可植入人或動物體內的裝置的表層的製備方法
2023-10-18 10:13:39 2
可植入人或動物體內的裝置的表層的製備方法
【專利摘要】本發明的目的是一種由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、或氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷基超合金製成的裝置的表層製備方法；所述裝置可植入人或動物體內，並與由相同材料製成的體外部分相連接，特別是用於牙科和矯正外科移植物。該可植入裝置因而做如下處理：將所述裝置的至少一部分表層暴露於包含氫氟酸、磷酸、至少一種表面活性劑物質和水的溶液，暴露須持續一段時間並滿足一定條件以使植入物的表層達到預期的表層粗糙度和自產生表層二氧化鈦的生成，保持裝置的結構完整性，且將裝置尺寸的變化控制在百分之一以內。經過處理的裝置表層用軟化水清洗和超聲波波處理以防止金屬病現象的發生。與植入到骨中的裝置互補的骨的其他部分附著了小於20納米的礦物微量元素的納米顆粒及特別是99.9％純度的銀，這種銀有自潔功能並可在不使用粘合劑的情況下附著於經上述方法處理過的表層。
【專利說明】可植入人或動物體內的裝置的表層的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及牙科和矯形外科植入領域，特別是用於人或動物體內的牙科和/或矯形外科裝置的表層的製備方法。
[0002]植入物由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷基超合金製成。
[0003]這樣，由於它具有生物相容性及特別的硬度，可以用最優的方式替代缺失部分，例如牙齒。
[0004]一旦被植入骨骼中，起根基作用的固定植入物的裝置部分和骨骼融為一體，要能夠成為一體，在骨骼和牙科植入物表層之間形成一種直接的連接，不僅是功能水平，而且是結構水平。
[0005]確實，良好的骨結合是牙科和矯形外科植入成功的基礎。
【背景技術】
[0006]如上所述，通過手術將裝置成功植入活體骨骼主要依賴於在接觸的表層，即假體和宿主骨骼之間獲得並保持持久的結合。
[0007]眾所周知，由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、或氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷甚超合金製成的植入物的骨結合也依賴於成骨細胞在矯形外科植入物的表層的植入，即擴散。
[0008]另外，研究表明，相對於平滑表面，這些細胞更容易附著於粗糙或多孔的表面。
[0009]一些現有技術的實施例描述於文件US7901462、US20040167632、US5571188、US5876453、US6969474、US7501073、US8221499、US8221639、US8251700。
[0010]上述文件提供了可植入的裝置的表層製備方法，以用酸，一般為氫氟酸，侵蝕的方式來產生多孔的納米級表層並便於上述的移植物植入。
[0011]US20040167632通過如下方式用以獲得一種納米粗糙度級別的表層(以利於植入後的骨組織生長):
[0012]-所述的金屬植入物的表層的至少一部分暴露在一種溶液下，所述溶液包含
[0013]-至少一種氟化物鹽，
[0014]-至少一種酸，(選自由鹽酸、硝酸、硫酸、乙酸、乳酸、高氯酸、草酸、酒石酸、磷酸及它們的混合物組成的組)和
[0015]-水。
[0016]暴露持續一段時間並在一定條件下，以足以使植入物具有微米或納米級的表面粗糙度和二氧化鈦的新生，以利於骨結合併保持可植入的裝置的結構完整性。
[0017]接下來，清潔暴露在侵蝕溶液下的至少表層處理部分和金屬部件。
[0018]然後進行可植入裝置的乾燥。
[0019]除了上述溶液，該方法也可以使用硫酸鹽。
[0020]上述方法及現有技術普遍存在的問題基於兩個方面:
[0021]-第一方面涉及所獲得的最優表面。表面粗糙度的改進與可控以及表層二氧化鈦的生成的改善是非常必要的；
[0022]-第二方面涉及處理過程結束時完善的清潔程序。僅有多孔的表面是不夠的，完全清潔以及沒有金屬殘留也是非常必要的。
【發明內容】
[0023]本發明的第一個目的是公開了一種在剛性應用程式下，使用酸與表面活性劑的特定而精確比例的混合物獲得的用於牙科或矯形外科的可植入裝置表層製備的改進方法。按此方式，可得到能植入人體或動物骨骼的裝置，其具有納米級的表面粗糙度和自產生的表面氧化物包衣，以促進骨組織的接納和生長或對合情況，以保持裝置的結構完整性。
[0024]本發明的第二個目的是在所述並要求保護的處理結束時獲得完全清潔的表層。
[0025]其優點很明晰:
[0026]-一旦植入宿主骨骼，完善的表層製備有利於骨組織植入牙科或矯形外科用的植入物植入；
[0027]-完善的表層清潔防止了不良金屬成分或操作殘留物暴露於骨結構或相鄰組織，以及防止非粘合金屬的釋放現象；另外
[0028]-完善的表層清潔確保了對可能的包衣步驟提供改善的操作條件，同樣確保了抗菌和抗微生物物質的妥善加入；
[0029]-可將由此獲得的表層或至少一部分表層浸入抗微生物和/或抗菌物質中，例如純度99%的膠體銀；覆蓋層附著於經處理的表層，不需要粘合劑，就確保了所述的性質。
[0030]所述目的和優點均通過牙科或矯形外科可植入裝置的表層製備方法實現，本發明主題的特徵將在下面報告的權利要求中呈現。
[0031]該特徵和其他特徵將更為清楚地描述在接下來的幾個實施方式中。
【具體實施方式】
[0032]本方法提供操作一種用於醫療或矯形外科的裝置，該裝置可植入人或動物骨骼，例如，但不限於，牙科或矯形外科假體。
[0033]本方法適用於由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、或氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷基超合金製成的植入物。
[0034]本方法適用於可能已經經過前期處理如噴砂的、用於醫療或矯形外科的植入物。
[0035]根據一項實施方案，本方法要求將用於醫療或矯形外科的植入物的至少一部分浸入一種溶液，該溶液包含:
[0036]a.氫氟酸；
[0037]b.磷酸；
[0038]c.至少一種表面活性劑物質；
[0039]d.水。
[0040]暴露持續一段時間並在一定條件下，以使植入物的表層具有預期的表面粗糙度，並促進自產生的表面氧化物的生成，同時保持裝置的結構完整性。
[0041]溶液中的上述兩種酸的存在能促進表層的粗糙度達到合適的水平並促使自產生表層氧化物的生成(如由鈦製成的植入物情況下的二氧化鈦)，同時，表面活性劑的存在則改善了潤溼性並促進溶液中其他物質的混合。
[0042]至少一部分植入物在上述溶液中浸入2至10分鐘的時間。
[0043]根據一種實施方案，本方法另外要求超聲波清洗的應用，這是處理的一項基本部分。
[0044]至少要於上述水-酸-表面活性劑溶液中浸潰結束的時候使用超聲波。
[0045]在此情形，暴露後，在所述溶液中進行如下步驟:
[0046]-將至少一部分經處理的表層浸入蒸餾水；
[0047]-對經上述浸入處理後的植入物應用超聲波，超聲波頻率範圍是22至35千赫，並且超聲波的使用時間在5至10分鐘之間。
[0048]重複幾次上述超聲波應用，每次應用結束後用流水衝洗植入物。
[0049]用蒸餾的軟化水衝洗能去除在裝置表層沒有很好地附著的二氧化鈦和其他金屬，防止金屬病現象的發生。
[0050]根據進一步的實施方案，本方法要求在至少包含水和碳酸氫鈉的溶液中完成衝洗。
[0051]這之後是後續的乾燥程序。
[0052]根據進一步的實施方案，為了去除尤其是在可植入裝置中適於聯接其他額外的骨用裝置(例如用於牙科假體的固定座)的螺紋狀(中空)內部部件中產生的操作殘渣或附著的塵土，本方法要求甚至在已經描述過的於酸-水-表面活性劑溶液中浸入過程之前進行超聲波清潔。
[0053]特別地，要求至少要對在蒸餾水中處理的表層進行浸入和對所述浸潰過的植入物進行超聲波應用；所述的超聲波頻率範圍在22至35千赫。
[0054]根據進一步的實施方案，在乾燥過程結束後，將至少一部分植入物浸入純度99.9%的膠質銀溶液中，以1000至10000PPM的範圍，以小於20納米的納米顆粒形式；浸入持續少於30秒。
[0055]然後將經浸入處理的植入物在低於100°C的溫度下乾燥。
[0056]至少一部分植入物在上述溶液中浸潰，歷時2至10分鐘。
[0057]根據一種變通的實施方案，銀沉積可通過真空沉積方法/植入物(物理氣相沉積)實現。
[0058]方法實施例
[0059]取由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷基超合金製成的牙科或矯形外科用裝置，所述裝置可利用前述系統例如噴砂等處理或不處理。
[0060]將植入物在蒸餾水中清洗，之後將其置於Pyrex容器和超聲波槽中，該超聲波槽能發射22至35千赫頻率的超聲波。
[0061]然後用流動的水衝洗。
[0062]在Pyrex容器中引入包含氫氟酸、磷酸、至少一種表面活性劑和水的溶液的溶液。
[0063]磷酸濃度為5-10 %，氫氟酸濃度為1-7 %。
[0064]將植入物放入溶液，隨後使它們相互作用2至10分鐘。
[0065]移出植入物並用流動的水衝洗。
[0066]在Pyrex容器中注入蒸餾軟化水，並至少將先前經處理過的那部分浸入溶液。
[0067]施加22-35千赫的超聲波5至10分鐘。
[0068]操作重複幾次，每次操作都衝洗。
[0069]最後用碳酸氫鈉和水的溶液衝洗。
[0070]放在經消毒的瓷盤上乾燥。
[0071]將經處理的植入物可能受到侵襲的部分浸入具有自潔性的純度99.9%的膠質銀溶液中，以百分比為1000至10000PPM的範圍。浸潰持續幾秒，優選在30秒內。
[0072]萃取並在最高100°C的溫度下乾燥。
[0073]分析和結果
[0074]按照UNI EN ISO 10993-5:2009和ISO 10993-12:2012所進行的實驗方法的目的是根據上面所記述的過程實施例中經處理的植入物。
[0075]實驗方法說明如下:使細胞在培養板上生長到基本形成融合的單層。每個樣本需要製備3個細胞培養板。另外，製備3個培養板以用作陰性對照，3個用作陽性對照，3個用作提取液對照。在需用樣本處理的培養板上，吸出培養基並用樣本提取液代替。在用提取物孵育24和48小時後，用顯微鏡檢查細胞培養情況，並對可能存在的由樣本提取液引起的細胞毒性影響進行評價。
[0076]獲得如下結果:在孵育24和48小時後，對細胞進行顯微鏡檢查，和指示的正常形態相比，定性評估未發現溼著差異。
【權利要求】
1.用於牙科或矯形外科的植入物表層的製備方法，該植入物由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、或氧化鋯/氧化鋁化合物、醫用不鏽鋼以及醫用鈷基超合金製成；該方法賦予所述植入物的表層納米級粗糙度以促進植入之後的骨組織生長；該方法的特徵在於，上述植入物的至少一部分表層暴露在一種溶液中，該溶液包含: a.氫氟酸； b.磷酸； c.至少一種表面活性劑物質； d.水； 所述暴露持續一段時間並在一定條件下，以足以使植入物表面具有所需的表面粗糙度，並保持牙科或矯形外科植入物的結構完整性。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在上述溶液中暴露後，將所述的經處理的表層浸入蒸餾水並在所述植入物浸入後繼而應用超聲波；超聲波頻率範圍為22至35千赫並且應用的時長為5至10分鐘。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，重複操作超聲波幾次，每次超聲波應用之後用流水衝洗植入物。
4.如權利要求1和2任一項所述的方法，其特徵在於，在至少包含水和碳酸氫鈉的溶液中衝洗完成後進行乾燥。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在所述的溶液中進行所述的暴露之前，至少將要經處理的表層浸入蒸餾水，並對浸入後的所述植入物應用超聲波；所述超聲波頻率範圍為22至35千赫。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，溶液中的所述磷酸所佔的百分比在5至10%之間。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，溶液中的所述氫氟酸所佔的百分比在I至7%之間。
8.如權利要求1至4任一項所述的方法，其特徵在於，在乾燥步驟結束時，將至少一部分植入物浸入純度99%的膠體銀溶液中，區間在1000至10000PPM之間，以小於20納米的納米顆粒形式，浸入時間少於30秒。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，在低於100°C的溫度下對浸入的植入物乾燥。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，至少一部分植入物在所述溶液中浸入2至10分鐘。
【文檔編號】A61L27/50GK104434539SQ201410566363
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月12日 優先權日:2013年9月13日
【發明者】克裡斯蒂亞諾·烏戈·奇蘭尼 申請人:克裡斯蒂亞諾·烏戈·奇蘭尼, 卡洛·博羅茲諾, 富裡奧·魯傑裡