骨科植入物的增材制造过程制造技术

通过增材制造生产的骨科植入物，随后通过机械侵蚀、化学侵蚀或机械和化学侵蚀的组合来细化外部和内部表面。表面细化去除碎屑，并且也产生了增强骨生长的微米尺度和纳米尺度结构。

Manufacturing process of implant in Department of orthopedics

Orthopedic implants manufactured from augmented materials are then refined externally and internally by mechanical erosion, chemical erosion, or a combination of mechanical and chemical erosion. Surface refinement removes debris and produces micron scale and nanoscale structures that enhance bone growth.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】骨科植入物的增材制造过程相关申请的交叉引用本申请要求2015年11月20日提交的美国临时申请No.62/258,239的优先权，其全部内容通过引用而全部并入本文并用于所有目的。
本专利技术总体上涉及医用植入物制造领域。特别地，本专利技术涉及一种通过增材过程制备医用植入物的生产过程，随后侵蚀外部表面，并且在某些方面，还侵蚀内表面。
技术介绍
在整个说明书中引用了各种公开出版物，包括专利、公开的申请、技术文献和学术文章。这些公开出版物中的每一个的全部内容均通过引用而全部并入本文并用于所有目的。骨科植入物可使用常规减材方法制造；铣削、车削、钻孔或锯切。它们也可以使用增材方法制造，其中晶体或颗粒形式的材料被能量源熔化并在液体时相互层叠或施加至彼此以形成生长结构。然而，增材生产的植入物尚未发挥其促进骨整合和融合的全部潜力。本领域中仍然需要推广和添加由增材制造过程提供的独特属性。
技术实现思路
本专利技术的特征在于生产骨科植入物的方法，其中植入物具有促进骨生长的纳米尺度结构。该方法一般包括根据期望的形状增材构建骨科植入物，然后侵蚀此植入物的一个或多个表面。侵蚀可以包括机械侵蚀(例如使用有机或无机介质喷射表面，该介质优选地为可溶的并可以是颗粒的)、化学侵蚀(例如使用酸或碱处理表面)或一系列机械和化学侵蚀。骨科植入物优选地为金属，而不是聚合物。金属优选地为钛或其合金。钛合金可以包括钛、铝和钒的合金，或可以包括镍钛诺。增材构建可以包括将金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合相继地层叠和熔化成骨科植入物的形状，或相继层叠预熔化的金属。增材构建可以包括将金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合相继地层叠和烧结成骨科植入物的形状。此增材构建可以包括将金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合相继地层叠和交替熔化并烧结成骨科植入物的形状。在增材构建过程中，在铺设其下一层之前允许该层部分或全部凝固。增材构建优选地在垂直构建方向上进行。在一些方面，增材构建在水平构建方向上进行。机械侵蚀可以包括使用有机或无机介质侵蚀一个或多个表面。此介质优选地可溶于水介质，包括酸性水介质或碱性水介质。机械侵蚀优选地将微米尺度结构赋予至一个或多个表面。此微米尺度结构可以包括从约1μm至约200μm的最大峰谷高度、从约-2到约2的偏度和从约1到约9的峰度。在一些方面，机械侵蚀从一个或多个表面去除微粒碎屑。碎屑可以包括部分或全部未熔化或烧结的金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。外表面可以是经机械侵蚀的。内表面可以是经机械侵蚀的。经侵蚀的表面在植入物植入至人体内时可以接触骨或骨移植材料。经侵蚀的表面可以促进新骨生长，以使该表面在植入时和植入之后不立即接触骨或骨移植材料，而是在植入之后一段时间，当新骨从这些表面生长并长出时与骨接触。在一些方面，采用机械侵蚀而没有进一步的化学侵蚀。化学侵蚀可以包括例如用酸或碱化学侵蚀骨科植入物的一个或多个表面。可以将植入物浸入酸性溶液或碱性溶液中，以进行化学侵蚀。化学侵蚀优选将纳米尺度结构赋予至一个或多个表面。纳米尺度结构可以包括从约0.001μm至约20μm的最大峰谷高度。与机械侵蚀相似，化学侵蚀也可以将微米尺度结构赋予至一个或多个表面，包括包括有从约1μm至约200μm的最大峰谷高度、从约-2到约2的偏度和从约1到约9的峰度的微米尺度结构。化学侵蚀优选地也从一个或多个表面去除微粒碎屑。碎屑可以包括部分或全部未熔化或烧结的金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。碎屑可以包括在机械侵蚀步骤中使用的介质，其中介质的部件嵌入一个或多个表面。外表面可以是经机械侵蚀的。内表面可以是经机械侵蚀的。经侵蚀的表面在植入物植入至人体时可以接触骨或骨移植材料。经侵蚀的表面可以促进新骨生长，以使该表面在植入时和植入之后不立即接触骨或骨移植材料，而是在植入之后一段时间，当新骨从这些表面生长并长出时与骨接触。在优选的方面，化学侵蚀在机械侵蚀之后。在一些可选的方面，采用化学侵蚀而没有机械侵蚀。该方法可以进一步包括应力消除步骤。该方法可以进一步包括加热植入物并在热等静压(HIP)条件下压缩经加热的植入物。该方法可以进一步包括加热植入物并在单轴热压(HUP)条件下压缩经加热的植入物。在一些方面，应力消除步骤、HIP步骤或HUP步骤(如果包括的话)这些步骤继增材构建步骤之后，在机械侵蚀步骤之前，或当只使用化学侵蚀时(无机械侵蚀)在化学侵蚀步骤之前。在一些方面，应力消除步骤、HIP步骤或HUP步骤(如果包括的话)这些步骤继化学侵蚀步骤之后，或当只使用机械侵蚀时(无化学侵蚀)在机械侵蚀步骤之前。在一些方面，本专利技术的特征在于生产金属骨科植入物的方法，包括垂直增材构建骨科植入物，然后应力消除骨科植入物或加热骨科植入物和在热等静压或单轴热压条件下压缩经加热的植入物。在一些可选的方面，该方法包括水平地增材构建骨科植入物。增材构建骨科植入物包括将金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合熔化或烧结成骨科植入物的形状。继应力消除或加热和压缩步骤之后，此方法可以进一步包括侵蚀骨科植入物的一个或多个表面。在一些可选实施例中，应力消除或加热和压缩步骤在侵蚀步骤之后。此金属优选地为钛或其合金。此钛合金可以包括钛、铝和钒的合金，或可以包括镍钛诺。加热和/或应力消除步骤可以在真空下进行。加热和/或应力消除步骤可以在大气压力和惰性氛围下进行。在一些方面，压缩基本上清除金属的内部孔隙。机械侵蚀可以包括使用有机或无机介质侵蚀一个或多个表面。用以侵蚀的有机或无机介质优选地可溶于水介质，包括酸性水介质或碱性水介质。机械侵蚀优选地使一个或多个表面具有微米尺度结构。此微米尺度结构可以包括从约1μm至约200μm的最大峰谷高度、从约-2到约2的偏度和从约1到约9的峰度。在一些方面，机械侵蚀从一个或多个表面去除微粒碎屑。碎屑可以包括部分或全部未熔化或烧结的金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。外表面可以是经机械侵蚀的。内表面可以是经机械侵蚀的。经侵蚀的表面在植入物植入至人体时可以接触骨或骨移植材料。经侵蚀的表面可以促进新骨生长，以使该表面在植入时和植入之后不立即接触骨或骨移植材料，而是在植入之后一段时间，当新骨从这些表面生长并长出时与骨接触。化学侵蚀可以包括例如用酸或碱化学侵蚀骨科植入物的一个或多个表面。可以将植入物浸入酸性溶液或碱性溶液中，以进行化学侵蚀。化学侵蚀优选将纳米尺度结构赋予至一个或多个表面。纳米尺度结构可以包括从约0.001μm至约20μm的最大峰谷高度。化学侵蚀也可以使一个或多个表面具有微米尺度结构，包括包括有从约1μm至约200μm的最大峰谷高度、从约-2到约2的偏度和从约1到约9的峰度的微米尺度结构。化学侵蚀优选地也从一个或多个表面去除微粒碎屑。碎屑可以包括部分或全部未熔化或烧结的金属粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。碎屑可以包括在机械侵蚀步骤中使用的介质，其中这些介质的部件嵌入一个或多个表面。外表面可以是经机械侵蚀的。内表面可以是经机械侵蚀的。经侵蚀的表面在植入物植入至人体时可以接触骨或骨移植材料。经侵蚀的表面可以促进新骨生长，以使该表面在植入时和植入之后不立即接触骨或骨移植材料，而是在植入之后一段时间，当新骨从这些表面生长并长出时与骨接触。在优选的方面，化学侵蚀在机械侵蚀之后。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产金属骨科植入物的方法，包括增材构建所述骨科植入物，然后侵蚀所述骨科植入物的一个或多个表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.20 US 62/258,2391.一种用于生产金属骨科植入物的方法，包括增材构建所述骨科植入物，然后侵蚀所述骨科植入物的一个或多个表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属包括钛或其合金。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中增材构建所述骨科植入物包括将所述金属的粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合熔化成所述骨科植入物的形状。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中增材构建所述骨科植入物包括将所述金属的粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合烧结成所述骨科植入物的形状。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中增材构建所述骨科植入物包括垂直构建所述骨科植入物。6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中增材构建所述骨科植入物包括水平构建所述骨科植入物。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中侵蚀包括机械侵蚀所述骨科植入物的所述一个或多个表面。8.根据权利要求7所述的方法，其中机械侵蚀包括使用可溶性介质研磨所述一个或多个表面。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中机械侵蚀所述植入物的所述一个或多个表面将微米尺度结构赋予至所述一个或多个表面。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述微米尺度结构包括从约1μm至约200μm的最大峰谷高度、从约-2到约2的偏度和从约1到约9的峰度。11.根据权利要求7至10中任一项所述的方法，其中机械侵蚀从所述一个或多个表面去除微粒碎屑。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述微粒碎屑包括部分或全部未熔化的所述金属的粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其中所述一个或多个表面包括位于所述骨科植入物内部的表面。14.根据权利要求7至13中任一项所述的方法，其中所述一个或多个表面接触骨或骨移植材料。15.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中侵蚀包括化学侵蚀所述骨科植入物的所述一个或多个表面。16.根据权利要求15所述的方法，其中化学侵蚀包括将所述骨科植入物浸入水溶液。17.根据权利要求15或16所述的方法，其中化学侵蚀从所述一个或多个表面去除微粒碎屑。18.根据权利要求17所述的方法，其中所述微粒碎屑包括部分或全部未熔化的所述金属的粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。19.根据权利要求17所述的方法，其中所述微粒碎屑包括部分或全部未烧结的所述金属的粉末、微粒、颗粒、丝、碎片或其组合。20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其中化学侵蚀所述骨科植入物的所述一个或多个表面将纳米尺度结构赋予至所述一个或多个表面。21.根据权利要求20所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·加拉赫，J·M·施耐德，M·E·贝格，
申请(专利权)人：泰坦脊椎公司，
类型：发明
国别省市：美国,US