Procedimiento de deposición de plasma de iones por arco catódico para producir un revestimiento de metal/óxido de metal antimicrobiano en un sustrato,

que comprende el posicionamiento de un sustrato seleccionado de entre un ánodo y un c átodo d iana, co mprendiendo dicha di ana u n metal io nizable, introduciendo gas de o xígeno en un a cámara de vacío que aloja el cátodo diana y el s ustrato, en el que la cámara se presuriza a v alores comprendidos entre 0,0133322 Pa (0,1 mT orr) y 3,99966 Pa (30 mT orr), y produciendo una descarga de arco entre el ánodo y el cátodo diana, pudiéndose controlar la velocidad del arco de forma variable para producir partículas en el intervalo commprendido entre 1 nm y 50 micrones; caracterizado porque el movimiento del sustrato hacia la d iana o lejos d e la misma se a justa en u n interval o compre ndido entre 2, 54 cm (1 pulg ada) y 127 c m (50 pulg adas) durante u n tiempo pre determinado a u na temper atura comprendida entre 25°C y 75° C dura nte la descar ga del arco par a depositar un revestimiento antimicrobiano adherente y de alta densidad con un espesor comprendido entre 50 nm y 5 micrones en el sustrato

La presente solicitud reivindica los derechos de la solicitud provisional US con nº de serie 60/762.769 presentada el 27 de enero de 2006, la solicitud provisional US con nº d e serie 60/763.262 presentada el 30 de enero de 2006, la solicitud provisional US co n nº de seri e 60/776.537 presentada el 25 de febrero d e 2006 y la s olicitud provisional US con nº d e serie 6 0/779.917 presentada el 6 de ma rzo de 2 006, cu yas d ivulgaciones se i ncorporan com o referencia. La presente solicitud es un a solicitud de co ntinuación en parte de la s olicitud de pat ente US con nº de serie 10/741.015 presentada el 18 de diciembre de 2003, la cual reivindica los derechos de la solicitud provisional US con nº de serie 60/434.784 presentada el 18 de diciembre de 2002.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a procedimientos de deposición de plasma de iones por arco catódico para preparar revestimientos modificados de metal útiles para formar una superficie antimicrobiana en los dispositivos y materiales usados en aplicaciones médicas. En particular, la invención se refiere a un procedimiento para depositar plata (Ag), y otr os metal es antimicr obianos, o com binaciones d e l os mismos e n c ondiciones s umamente c ontroladas, p ara formar revesti mientos a ntimicrobianos q ue presenta n un a adh esión mejor ada y man tienen su acti vidad dura nte periodos prolongados.

Antecedentes

Son bienconocidas las propiedades germicidas de los metales, tales como la plata, el cinc, el niobio, el tantalio, el hafnio, el circo nio, el titan io, el cromo, el ní quel, el cobr e, el plati no y el oro. De todos estos metales , la plata, e n forma de iones o de c ompuestos, es p osiblemente el m etal a ntimicrobiano más co nocido y util izado. La plata elemental presenta algunos efectos antimicrobianos pero, en general, es demasiado poco reactiva para la mayoría de los usos antimicrobianos. Una forma oxidada de la plata se considera más activa como agente antimicrobiano, tal como indica la observación de que, al tratar óxidos de plata con pintura y tinta, los mismos reducen su reactividad y su solubilidad.

Se han llevado a cabo intentos de mejorar la reactividad de la plata mediante el uso de óxidos de platay de combinaciones de plata con otros materiales mediante procedimientos químicos aceptados basados en soluciones. La patente US nº 4.828.832 describe el uso de soluciones metálicas de sal de plata, tales como el nitrato de plata acuoso en combinación con un agente oxidante, tal como el peróxido de benzoilo, para tratar infecciones cutáneas.

La patente US nº 5.824.267 da a conocer la fijación de la superficie de un artículo de plástico con partículas de metal de plata y partículas de metal base o cerámica para conferir propiedades antibacterianas a dicho artículo de plástico. Las partículas de metal de plata extremadamente finas se obtienen mediante deposición química a partir de una solución de sal de plata acuosa.

Aunque l os pr ocedimientos de so lución para ge nerar partículas de plata permit en pr oporcionar plata con acc ión antimicrobiana, existe poco control de la estructura de las p artículas de p lata r esultantes, d e ma nera que l as aplicaciones de estos proc edimientos so n limitad as. Ade más, algu nas especies i ónicas, tales como el nitrato d e plata acuoso, son demasiado reactivas para la mayoría de las aplicaciones porque pueden irritar la piel, por lo qu e deben controlarse y monitorizarse detenidamente. Otro de los problemas de la química basada en soluciones es el desarrollo d e combinaciones establ es q ue no g eneren su bproductos dañinos. El tiem po d e co nservación d e lo s iones de plata ligados en soluciones de pastas, pinturas, polímeros o geles suele ser breve, en parte debido a las reacciones adversas con diversos componentes que pueden tener lugar en las soluciones a base de agua.

Existe u na cl ara n ecesidad de disponer de s uperficies antimicr obianas ca paces de g enerar una l iberación prolongada de ion es de m etal a ntimicrobianos. Un a superficie co n la cap acidad de g enerar una liberación prolongada de iones a ntimicrobianos sería especi almente útil en ve ndas y ve ndajes para her idas, en sutur as quirúrgicas, catéteres y otros dispositivos médic os, implantes, prótesis , aplicaciones denta les y regeneración d e tejidos. Otros dispositivos que también se beneficiarían de la liberación prolongada de materiales antimicrobianos serían los instrumentos y superficies médicos, las superficies de restaurantes, las máscaras faciales, las prendas de vestir, los pomos de las puertas y demás fijaciones, las piscinas, las bañeras para hidromasaje, los filtros de agua potable, l os si stemas de ref rigeración, los materia les porosos h idrófilos, los h umidificadores y l os sistemas de tratamiento del aire.

En la p atente US nº 4.88 6.505, se d escribe un procedimiento para generar un a li beración pro longada d e io nes metálicos. Según dicho procedimiento, un dispositivo se re viste con u n primer metal, tal como pl ata y un segundo metal, tal como platino conectado al primer metal mediante un conmutador. La presencia de los metales de plata y platino en presencia de fluidos corporales da como resultado una acción galvánica cuyo objetivo es la liberación o descarga de iones de plata. La liberación de iones se controla con el conmutador, que se maneja desde fuera del dispositivo.

**(Ver fórmula)**

La técnica de aplicación de una corriente a un dispositivo médico o apósito revestido de plata es también el objeto de las p atentes US nº 4.219 .125 y nº 4.41 1.648. Au nque el uso de c onmutadores e xternos o de una corri ente eléctrica externa puede potenciar la tasa de liberación de iones metálicos, dichos conmutadores o corrientes podrían no resultar prácticos en algunas aplicaciones.

La patente US nº 6.365.220 describe un procedimiento para fabricar una superficie antimicrobiana que proporciona una liberación prolongada de iones antimicrobianos sin necesidad de una corriente eléctrica externa que mantenga la liberación. Según la divulgación, las capas múltiples de películas metálicas delgadas se depositan en un sustrato mediante un proceso de bombardeo o evaporación. Al utilizar combinaciones de metales diferentes para las distintas capas, y al emplear técnicas de grabado para raspar o dar textura a la superficie de las capas, pueden generarse interfaces de microcap as múltiples. Dichas interfaces m últiples, al quedar expuestas a los flu idos corpora les, proporcionan la liberación de iones mediante efectos galvánicos y no galvánicos.

La p atente US nº 5.837.2 75 da a co nocer asimismo unos revestimie ntos antimicrobianos q ue proporcionan una liberación prolongada de iones antimicrobianos. Los revestimientos se preparan con una técnica de bombardeo que emplea parámetros es pecíficos de d eposición. L os rev estimientos s e d escriben c omo pelícu las de metal q ue muestran un "desorden atómico" que es necesario para la liberación prolongada de iones metálicos.

Se afirma qu e los cristal es aisla dos ordenados d e tetróxid o de tetrapl ata (Ag 4O4) son útiles c omo ag entes antimicrobianos para tratar enfermedades de la piel (patente US nº 6.258.385). Sin embargo, una composición de tales caracterí sticas sólo es práctica p ara su uso tópic o, y no s e h a demostra do que ten ga c apacidad par a proporcionar una liberación prolongada de material antimicrobiano durante un periodo prolongado (por ejemplo, siete días) sin que se tenga que volver a aplicar.

La deposición de material antimicrobiano suele estar limitada a un procedimiento de entre tres distintos para producir revestimientos de pl ata y de ó xido de plata. C ada uno d e estos procedimientos adolece de importa ntes inconvenientes y n inguno de ellos s e ha desarrollado para pro ducir d e forma eficaz películ as a ntimicrobianas altamente adherentes y distribuidas uniformemente en las superficies de dispositivos e instrumentos médicos. Los procedimientos utilizados habitualmente por los expertos en la materia, tales como el bombardeo, la inmersión o la deposición asistida por haz de iones, permiten fabricar revestimientos con una adhesión limitada a sustratos flexibles

o dispositivos elásticos. En ocasiones, son necesarias capas adicionales para aumentar la adhesión, lo que supone mucho tiempo de procesamiento.

La deposición de materiales metálicos en un sustrato mediante un arco catódico en un vacío es bien conocida en la técnica. En comparación con otros procedimientos de deposición... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de deposición de plasma de iones por arco catódico para producir un revestimiento de metal/óxido de metal antimicrobiano en un sustrato, que comprende el posicionamiento de un sustrato seleccionado de entre un ánodo y un c átodo d iana, co mprendiendo dicha di ana u n metal io nizable, introduciendo gas de o xígeno en un a cámara de vacío que aloja el cátodo diana y el sustrato, en el que la cámara se presuriza a valores comprendidos entre 0,0133322 Pa (0,1 mTorr) y 3,99966 Pa (30 mTorr), y produciendo una descarga de arcoentre el ánodo y el cátodo diana, pudiéndose controlar la velocidad del arco de forma variable para producir partículas en el intervalo commprendido entre 1 nm y 50 micrones; caracterizado porqueel movimiento del sustrato hacia la diana o lejos de la misma se a justa en u n interval o compre ndido entre 2, 54 cm (1 pulg ada) y 127 c m (50 pulg adas) durante u n tiempo pre determinado a u na temper atura comprendida entre 25°C y 75° C dura nte la descar ga del arco par a depositar un revestimiento antimicrobiano adherente y de alta densidad con un espesor comprendido entre 50 nm y 5 micrones en el sustrato.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la potencia al arco es controlada externamente mediante un único suministro de potencia variable o mediante por lo menos dos suministros de potencia variable independientes fijados en posiciones opuestas al cátodo diana.

3. Procedimiento segú n l a re ivindicación 2, en e l q ue la potenc ia al ar co se ajust a entre 12 y 60 voltios que proporcionan entre 5 y 500 amperios durante la deposición de un revestimiento de 100 a 200 nm en el sustrato.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el metal ionizable es un metal seleccionado de entre el grupo constituido por plata, oro, platino, cobre, tantalio, titanio, circonio, hafnio y zinc.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el sustrato comprende un polímero o cerámica.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que el polímero es PEEK o polietileno.

7. Película antimicrobiana de Ag/AgO muy adherente depositada por el pro cedimiento según la reivindicación 1 en un sustrato de polímer o o d e metal en e l que la ve locidad d el arc o e stá control ada de ma nera que e l Ag/AgO impregne el s ustrato de met al hasta una profundidad de 10 nm o im pregne e l sustrato del polímero hasta una profundidad de 100 nm.

8. Película antimicrobiana de Ag/AgO según la reivindicación 7, en la que el sustrato de metal es titanio, acero , cromo, circonio, níquel, combinaciones y aleaciones de los mismos.

9. Película antimicrobiana de Ag/AgO según la reivindicación 7, en la que el sustrato de polímero es polipropileno, poliuretano, EPTFE, PTFE, poliimida, poliéster, PEEK, UHMWPE, o nailon y combinaciones de los mismos.

10. Procedimiento segú n la r eivindicación 1, q ue com prende asimismo la monitorización de la c antidad de plata depositada en la película en relación con la distancia del sustrato a la diana, en el que la actividad antimicrobiana aumentada de la película se correlaciona con un descenso en la proporción de plata/óxido de plata en la película.

11. Procedimiento seg ún la r eivindicación 10, qu e com prende asimismo el a juste de l a vel ocidad d el arc o y la monitorizacion del tamaño de las partículas de plata/óxido de plata depositadas, en el que un aumento en el número de macropartículas aumenta la actividad antimicrobiana de la película.

12.Dispositivo médico revestido con una película de Ag/AgO antimicrobiana producido mediante el procedimiento según la reivindicación 1.

13. Dispositivo médico según la reivindicación 12, que comprende un sustrato de malla revestido con una película de Ag/AgO antimicrobiana producida por el procedimiento según la reivindicación 1.

14.Dispositivo según la reivindicación 13, en el que el sustrato de malla es un saco demalla revestido con dicha película antimicrobiana.

15. Dispositivo según la reivindicación 13, en el que el sustrato de malla es un metal, polímero o cerámica.

16. Dispositivo según la reivindicación 14, en el que el saco de malla comprende un polímero biodegradable sobre el cual está depositada la película antimicrobiana.