扩散硬化的医用植入物制造技术

本发明专利技术涉及新型组合物和由其制备的医用植入物，所述组合物包括厚的扩散硬化区，优选进一步包括陶瓷层。本发明专利技术涉及包括所述新型组合物的矫形植入物、制备所述新型组合物的方法、以及制备包括所述新型组合物的矫形植入物。

【技术实现步骤摘要】
扩散硬化的医用植入物 本申请是申请日为2006年11月10日、申请号为200680052867. 5、专利技术名称为 扩散硬化的医用植入物的申请的分案申请。 相关申请交叉引用 本申请要求2005年12月15日提交的美国临时申请US60/750, 557的优先权。
本专利技术涉及一种新的扩散硬化的氧化的锆组合物。此新的组合物可应用于例如医 用植入物的关节表面和非关节表面。本专利技术还涉及包含此新的组合物的矫形外科植入物， 制造此新的组合物的方法以及制造包含此新的组合物的医用植入物的方法。本专利技术的植入 物组合物不仅可用于硬对软应用（例如，本专利技术的医用植入物部件与聚乙烯接合），本专利技术 还包括此新的医用植入物组合物在髋、膝、脊椎或其它植入物中的硬对硬应用（例如，本发 明的组合物与自己或其它坚硬材料和陶瓷接合）中的使用。 专利技术背景 医用植入物材料，特别是矫形外科植入物材料，必须结合高强度、耐腐蚀性和组织 相容性。植入物的寿命是最重要的，特别是当植入物的接受者较年轻时，因为合意地植入物 在患者整个一生中都能工作。某些金属合金由于具有所需的机械强度和生物相容性，成为 了制造假体的理想选择。这些合金包括316L不锈钢、铬-钴-钥合金（Co-Cr)、钛合金和近 来被证明是制造承载和非承载假体的最合适材料的锆合金。 为此，氧化的锆矫形外科植入物已被显示能显著降低聚乙烯的磨损。扩散硬 化的氧化物表面如氧化锆在矫形外科应用中的使用最先是由Davidson在美国专利 US5, 037, 438中展示的。人们以前尝试了在锆零件上制造氧化的锆涂层以提高其耐磨性。 Watson的美国专利US3, 615, 885公开了一种这样在Zircaloy2和Zircaloy4上制造厚 (高达0. 23_)氧化物层的工艺。然而，尤其对于厚度小于约5_的零件来说此工艺会导致 显著的尺寸变化，且制造的氧化物膜没有显示特别高的耐磨性。 Watson的美国专利US2, 987, 352公开了一种在锆合金零件上制备深蓝色氧化物 涂层以提供其耐磨性的方法。美国专利US2, 987, 352和US3, 615, 885都通过空气氧化在锆 合金上制备了氧化锆涂层。美国专利US3, 615, 885中空气氧化持续地足够久所以能产生比 美国专利US2, 987, 352中的深蓝色涂层厚的米色涂层。此米色涂层不具有所述深蓝色涂层 的耐磨性，因此不适用于许多具有两个紧密相邻的工作面的零件。米色涂层的磨损比深蓝 色氧化物涂层快得多，结果形成氧化锆颗粒并丧失氧化锆表面的完整性。在失去氧化物表 面之后锆金属随后暴露于其环境并会导致锆离子迁移到相邻环境中。 所述深蓝色涂层的厚度小于所述米色涂层，不过深蓝色涂层的硬度大于米色涂 层。此更硬的深蓝色氧化物涂层更适合用作例如假体器官的表面。尽管深蓝色涂层比米色 涂层更耐磨，但其是相对较薄的涂层。因此人们期望制造出新的能保持现有技术的所述深 蓝色涂层的可取性能（例如，提高的耐磨性）的改善的组合物。 如上所述，Davidson的美国专利US5, 037, 438公开了一种制造具有氧化锆表面的 锆合金假体的方法。Watson的美国专利US2, 987, 352公开了一种制造具有氧化锆表面的锆 支承物的方法。所制造的氧化物涂层并不总是厚度均匀的，厚度的不均匀性降低锆合金与 氧化物层之间的结合的完整性和氧化物层之内的结合的完整性。美国专利US2, 987, 352和 US5, 037, 438都通过引用引入如同在此完全陈述一样。 在美国专利US6, 447, 550、6, 585, 772 和未决美国申请US10/942,464 中，Hunter 等人记述了获得厚度均匀的氧化锆涂层的方法。Hunter教导了所述涂层是通过应用预氧 化处理和通过控制基材显微结构获得的。均匀厚度氧化物层的使用产生了提高的耐体液 腐蚀性和其它好处，并且在接受者的寿命内是生物相容和稳定的。美国专利US6, 447, 550、 6, 585, 772和未决美国申请US10/942, 464以此通过引用引入，如同在此完全陈述。 Davidson和Hunter公开的氧化的锫表面（以下称作Davidson型氧化的锫组合 物）尽管具有较厚的陶瓷氧化物或氮化物层，但在所述陶瓷氧化物或氮化物下并未显示厚 扩散硬化区。Davidson型氧化的锆组合物的扩散硬化区的厚度最多为1. 5-2微米，且一 般不太取决于用于制造该组合物的条件。图1显示了Davidson型氧化的锆组合物的毫微 硬度曲线（图1取自M.Long，L.Reister和G.Hunter，Proc. 24thAnnualMeetingofthe SocietyForBiomaterials, 1998年4月22-26日，SanDiego,California,USA) 〇Davidson 型氧化的锆的扩散区在I. 5-2微米之间。所述氧化物为约5微米，因此在Davidson氧化物 中硬化区总体为约7微米。虽然Davidson和Hunter得到的组合物与现有技术中已有的那 些组合物相比显示出高耐磨性，但仍存在改进的空间。 聚乙烯对氧化表面的磨损的明显减少归功于氧化物的陶瓷特性。氧化的锆植入物 一般具有5-6微米厚的由在空气中的热驱动扩散过程形成的陶瓷表面（氧化锆）。在氧化 锆之下是约1. 5-2微米的硬、富氧扩散层。硬化区的总体（氧化物加上扩散硬化的合金） 使得植入物能耐微观磨蚀（例如，来自第三体如骨水泥、骨碎片、金属碎片等等的）并使耐 宏观撞击（外科工具和与金属髋白壳脱白/不全脱位接触的撞击）能力稍微减弱。这些植 入物的较小硬化深度使得它们对于硬对硬的应用来说并不是最理想的。在硬对硬的应用 如髋关节中，材料与自身或与另一硬化或非硬化的金属而不是聚乙烯接合。在这类植入物 中，磨损速率可能会高达1微米/年。硬化区总体（氧化物和扩散区）厚度小于7微米的 Davidson型氧化的锆植入物代表着现有技术水平，其最初植入并仍然很有用，但在这些应 用中仍具有改进的余地。Hunter等人（美国专利US6, 726, 725)教导了Davidson型氧化的 锆部件的这种硬对硬应用。Hunter' 725教导了对于这些应用，可以将氧化物厚度提高到 20微米。但如此中所示，具有这样厚度的Davidson型氧化物组合物尽管具有高耐磨性，但 却可能具有相当多的氧化物层缺陷。这些缺陷可能会导致所述氧化物的局部剥落。同样， 在所述氧化物下面的Davidson型组合物中，有相对较小的扩散硬化区。因此，Davidson型 组合物相对许多常规材料显示出更好的耐磨性，但总有改进的余地。 现在，可商购的硬对硬髋植入物主要有两类，即金属对金属和陶瓷对陶瓷。金属对 金属植入物的现用标准材料为高碳Co-Cr合金。金属对金属植入物的主要问题在于从该关 节处的金属离子释放和其对人体生理的未知影响。金属对金属植入物的优点在于可以具有 较大的尺寸。植入物的尺寸越大，关节活动范围就越大。金属对金属植入物还被证明可用 于需要保护骨头的整修表面（resurfacing)类应用。在这类较大的关节中，不优选使用普 通聚乙烯或交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
医用植入物，其包括：(a) 第一植入物部分，所述第一植入物部分具有承载面；(b) 第二植入物部分，所述第二植入物部分具有承载面；(c) 其中所述第一植入物部分的承载面和所述第二植入物部分的承载面各自具有与彼此啮合或配合的大小与形状；(d) 其中医用植入物的所述两个部分的一个或两者包含弹性模量小于200GPa的生物相容性合金；和，(e) 其中配合部分的半径差大于约50微米。

【技术特征摘要】
2005.12.15 US 60/7505571. 医用植入物，其包括： (a) 第一植入物部分，所述第一植入物部分具有承载面； (b) 第二植入物部分，所述第二植入物部分具有承载面； (c) 其中所述第一植入物部分的承载面和所述第二植入物部分的承载面各自具有与 彼此啮合或配合的大小与形状； (d) 其中医用植入物的所述两个部分的一个或两者包含弹性模量小于200GPa的生物 相容性合金；和， (e) 其中配合部分的半径差大于约50微米。2. 权利要求1的医用植入物，其中所述第一植入物部分和所述第二植入物部分中的 一或两个进一步包含： 基材； 与所述基材相接触的扩散硬化区，所述扩散硬化区包含扩散硬化物种，所述扩散硬化 区的厚度大于2微米；和 与所述扩散硬化区相接触并构成所述医用植入物的表面的基本上无缺陷的陶瓷层，所 述陶瓷层的厚度在〇. 1-25微米的范围；且 其中陶瓷层与扩散硬化区的总厚度为5微米或更大。3. 权利要求2的医用植入物，其中所述第一植入物部分和所述第二植入物部分中的 一或两个进一步包括： 陶瓷层包含第二相；且 扩散硬化区具有在金相分析下包含至少两个不同层的层结构，所述层结构的特征在 于： 直接位于陶瓷层之下的第一层； 位于第一层与陶瓷层之间的界面；和 直接位于所述第一层之下的第二层。4. 权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：V帕瓦，SC贾尼，C维弗，
申请(专利权)人：史密夫和内修有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US