可植入人或動(dòng)物體內(nèi)的裝置的表層的制備方法
【專利摘要】本發(fā)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(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷基超合金制成的裝置的表層制備方法；所述裝置可植入人或動(dòng)物體內(nèi)，并與由相同材料制成的體外部分相連接，特別是用于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于包含氫氟酸、磷酸、至少一種表面活性劑物質(zhì)和水的溶液，暴露須持續(xù)一段時(shí)間并滿足一定條件以使植入物的表層達(dá)到預(yù)期的表層粗糙度和自產(chǎn)生表層二氧化鈦的生成，保持裝置的結(jié)構(gòu)完整性，且將裝置尺寸的變化控制在百分之一以內(nèi)。經(jīng)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(xiàn)象的發(fā)生。與植入到骨中的裝置互補(bǔ)的骨的其他部分附著了小于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，這種銀有自潔功能并可在不使用粘合劑的情況下附著于經(jīng)上述方法處理過的表層。
【專利說明】可植入人或動(dòng)物體內(nèi)的裝置的表層的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及牙科和矯形外科植入領(lǐng)域，特別是用于人或動(dòng)物體內(nèi)的牙科和/或矯形外科裝置的表層的制備方法。
[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(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷基超合金制成。
[0003]這樣，由于它具有生物相容性及特別的硬度，可以用最優(yōu)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(jié)構(gòu)水平。
[0005]確實(shí)，良好的骨結(jié)合是牙科和矯形外科植入成功的基礎(chǔ)。

【背景技術(shù)】
[0006]如上所述，通過手術(shù)將裝置成功植入活體骨骼主要依賴于在接觸的表層，即假體和宿主骨骼之間獲得并保持持久的結(jié)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(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷甚超合金制成的植入物的骨結(jié)合也依賴于成骨細(xì)胞在矯形外科植入物的表層的植入，即擴(kuò)散。
[0008]另外，研究表明，相對(duì)于平滑表面，這些細(xì)胞更容易附著于粗糙或多孔的表面。
[0009]一些現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例描述于文件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制備方法，以用酸，一般為氫氟酸，侵蝕的方式來產(chǎn)生多孔的納米級(jí)表層并便于上述的移植物植入。
[0011]US20040167632通過如下方式用以獲得一種納米粗糙度級(jí)別的表層(以利于植入后的骨組織生長(zhǎng)):
[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(xù)一段時(shí)間并在一定條件下，以足以使植入物具有微米或納米級(jí)的表面粗糙度和二氧化鈦的新生，以利于骨結(jié)合并保持可植入的裝置的結(jié)構(gòu)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]然后進(jìn)行可植入裝置的干燥。
[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(xiàn)有技術(shù)普遍存在的問題基于兩個(gè)方面:
[0021]-第一方面涉及所獲得的最優(yōu)表面。表面粗糙度的改進(jìn)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(jié)束時(shí)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(fā)明內(nèi)容】

[0023]本發(fā)明的第一個(gè)目的是公開了一種在剛性應(yīng)用程序下，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于牙科或矯形外科的可植入裝置表層制備的改進(jìn)方法。按此方式，可得到能植入人體或動(dòng)物骨骼的裝置，其具有納米級(jí)的表面粗糙度和自產(chǎn)生的表面氧化物包衣，以促進(jìn)骨組織的接納和生長(zhǎng)或?qū)锨闆r，以保持裝置的結(jié)構(gòu)完整性。
[0024]本發(fā)明的第二個(gè)目的是在所述并要求保護(hù)的處理結(jié)束時(shí)獲得完全清潔的表層。
[0025]其優(yōu)點(diǎn)很明晰:
[0026]-一旦植入宿主骨骼，完善的表層制備有利于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于骨結(jié)構(gòu)或相鄰組織，以及防止非粘合金屬的釋放現(xiàn)象；另外
[0028]-完善的表層清潔確保了對(duì)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(zhì)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(zhì)中，例如純度99%的膠體銀；覆蓋層附著于經(jīng)處理的表層，不需要粘合劑，就確保了所述的性質(zhì)。
[0030]所述目的和優(yōu)點(diǎn)均通過牙科或矯形外科可植入裝置的表層制備方法實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明主題的特征將在下面報(bào)告的權(quán)利要求中呈現(xiàn)。
[0031]該特征和其他特征將更為清楚地描述在接下來的幾個(gè)實(shí)施方式中。

【具體實(shí)施方式】
[0032]本方法提供操作一種用于醫(yī)療或矯形外科的裝置，該裝置可植入人或動(dòng)物骨骼，例如，但不限于，牙科或矯形外科假體。
[0033]本方法適用于由鈦或鈦合金、鋯、氧化鋯、氧化鋁、或氧化鋯/氧化鋁化合物、醫(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷基超合金制成的植入物。
[0034]本方法適用于可能已經(jīng)經(jīng)過前期處理如噴砂的、用于醫(yī)療或矯形外科的植入物。
[0035]根據(jù)一項(xiàng)實(shí)施方案，本方法要求將用于醫(yī)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(zhì)；
[0039]d.水。
[0040]暴露持續(xù)一段時(shí)間并在一定條件下，以使植入物的表層具有預(yù)期的表面粗糙度，并促進(jìn)自產(chǎn)生的表面氧化物的生成，同時(shí)保持裝置的結(jié)構(gòu)完整性。
[0041]溶液中的上述兩種酸的存在能促進(jìn)表層的粗糙度達(dá)到合適的水平并促使自產(chǎn)生表層氧化物的生成(如由鈦制成的植入物情況下的二氧化鈦)，同時(shí)，表面活性劑的存在則改善了潤(rùn)濕性并促進(jìn)溶液中其他物質(zhì)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(shí)間。
[0043]根據(jù)一種實(shí)施方案，本方法另外要求超聲波清洗的應(yīng)用，這是處理的一項(xiàng)基本部分。
[0044]至少要于上述水-酸-表面活性劑溶液中浸潰結(jié)束的時(shí)候使用超聲波。
[0045]在此情形，暴露后，在所述溶液中進(jìn)行如下步驟:
[0046]-將至少一部分經(jīng)處理的表層浸入蒸餾水；
[0047]-對(duì)經(jīng)上述浸入處理后的植入物應(yīng)用超聲波，超聲波頻率范圍是22至35千赫，并且超聲波的使用時(shí)間在5至10分鐘之間。
[0048]重復(fù)幾次上述超聲波應(yīng)用，每次應(yīng)用結(jié)束后用流水沖洗植入物。
[0049]用蒸餾的軟化水沖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(xiàn)象的發(fā)生。
[0050]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)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沖洗。
[0051]這之后是后續(xù)的干燥程序。
[0052]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，為了去除尤其是在可植入裝置中適于聯(lián)接其他額外的骨用裝置(例如用于牙科假體的固定座)的螺紋狀(中空)內(nèi)部部件中產(chǎn)生的操作殘?jiān)蚋街膲m土，本方法要求甚至在已經(jīng)描述過的于酸-水-表面活性劑溶液中浸入過程之前進(jìn)行超聲波清潔。
[0053]特別地，要求至少要對(duì)在蒸餾水中處理的表層進(jìn)行浸入和對(duì)所述浸潰過的植入物進(jìn)行超聲波應(yīng)用；所述的超聲波頻率范圍在22至35千赫。
[0054]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方案，在干燥過程結(jié)束后，將至少一部分植入物浸入純度99.9%的膠質(zhì)銀溶液中，以1000至10000PPM的范圍，以小于20納米的納米顆粒形式；浸入持續(xù)少于30秒。
[0055]然后將經(jīng)浸入處理的植入物在低于100°C的溫度下干燥。
[0056]至少一部分植入物在上述溶液中浸潰，歷時(shí)2至10分鐘。
[0057]根據(jù)一種變通的實(shí)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(shí)現(xiàn)。
[0058]方法實(shí)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(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷基超合金制成的牙科或矯形外科用裝置，所述裝置可利用前述系統(tǒng)例如噴砂等處理或不處理。
[0060]將植入物在蒸餾水中清洗，之后將其置于Pyrex容器和超聲波槽中，該超聲波槽能發(fā)射22至35千赫頻率的超聲波。
[0061]然后用流動(dòng)的水沖洗。
[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，隨后使它們相互作用2至10分鐘。
[0065]移出植入物并用流動(dòng)的水沖洗。
[0066]在Pyrex容器中注入蒸餾軟化水，并至少將先前經(jīng)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]操作重復(fù)幾次，每次操作都沖洗。
[0069]最后用碳酸氫鈉和水的溶液沖洗。
[0070]放在經(jīng)消毒的瓷盤上干燥。
[0071]將經(jīng)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(zhì)銀溶液中，以百分比為1000至10000PPM的范圍。浸潰持續(xù)幾秒，優(yōu)選在30秒內(nèi)。
[0072]萃取并在最高100°C的溫度下干燥。
[0073]分析和結(jié)果
[0074]按照UNI EN ISO 10993-5:2009和ISO 10993-12:2012所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)方法的目的是根據(jù)上面所記述的過程實(shí)施例中經(jīng)處理的植入物。
[0075]實(shí)驗(yàn)方法說明如下:使細(xì)胞在培養(yǎng)板上生長(zhǎng)到基本形成融合的單層。每個(gè)樣本需要制備3個(gè)細(xì)胞培養(yǎng)板。另外，制備3個(gè)培養(yǎng)板以用作陰性對(duì)照，3個(gè)用作陽性對(duì)照，3個(gè)用作提取液對(duì)照。在需用樣本處理的培養(yǎng)板上，吸出培養(yǎng)基并用樣本提取液代替。在用提取物孵育24和48小時(shí)后，用顯微鏡檢查細(xì)胞培養(yǎng)情況，并對(duì)可能存在的由樣本提取液引起的細(xì)胞毒性影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0076]獲得如下結(jié)果:在孵育24和48小時(shí)后，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行顯微鏡檢查，和指示的正常形態(tài)相比，定性評(píng)估未發(fā)現(xiàn)濕著差異。
【權(quán)利要求】
1.用于牙科或矯形外科的植入物表層的制備方法，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(yī)用不銹鋼以及醫(yī)用鈷基超合金制成；該方法賦予所述植入物的表層納米級(jí)粗糙度以促進(jìn)植入之后的骨組織生長(zhǎng)；該方法的特征在于，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(zhì)； d.水； 所述暴露持續(xù)一段時(shí)間并在一定條件下，以足以使植入物表面具有所需的表面粗糙度，并保持牙科或矯形外科植入物的結(jié)構(gòu)完整性。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在上述溶液中暴露后，將所述的經(jīng)處理的表層浸入蒸餾水并在所述植入物浸入后繼而應(yīng)用超聲波；超聲波頻率范圍為22至35千赫并且應(yīng)用的時(shí)長(zhǎng)為5至10分鐘。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，重復(fù)操作超聲波幾次，每次超聲波應(yīng)用之后用流水沖洗植入物。
4.如權(quán)利要求1和2任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在至少包含水和碳酸氫鈉的溶液中沖洗完成后進(jìn)行干燥。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的溶液中進(jìn)行所述的暴露之前，至少將要經(jīng)處理的表層浸入蒸餾水，并對(duì)浸入后的所述植入物應(yīng)用超聲波；所述超聲波頻率范圍為22至35千赫。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，溶液中的所述磷酸所占的百分比在5至10%之間。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，溶液中的所述氫氟酸所占的百分比在I至7%之間。
8.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在干燥步驟結(jié)束時(shí)，將至少一部分植入物浸入純度99%的膠體銀溶液中，區(qū)間在1000至10000PPM之間，以小于20納米的納米顆粒形式，浸入時(shí)間少于30秒。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在低于100°C的溫度下對(duì)浸入的植入物干燥。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，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(hào)】A61L27/50GK104434539SQ201410566363
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】克里斯蒂亞諾·烏戈·奇蘭尼 申請(qǐng)人:克里斯蒂亞諾·烏戈·奇蘭尼, 卡洛·博羅茲諾, 富里奧·魯杰里