本公开至少部分地涉及一种在镁及其合金上产生陶瓷层的方法，具有通过所述方法制备的陶瓷层的镁植入物，以及具有生物相容性陶瓷层的镁植入物，所述生物相容性陶瓷层基本上不含损害所述生物相容性陶瓷层的生物相容性的材料。在一个示例性实施例中，在镁及其合金上产生陶瓷层的所述方法包括(a)将植入物和金属片浸入水性电解质浴，所述水性电解质浴包含：氨、磷酸氢二铵和尿素，并且其中所述植入物由镁或其合金制成；(b)通过在所述植入物、所述金属片之间并且透过所述水性电解质浴通电流进行阳极氧化，其中所述植入物连接到电流源的正极，并且所述金属片连接到所述电流源的负极；(c)施加经选择的电流密度以在所述植入物上形成火花，从而在所述植入物上形成陶瓷层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于镁植入物材料上的生物相容性等离子体电解涂层的贫电解质相关申请的交叉引用本申请要求于2011年11月7日提交的美国临时专利申请61/556，563的权益，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。
本公开至少部分地涉及在镁及其合金上产生陶瓷层的方法，具有通过该方法制备的陶瓷层的镁植入物，以及具有生物相容性陶瓷层的镁植入物，该生物相容性陶瓷层基本上不合损害所述生物相容性陶瓷层的生物相容性的材料。
技术介绍
传统骨缝合术和截骨术方法使用由钢或钛制成的永久金属植入物。然而，由于这些耐久性金属植入物代表外来物，因此接纳它们的病患可能处于较高的局部发炎的风险。此外，虽然这些植入物往往永久性地保护正在愈合的骨免受机械性暴露，但是此应力遮蔽效应实际上会阻碍需要机械负载以获得并维持骨组织刚性的骨组织稳定化。此问题的一种解决方案需要跟进手术以移除永久金属植入物。但这样的跟进手术增加了正在愈合的骨的再骨折风险，和/或造成病患承受不必要的不便，包括延迟康复和发生额外的支出。使用金属镁和某些镁合金的替代植入物已显示出可生物降解并且可能适于医疗应用。然而，由于镁的电化学活性，此类植入物的腐蚀速率高度取决于诸如植入物组成、环境类型或植入部位以及植入物的表面条件(经处理或未经处理)的因素。当暴露于空气时，未经处理的镁植入物的表面与氧反应，在表面上累积一层氢氧化镁，从而减缓进一步的化学反应。在盐水介质中，诸如在人类有机体的环境中，未经处理的镁植入物最初腐蚀极为迅速，从而产生大量的氢气和氢氧化镁。不受控制的镁植入物腐蚀可能由于应力腐蚀开裂和/或由于腐蚀疲劳而造成负载植入物的过早失效。此外，由于最初的高度气体释放，皮下气体空腔可能形成。因此，存在对具有改善的腐蚀性能的基于镁的植入物的需求。体内的最初高度气体释放和气泡形成可能通过在植入前对镁植入物的表面施加涂层而避免。该涂层将会延缓金属植入物的腐蚀速率，从而稳定由于植入物的腐蚀造成的气体释放的速率。已报道了改善镁腐蚀性能的多项尝试，包括通过在浓碱性氢氧化物溶液，或在氢氟酸或酸氟化物盐溶液中阳极化进行涂布。使用浓碱性氢氧化物的碱溶液将镁阳极化通常通过提供在50伏特至150伏特范围内的直流电而进行。通过在浴内形成火花而在镁上形成涂层。整个镁元素表面的火花轨迹缓慢地将涂层置于镁上。在整个工艺中使用火花导致相对高的电流使用以及浴本身大量的热吸收。因此，在阳极化工艺期间，可能有必要进行冷却以降低浴的温度。在镁的阳极化中使用氢氟酸或酸氟化物盐导致在镁表面上形成氟化镁保护层。该保护层不溶于水，并因此防止镁金属发生进一步的反应。镁或镁合金的阳极化的其他方法在镁表面上形成膜时将其他物质掺入膜中。一些阳极化工艺使用硅酸盐，而其他阳极化工艺使用各种陶瓷材料。然而，许多已报道的镁涂层可能有毒。因此，存在对生物相容性涂料组合物的需求，并且涂布工艺将在无法完全防止降解过程的镁植入物的表面上产生可再吸收的生物材料，所以该植入物的性能可通过涂布植入物的方式和/或用于涂布该植入物的基材的腐蚀特性加以调节。
技术实现思路
本公开的一个方面提供一种在镁及其合金上产生陶瓷层的方法。根据本专利技术的示例性方法包括以下步骤:(a)将植入物和金属片浸入水性电解质浴，所述水性电解质浴基本上由以下物质组成:氨(NH3)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)和尿素(CH4N2O),并且其中该植入物由镁或其合金制成；(b)通过在植入物、金属片之间并且透过水性电解质浴通电流进行阳极氧化，其中该植入物连接到电流源的正极，并且该金属片连接到电流源的负极；(C)施加经选择的电流密度以在所述植入物上形成火花，从而在所述植入物上形成陶瓷层。在一个实施例中，在25体积％的氨浓度的范围为1.0mol/L至6.0mol/L ;磷酸氢二铵浓度的范围为0.05mol/L至0.2mol/L ;以及尿素浓度的范围为0.01mol/L至1.0mol/L。根据本专利技术的另一个示例性方法包括以下步骤:(a)将植入物和金属片浸入水性电解质浴，所述水性电解质浴由以下物质组成:氨、磷酸氢二铵和尿素，并且其中该植入物由镁或其合金制成；(b)通过在植入物、金属片之间并且透过水性电解质浴通电流进行阳极氧化，其中该植入物连接到电流源的正极，并且该金属片连接到电流源的负极；(C)施加经选择的电流密度以在所述植入物上形成火花，从而在所述植入物上形成陶瓷层。在一个实施例中，在25体积％的氨浓度的范围为1.0mol/L至6.0mol/L ;磷酸氢二铵浓度的范围为0.05mol/L至0.2mol/L ;以及尿素浓度的范围为0.01mol/L至1.0mol/L。在一个实施例中，该水性电解质浴具有范围为10.3至11.6的pH值以及范围为18°C至22°C的温度。在另一个实施例中，该电流密度为至少lA/dm2。在另一个实施例中，该电流密度的范围为lA/dm2至3A/dm2。在另一个实施例中，通过电绝缘不待被涂布的表面区域将涂层选择性施加到植入物。在另一个实施例中，不待被涂布的区域的电绝缘通过施加可在涂布工艺后除去(例如通过人工剥离)的漆、膜或箔等实现。本公开的另一方面提供了一种具有通过根据本专利技术的示例性方法制备的陶瓷层的镁植入物。在所述具有陶瓷层的镁植入物的一个示例性实施例中，所述层为氧化物、氢氧化物或磷酸盐陶瓷层或其组合，并具有最多50 μ m的厚度。在具有陶瓷层的镁植入物的另一个实施例中，所述陶瓷层具有范围为2 μ m至20 μ m的厚度。在具有陶瓷层的镁植入物的另一个实施例中，所述陶瓷层选自:Mg0、Mg(OH)2、Mg3(PO4)2以及镁的合金元素的氧化物。在具有陶瓷层的镁植入物的另一个实施例中，所述陶瓷层与未涂布的镁植入物相比改善了骨组织粘附性，并且基本上不含损害生物相容性的物质。在具有陶瓷层的镁植入物的一个实施例中，所述镁植入物基本上不含损害生物相容性的物质。在一个此类实施例中，所述物质包含胺分解产物。根据本专利技术的镁植入物的另一个示例性实施例，所述镁植入物具有生物相容性陶瓷层，该层基本上不含损害所述生物相容性陶瓷层的生物相容性的材料，所述生物相容性陶瓷层具有最多50 μ m的厚度。在一个实施例中，所述生物相容性陶瓷层包含选自以下的组分旧80、1%(0!1)2、1%3(?04)2、镁的合金元素的氧化物以及它们的组合。在一个此类实施例中，损害所述生物相容性陶瓷层的生物相容性的所述材料包含胺分解产物。在具有陶瓷层的镁植入物的一个实施例中，所述植入物在浸入模拟体液中时，与没有所述生物相容性氧化物陶瓷层的镁植入物相比延缓并降低了氢释放。在具有陶瓷层的镁植入物的另一个实施例中，经过最长40天的浸入周期，相对于镁的经腐蚀质量而言，与没有所述陶瓷层的镁植入物相比，所述氢释放降低了 10%至50%。【附图说明】当结合附图阅读时能够更好地理解本专利技术的上述
技术实现思路
以及下文的【具体实施方式】。为了示出本专利技术的目的，附图中示出的为目前优选的实施例。然而，应当理解本专利技术可以不同方式实施，因此不应理解为局限于本文所示的实施例。图1是根据本专利技术的一个实施例的具有粗孔的涂层的SEM图像；图2是根据本专利技术的另一个实施例的具有细孔的涂层的SEM图像；图3示出根据本专利技术的一个实施例的植入强度保持板在小型猪鼻骨本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在镁及其合金上产生陶瓷层的方法，包括以下步骤：将植入物和金属片浸入水性电解质浴，所述水性电解质浴基本上由以下物质组成：氨、磷酸氢二铵和尿素，并且其中所述植入物由镁或其合金制成；通过在所述植入物、所述金属片之间并且透过所述水性电解质浴通电流进行阳极氧化，其中所述植入物连接到电流源的正极，并且所述金属片连接到所述电流源的负极；施加经选择的电流密度以在所述植入物上形成火花，从而在所述植入物上形成陶瓷层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.07 US 61/5565631.一种在镁及其合金上产生陶瓷层的方法，包括以下步骤: 将植入物和金属片浸入水性电解质浴，所述水性电解质浴基本上由以下物质组成:氨、磷酸氢二铵和尿素，并且其中所述植入物由镁或其合金制成； 通过在所述植入物、所述金属片之间并且透过所述水性电解质浴通电流进行阳极氧化，其中所述植入物连接到电流源的正极，并且所述金属片连接到所述电流源的负极； 施加经选择的电流密度以在所述植入物上形成火花，从而在所述植入物上形成陶瓷层。2.根据权利要求1所述的方法，其中在25体积％的所述氨浓度的范围为1.0mol/L至6.0mol/L ;所述磷酸氢二铵浓度的范围为0.05mol/L至0.2mol/L ；以及所述尿素浓度的范围为 0.01mol/L 至 1.0mol/L。3.根据权利要求1和2中任一项所述的方法，其中所述水性电解质浴具有范围为10.3至11.6的pH值以及范围为18°C至22°C的温度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述电流密度为至少lA/dm2。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述电流密度的范围为lA/dm2至3A/dm2。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中通过电绝缘不待被涂布的表面区域将所述涂层选择性施加到所述植入物。7.根据权利要求6所述的方法，其中电绝缘不待被涂布的区域通过在将所述植入物浸入所述水性电解质浴之前向不待被涂布的区域表面施加漆、膜或箔等来实...
【专利技术属性】
技术研发人员：T伊姆温克里伊德，P库泽，S贝克，D巴纳杰，T施瓦兹，
申请(专利权)人：新特斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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