[發明專利]用于鎂植入物材料上的生物相容性等離子體電解涂層的貧電解質

有效

• 申請號: 201280054582.0
• 申請日: 2012-11-07
• 公開（公告）號: CN104023759A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: T.伊姆溫克里伊德;P.庫澤;S.貝克;D.巴納杰;T.施瓦茲
• 申請（專利權）人: 新特斯有限責任公司
• 主分類號: A61L31/02
• 分類號: A61L31/02;A61L31/08;A61L31/14;C25D9/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙勝寶;梁謀

相關申請的交叉引用

本申請要求于2011年11月7日提交的美國臨時專利申請61/556,563的權益，該臨時專利申請全文以引用方式并入本文。

技術領域

本公開至少部分地涉及在鎂及其合金上產生陶瓷層的方法，具有通過該方法制備的陶瓷層的鎂植入物，以及具有生物相容性陶瓷層的鎂植入物，該生物相容性陶瓷層基本上不合損害所述生物相容性陶瓷層的生物相容性的材料。

背景技術

傳統骨縫合術和截骨術方法使用由鋼或鈦制成的永久金屬植入物。然而，由于這些耐久性金屬植入物代表外來物，因此接納它們的病患可能處于較高的局部發炎的風險。此外，雖然這些植入物往往永久性地保護正在愈合的骨免受機械性暴露，但是此應力遮蔽效應實際上會阻礙需要機械負載以獲得并維持骨組織剛性的骨組織穩定化。此問題的一種解決方案需要跟進手術以移除永久金屬植入物。但這樣的跟進手術增加了正在愈合的骨的再骨折風險，和/或造成病患承受不必要的不便，包括延遲康復和發生額外的支出。

使用金屬鎂和某些鎂合金的替代植入物已顯示出可生物降解并且可能適于醫療應用。然而，由于鎂的電化學活性，此類植入物的腐蝕速率高度取決于諸如植入物組成、環境類型或植入部位以及植入物的表面條件(經處理或未經處理)的因素。當暴露于空氣時，未經處理的鎂植入物的表面與氧反應，在表面上累積一層氫氧化鎂，從而減緩進一步的化學反應。在鹽水介質中，諸如在人類有機體的環境中，未經處理的鎂植入物最初腐蝕極為迅速，從而產生大量的氫氣和氫氧化鎂。不受控制的鎂植入物腐蝕可能由于應力腐蝕開裂和/或由于腐蝕疲勞而造成負載植入物的過早失效。此外，由于最初的高度氣體釋放，皮下氣體空腔可能形成。因此，存在對具有改善的腐蝕性能的基于鎂的植入物的需求。

體內的最初高度氣體釋放和氣泡形成可能通過在植入前對鎂植入物的表面施加涂層而避免。該涂層將會延緩金屬植入物的腐蝕速率，從而穩定由于植入物的腐蝕造成的氣體釋放的速率。已報道了改善鎂腐蝕性能的多項嘗試，包括通過在濃堿性氫氧化物溶液，或在氫氟酸或酸氟化物鹽溶液中陽極化進行涂布。

使用濃堿性氫氧化物的堿溶液將鎂陽極化通常通過提供在50伏特至150伏特范圍內的直流電而進行。通過在浴內形成火花而在鎂上形成涂層。整個鎂元素表面的火花軌跡緩慢地將涂層置于鎂上。在整個工藝中使用火花導致相對高的電流使用以及浴本身大量的熱吸收。因此，在陽極化工藝期間，可能有必要進行冷卻以降低浴的溫度。

在鎂的陽極化中使用氫氟酸或酸氟化物鹽導致在鎂表面上形成氟化鎂保護層。該保護層不溶于水，并因此防止鎂金屬發生進一步的反應。

鎂或鎂合金的陽極化的其他方法在鎂表面上形成膜時將其他物質摻入膜中。一些陽極化工藝使用硅酸鹽，而其他陽極化工藝使用各種陶瓷材料。

然而，許多已報道的鎂涂層可能有毒。因此，存在對生物相容性涂料組合物的需求，并且涂布工藝將在無法完全防止降解過程的鎂植入物的表面上產生可再吸收的生物材料，所以該植入物的性能可通過涂布植入物的方式和/或用于涂布該植入物的基材的腐蝕特性加以調節。

發明內容

本公開的一個方面提供一種在鎂及其合金上產生陶瓷層的方法。根據本發明的示例性方法包括以下步驟：(a)將植入物和金屬片浸入水性電解質浴，所述水性電解質浴基本上由以下物質組成：氨(NH₃)、磷酸氫二銨((NH₄)₂HPO₄)和尿素(CH₄N₂O)，并且其中該植入物由鎂或其合金制成；(b)通過在植入物、金屬片之間并且透過水性電解質浴通電流進行陽極氧化，其中該植入物連接到電流源的正極，并且該金屬片連接到電流源的負極；(c)施加經選擇的電流密度以在所述植入物上形成火花，從而在所述植入物上形成陶瓷層。在一個實施例中，在25體積％的氨濃度的范圍為1.0mol/L至6.0mol/L；磷酸氫二銨濃度的范圍為0.05mol/L至0.2mol/L；以及尿素濃度的范圍為0.01mol/L至1.0mol/L。