendido. Tipicamente, verificou-se que uma espessura inferior a 1 mícron proporciona actividade antimicrobiana sustentada suficiente. Podem ser utilizadas espessuras aumentadas, dependendo do grau de libertação de iões metálicos necessário ao longo de um período de tempo. As espessuras superiores a 10 micra são mais dispendiosas em termos de produção e normalmente não serão necessárias. O efeito antimicrobiano do revestimento é conseguido quando o dispositivo é colocado em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água tal como, um fluido corporal ou um tecido corporal, libertando assim iões, átomos, moléculas ou agregados do metal. A concentração do metal que é necessária para produzir um efeito antimicrobiano variará de metal para metal. De um modo geral, o efeito antimicrobiano é conseguido em fluidos corporais tais como plasma, soro ou urina, em concentrações inferiores a cerca de 0,5-1,5 pg/ml. A capacidade para conseguir libertação de átomos, iões, moléculas ou agregados de metal, numa base sustentável, a partir de um revestimento, é ditada por vários factores, incluindo características do revestimento tais como a composição, a estrutura, a solubilidade e a espessura, e a natureza do ambiente em que o dispositivo é utilizado. À medida que o nível de desordem atómica aumenta, a quantidade de iões metálicos libertados por unidade de tempo aumenta. Por exemplo, um filme de prata metálica depositado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão a T/Tf <0,5 e uma pressão de gás de trabalho de cerca de 0,9 Pa (7 mTorr) liberta aproximadamente 1/3 dos iões de prata que um filme depositado sob condições semelhantes, mas a 4 Pa (30 mTorr), libertará ao longo de 10 dias. Os filmes que são criados com uma 4 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 19

estrutura intermediária (p.ex. pressão inferior, ângulo de incidência inferior, etc.) possuem valores de libertação de Ag intermédios relativamente aos valores determinados por bioensaios. Isto proporciona então um método para a produção de revestimentos metálicos de libertação controlada de acordo com a presente invenção. Os revestimentos de libertação lenta são preparados de modo a que o grau de desordem atómica seja baixo enquanto que os revestimentos de libertação rápida são preparados de modo a que o grau de desordem atómica seja elevado.

Para revestimentos contínuos, uniformes, o tempo necessário para a dissolução total será uma função da espessura do filme e da natureza do ambiente ao qual estão expostos. A relação, relativamente à espessura, é aproximadamente linear, i.e., um aumento de duas vezes na espessura do filme resultará num aumento de cerca de duas vezes na longevidade. É também possível controlar a libertação de metal a partir de um revestimento através da formação de um revestimento de filme fino com uma estrutura modulada. Por exemplo, um revestimento depositado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão tal que a pressão do gás de trabalho fosse baixa (p.ex. 2 Pa (15 mTorr)) durante 50% do tempo de deposição e alta (p.ex. 4 Pa (30 mTorr)) durante o tempo restante, tem uma libertação inicial rápida de iões metálicos, seguida por um período mais longo de libertação lenta. Este tipo de revestimento é extremamente eficaz em dispositivos tais como cateteres urinários, nos quais é necessária uma libertação inicial rápida para atingir concentrações antimicrobianas imediatas, seguida por uma taxa de libertação mais lenta para sustentar a concentração de iões metálicos ao longo de um período de semanas. A temperatura do substrato utilizada durante a deposição de vapor não deverá ser tão baixa que ocorra recozimento ou recristalização do revestimento, uma vez que o revestimento aquece até temperaturas ambientes ou até às temperaturas às quais vai ser utilizado (p.ex. temperatura corporal). Esta ΔΤ permitida, o diferencial de temperaturas entre a temperatura do substrato durante a deposição e a temperatura final de utilização, variará de metal para metal. Para a maioria dos metais preferidos, Ag e Au, utilizam-se as 20 20 W. 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ temperaturas preferidas do substrato de -20° a 200°C, mais preferivelmente -10°C a 100°C. A desordem atómica pode também ser conseguida, de acordo com a presente invenção, através da preparação de materiais metálicos compósitos, ou seja, materiais que contêm um ou mais metais antimicrobianos numa matriz metálica que inclui átomos ou moléculas diferentes dos metais antimicrobianos. A nossa técnica para a preparação de material compósito consiste em depositar simultânea ou sequencialmente o metal ou os metais antimicrobianos com um ou mais outros metais inertes biocompatíveis, seleccionados de entre Ta, Ti, Nb, Zn, V, Hf, Mo, Si, AI e ligas destes metais ou de outros elementos metálicos, tipicamente outros metais de transição. Estes metais inertes possuem um raio atómico diferente do raio atómico dos metais antimicrobianos, o que resulta em desordem atómica durante a deposição. Ligas deste tipo podem também servir para reduzir a difusão atómica e assim estabilizar a estrutura desordenada. Utiliza-se preferivelmente equipamento de deposição de filmes com múltiplos alvos para a colocação de cada um dos metais antimicrobianos e inertes. Quando as camadas são depositadas sequencialmente, a camada ou camadas do metal ou dos metais inertes devem ser descontínuas, por exemplo na forma de ilhas no interior da matriz de metal antimicrobiano. A razão final do metal ou dos metais antimicrobianos relativamente ao metal ou metais inertes deve ser superior a cerca de 0,2. Os metais inertes mais preferidos são Ti, Ta, Zn e Nb. É também possível formar o revestimento antimicrobiano a partir de óxidos, carbetos, nitretos, sulfuretos, boretos, halogenetos ou hidretos de um ou mais dos metais antimicrobianos e/ou um ou mais dos metais inertes, para conseguir a desordem atómica desejada.

Outro material compósito que está dentro do âmbito da presente invenção é formado por deposição reactiva, simultânea ou sequencial, por técnicas físicas de vapor, de um material reagido no interior do filme fino do metal ou dos metais antimicrobianos. O material reagido é um óxido, nitreto, carbeto, boreto, sulfureto, hidreto ou halogeneto do metal antimicrobiano e/ou inerte, formado in situ por injecção dos reagentes apropriados, ou gases contendo os mesmos, (p.ex. ar, oxigénio, água, azoto, hidrogénio, boro,

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 21 enxofre, halogéneos) na câmara de deposição. Os átomos ou moléculas destes gases podem também ficar absorvidos ou aprisionados no filme metálico para criar desordem atómica. O reagente pode ser fornecido continuamente durante a deposição para deposição simultânea ou pode ser fornecido em pulsos para proporcionar deposição sequencial. A razão final de metal ou metais antimicrobianos relativamente ao produto da reacção deve ser superior a cerca de 0,2. São particularmente preferidos como reagentes ar, oxigénio, azoto e hidrogénio.

As técnicas de deposição anteriores para preparar revestimentos compósitos podem ser utilizadas com ou sem as condições de inferiores temperaturas de substrato, elevadas pressões de gás de trabalho e baixos ângulos de incidência, previamente discutidas. Prefere-se uma ou mais destas condições para reter e aumentar a grandeza da desordem atómica criada no revestimento.

Pode ser vantajoso, antes da deposição do antimicrobiano de acordo com a presente invenção, proporcionar uma camada de adesão sobre o dispositivo que vai ser revestido, como é conhecido na arte. Por exemplo, para um dispositivo de látex, pode-se depositar primeiro uma camada de Ti, Ta ou Nb para aumentar a adesão do revestimento antimicrobiano subsequentemente depositado. Pós antimicrobianos

Os pós antimicrobianos, incluindo pós nanocristalinos e pós feitos a partir de flocos ou folhas rapidamente solidificados, podem ser formados com desordem atómica de modo a aumentar a solubilidade. Os pós, na forma de metais puros, ligas metálicas ou compostos metálicos como óxidos metálicos ou sais de metais, podem ser mecanicamente trabalhados ou comprimidos para conferir desordem atómica. Esta desordem mecanicamente conferida é conduzida sob condições de baixa temperatura (i.e. temperaturas inferiores à temperatura de recristalização do material) para assegurar que não ocorra recozimento ou recristalização. A temperatura varia entre metais e aumenta com a liga ou o teor de impurezas. 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ ¥

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Os pós antimicrobianos produzidos de acordo com a presente invenção podem ser utilizados em várias formas, por exemplo em cremes tópicos, tintas ou revestimentos aderentes. Alternativamente, o pó pode ser incorporado numa matriz polimérica, cerâmica ou metálica que vai ser utilizada como material para dispositivos médicos ou seus revestimentos.

Materiais de grão fino ou nanocristalinos de metais antimicrobianos

Os métodos de formação de materiais de grão fino ou nanocristalinos a partir da fase de vapor são bem conhecidos e estão bem documentados na literatura. Por exemplo, os materiais nanocristalinos podem ser formado através de uma modificação da técnica Standard de condensação por gás inerte. O material a depositar é evaporado a partir de um recipiente ou cadinho aquecido electricamente para uma atmosfera de gás inerte tal como árgon ou hélio com uma pressão de cerca de 5 a 7 Torr. A temperatura do recipiente tem que ser suficientemente elevada para obter uma pressão de vapor substancial do material de interesse. Para metais, uma temperatura cerca de 100°C acima do ponto de fusão do metal proporcionará tipicamente uma pressão de vapor adequada. Devido a colisões interatómicas com os átomos da atmosfera de gás de trabalho, os átomos evaporados do material perdem a sua energia cinética e condensam sobre uma saliência ou substrato frios mantidos a cerca de 77 K (arrefecido em azoto líquido) na forma de um pó solto ou flocos friáveis ou filme, cujo tamanho de grão é inferior a cerca de 20 nm. Em relação a pós ou flocos, restabelece-se um alto vácuo (inferior a 5 x 10 6 Pa) e o pó ou os flocos são separados da saliência fria e recolhidos numa ratoeira fria.

Os materiais em grão fino são produzidos de modo análogo em processos de deposição de vapor/condensação de gás, como é conhecido na arte. Isto é conseguido tipicamente por alteração da temperatura da saliência ou substrato frios e da pressão do gás, de modo a permitir que a partícula se torne mais grossa, até ao tamanho desejado que é preferivelmente inferior a 5000 nm.

Os pós finos/pós nanocristalinos de metais antimicrobianos preparados de acordo com os processos da arte anterior foram testados e verificou-se que não tinham eficácia antimicrobiana suficiente. De modo a introduzir desordem atómica nos materiais num nível que fosse suficiente para produzir um efeito

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 23 antimicrobiano, ο metal antimicrobiano, a liga ou composto, que se vai depositar, é depositado simultânea, sequencial ou reactivamente numa matriz com átomos ou moléculas de um material diferente (dopante) sob condições tais que seja criada e retida desordem atómica na matriz. O material diferente é seleccionado de entre metais inertes biocompatíveis, tais como Ta, Ti, Nb, B, Hf, Zn, Mo, Si e AI, mais preferivelmente Ta, Ti e Nb. Alternativamente, o material diferente é um óxido, nitreto, carbeto, boreto, sulfureto ou halogeneto de cada um ou de ambos os metais antimicrobiano ou biocompatível. Uma outra alternativa consiste em introduzir o material diferente a partir da atmosfera de gás de trabalho por deposição reactiva ou por absorção ou aprisionamento dos átomos ou moléculas a partir do gás de trabalho, na matriz. Podem ser utilizadas atmosferas de gás de trabalho contendo oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre e halogéneos. São mais preferidas atmosferas de gás de trabalho incluindo oxigénio, de modo que a matriz de metal antimicrobiano inclui um ou ambos de oxigénio e óxidos do metal antimicrobiano aprisionados.

Uma outra técnica para formação de pós antimicrobianos de acordo com a presente invenção consiste na formação de revestimentos contendo desordem atómica do modo anteriormente estabelecido, sobre um material em partículas inerte, preferivelmente biocompatível, tal como talco, bentonite, amido de milho ou cerâmicos tais como alumina. As partículas podem ser revestidas por técnicas físicas de deposição de vapor sob condições que criam desordem atómica, tal como anteriormente estabelecido em relação aos revestimentos de metais antimicrobianos. Alternativamente, os pós podem ser revestidos por adaptação de um processo de deposição de vapor, por exemplo, passando um vapor do material antimicrobiano através de um leito fixo poroso dos pós, fluidizando o leito de pó na fase de vapor de metal antimicrobiano, ou deixando o pó cair através de um vapor do material antimicrobiano. Em todos os casos, o pó pode ser arrefecido e/ou a atmosfera de gás de trabalho pode ser alterada de modo a incluir um material diferente (p.ex. oxigénio), de modo a produzir o grau desejado de desordem atómica.

Activacão de materiais antimicrobianos A irradiação de materiais antimicrobianos (pós, pós nanocristalinos, folhas, revestimentos ou revestimentos compósitos de metais antimicrobianos)

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 24 que contêm desordem atómica formados por qualquer dos procedimentos anteriormente descritos, irá activar ou aumentar adicionalmente o efeito antimicrobiano. Assim, mesmo materiais que possuam um baixo nível de desordem atómica podem ser activados para um nível antimicrobiano. A irradiação é realizada com qualquer forma de radiação de transferência de energia linear baixa, incluindo raios-x, gama e beta. A radiação gama numa dose de 1 Mrad ou superior é preferida. Uma vez que a radiação gama é um método aceitável de esterilização de dispositivos médicos, podem-se conseguir simultaneamente a activação e a esterilização através do processo de irradiação de acordo com a presente invenção. 0 passo de irradiação é conduzido preferivelmente de modo a que o material antimicrobiano que está a ser irradiado seja orientado geralmente numa posição perpendicular relativamente à radiação incidente (e não paralela). Pode-se conseguir um aumento adicional do efeito antimicrobiano conduzindo o passo de irradiação com um material dieléctrico adjacente, ou preferivelmente ensanduichado, no material antimicrobiano. Os exemplos de dieléctricos incluem óxidos de Si, Ti, Ta e AI. São preferidas superfícies de óxido de silício. Crê-se que o material dieléctrico proporciona dispersão de electrões na direcção do revestimento antimicrobiano.

Sem ficar limitado por esta hipótese, crê-se que o passo de irradiação provoca uma ou mais das seguintes alterações no material antimicrobiano: 1) criação de desordem atómica adicional, tal como defeitos pontuais; 2) aumento de adsorção/quimiossorção de oxigénio na superfície do material antimicrobiano; 3) activação de átomos ou moléculas dopantes aprisionados tais como oxigénio, em 0+ ou O2; e 4) criação de ligações quebradas ou oscilantes na superfície.

Relativamente aos segundo e terceiro mecanismos propostos, é possível que a adsorção/quimiossorção e/ou activação de oxigénio crie uma concentração sobressaturada de espécies O2, O* ou O2' no interior ou sobre a superfície do metal antimicrobiano, que resulta em dissolução mais rápida do metal antimicrobiano ou suas espécies num ambiente aquoso através da criação

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 25 de várias espécies químicas do metal antimicrobiano, incluindo óxidos e hidróxidos.

Materiais de prata aue formam iões de prata complexos

De acordo com a invenção, preparam-se materiais de prata que formam iões de prata complexos que não Ag + , Ag2" e Ag3 + , quando o material entra em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água. Os exemplos de iões de prata complexos que demonstram efeito antimicrobiano incluem Ag(CN)2', AgCNoq) (par iónico), Ag(NH3h + , AgCh', AglOHh', Ag2(OH)3, Ag3(OH)4' e Ag(S203>23'. Estes materiais de prata que formam iões de prata complexos têm uma vasta aplicação, por exemplo, como revestimentos antimicrobianos para dispositivos médicos, como pós antimicrobianos para utilização médica ou farmacêutica, como tintas, revestimentos ou composições anti-incrustações, revestimentos antimicrobianos para filtros e semelhantes.

Deve-se entender que a frase "materiais de prata que formam iões de prata complexos que não Ag + , Ag2" e Ag3 + ", quando utilizada aqui e nas reivindicações, não pretende excluir materiais de prata que formam um ou mais dos iões Ag + , Ag2+ e Ag3", em adição aos iões de prata complexos, quando o material entra em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água. A notação Ag + , Ag2+ e Ag3+ refere-se a estes iões em solução e inclui formas solvatadas. A expressão iões de prata complexos, quando utilizada aqui e nas reivindicações, não pretende incluir iões de prata estabilizados com agentes oxidantes fortes, tais como persulfato e periodato, para evitar a redução dos iões de prata.

Os revestimentos, pós e folhas antimicrobianos de acordo com a presente invenção, quando criados com desordem atómica como acima descrito, são exemplos de materiais de prata que formam iões de prata complexos que não Ag+ de modo a provocar um efeito antimicrobiano. Crê-se que os iões de prata complexos que se podem formar quando estes materiais de prata entram em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água, são um ou mais dos iões negativos Ag(OH)2', Ag2(OH)3', Ag3(OH)4.

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Os materiais de prata que formam iões de prata complexos podem também ser preparados conduzindo prata metálica, um composto ou sal de prata, a um ambiente contendo quantidades em excesso de uma espécie catiónica, aniónica ou neutra com a qual se deseje complexar a prata. Por exemplo, o ião de prata complexo negativo AgCh' pode ser gerado colocando um sal de prata como AgNCh num meio aquoso com uma concentração elevada do ião Cl'. Misturas, soluções ou suspensões de AgNCh/NaCI ou AgCI/NaCI podem formar o AgCb. Este ião AgCh pode também ser gerado com misturas de pó de prata com NaCI. Preferivelmente, o pó de prata é um que é preparado de acordo com a presente invenção de modo a conter desordem atómica, mas a prata tal qual também pode ser activada deste modo. Podem-se utilizar pó de prata tal qual, pós de grão fino (<140 nm) e nanocristalino (<20nm). De modo semelhante, o ião Ag(NH3)2+ pode ser formado em solução aquosa adicionando sais de prata a hidróxido de amónio em excesso. O ião Ag(S2<03)23' pode ser formado em solução aquosa adicionando sais de prata a tiossulfato de sódio em excesso. O ião Ag(CN)2' pode ser formado em solução aquosa adicionando cianeto de potássio em excesso a cianeto de prata.

Os materiais de prata que formam iões de prata complexos podem ser formulados para utilização em muitas formas, incluindo por exemplo, pós, suspensões, soluções, unguentos ou revestimentos. Por exemplo, uma composição farmacêutica para gerar o ião AgCh pode ser formulada na forma de uma mistura dos sais AgN03/NaCI ou na forma de uma mistura de NaCI com um pó de prata, preferivelmente um que contenha desordem atómica. Estas misturas do material de prata podem ser pré-formuladas na forma de uma solução, suspensão ou unguento, com uma solução salina ou aquosa estéril e transportadores, diluentes, excipientes farmaceuticamente aceitáveis e semelhantes. Alternativamente, o material de prata pode ser proporcionado na forma de misturas de pó de prata/sal NaCI ou AgNCh/NaCI, para formulação posterior pelo .utilizador final.

Características físicas/auímicas de material de prata antimicrobiano

Os materiais de metais modificados formados de acordo com a presente invenção de modo a conterem desordem atómica que conduza a libertação aumentada de espécies metálicas possuem características físicas novas quando 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 27

comparados com materiais no seu estado cristalino normalmente ordenado. Os materiais de prata feitos de acordo com a presente invenção foram caracterizados como possuindo as seguintes novas características: - um potencial em repouso positivo, EreP, por exemplo, quando medido contra um eléctrodo de referência SCE, numa solução de NaOH 1 M. - preferivelmente, uma razão entre a temperatura de recristalização e o ponto de fusão inferior a 0,33, e mais preferivelmente inferior a 0,30; - preferivelmente, uma temperatura de recristalização inferior a cerca de 140°C; e - preferivelmente, um tamanho de grão inferior a cerca de 200 nm, mais preferivelmente inferior a 140 nm e ainda mais preferivelmente inferior a 90 nm.

Análises dos materiais de prata por técnicas de XRD, XPS e SIMS confirmam a natureza e o conteúdo químicos do filme como sendo prata metálica, e no caso de o material ser formado com oxigénio na atmosfera de gás de trabalho, um ou ambos de óxido de prata e oxigénio aprisionados. A análise por TEM revela macias de crescimento no material de prata, que são convertidas em macias de recozimento quando os materiais sofrem recozimento acima da temperatura de recristalização. A invenção é adicionalmente ilustrada pelos seguintes exemplos não limitativos.

Exemplo 1

Revestiu-se um material de sutura médica de tamanho 2/0, trança de poliéster, por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão de 20,3 cm de diâmetro (8 in) a partir de cátodos de magnetrão planos de prata e de cobre, para formar uma liga de Ag-Cu sobre a superfície com uma espessura de 0,45 micra, utilizando pressões de trabalho de árgon gasoso de 0,9 Pa (7 mTorr) ou 4 Pa (30 mTorr) a 0,5 kW de potência e uma razão de T/Tf inferior a 0,5. O caudal total do gás era de 700 ccsm (centímetros cúbicos Standard por minuto).

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 28 0 efeito antimicrobiano dos revestimentos foi testado através de um teste da zona de inibição. Meio base de Eagle (BME) com sais de Earle e L-glutamina foi modificado com soro de vitelo (10%) e 1,5% de ágar antes de ser distribuído (15 ml) por caixas de Petri. Deixaram-se as caixas de Petri contendo o ágar secar à superfície antes de serem inoculadas com uma camada de Staphy/ococcus aureus ATCC# 25923. Preparou-se o inoculo a partir de Placas Bactrol (Difco, M.) que foram reconstituídas conforme as indicações do fabricante. Imediatamente após a inoculação, os materiais ou revestimentos a testar foram colocados sobre a superfície do ágar. Incubaram-se as caixas durante 24 h a 37°C. Após este período de incubação, mediu-se a zona de inibição e calculou-se uma zona de inibição corrigida (zona de inibição corrigida = zona de inibição - diâmetro do material de teste em contacto com o ágar).

Os resultados não mostraram qualquer zona de inibição sobre a sutura não revestida, mostraram uma zona inferior a 0,5 mm em torno da sutura revestida a 0,9 Pa (7 mTorr) e uma zona de 13 mm em torno da sutura revestida a 4 Pa (30 mTorr). Claramente, a sutura revestida de acordo com a presente invenção exibe um efeito antimicrobiano muito mais pronunciado e eficaz.

Exemplo 2

Este exemplo é incluído para ilustrar a estruturas de superfície que são obtidas quando prata metálica é depositada sobre hóstias de silício utilizando uma instalação de pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão e diferentes pressões de gás de trabalho e ângulos de incidência (i.e. o ângulo entre o caminho percorrido pelos átomos pulverizados por bombardeamento iónico e o substrato). Todas as outras condições foram as seguintes: o alvo era um cátodo de magnetrão de prata, plano, de 20,3 cm de diâmetro; a potência era de 0,1 kW; a taxa de deposição era de 200 Â/min; a razão entre a temperatura do substrato (hóstia) e o ponto de fusão da prata (1234°K), T/Tf, era inferior a 0,3. Utilizaram-se pressões de árgon gasoso de 0,9 Pa (7 mTorr) (uma pressão de trabalho normal para revestimentos metálicos) e 4 Pa (30 mTorr), com um caudal total de 700 ccsm. Os ângulos de incidência a cada uma destas pressões foram de 90° (incidência normal), 50° e 10°. Os revestimentos tinham uma espessura de cerca de 0,5 micra.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 29

As superfícies resultantes foram visionadas por microscopia electrónica de varrimento. Quando de aumentou a pressão do árgon gasoso de 0,9 Pa (7 mTorr) para 4 Pa (30 mTorr), o tamanho de grão diminuiu e o volume de vazios aumentou significativamente. Quando o ângulo de incidência foi diminuído, o tamanho de grão diminuiu e as fronteiras do grão tornaram-se mais distintas. Para a pressão de árgon de 0,9 Pa (7 mTorr) e um ângulo de incidência de 10°, haviam indicações de alguns vazios entre os grãos. O ângulo de incidência tinha um grande efeito sobre a topografia da superfície quando a pressão do gás foi aumentada para 4 Pa (30 mTorr). A 90°, o tamanho de grão variou de 60-150 nm e muitos dos grãos estavam separados por espaços vazios entre os grãos que tinham 15-30 nm de extensão. Quando o ângulo de incidência foi diminuído para 50°, o tamanho de grão diminuiu para 30-90 nm e o volume de vazios aumentou substancialmente. A 10°, o tamanho de grão foi reduzido para cerca de 10-60 nm e os volumes de vazios aumentaram novamente.

As alterações à escala nanométrica observadas na morfologia e na topografia da superfície são indicações de desordem atómica na prata metálica. Embora não querendo ficar limitado a esta hipótese, crê-se que esta desordem atómica resulta num aumento de actividade química devido a tensões internas aumentadas e rugosidade da superfície criada por átomos inadequadamente combinados. Crê-se que a actividade química aumentada é responsável pelo nível aumentado de solubilidade dos revestimentos quando em contacto com um electrólito tal como um fluido corporal. O efeito antimicrobiano dos revestimentos foi avaliado utilizando um teste da zona de inibição como estabelecido no Exemplo 1. Cada hóstia de silício revestida foi colocada sobre uma placa individual. Os resultados foram comparados com as zonas de inibição atingidas quando foram testados folhas, arames ou membranas de prata sólida (i.e., mais de 99% de prata). Os resultados estão resumidos na Tabela 1. É evidente que os dispositivos de prata pura e o revestimento de prata obtido por pulverização por bombardeamento iónico a 0,9 Pa (7 mTorr) não produzem qualquer efeito biológico. Contudo, os revestimentos depositados a uma pressão de gás de trabalho superior à normal, 4 Pa (30 mTorr), demonstraram um efeito antimicrobiano, como denotado pelas

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 30 substanciais zonas de inibição em torno dos discos. A diminuição do ângulo de incidência teve o maior efeito sobre a actividade antimicrobiana quando combinada com as maiores pressões de gás.

Tabela 1

Efeitos antimicrobianos de várias amostras de prata e revestidas com prata determinados utilizando Staphylococcus aureus

Amostra Percentagem de prata Ângulo de deposição Pressão do gás de trabalho Pa (mTorr) Zona de inibição corrigida (mm) Folha de prata enrolada 99 + - - <0,5 Arame de prata (0,0045") 99 + “ <0,5 Membrana de prata fundida 99 + <0,5 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + Normal (90°) 0,9 (7) <0,5 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + 50° 0,9 (7) <0,5 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + 10° 0,9 (7) <0,5 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + Normal (90°) 4 (30) 6,3 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + 50° 4 (30) 10 Filme fino obtido por pulverização por bombardeamento iónico 99 + 10° 4 (30) 10

Exemplo 3

Revestiram-se hóstias de silício por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão utilizando cátodos de magnetrão de prata e de cobre, planos, com 20,3 cm de diâmetro, para produzir uma liga de Ag e Cu (80:20) com a incidência normal a pressões de gás de trabalho de 0,9 Pa (7 mTorr) e 4 Pa (mTorr), sendo todas as outras condições idênticas à do Exemplo 2. Como

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 31 no Exemplo 2, quando os revestimentos foram observados por SEM, os revestimentos formados a elevada pressão do gás de trabalho tinham menores tamanhos de grão e maiores volumes de vazios do que os revestimentos formados a pressões de gás de trabalho mais baixas.

Os revestimentos que foram formados de modo semelhante na forma de uma liga de Ag/Cu 50:50 foram testados quanto à actividade antimicrobiana através do teste da zona de inibição descrito no Exemplo 1. Os resultados estão resumidos na Tabela 2. Os revestimentos depositados a baixa pressão de gás de trabalho (0,9 Pa (7 mTorr)) apresentaram zonas de inibição mínimas, enquanto que os revestimentos depositados a pressão de gás de trabalho elevada (4 Pa (30 mTorr)) produziram zonas de inibição maiores, indicativas de actividade antimicrobiana.

Tabela 2

Efeito antimicrobiano de várias ligas de prata-cobre depositadas por pulverização por bombardeamento iónico, determinado utilizando Staphylococcus aureus

Amostra Percentagem de prata Ângulo de deposição (°) Pressão de gás de trabalho Pa (m Torr) Zona de inibição corrigida (mm) 1 50 Normal (90°) 1,0 (7,5) <0,5 2 50 Normal (90°) 4 (30) 16 3 50 10 4 (30) 19

Exemplo 4

Testou-se um revestimento de acordo com a presente invenção para determinar a concentração de iões de prata libertados para a solução ao longo do tempo. Revestiram-se discos de hóstias de silício de um cm2 com prata, como descrito no Exemplo 2, a 0,9 Pa (7 mTorr) e 4 Pa (30 mTorr) e com incidência normal até uma espessura de 5000 Â. Utilizando o método de Nickel et ai, Eur. J. Clin. Microbiol., 4(2), 213-218, 1985, preparou-se urina sintética estéril e distribuiu-se por tubos de ensaio (3,5 ml). Colocaram-se os discos revestidos em cada um dos tubos de ensaio e incubou-se durante vários tempos a 37°C. Após vários períodos de tempo, removeram-se os discos e

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 32 determinou-se ο teor de Ag da urina sintética filtrada utilizando análise de activação por neutrões.

Os resultados estão apresentados na Tabela 3. A tabela mostra as quantidades comparativas de Ag libertada ao longo do tempo a partir de revestimentos depositados sobre os discos a 0,9 Pa (7 mTorr) ou 4 Pa (30 mTorr). Os revestimentos depositados a pressão elevada foram mais solúveis do que os depositados a baixa pressão. Deve notar-se que este teste é um teste estático. Assim, os níveis de prata acumularam-se ao longo do tempo, o que não seria o caso no fluido corporal em que há uma viragem constante.

Tabela 3

Concentração de prata em urina sintética em função do tempo de exposição

Concentração de prata, pg/ml

Tempo de exposição (dias) Pressão de trabalho do árgon gasoso 0,9 Pa (7 mTorr) Pressão de trabalho do árgon gasoso 4 Pa (30 mTorr) 0 ND1 ND 1 0,89 1,94 3 1,89 2,36 10 8,14 23,06

Nota: Filmes depositados com incidência normal (90°) 1 - ND (não detectável) <0,46 μς/ιτιΙ

Exemplo 5

Este exemplo é incluído para ilustrar revestimentos de acordo com a presente invenção formados a partir de outro metal nobre, o Pd. Os revestimentos foram formados sobre hóstias de silício como descrito no Exemplo 2, até uma espessura de 5000 Â, utilizando pressões de gás de trabalho de 0,9 Pa (7 mTorr) ou 4 Pa (30 mTorr) e ângulos de incidência de 90° e 10°. Os discos revestidos foram avaliados quanto à actividade antimicrobiana através do teste da zona de inibição, substancialmente como descrito no Exemplo 1. Colocaram-se os discos revestidos, com o lado do revestimento

84 304

EP 0 729 302/PT 33 para cima, de modo que sobre os discos se formou um revestimento superficial de ágar com 1 mm. Deixou-se solidificar o meio e secar à superfície, após o que se espalhou a camada bacteriana sobre a superfície. Incubaram-se os discos a 37°C durante 24 h. A quantidade de crescimento foi então analisada visualmente.

Os resultados estão apresentados na Tabela 4. A pressões de gás de trabalho elevadas, a actividade biológica do revestimento foi muito superior à dos revestimentos depositados a baixa pressão. Alterando o ângulo de incidência (diminuindo-o) melhorou-se o efeito antimicrobiano do revestimento em maior extensão quando a pressão do gás era baixa do que quando era alta.

Tabela 4

Controlo à superfície de Staphylococcus aureus por paládio metálico depositado por pulverização por bombardeamento iónico

Amostra Pressão de pulverização por bombardeamento iónico Pa (mTorr) Ângulo de deposição Controlo antimicrobiano 1 0,9 (7) 90° (incidência normal) Mais de 30% da superfície coberta por crescimento bacteriano 2 0,9 (7) 10° (incidência tangencial) 20-40% da superfície coberta por crescimento bacteriano 3 4 (30) 90° (incidência normal) Menos de 10% da superfície coberta por crescimento bacteriano

Exemplo 6

Este exemplo é incluído para ilustrar o efeito da temperatura de deposição de prata sobre a actividade antimicrobiana do revestimento. Depositou-se prata metálica sobre secções de 2,5 cm de um cateter de Foley de látex utilizando uma instalação de pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão. As condições operatórias foram as seguintes; a taxa de deposição foi de 200 Á por minuto; a potência foi de 0,1 kW; o alvo foi um cátodo de magnetrão de prata plano de 20,3 cm de diâmetro; a pressão do gás de trabalho, árgon, foi de 4 Pa (30 mTorr); o caudal total foi de 700 ccsm; e a razão entre a temperatura do substrato e o ponto de fusão da prata metálica do 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 34

revestimento, T/Tf, foi de 0,30 ou 0,38. Neste exemplo, os ângulos de incidência foram variáveis uma vez que o substrato era redondo e rugoso. Ou seja, os ângulos de incidência variaram em torno da circunferência e, numa escala mais fina, através dos lados e topos das numerosas características da superfície. O efeito antimicrobiano foi testado através de um teste da zona de inibição como descrito no Exemplo 1.

Os resultados mostraram zonas de inibição corrigidas de 0,5 e 16 mm em torno do tubo revestido a valores de T/Tf de 0,38 e 0,30, respectivamente. As secções do cateter de Foley revestido a um baixo valor de T/Tf foram mais eficazes do que as revestidas a um valor de T/Tf mais elevado.

Exemplo 7

Este exemplo é incluído para mostrar um revestimento antimicrobiano formado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC, sobre um cateter comercial. Revestiu-se um cateter de Foley de látex revestido com teflon, por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC, com prata pura (pureza de 99,99%) sobre a superfície, utilizando as condições listadas na Tabela 5. Os gases de trabalho utilizados eram Ar comercial e Ar/02, 99/1 (% em peso). O efeito antimicrobiano do revestimento foi testado através de um teste da zona de inibição. Distribuiu-se ágar de Mueller Hinton em caixas de Petri. Deixaram-se as caixas com o ágar secar à superfície antes de as inocular com uma camada de Staphylococcus aureus ATCC# 25923. Preparou-se o inoculo a partir de Placas Bactrol (Difco, M.) que foram reconstituídas conforme as instruções do fabricante. Imediatamente após a inoculação, colocaram-se os materiais revestidos que vão ser testados sobre a superfície do ágar. Incubaram-se as caixas durante 24 h a 37°C. Após este período de incubação, mediu-se a zona de inibição e calculou-se uma zona de inibição corrigida (zona de inibição corrigida = zona de inibição - diâmetro do material de teste em contacto com o ágar).

Os resultados não mostraram qualquer zona de inibição para as amostras não revestidas e uma zona de inibição corrigida inferior a 1 mm para cateteres

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 35 submetidos a pulverização por bombardeamento iónico em árgon comercial a uma pressão de gás de trabalho de 0,7 Pa (5 mT). Reportou-se uma zona de inibição corrigida de 11 mm para os cateteres submetidos a pulverização por bombardeamento iónico em Ar/Ch a 99/1 (% em peso), utilizando uma pressão de gás de trabalho de 5,3 Pa (40 mT). A análise por XRD mostrou que o revestimento obtido por pulverização por bombardeamento iónico em 1 % de oxigénio era um filme de Ag cristalina. Esta estrutura causou claramente um efeito antimicrobiano melhorado para os cateteres revestidos.

Tabela 5

Condições de pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC utilizadas para revestimentos antimicrobianos

Amostras por pulverização por bombardeamento iónico em árgon comercial

Amostras por pulverização por bombardeamento iónico em Ar/Ch a 99/1 (% em peso)

Potência: 0,1 kW Alvo: Ag com 20,3 cm de diâmetro Pressão de árgon: 0,7 Pa (5 mTorr) Caudal total: 700 ccsm Temperatura inicial do substrato: 20°C Distância ânodo/cátodo: 40 mm Espessura do filme: 2500 À

Potência: 0,5 kW Alvo: Ag com 20,3 cm de diâmetro Pressão de Ar/Ch: 5,3 Pa (40 mTorr) Caudal total: 700 ccsm Temperatura inicial do substrato: 20°C Distância ânodo/cátodo: 100 mm Espessura do filme: 3000 Â

Exemplo 8

Este exemplo mostra revestimentos de prata formados por evaporação por arco eléctrico, evaporação por dispersão de gás (revestimento sob pressão) e evaporação reactiva por arco eléctrico. A evaporação de prata a 99,99% foi realizada sobre hóstias de silício ou alumina a uma temperatura inicial do substrato de cerca de 21 °C, utilizando os parâmetros seguintes:

Bias: -100 V Corrente: 20 Amp-h Ângulo de incidência: 90° 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 36

Pressão de gás de trabalho: 0,001 Pa (0,01 mT) (arco), 3,5 Pa (26 mT) Ar/H2 a 96:4 (evaporação por dispersão de gás) e 3,5 Pa (26 mT) O2 (evaporação reactiva). Não foi observada nenhuma ZDI corrigida nas hóstias revestidas sob vácuo (arco). O revestimento sob pressão numa atmosfera de gás de trabalho contendo Ar e hidrogénio a 4% produziu uma ZDI de 6 mm, enquanto uma atmosfera de gás de trabalho de oxigénio puro (arco reactivo) produziu uma ZDI de 8 mm. Produziram-se espessuras de filmes de cerca de 4000 Angstrom. Os resultados indicam que a presença de gases tais como hidrogénio e/ou oxigénio na atmosfera de evaporação por arco eléctrico fazem com que os revestimentos tenham eficácia antimicrobiana melhorada.

Exemplo 9

Este exemplo é incluído para ilustrar materiais compósitos para produzir efeitos antimicrobianos. Produziu-se um conjunto de revestimentos por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão RF de óxido de zinco sobre hóstias de silício, como descrito anteriormente. Os revestimentos de óxido de zinco não mostraram nenhuma zona de inibição.

Os revestimentos de Ag e ZnO foram depositados até uma espessura total de 3300 Angstrom por pulverização por bombardeamento iónico, sequencial, de camadas de Ag com camadas de ZnO, de acordo com as condições que se seguem, numa razão de 75/25 em peso. Demonstrou-se que os revestimentos não tinham zona de inibição quando as camadas de óxido de zinco eram de cerca de 100 Angstrom de espessura. Contudo, filmes consistindo em ilhas de camadas muito finas a descontínuas de ZnO (inferiores a 50 Angstrom) numa matriz de Ag (i.e. um filme compósito) tinham uma zona de inibição corrigida de 8 mm.

As condições utilizadas para depositar ZnO foram as seguintes:

Alvo: ZnO de 20,3 cm de diâmetro; Gás de trabalho: árgon; Pressão de gás de trabalho: 4 Pa (30 mT); Distância ânodo/cátodo: 40 mm; Temperatura inicial do substrato: 21 °C; Potência: magnetrão RF, 0,5 kW.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 37

As condições utilizadas para depositar a Ag foram as seguintes:

Alvo: Ag de 20,3 cm de diâmetro; Gás de trabalho: árgon; Pressão de gás de trabalho: 4 Pa (30 mT); Distância ânodo/cátodo: 40 mm; Temperatura inicial do substrato: 21 °C; Potência: magnetrão DC, 0,1 kW.

Exemplo 10

Este exemplo mostra os efeitos de trabalho a frio e recozimento de pós de prata e de ouro sobre a eficácia antimicrobiana demonstrada por um teste de zona de inibição Standard. O trabalho a frio destes pós resulta num estrutura da superfície defeituosa contendo desordem atómica que favorece a libertação de iões que causam actividade antimicrobiana. O efeito antimicrobiano desta estrutura defeituosa pode ser removido por recozimento. Pó de prata nanocristalino (tamanho de cristais de cerca de 30 nm), foi aspergido sobre fita adesiva e testado. Obteve-se uma zona de inibição de 5 mm, utilizando o método estabelecido no Exemplo 7. Prensou-se uma pelete de 0,3 g do pó de Ag nanocristalino, a 275,700 kPa (quilopascal) (40 000 psi). A pelete produziu uma zona de inibição de 9 mm quando testada quanto a actividade antimicrobiana. O pó de prata nanocristalino foi trabalhado mecanicamente num moinho de bolas durante 30 s. 0 pó resultante foi testado quanto à actividade antimicrobiana, tanto por aspersão do pó trabalhado sobre fita adesiva como por aplicação sobre as placas, e por prensagem do pó numa pelete nas condições anteriores e colocando a pelete sobre as placas. As zonas de inibição observadas foram de 7 e 1 1 mm, respectivamente. Uma pelete que tinha sido prensada a partir do pó trabalhado foi recozido a 500°C durante 1 hora sob condições de vácuo. Observou-se uma zona de inibição reduzida, de 3 mm, para a pelete recozida.

Estes resultados mostram que o pó de prata nanocristalino, embora possuindo um efeito antimicrobiano pequeno por si só, tem um efeito antimicrobiano melhorado por introdução de desordem atómica por trabalho mecânico do pó num moinho de bolas ou por prensagem numa pelete. O efeito antimicrobiano foi significativamente diminuído por recozimento a 500°C. Assim, as condições de trabalho mecânico não devem incluir ou ser seguidas por condições tais como alta temperatura, que permitem a difusão. As

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 38 condições de trabalho mecânico a frio são preferidas para limitar a difusão, por exemplo, por trabalho à temperatura ambiente ou por trituração ou moagem em azoto líquido.

Testou-se pó de prata, com 1 mícron de tamanho de partícula, de modo semelhante ao anterior. O pó de Ag foi aspergido sobre fita adesiva e testado quanto a uma zona de inibição. Não foi observada nenhuma zona de inibição. O pó foi trabalhado num moinho de bolas durante 30 segundos e aspergido sobre fita adesiva. Observou-se uma zona de inibição de 6 mm em torno do pó na fita. Quando o pó de Ag (tal e qual ou após trabalho mecânico no moinho de bolas) foi prensado numa pelete de 0,3 g utilizando 275,700 kPa (40 000 psi), observaram-se zonas de inibição de 5 e 6 mm, respectivamente. A pelete que foi formada a partir do pó proveniente do moinho de bolas e que foi recozida a 500°C durante 1 hora tinha actividade antimicrobiana significativamente reduzida. Inicialmente, a pelete tinha alguma actividade (zona de inibição de 4,5 mm) mas após a pelete testada uma segunda vez, não se observou nenhuma zona de inibição. Uma pelete de controlo que não tinha sido recozida continuou a dar uma zona de inibição superior a 4 mm mesmo após 14 repetições do teste. Isto demonstra que um passo de recozimento, após o trabalho mecânico, limita a libertação sustentada de espécies de prata antimicrobianas a partir dos pós.

Testou-se ouro nanocristalino (cristais de 20 nm), fornecido na forma de pó, quanto a actividade antimicrobiana, por aspersão do pó sobre fita adesiva e utilizando o teste da zona de inibição. Não foi registada nenhuma zona de inibição para o pó de ouro nanocristalino. O pó de ouro foi prensado formando uma pelete de 0,2 g, utilizando 275 700 kPa (40 000 psi). Observou-se uma zona de inibição de 10 mm. Quando as peletes prensadas foram subsequentemente recozidas sob vácuo a 500°C durante 1 hora verificou-se que a zona de inibição era de 0 mm.

Os resultados mostraram que a solubilidade e portanto a eficácia antimicrobiana, de pós de ouro pode ser melhorada por um processo de trabalho mecânico tal como prensagem de material nanocristalino para formar uma pelete. A actividade antimicrobiana pode ser removida por recozimento. Prefere-se o trabalho a frio. 39 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

Outros pós de ouro incluindo um pó com tamanho de partículas de 2-5 micra e 250 micra, não mostraram efeito antimicrobiano sob as condições anteriores de trabalho mecânico. Crê-se que o pequeno tamanho de grão do pó de ouro nanocristalino foi um cofactor importante que, com o trabalho mecânico, produziu o efeito antimicrobiano desejado.

Exemplo 11

Este exemplo é incluído para mostrar um revestimento compósito antimicrobiano por pulverização por bombardeamento iónico reactiva (outro exemplo de filmes compósitos). O Exemplo 7 demonstra que um revestimento antimicrobiano de prata pode ser obtido por pulverização por bombardeamento iónico em árgon e 1 % de oxigénio (0,5 kW, 5,3 Pa (40 mTorr), 100 mm de distância ânodo/cátodo, e 20°C - produziu uma zona de inibição de 11 mm).

Quando se utilizaram um gás de trabalho de árgon e 20% em peso de oxigénio para a obtenção de revestimentos antimicrobianos por pulverização por bombardeamento iónico sob as condições listadas abaixo, as zonas de inibição variaram de 6 a 12 mm. Isto indica que a provisão de uma atmosfera reactiva durante a deposição de vapor tem como resultado a produção de um filme antimicrobiano numa vasta gama de parâmetros do processo de deposição:

Tabela 6 - Condições de pulverização por bombardeamento iónico

Alvo Ag a 99,99%, 20,3 cm de diâmetro Gás de trabalho Ar/Ch a 80/20 em peso

Pressão do gás de trabalho 0,3 a 6,7 Pa (2,5 a 50 mTorr)

Caudal total do gás 700 ccsm

Potência 0,1 a 2,5 kW

Temperatura do substrato -5 a 20°c

Distância ânodo/cátodo 40 a 100 mm

Pressão de base Inferior a 5x104 Pa (4x10'6 Torr) 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

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Exemplo 12

Este exemplo demonstra que os revestimentos de acordo com a presente invenção possuem um efeito antimicrobiano contra um vasto espectro de bactérias.

Um total de 171 amostras de diferentes bactérias abrangendo 18 géneros e 55 espécies, foram proporcionadas por Provincial Laboratory of Public Health for Northern Alberta. Estas amostras tinham sido rapidamente congeladas em leite desnatado a 20% e armazenadas a -70°C durante períodos que variaram desde vários meses a vários anos. Não foram utilizados organismos fastidiosos que provavelmente não crescem em condições utilizadas em testes de susceptibilidade Standard de Kirby-Bauer.

Cada amostra congelada foi esfregada com uma mecha de algodão estéril para inocular uma placa de ágar de sangue (BAP). As placas foram incubadas durante a noite a 35°C. Na manhã seguinte, fez-se uma subcultura de colónias isoladas, sobre BAP fresco, e incubou-se a 35°C durante a noite. No dia seguinte, os organismos foram submetidos a testes de susceptibilidade de Kirby-Bauer, como se descreve seguidamente.

Quatro a cinco colónias (mais, se as colónias forem pequenas) do mesmo tipo morfológico foram seleccionadas de cada subcultura em BAP e inoculadas em tubos individuais contendo aproximadamente 5 ml de caldo tríptico de soja (TSB). Incubaram-se os caldos a 35°C durante aproximadamente 2 a 3 horas. Nesta altura, a turbidez da maior parte dos caldos de cultura igualaram ou excederam a do padrão de McFarland de 0,5. As amostras mais turvas foram diluídas com solução salina estéril para obter uma turbidez visualmente comparável com a do padrão. Para auxiliar a avaliação visual da turbidez, leram-se os tubos contra um fundo branco com uma linha preta em contraste.

Um pequeno número de organismos (Streptococcus e Corynebacterium) não cresceu bem em TSB. A turbidez destes caldos, após incubação, era inferior à do padrão de Macfarland 0,5. Inocularam-se colónias adicionais, a partir das subculturas em BAP, nestes tubos para aumentar a turbidez para aproximadamente a do padrão.

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Em 1 5 minutos de ajustamento da turbidez das suspensões bacterianas mergulhou-se uma mecha de algodão estéril em cada caldo. Removeu-se o excesso de fluido por rotação da mecha contra a orla do tubo. Aplicou-se o inoculo numa placa de ágar de Mueller Hinton (MH) passando a mecha homogeneamente nas três direcções ao longo de toda a superfície de ágar. Aplicaram-se três quadrados de hóstias de sílica revestidas de prata, de 1 cm x 1 cm a cada placa de MH e inverteram-se as placas e incubaram-se durante a noite a 35°C. Os revestimentos tinham sido obtidos por pulverização por bombardeamento iónico sob as seguintes condições, que por análise de XRD se mostrou serem filmes compósitos de prata/óxido de prata:

Alvo Gás de trabalho Pressão do gás de trabalho Caudal total do gás Potência Temperatura de deposição Pressão de base Distância ânodo/cátodo

Ag a 99,99%, 20,3 cm de diâmetro Ar/02 a 80/20 (% em peso) 5,3 Pa (40 mTorr)

700 ccsm 0,1 kW 20°C 2,7x10'4 Pa (2x10'6 Torr) 40 mm

As culturas em BAP de organismos de controlo foram proporcionadas por Provincial Laboratory e incluíram: Staphylococcus aureus ATCC 25923; Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853; Escherichia co!i\ ATCC 25922; e Enterococcus faecalis ATCC 29212 para verificar a qualidade do ágar de MH. Trataram-se estas culturas de modo semelhante ao teste dos organismos excepto aplicando discos de antibióticos padrão, em vez das hóstias revestidas de prata, ás camadas bacterianas sobre o ágar de MH. Estes organismos demonstraram que o ágar de MH era adequado para testes de ZDI Standard.

Após 16 a 18 horas de incubação a 35°C mediram-se as zonas de inibição em torno das hóstias de prata ou dos discos de antibiótico até ao mm mais próximo. Calcularam-se as zonas corrigidas subtraindo o tamanho da hóstia (1 cm) ao tamanho da zona total. Os resultados das zonas de inibição representativas estão apresentados na Tabela 7.

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Tabela 7

Sensibilidade de uma vasta gama de microorganismos a hóstias de silício revestidas de prata*

Organismo Fonte Zona de inibição corrigida (mm) Staphylococcus epidermidis RC-455 Sangue 10 BaciHus licheniformis R-2138 tíbia 6 Corynebacterium sp R-594 Perna 10 Listeria monocytogenes R-590 Sangue 5 Enterococcus faecafis SR-11 3 Osso 5 Steptococcus bovis SR-62 Sangue 10 Escherichia coli R-1878 Urina 11 Klebsiella ozonae R-308/90 Abdómen 10 Enterobacter cloacae R-1682 Desconhecida 8 Proteus vulgaris 3781 Urina 4 Providencia stuartii U-3179 Urina 8 Citrobacter freundii U-31 22/90 Urina 7 Salmoneiia typhimirium ER-11 54 Urina 6 Serraria marcescens R-850 Saliva 6 Pseudomonas aeruginosa U-3027 Urina 10 Xanthomonas maitophiia 90-1OB Desconhecida 9 Aeromonas caviae R-1211 Ferimento 5 Branhame/ia catarrhalis R-2681 Desconhecida 12 *deposição de prata

Exemplo 13

Este exemplo mostra a utilização de tântalo como uma camada adesiva para os revestimentos de acordo com a presente invenção. O tântalo é bem conhecido como um material que, na forma de uma camada intermédia, melhora a adesão de filmes finos a substratos. Neste exemplo, secções de teste incluindo um grupo de testemunhos de aço inoxidável (316) (1x1 cm) e silício (1,7x0,9 cm) e secções de tubos de látex (5 cm), foram limpas em etanol e depois metade das secções de teste foram revestidas (por pulverização por bombardeamento iónico) com uma camada fina (aproximadamente 100Angstrom) de Ta antes de se depositar sobre elas um filme de prata

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 43 antimicrobiano. Ο segundo grupo de secções de teste foram apenas revestidas com o filme de Ag antimicrobiano. As condições de revestimento estão listadas abaixo. Apesar de todas as secções de teste terem actividade antimicrobiana semelhante, as secções de teste revestidas com Ta tinham propriedades de adesão muito melhores do que as secções de teste não tratadas. As propriedades de adesão foram determinadas utilizando o método ASTM D3359-87, um método de teste normalizado para a medição da adesão.

Condições de pulverização

Alvo Gás de trabalho Pressão do gás de trabalho Caudal total do gás Potência

Distância ânodo/cátodo Temperatura do substrato

Distância ânodo/cátodo Temperatura do substrato por bombardeamento iónico

Ta a 99,99%, 20,3 cm de diâmetro Ar/02 a 99/1 (% em peso) 1.3 Pa (10 mTorr) 700 ccsm

0,5 kW 100 mm 20°C

Ag a 99,99%, 20,3 cm de diâmetro Ar/02 a 99/1 (% em peso) 5.3 Pa (40 mTorr) 700 ccsm

0,5 kW 100 mm 20°C

Exemplo 14

Utilizou-se pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC para depositar prata a partir de um cátodo com 99,99% de pureza de 20,3 cm de diâmetro, sobre hóstias de silício e alumina com árgon comercial humidificado com água como gás de trabalho, a um caudal total do gás de 700 ccsm. O árgon foi humidificado por passagem através de dois frascos contendo 3 litros de água à temperatura ambiente e um frasco vazio preenchido 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

44 com lã de vidro para absorver qualquer líquido livre antes do gás entrar na unidade de pulverização por bombardeamento iónico.

As condições de pulverização por bombardeamento iónico e os resultados do teste Standard da zona de inibição realizados aos filmes de prata obtidos por pulverização por bombardeamento iónico estão apresentados abaixo. Os filmes de prata que normalmente não tinham propriedades antimicrobianas quando depositados utilizando árgon que não tinha sido tratado com água originaram uma zona de inibição corrigida de até 8 mm quando pulverizados por bombardeamento iónico utilizando uma mistura de árgon/vapor de água como gás de trabalho.

Tabela 8

Condições utilizadas para pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC de revestimentos antimicrobianos Gás de trabalho Pressão do gás de trabalho Pa (mTorr) Potência Temperatura do substrato Distância ânodo/ cátodo ZDI corrigida Árgon comercial 1,3 (10) 0,5 kW -10°C 100 mm 0 mm Ar passado através de H2O 1,3 (10) 0,5 kW -10°C 100 mm 8 mm

Exemplo 1 5

Este exemplo é incluído para ilustrar o método de activação de revestimentos com radiação, de acordo com outro aspecto da presente invenção.

Revestiu-se uma série de hóstias de silício de 1,9x0,7 cm, com revestimentos de 3000 Â de prata metálica utilizando pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão DC sob as seguintes condições:

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Condições de pulverização por bombardeamento iónico

Alvo Gás de trabalho Pressão do gás de trabalho Caudal total do gás Potência Temperatura do substrato Distância ânodo/cátodo

Ag a 99,99%, 20,3 cm de diâmetro Ar/02 a 99/1 (% em peso) 5,3 Pa (40 mTorr) 700 ccsm 0,5 kW 21 °C 100 mm

Dividiram-se as hóstias revestidas em 4 grupos e irradiaram-se com doses variadas de radiação gama - doses de 0, 1, 2 e 4 megarad - a partir de uma fonte de 60Co em Isomedix Inc., Morton Grove, II. E.U.A. Colocaram-se as amostras numa posição geralmente perpendicular em relação à radiação incidente. Após a irradiação, testaram-se as amostras quanto à actividade biológica (efeito antimicrobiano) utilizando um teste Standard da zona de inibição sobre ágar de Mueller Hinton (Difco, Mi) com S.aureus (ATCC# 25923), como estabelecido nos exemplos anteriores. Os resultados estão resumidos na Tabela 9.

Tabela 9

Efeitos de radiação gama sobre a actividade biológica de revestimentos antimicrobianos

Dose de radiação gama (megarad) Zona de inibição corrigida (mm) 0 1 2 4 11 14 17 20

Os resultados mostram, de um modo geral, uma relação logarítmica de resposta à dose entre a dose de radiação e a resposta biológica observada às hóstias. Isto ilustra que a radiação gama activou adicionalmente os revestimentos de acordo com a presente invenção de modo a aumentar o efeito antimicrobiano.

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Repetiu-se a experiência com os filmes antimicrobianos orientados de um modo geral numa posição paralela relativamente à radiação incidente. Esta orientação reduziu substancialmente o nível de activação dos revestimentos antimicrobianos, de tal modo que não se observou qualquer aumento da zona de inibição relativamente aos controlos que não tinham sido irradiados.

Exemplo 16

Este exemplo é incluído para ilustrar a activação dos revestimentos antimicrobianos de acordo com a presente invenção com radiação gama utilizando um material dieléctrico adjacente ao material durante a irradiação.

Um certo número de peças de 2,5 cm x 2,5 cm de rede de polietileno de alta densidade (tais como as utilizadas em pensos para ferimentos por queimadura) foram revestidas com prata metálica, por pulverização por bombardeamento iónico, sob as mesmas condições que se descreveram no Exemplo 15, com a excepção de que a potência foi de 0,1 kW. A rede revestida foi então irradiada (orientação perpendicular) como estabelecido no Exemplo 15, com 4 megarad. Testou-se então a actividade biológica, como estabelecido no Exemplo 15. Amostras de rede de controlo (revestidas com prata, sem irradiação) originaram uma ZDI de 10 mm (corrigida), enquanto que as amostras irradiadas originaram uma ZDI de 14 mm (corrigida).

Irradiaram-se outras amostras da rede revestida ensanduichadas entre duas hóstias de silício de 2,5 cm x 2,5 cm com uma camada de óxido de 1000 Á, termicamente produzida, fornecidas por Alberta Microelectronics Centre, Edmonton, Alberta. Testou-se esta amostra de rede quanto à actividade biológica e verificou-se que produzia uma ZDI de 26 mm (corrigida). Sem pretender ficar limitado a esta hipótese, crê-se que as hóstias de silício proporcionam uma fonte de electrões que são dispersos na direcção dos revestimentos antimicrobianos, aumentando adicionalmente o efeito antimicrobiano.

Testou-se a folha metálica de prata tal qual para determinar se esta podia ser activada para produzir um efeito antimicrobiano por irradiação gama. As 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 47

amostras de folha metálica de prata tal qual foram recozidas a 140°C durante 90 minutos em ar e depois irradiadas com uma dose de 4 megarad. Testaram-se as amostras quanto à actividade biológica, mas não foi produzida qualquer ZDI. Este resultado parece indicar que a prata tal qual, no seu estado cristalino normalmente ordenado, tem insuficientes defeitos atómicos para poder ser activada de acordo com o processo da presente invenção.

Exemplo 1 7

Este exemplo é incluído para ilustrar que os revestimentos antimicrobianos contendo desordem atómica a um nível que é insuficiente para produzir um efeito antimicrobiano podem ser adicionalmente activados por irradiação gama, de acordo com a presente invenção.

Foram obtidos filmes de prata por pulverização por bombardeamento iónico, sobre hóstias de silício, como estabelecido no Exemplo 15, com a excepção de que a pressão do gás foi reduzida de 5,3 Pa (40 mTorr) para 0,7 Pa (5 mTorr), resultando menos desordem atómica nos revestimentos. Os filmes de prata foram então irradiados com uma dose de 4 Mrad de radiação gama, como no Exemplo 15. Os filmes de controlo (não irradiados) e os filmes irradiados foram testados quanto à actividade biológica. Os filmes de controlo produziram ZDI de apenas 1 mm (corrigida), enquanto que os revestimentos irradiados produziram uma ZDI de 10 mm (corrigida). Este resultado demonstra que materiais antimicrobianos preparados sob condições tais que contêm desordem atómica a um nível insuficiente para produzir um efeito antimicrobiano podem ser activados de modo a serem antimicrobianos por irradiação com uma fonte de radiação gama.

Exemplo 18

Este exemplo é incluído para mostrar a produção de iões complexos de prata que são distintos do ião Ag+ e que são altamente eficazes na produção de um efeito antimicrobiano. O exemplo proporciona dados comparativos de difusão e de zona de inibição (ZDI) para várias soluções de prata.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 48

Prepararam-se soluções para gerar 10 000 ppm de Ag na forma de AgNCh, Ag(NH3)2+, Ag(CN)2, Ag(S203)23' e Ag(proteína).

As soluções de prata foram preparadas como se segue: 1) Ag(S203)23' - Dissolveram-se 2,66 g de AgCI em 150 ml de água desionizada. Adicionaram-se 17,22g de Na2(S2<03) e completou-se o volume com água desionizada até 200 ml. 2) Ag(CN)2‘ - Misturaram-se volumes iguais de AgCN a 12,5 g/l e de KCN a 50 g/l. 3) Ag(proteína) - Testaram-se duas amostras de proteína de prata. Adicionou-se proteína de prata em pó (0,5 g de Sigma S-6767, lote# 121H3437, Ag a 20%) a 10 ml de água desionizada. Adicionou-se proteína de prata em pó (1,25 g de Sigma S-9017, lote# 33H3456, Ag a 8%) a 10 ml de água desionizada. 4) Ag(NH3)2+ - Adicionou-se nitrato de prata a hidróxido de amónio para formar um precipitado preto. A esta solução adicionou-se, gota a gota, hidróxido de amónio adicional até o precipitado se dissolver novamente, deixando o ião complexo de prata Ag(NH3)2" em solução.

Prepararam-se também soluções de controlo contendo as mesmas concentrações de nitrato, amónia, cianeto e tiossulfato, conforme estavam presentes nas soluções de teste. Testou-se o efeito antimicrobiano das soluções de teste através do teste da zona de inibição. Colocou-se um disco "sensi" (celulose, 6 mm de diâmetro) contendo 25 microlitros de cada uma das soluções de teste, no meio de uma placa de MHA (meios Difco). Deixaram-se os complexos ou iões de prata nos discos “sensi" difundir durante 4 horas sobre a placa de MHA armazenada numa incubadora a 37°C. Após 4 horas, removeu-se o disco “sensi" da placa e analisou-se quanto ao teor de prata utilizando análise de activação por neutrões (NAA, University of Alberta Slowpoke Reactor Facility). Utilizou-se um outro conjunto de placas para medir as zonas de inibição contra S. aureus para cada um dos complexos ou iões de prata nos discos “sensi". Tomaram-se amostras do ágar a partir das placas de dois locais - a fronteira da zona de inibição e por baixo dos discos. Analisaram-se as amostras de ágar quanto ao teor de prata por NAA. Testaram-se as soluções de 49 49 m tbg 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ controlo quanto ao efeito antimicrobiano e verificou-se que não causavam qualquer zona de inibição. Os resultados estão apresentados na Tabela 10.

Tabela 10

Efeito antimicrobiano do ião Ag+ em comparação com iões complexos de prata

Solução de teste ZDI(mm) No disco Teor de prata (ppm) Sob o disco Fronteira da ZDI Ag(NCh) 6 9000 100 1,8 Ag(NH3)2* 18 7300 221 1,7 Ag(CN)2 70 1400 420 4,3 Ag(S203)23‘ 36 * * * Ag (proteína) * não medido 6 * * *

Os resultados anteriores indicam que os sais ou compostos de prata que se sabe que se dissociam para produzir o ião Ag" (p.ex., nitrato de prata e proteínas de prata) têm um efeito antimicrobiano limitado (ZDI de 6 mm). O efeito antimicrobiano é superior para composições de prata que libertam iões complexos de prata que não Ag* (p.ex. AgíNChh", Ag(CN)2 e Ag(S203)23'). É também evidente que os iões complexos de prata são capazes de se difundir mais no meio de ágar do que o ião Ag*, atingindo assim um efeito antimicrobiano maior a partir da fonte de prata.

Sem criar limitações com esta hipótese, crê-se que o ião Ag* é menos eficaz quanto ao seu efeito antimicrobiano porque precipita rapidamente no meio de ágar com iões cloreto que se sabe estarem presentes. Os iões complexos de prata, por outro lado, mostram um nível superior de efeito antimicrobiano e difusão mais rápida. Crê-se também que os iões complexos de prata não precipitam com iões cloreto em tão grande quantidade, o que os torna mais adequados para utilização em sistemas industriais ou com dispositivos médicos e semelhantes, que entram em contacto com fluidos contendo os iões cloreto.

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ Exemplo 19

Este exemplo proporciona dados comparativos de difusão e de zona de inibição para vários revestimentos antimicrobianos de prata.

Os três filmes foram obtidos por pulverização por bombardeamento iónico sob as condições estabelecidas na Tabela 11.

Condições de pulverização por bombardeamento iónico TABELA 11 Filme 1 Filme 2 Filme 3 Alvo (20,3 cm diâmetro) Ag a 99,99% Ag a 99,99% Ag a 99,99% Gás de trabalho Ar/02 99/1 Ar/02 99/1 99/1 (% em (% em peso) (% em peso) peso) Pressão de gás de trabalho 0,7 Pa 5,3 Pa 5,3 Pa Caudal total 700 ccsm 700 ccsm 700 ccsm Potência 0,5 kW 0,5 kW 0,05 kW Temperatura do substrato 21 °C 21 °C 21 °C Distância ânodo/cátodo 100 mm 100 mm 100 mm

Os revestimentos foram testados quanto à actividade antimicrobiana através de um teste da ZDI, como estabelecido nos exemplos anteriores. O teor de prata foi medido por NAA após 4 horas de difusão no meio de ágar, como estabelecido no Exemplo 18. Os resultados comparativos estão apresentados na Tabela 12.

Tabela 12

Efeito antimicrobiano de revestimentos de prata

Filme de Espécies de ZDIC Teor de prata (ppm)

teste Ag (mm) Sob o filme Fronteira da ZDI

Filme 1 Ag + 2 35 0,8 Filme 2 AgX1 12 8,5 0,7 Filme 3 Ag+ + AgX1 12 654 0,4 1 AgX é um ião complexo de prata ou um par iónico. 51 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

Para ο filme 1, que liberta predominantemente iões Ag+, é produzida uma ZDI pequena, sendo a prata precipitada na forma de AgCI por baixo do filme. Para o filme 2, é produzida uma ZDI muito maior (6x) sendo Ά da quantidade de prata precipitada sob a hóstia. Isto sugere que se forma um ião complexo de prata diferente de Ag + , que se difunde mais rapidamente. Crê-se que a difusão é acelerada como resultado da natureza das espécies complexas de prata. O filme 3 liberta muito mais prata do que os filmes 1 ou 2, mas a maior parte da prata está na forma de Ag + , que precipita na forma de AgCI sob o filme. Contudo, o tamanho da ZDI indica que, em adição ao Ag + , gera-se um ião complexo de prata com uma mobilidade muito superior à do Ag + . Crê-se que são gerados um ou mais dos iões hidroxilo negativos de prata, Ag(OH)2', Ag2(OH)3‘, ou Ag3(OH)4'. Como existe cloreto no meio de ágar, podem-se formar complexos negativos de hidroxilo de prata-cloro.

Exemplo 20

Este exemplo é incluído para demonstrar a preparação de iões complexos de cianeto de prata, e o efeito antimicrobiano destes iões.

Testou-se um banho de cianeto de prata utilizado tipicamente em galvanoplastia, quanto ao efeito antimicrobiano utilizando 25 microlitros de banho num disco "sensi" num teste de ZDI Standard. O banho de cianeto de prata continha 37 g/l de cianeto de prata, 45 g/l de cianeto de potássio e 30 g/l de carbonato de potássio. A ZDI resultante cobria a totalidade da placa, indicando uma ZDI corrigida superior a 94 mm. A quantidade máxima de prata que estava disponível no banho de AgCN era de 30 000 ppm. Sabe-se, de trabalhos anteriores, que esta concentração em AgNCh não originaria uma ZDI superior a 6 mm. O efeito do ião cianeto sozinho foi determinado colocando 25 microlitros de KCN a 45 g/l num disco “sensi" e repetindo o teste de ZDI. Produziu-se uma ZDI corrigida de 12,5 mm. A solução de AgCN em água destilada (37 g/l) foi testada de modo semelhante quanto à ZDI. Observou-se uma ZDI corrigida de 14 mm. A razão molar de ião de prata para ião cianeto no banho era de 0,37:1. Isto favorece a formação de um complexo negativo de cianeto de prata, Ag(CN)2' ou AgCN(aq) como par iónico. Os resultados anteriores demonstram

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 52 que estes iões complexos de prata possuem eficácia antimicrobiana e aumentada mobilidade dentro de um meio de ágar.

Trataram-se tiras estreitas de papel de filtro com 50 microlitros de uma solução de nitrato de prata (10 000 ppm de Ag) ou de uma solução de cianeto de potássio (6 400 ppm de CN). Submeteram-se as tiras a um teste de ZDI Standard na placa de MHA. Tiras de controlo com nitrato de prata originaram uma ZDI corrigida de 8 mm, enquanto as tiras de controlo com KCN não originaram qualquer ZDI. Quando uma de cada das tiras de nitrato de prata e de cianeto de potássio foram colocadas na placa de MHA formando ângulos rectos umas em relação às outras, a ZDI corrigida foi de 30 mm a partir da tira de nitrato de prata e de 22 mm a partir da tira de cianeto de potássio.

Isto demonstra que um ião complexo de prata resultante da combinação de nitrato de prata e cianeto de potássio nos meios possui maior eficácia antimicrobiana do que cada uma das soluções sozinhas.

Exemplo 21

Este exemplo é incluído para demonstrar a eficácia antimicrobiana de um ião complexo de prata de cloreto de prata.

Prensou-se cloreto de prata numa pelete de 0,2 g a 413 550 kPa (60 000 psi) e testou-se utilizando um teste de ZDI Standard em placas de MHA. Resultou uma zona de 8 mm. Prensou-se uma mistura de 0,15 g de AgCI e 0,05 g de NaCI numa pelete a 60 000 psi e testou-se de forma semelhante. Observou-se uma zona de 24 mm. A concentração aumentada do ião cloreto disponível favorece a formação do ião complexo de prata AgCb', que se demonstrou anteriormente ter eficácia antimicrobiana melhorada relativamente ao AgCI.

Testou-se uma solução de nitrato de prata (10 000 ppm de Ag) com discos "sensi" (25 microlitros) num teste de ZDI. Observou-se uma zona de 6 mm. Testou-se a mesma concentração de AgN03 sobre uma placa de ágar que tinha sido suplementado com NaCI a 5%. Observou-se uma zona de

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 53 20 mm, indicando eficácia antimicrobiana melhorada. Uma placa de controlo de ágar suplementado com NaCI a 5% não inibiu o crescimento bacteriano (S.aureus).

Crê-se que as maiores concentrações de ião cloreto favoreceram a formação do ião complexo de prata Ag(Cl)2‘. Esta espécie apresenta três vezes a eficácia antimicrobiana do Ag+ proveniente de nitrato de prata.

Exemplo 22 - Testes em animais - Irritação

Realizou-se um estudo da irritação primária da pele com coelhos brancos da Nova Zelândia (NZW) utilizando gaze revestida com um metal antimicrobiano de acordo com a presente invenção. O revestimento foi depositado sobre uma gaze USP tipo VII utilizando as condições de processo do exemplo 7 onde o gás de trabalho era Ar/Ch, 99/1 (% em peso).

Colocou-se a gaze revestida sobre pele raspada e não raspada de um dos lados do coelho branco da Nova Zelândia. Após 24 horas removeu-se a gaze e avaliou-se o local quanto a eritema e edema 1, 24 e 48 horas após a remoção.

Todos os animais sobreviveram até ao final do estudo. Não se observou em nenhum animal qualquer eritema, edema ou infecção. Concluiu-se que a gaze não produz irritação local quando colocada sobre a pele de coelhos NZW machos ou fêmeas.

Exemplo 23 - Testes em animais - Sensibilidade

Investigou-se a sensibilidade de porquinhos-da-índia Hartley a gaze USP tipo VII revestida com um revestimento de metal antimicrobiano de acordo com a presente invenção. A gaze foi revestida como no Exemplo 7 utilizando Ar/02 a 99/1 (% em peso). Utilizou-se a técnica de adjuvante de cisão uma vez que o material de teste não era injectável e a aplicação de gelo seco na área de indução simula muito de perto a situação clínica. 84 304

EP 0 729 302/PT c·

54 Não houve evidência de que a gaze revestida induzisse eritema ou edema e não se observou infecção em nenhum dos animais. Todos os animais sobreviveram ao estudo. A aplicação da gaze revestida na pele de porquinhos-da-índia Hartley machos não resultou em sensibilidade local quando testada pela técnica de adjuvante de cisão.

Exemplo 24

Este exemplo é incluído para demonstrar que misturas de prata em pó/NaCI produzem um efeito antimicrobiano a partir de iões complexos de prata que crê serem AgCh'.

Prensaram-se peletes de prata em pó (1 micra) e NaCI (25%) nas condições estabelecidas abaixo. O efeito antimicrobiano foi medido através de um teste da zona de inibição com as peletes. Testou-se também um controlo comparativo de pó de prata prensado quanto à zona de inibição. Mostram-se na Tabela 13 os resultados:

Tabela 13

Efeito antimicrobiano de pó de prata/NaCI

Pelete Compressão Kg (Ib) ZDI Ag + 25% de NaCI 454 (1000) 26 mm Ag + 25% de NaCI 1361 (3000) 20 mm Ag + 25% de NaCI 2268 (5000) 19 mm Pó de Ag 454 (1000) < 1 mm

Exemplo 25

Este exemplo ilustra as características químicas e estruturais de filmes de prata depositados por pulverização por bombardeamento iónico, que exibem boa actividade antimicrobiana (zona de inibição corrigida, ZDIC) utilizando o teste da zona de inibição tal como estabelecido nos exemplos anteriores. Os filmes foram produzidos por pulverização por bombardeamento iónico de um 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 55

alvo de magnetrão de prata plano, sólido, de 20,3 cm de diâmetro, sobre substratos de hóstias de silício (a 100 mm do alvo) sob as condições resumidas na Tabela 14. O caudal total de gás foi de 700 ccsm. A razão entre a temperatura do substrato e o ponto de fusão da prata (1234 K), T/Tt, foi inferior o a 0,3, a espessura do filme foi, nominalmente, de 3000 Ã e o ângulo de incidência foi, em cada caso, de 90° (incidência normal). As características da prata tal como depositada, bem como após recozimento subsequente (em ar a 140°C durante 90 minutos), estão descritas neste exemplo. Os filmes foram caracterizados em termos de propriedades estruturais (tamanho de grão, tipo de defeitos, recristalização) e químicas (concentração de dopante (em que dopante se refere a %0 atómico ou teor de óxido), e potencial electroquímico de repouso). Os resultados estão resumidos nas Tabelas 15 e 16.

Mediu-se a concentração de dopante no filme utilizando espectroscopia do fotoelectrão por raios-x (XPS) e espectrometria de massa de iões secundários (SIMS). Na técnica de XPS utilizou-se um feixe de raios-x A1Ka monocromatizado como feixe incidente. Varreu-se uma área de 2 mm x 2 mm com um feixe de iões de Ar de 4 kV para remover contaminantes da superfície e expor uma superfície fresca para análise por XPS. Empregou-se um feixe de iões positivos de césio a 12,5 kV para a análise por SIMS. A concentração de dopante calculada a partir dos dados de XPS e SIMS está resumida nas Tabelas 15 e 16 para os filmes tal como depositados e recozidos. Pode-se observar que uma característica preferida de filmes de prata biologicamente activos de acordo com a invenção é a presença de um dopante. Os dados de XPS e SIMS mostraram ainda que o dopante, que no presente caso foi oxigénio ou óxido de prata e oxigénio, não estava quimicamente ligado aos átomos de prata no filme tal qual. Além disso, o dopante, como oxigénio, estava incorporado em quantidades que excediam a solubilidade do sólido à temperatura ambiente na prata. O tamanho de grão de filmes tal como depositados e recozidos foi medido a partir de imagens obtidas com um microscópio electrónico de transmissão (TEM). Estes dados, reportados nas Tabelas 10 e 11, demonstram que os filmes de prata activos do ponto de vista antimicrobiano de acordo com a invenção possuem um tamanho médio de grão inferior a 200 nm. Os filmes activos, tal como depositados, tinham um tamanho médio de grão inferior a

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 56 cerca de 140 nm. Os filmes mais activos, tal como depositados, tinham um tamanho médio de grão inferior a 90 nm. Em adição, a microscopia electrónica de transmissão de alta resolução mostrou que o início da recristalização (Trec) foi a cerca de 90°C. O crescimento dos grãos destes filmes biologicamente activos, de grão fino, ocorreu a temperaturas bem abaixo de 0,33Tf onde Tf é o ponto de fusão da prata em graus K, em particular abaixo de 140°C. De um modo geral, a recristalização diminuiu a actividade antimicrobiana. Contudo, revestimentos com níveis superiores de óxido de prata (revestimentos 3 e 6) retiveram a actividade antimicrobiana após recozimento. Crê-se que os pinos de óxido constituem defeitos atómicos suficientes para reter a actividade antimicrobiana após recozimento. A análise por TEM indicou ainda que os filmes de prata biologicamente activos continham várias macias de crescimento. Por recozimento em ar a 140°C durante 90 minutos, estas macias de crescimento desapareceram e apareceram macias de recozimento. Estas últimas macias foram, contudo, o resultado de recuperação, recristalização e crescimento de grão que transformou o filme de prata num estado de menos energia. É evidentemente que estes filmes de prata depositados, em conjunto com as macias de crescimento associadas que sofreram este crescimento de grão, estavam num estado de maior energia. Assim, a presença destes defeitos anteriormente mencionados nos filmes tal como depositados é uma característica distintiva de revestimentos antimicrobianos de acordo com a presente invenção. As Figuras 1 e 2 são microfotografias de TEM que mostram os tamanhos de grão e as macias observados nos filmes de prata tal como depositados e recozidos, respectivamente. O potencial de repouso dos filmes de prata foi medido numa solução de hidróxido de potássio (KOH) um molar (1 M) utilizando um eléctrodo de calomelanos saturado (SCE) como eléctrodo de referência. As Tabelas 15 e 16 mostram que os filmes de prata exibiam comportamento antimicrobiano apenas quando o potencial de repouso era positivo. Não se observou actividade biológica quando o potencial de repouso era negativo.

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Tabela 14

Condições de crescimento para revestimentos antimicrobianos de prata depositados por pulverização por bombardeamento iónico Número de ID CONDIÇÕES DE CRESCIMENTO Composição do gás Pressão, Pa (mTorr) Potência (kW) 1 99% de Ar, 1 % de 0 1,3 (10) 0,10 2 99% de Ar, 1 % de 0 1,3 (10) 0,50 3 99% de Ar, 1% de 0 5,3 (40) 0,05 4 99% de Ar, 1% de 0 5,3 (40) 0,10 5 99% de Ar, 1 % de 0 5,3 (40) 0,50 6 80% de Ar, 20% de 0 5,3 (40) 0,10

Tabela 15

Características estruturais de revestimentos antimicrobianos de prata depositados por pulverização por bombardeamento iónico Número ID Tal como depositado das cond. de cresc. Tamanho de grão (nm) Concentração de dopante, % de 0 atómico Potencial de repouso, mV (vs SCE)1 Defeitos ZDIC (mm) 1 37 5,5 + 125 Macias crescimento de 9 2 148 0 -342 - 2 3 21 20,0* + 150 Macias crescimento de 10 4 19 8,0 + 135 Macias crescimento de 7 5 41 3,4 + 131 Macias crescimento de 9 6 22 58,0* + 146 - 8 Prata tal qual >200 0 -170 - <1 * como Ag20 1 estes valores estão sujeitos a variabilidade de ±20 mV - não medido 58 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

Tabela 16

Características estruturais de revestimentos antimicrobianos de prata recozidos Número ID Recozimento a 140°C, 90 minutos das cond. de cresc. Tamanho de grão (nm) Concentração de dopante, % de 0 atómico Potencial de repouso, MV (vs SCE)1 Defeitos ZDIC (mm) 1 91 - -6 Macias de recozimento 1 2 135 0 -224 Macias de recozimento 0 3 130 16,0* + 121 Macias de recozimento 10 4 73 0,8 + 33 Macias de recozimento 8 5 132 0,7 -29 Macias de recozimento 0 6 - 31,0* + 127 - 8 Prata tal qual >200 0 -170 - <1 * como Ag20 1 estes valores estão sujeitos a variabilidade de ±20 mV - não medido

Todas as publicações mencionadas neste fascículo são indicativas do nível de perícia dos peritos na arte aos quais esta invenção diz respeito.

Os termos e expressões presentes neste fascículo são utilizados como termos descritivos e não limitativos. Não há intenção, ao utilizar estes termos e expressões, de excluir equivalentes dos aspectos ilustrados e descritos, sendo reconhecido que o âmbito da invenção é definido e limitado apenas pelas reivindicações que se seguem.

Lisboa, í3. m. 102ύ

Por WESTAIM TECHNOLOGIES INC.

Claims

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 1/6 REIVINDICAÇÕES 1. Método de formação de um material antimicrobiano contendo um ou mais metais antimicrobianos, compreendendo o referido método: a criação de desordem atómica num material cristalino contendo um ou mais metais antimicrobianos sob condições que limitem a difusão para retenção da desordem atómica para proporcionar a libertação sustentada de átomos, iões, moléculas ou agregados de pelo menos um dos metais para um electrólito à base de álcool ou de água a uma taxa aumentada relativamente ao material no seu estado cristalino normalmente ordenado; e irradiação do material com uma forma de radiação de transferência de energia linear baixa, para libertar pelo menos um metal antimicrobiano numa concentração suficiente para proporcionar um efeito antimicrobiano localizado.
2. Método de acordo com a reivindicação 1 em que o metal antimicrobiano é seleccionado de entre o grupo que consiste em Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Bi, Zn, suas ligas e seus compostos.
3. Método de acordo com a reivindicação 2 em que o material é um pó ou uma folha de um ou mais dos metais antimicrobianos, e em que a desordem atómica é formada por trabalho a frio do pó ou da folha.
4. Método de acordo com a reivindicação 3 em que o material é um pó nanocristalino.
5. Método de acordo com a reivindicação 2 em que o material é formado na forma de um revestimento sobre um substrato por deposição de vapor sob condições que limitem a difusão durante a deposição e que limitem recozimento ou recristalização após a deposição.
6. Método de acordo com a reivindicação 5 em que o material é formado por evaporação sob vácuo, pulverização por bombardeamento iónico (sputtering), pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão (magnetron sputtering) ou revestimento iónico (ion plating).

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7. Método de acordo com a reivindicação 6 em que o material antimicrobiano é um revestimento compósito formado por deposição simultânea, sequencial ou reactiva de um metal antimicrobiano numa matriz com átomos ou moléculas de um material diferente para criar desordem atómica na matriz, sendo o referido material diferente depositado na forma de um ou mais membros seleccionado de entre o grupo que consiste em oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre ou halogéneo, absorvido ou aprisionado na matriz a partir da atmosfera da deposição de vapor; um óxido, nitreto, carbeto, boreto, halogeneto, sulfureto ou hidreto de um metal antimicrobiano; e um óxido, nitreto, carbeto, boreto, halogeneto, sulfureto ou hidreto de um metal inerte biocompatível seleccionado de entre o grupo que consiste em Ta, Ti, Nb, V, Hf, Zn, Mo, Si e AI.
8. Método de acordo com a reivindicação 7 em que o metal antimicrobiano é prata e o referido material diferente é um ou ambos de óxido de prata e átomos ou moléculas contendo oxigénio aprisionados ou absorvidos na matriz a partir da atmosfera da deposição de vapor.
9. Método de acordo com a reivindicação 5 em que o revestimento é formado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão (magnetron sputtering) em condições tais que a razão entre a temperatura da superfície a ser revestida e o ponto de fusão do material antimicrobiano a ser depositado, em graus K, é inferior a cerca de 0,5, e a pressão do gás de trabalho é superior a cerca de 1,3 Pa (10 mT).
10. Método de acordo com a reivindicação 7 em que o revestimento é formado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão (magnetron sputtering) em condições tais que a razão entre a temperatura da superfície a ser revestida e o ponto de fusão do material antimicrobiano a ser depositado, em graus K, é inferior a cerca de 0,5, e a pressão do gás de trabalho é superior a cerca de 1,3 Pa (10 mT).
11. Método de acordo com a reivindicação 8 em que o revestimento é formado por pulverização por bombardeamento iónico em magnetrão (magnetron sputtering) em condições tais que a razão entre a temperatura da superfície a ser revestida e o ponto de fusão do material antimicrobiano a ser 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 3/6

depositado, em graus K, é inferior a cerca de 0,5 e a pressão do gás de trabalho é superior a cerca de 1,3 Pa (10 mT).
12. Método de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 6, em que a forma de radiação é seleccionada de entre raios gama, beta e x.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 6, em que a fonte de radiação é radiação gama, utilizada numa dose superior a cerca de 1 Mrad.
14. Método de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 6, em que o material antimicrobiano a ser irradiado é orientado numa posição substancialmente perpendicular em relação à radiação incidente.
15. Método de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 6, em que o material é colocado adjacente a um material dieléctrico durante a irradiação.
16. Método de acordo com a reivindicação 1, 3 ou 6, em que o material é ensanduichado entre superfícies de óxido de silício durante a irradiação.
17. Material antimicrobiano de grão fino, compreendendo: um ou mais metais antimicrobianos, ou suas ligas ou compostos, na forma de um pó cristalino de grão fino, possuindo um tamanho de grão inferior a 200 nm, caracterizado por desordem atómica suficiente para que o material, em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água, proporcione uma libertação sustentada de átomos, iões, moléculas ou agregados contendo pelo menos um metal, numa concentração suficiente para proporcionar um efeito antimicrobiano localizado, em que o metal antimicrobiano é formado numa matriz com átomos ou moléculas de um material diferente, sendo o material diferente seleccionado de entre metais inertes biocompatíveis, oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre, halogéneo e óxidos, nitretos, carbetos, boretos, sulfuretos e halogenetos de um ou de ambos do metal antimicrobiano e do metal inerte biocompatível.
18. Material antimicrobiano de acordo com a reivindicação 17, em que o metal antimicrobiano é seleccionado de entre o grupo que consiste em Ag,

84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 4/6 Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Bi, e Zn ou uma sua liga ou um seu composto, e em que o metal inerte biocompatível é seleccionado de entre o grupo que consiste em Ta, Ti, Nb, B, Hf, Zn, Mo, Si e AI.
19. Material antimicrobiano de acordo com a reivindicação 18, em que o metal antimicrobiano é seleccionado de entre Ag, Au ou Pd, e em que o metal inerte biocompatível é seleccionado de entre Ta, Ti ou Nb.
20. Material antimicrobiano de acordo com a reivindicação 17, compreendendo prata metálica substancialmente pura, óxido de prata e átomos de oxigénio aprisionados ou absorvidos.
21. Material antimicrobiano de acordo com a reivindicação 17, 18, 19 ou 20, na forma de um pó nanocristalino possuindo um tamanho de grão inferior a cerca de 20 nm, ou na forma de um pó de grão fino possuindo um tamanho de grão inferior a cerca de 140 nm.
22. Material antimicrobiano de acordo com a reivindicação 17, em que o metal antimicrobiano é prata, ou uma sua liga ou um seu composto, numa forma cristalina, e em que o material é caracterizado por possuir um potencial de repouso positivo, quando medido contra um eléctrodo de referência de calomelanos saturado, em hidróxido de potássio 1 M, e possuindo uma razão entre a sua temperatura de recristalização e o seu ponto de fusão, em graus K, (Trec/Tf), inferior a 0,33, e que, em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água, liberta átomos, iões, moléculas ou agregados contendo prata, numa base sustentada, numa concentração suficiente para proporcionar um efeito antimicrobiano localizado.
23. Material de acordo com a reivindicação 22, em que o material é ainda caracterizado por a razão entre a sua temperatura de recristalização e o seu ponto de fusão, em graus K, (Trec/Tf), ser inferior a cerca de 0,3.
24. Material de acordo com a reivindicação 22, em que o material é ainda caracterizado por possuir uma temperatura de recristalização inferior a cerca de 140°C. 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ

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25. Material de acordo com a reivindicação 24, em que o material é ainda caracterizado por possuir um tamanho de grão inferior a cerca de 200 nm, ou em que o material é ainda caracterizado por possuir um tamanho de grão inferior a cerca de 140 nm, e.g. inferir a 90 nm.
26. Material de acordo com a reivindicação 25, na forma de um pó nanocristalino.
27. Material de acordo com a reivindicação 26, na forma de (a) prata metálica substancialmente pura, ou (b) uma mistura de prata metálica substancialmente pura e óxido de prata, ou (c) prata metálica substancialmente pura e átomos ou moléculas de oxigénio absorvidos, aprisionados ou reagidos, e opcionalmente também incluindo óxido de prata.
28. Método de produção de um material antimicrobiano de grão fino, caracterizado por: deposição de um ou mais metais antimicrobianos numa matriz com átomos ou moléculas de um material diferente, na forma de um pó, por deposição de vapor sobre um substrato arrefecido, para proporcionar um material cristalino possuindo desordem atómica tal que o pó, em contacto com um electrólito à base de álcool ou de água, proporciona uma libertação sustentada de iões, átomos, moléculas ou agregados de pelo menos um dos metais antimicrobianos para o electrólito à base de álcool ou de água, numa concentração suficiente para proporcionar um efeito antimicrobiano localizado, em que o material diferente é seleccionado de entre o grupo que consiste em metais inertes biocompatíveis, oxigénio, azoto, hidrogénio, boro, enxofre, halogéneos, e óxidos, nitretos, carbetos, boretos, sulfuretos e halogenetos de cada um ou de ambos do metal antimicrobiano ou do metal inerte biocompatível.
29. Método de acordo com a reivindicação 28, em que o metal antimicrobiano é seleccionado de entre o grupo que consiste em Ag, Au, Pt, Pd, Ir, Sn, Cu, Sb, Bi e Zn ou ligas ou compostos de um ou mais destes metais, e em que o metal inerte biocompatível é seleccionado de entre o grupo que 84 304 ΕΡ 0 729 302/ΡΤ 6/6 consiste em Ta, Ti, Nb, B, Hf, Zn, Mo, Si e AI ou ligas ou compostos de um ou, mais destes metais.
30. Método de acordo com a reivindicação 29, em que o metal antimicrobiano é seleccionado de entre Ag, Au e Pd, e em que o metal inerte biocompatível é seleccionado de entre Ta, Ti e Nb.
31. Método de acordo com a reivindicação 30, em que é incluído oxigénio na atmosfera de gás de trabalho durante a deposição de vapor de modo que átomos ou moléculas de oxigénio são aprisionados ou absorvidos na matriz.
32. Método de acordo com a reivindicação 31, em que o metal antimicrobiano que é depositado é prata metálica substancialmente pura ou óxido de prata e em que pode estar incluído oxigénio na atmosfera de gás de trabalho de modo que o material depositado inclui prata metálica substancialmente pura, e um ou ambos de óxido de prata e átomos ou moléculas de oxigénio aprisionados ou absorvidos.
33. Método de acordo com a reivindicação 30, 31 ou 32, em que o material é depositado na forma de um pó de grão fino possuindo um tamanho de grão inferior a cerca de 200 nm, preferivelmente inferior a 140 nm, e.g. um pó nanocristalino possuindo um tamanho de grão inferior a cerca de 20 nm.

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