可植入医用器件的表面处理方法技术

一种包含表面介电绝缘层的可植入医用器件的表面处理方法，所述方法包括向所述介电绝缘层上施加离子，所述离子能够形成静电荷并且在向所述表面上施加液体时能够局部产生与所述可植入医用器件的至少部分表面相关联的电场。

Surface treatment method for implantable medical device

A layer of implantable medical device surface treatment method for surface dielectric insulation, the method including the dielectric insulation layer is applied on the ion, the ion can form a static charge and to the surface when applying a liquid can locally produced with the implantable medical devices at least in part the surface of the associated electric field.

【技术实现步骤摘要】
可植入医用器件的表面处理方法本申请是申请日为2010年2月19日、申请号为201080016140.8、专利技术名称“可植入医用器件的表面处理方法”的专利申请的分案申请。专利
本专利技术涉及可植入医用器件的表面处理方法以及用该方法处理的医用器件的领域。
技术介绍
在许多类型的可植入医用器件(例如整形外科植入物、椎弓根螺钉、牙齿植入物、脊椎植入物和传感器)中，为了负荷和应力传递，需要在器件表面和周围组织(最常见为骨)之间具有强相互作用。这样的器件用于稳定骨折、强化脆弱的骨和锚定假体。这种器件(在下文中提及时称为“植入物”)的表面在被骨环绕时已显示骨融合(osseointegrate)。在植入物就位之后因新骨形成或者因与植入物表面直接接触的已有骨的重塑而发生骨融合(在植入物和周围的活骨之间形成结构连接)。可以在植入物表面上直接形成骨，或者可存在非常薄的插入蛋白层。在许多研究中已经证实了这种骨融合，包括组织学、X-光成像学以及拔出(pullout)、移除扭矩、共振频率分析和其它机械测试。植入物通常为纯金属、合金或陶瓷器件。钛、氧化锆、铪、钽、不锈钢和钴铬是常用材料。应理解植入物的表面形貌(topography)(粗糙度、表面特征是随机的还是重复的)会影响植入物-组织界面处的骨形成的速度和质量。通常认为已在纳米和微米尺度上进行粗糙化的植入物能提高骨形成的速度和质量。由此得到的用于痊愈和骨融合的时间缩短是非常理想的，这使得能够进行早期装填和减少治疗时间。另外，对于具有特定形貌的表面来说，植入物-骨界面的强度和硬度可以更大。有多种已见诸文献的改变植入物表面形貌或粗糙度的方法。这些包括喷砂(particleblasting)(粗砂、沙子或其它磨蚀性颗粒)、酸蚀刻、等离子体喷雾、阳极化处理、微电弧氧化或者这些方法的组合。这可导致单一水平的粗糙度或者范围在1nm～100μm尺度范围内的多种可调水平的粗糙度。这些类型的形貌和纹理对于商购产品是已知的，并且例如可从EP0388576得知。以上所述的表面修饰方法也可改变表面的化学。通常金属在暴露于空气和水时形成表面氧化物。这种暴露可在生产或外科手术定位或处理期间发生。与水的反应可发生在植入物表面，其中形成羟基(BoehmH.P.,1971AcidicandBasicPropertiesofHydroxylatedMetalOxideSurfaces,DiscussionsoftheFaradaySociety,52,264-275)。在化学上，植入物的表面可以是金属自身、金属氧化物或羟基化表面，例如钛、二氧化钛或钛羟基。碳和其它杂质可能因生产、储存或处理过程而存在于植入物表面上。非常希望在将植入物置于组织或骨中时其被身体的天然组织液彻底润湿。组织液包含营养素、电解质、蛋白质、生长因子以及在康复和骨形成过程中非常重要的其它物质。植入物也可在例如生产过程中或治疗前用液体或凝胶、生长因子进行预处理。接触植入物的任何液体、凝胶或溶液应彻底润湿表面并渗透任何形貌特征(topographicalfeature)。已显示在基质或植入物表面上的生物相容性、生物粘附和表面张力或接触角之间存在关联(Baier,1972,TheRoleofSurfaceEnergyinThrombogenesis,Bull,N.Y.Acad.Med.48,257-272)。具有粗糙化表面的植入物的主要问题之一在于当将液体施加到植入物表面上时可能的疏水性或者表面不能彻底润湿。这可归因于表面被有机或疏水性材料污染或归因于因表面张力而妨碍了液体渗透的表面几何形状。作为接触角测量的表面的亲水性和疏水性可使用量角器或Wihelmy板而容易地推知。关键在于组织液或施加液体彻底渗入表面形貌以确保营养素、蛋白质和生长因子能维持细胞代谢、康复和骨形成。然而表面的形貌或纹理的性质是重要的。提高表面的粗糙度可导致空气被捕捉到液体层下方，从而妨碍了润湿。另外，形貌的纵横比(槽或孔的高度或深度相对于其宽度或圆周)非常重要，因为这会导致桥接和桥形成，由此使液体不能渗入这样的纹理。因此，本专利技术的一个目的使提供一种处理植入物方法，由此可提高植入物表面的亲水性或湿润度以提高液体在表面上的渗入。或者，或另外，特定生物分子可被吸引到表面。这些目标可在植入物的部分或整个表面上实现。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种包含表面介电绝缘层的可植入医用器件的表面处理方法，所述方法包括将离子施加到所述介电绝缘层上，所述离子能形成静电荷并在向所述表面施加液体时局部产生与所述可植入医用器件的至少部分表面相关联的电场。在一个实施方式中，所述电场用于将特定生物分子吸引到所述介电绝缘层，例如通过电泳。优选所述生物分子选自肽、多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸、RNA、反义核酸、小干扰RNA、核酶、基因、碳水化合物、血管生成因子、细胞周期抑制剂和抗再狭窄剂。优选所述液体是电解质溶液。优选将所述离子施加到所述介电绝缘层的部分而不是全部表面上。不必用离子包被或彻底覆盖介电绝缘层。在一个实施方式中，所述施加的离子能够改变所述可植入医用器件的至少部分表面的可湿性。所述方法还可包括在将所述离子施加到其上的所述介电绝缘层上产生电极图案和/或形貌特征。优选所述静电荷不足以引发电泳。在一个优选形式中，介电绝缘层设置在所述植入物表面上，隔开所述植入物的金属部件和导电性流体。所述介电绝缘层可包括金属氧化物层(例如二氧化钛层)和/或可具有在1nm～100μm范围内的厚度。在一个实施方式中，所述介电绝缘层包括疏水涂层，例如玻璃、陶瓷或无定形含氟聚合物涂层。在一个实施方式中，通过以下方式将所述离子的水溶液施加到所述介电绝缘层：喷洒、浸泡或将所述植入物部分浸入所述水溶液中，所述水溶液优选包括挥发性有机化合物。另外，所述水溶液可以是生理等渗的盐溶液，优选浓度为0.1～2.0％。可通过等离子体气相淀积将所述离子施加到所述介电绝缘层。优选所述离子包括在体液中天然发现的离子。在一个实施方式中，所述离子包括Na+或K+或Mg2+阳离子或者Cl-或PO4-阴离子。优选所述施加的离子的厚度在1nm～100μm的范围内。所述表面处理方法优选还包括干燥植入物的步骤，例如通过提供高温、提供干燥剂或者将植入物置于空气或其它气流中。在另外的实施方式中，使用外部交流或直流电源来施加所述静电荷，优选10mV～400V范围内的电压，和/或其中所述静电荷的频率在0～20kHz的范围内。所述静电荷可具有正弦、矩形、三角或斜坡波形。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用前述任一段落中所述的表面处理方法处理的可植入医用器件。根据本专利技术的第三方面，提供了一种可植入医用器件，优选牙齿植入物，所述可植入医用器件包括其上设有表面介电绝缘层的金属层，所述介电绝缘层上具有能够形成静电荷的离子，所述静电荷能够在向所述表面施加液体时局部产生与所述可植入医用器件的至少部分表面相关联的电场。根据本专利技术的第四方面，提供了一种改变可植入医用器件的可湿性的方法，包括以下步骤：用前述任一段落中所述的方法处理可植入医用器件；将经处理的器件与液体接触，从而引发电润湿。优选在所述医用器件的植入过程中引发电润湿。或者，在引发电润湿之前植入所述医用器件。优选所述液体是体液，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含表面介电绝缘层的可植入医用器件的表面处理方法，所述方法包括向所述介电绝缘层上施加离子，所述离子能够形成静电荷并且在向所述表面施加液体时局部产生与所述可植入医用器件的至少部分表面相关联的电场。

【技术特征摘要】
2009.02.19 GB 0902705.31.一种包含表面介电绝缘层的可植入医用器件的表面处理方法，所述方法包括向所述介电绝缘层上施加离子，所述离子能够形成静电荷并且在向所述表面施加液体时局部产生与所述可植入医用器件的至少部分表面相关联的电场。2.如权利要求1所述的表面处理方法，其中所述电场用于将特定生物分子吸引到所述介电绝缘层，例如通过电泳，优选其中所述生物分子选自肽、多肽、蛋白质、寡核苷酸、核酸、RNA、反义核酸、小干扰RNA、核酶、基因、碳水化合物、血管生成因子、细胞周期抑制剂和抗再狭窄剂。3.如权利要求1或权利要求2所述的表面处理方法，其中所述液体是电解质溶液。4.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中将所述离子施加到所述介电绝缘层的部分而不是全部上。5.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述施加的离子能够改变所述可植入医用器件的至少部分表面的可湿性。6.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，还包括在将所述离子施加到其上的所述介电绝缘层上产生电极图案和/或形貌特征。7.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述静电荷不足以引发电泳。8.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述介电绝缘层设置在所述植入物的表面上，隔开所述植入物的金属部件和导电性流体。9.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述介电绝缘层包括金属氧化物层，例如二氧化钛层。10.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述介电绝缘层的厚度在1nm～100μm的范围内。11.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中所述介电绝缘层包括疏水涂层，例如玻璃、陶瓷或无定形含氟聚合物涂层。12.如前述权利要求中任一项所述的表面处理方法，其中通过以下方式将所述离子的水溶液施加到所述介电绝缘层：喷洒、浸泡或将所述植入物部分浸入所述水溶液中。13.如权利要求12所述的表面处理方法，其中所述水溶液包括挥发性有机化合物。14.如权利要求12或权利要求13所述的表面处理方法，其中所述水溶液是生理等渗的盐溶液，优选浓度为0.1～2.0％。15.如权利要求1～11中任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：N梅雷迪思，
申请(专利权)人：尼欧斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB