矫形外科植入物制造技术

一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中所述银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm2 24h‑1的速率洗脱至少连续14天。本发明专利技术还扩展至一种产生矫形外科植入物的方法及其用途。

orthopaedic implant

An orthopaedic implant includes a titanium substrate with silver deposited thereon, wherein silver can be operatively eluted at a rate of at least 0.25 ug/cm 2 24 h_1 during use for at least 14 consecutive days. The invention also extends to a method for producing orthopedic implants and uses thereof.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矫形外科植入物本专利技术涉及矫形外科植入物、产生它们的方法及其用途。特别是对于具有抗微生物性能的矫形外科植入物，提供产生它们的方法及其用途。每年使用数以千万计的医疗装置。尽管生物材料有所进展，但是细菌定植于显著比例的这些装置，这成为植入物相关感染的焦点。已经实施的研究表明，在非植入物的情况下引起感染需要最少约10000个细菌，而在存在涂覆血清蛋白的植入物的情况下，少至十(10)个细菌就可引起感染。在影响关节假体的感染情况下，在没有移除植入物的情况下治愈的可能性低，因此通常的治疗为移除感染的组件。为了解决该缺点，已经提出广泛的物质和技术方法并针对产生抗菌表面进行测试。该方法假定非贴壁细菌可通过免疫系统或全身性抗生素有效地根除。特别是，考虑到银以离子或纳米晶体形式作为被证实的广谱抗微生物剂的使用历史，其为生物医学应用中使用最普遍的金属。与常规抗生素相比，其还提供较低的产生抗微生物剂耐药菌株的风险，而耐药菌株对公众健康构成严重且日益严重的全球威胁。当观察金属医疗装置比如矫形外科植入物时，有一些技术可用于将银掺入到金属表面。例如，在钛装置中，使用化学钝化产生钛酸银储库为批量产生具有抗微生物性能的钛植入物提供一种低成本选项。然而，银的洗脱曲线限于最多一周，其中大部分银在最初几天内洗脱，之后洗脱速率逐渐变小。考虑到在抗感染治疗过程中洗脱的银量一般地低于最小抑制浓度(MIC)，这使其作为持续开放性骨折患者的治疗选项不太有效。需要持续释放制剂(即在受控物质中调节银释放速率)以克服银的相对短的半衰期、对生物分子(血清蛋白)的高生物利用度及形成具有低溶解度的氯化银的发生率。因此，为了保持有效的抗微生物活性，需要持续释放制剂。此外，即使可实现持续释放制剂，但是迄今为止还不能在钛矫形外科装置中实现足够高的载银量，使得如果可实现的话，持续洗脱将在持续的时间段，比如持续超过1周，连续洗脱超过最小抑制浓度(MIC)的银。使钛酸银处理的装置商业化的其他潜在缺点为在处理之后不受控制的颜色变化，导致装置变成黑色。这可能是特别成问题的，因为有必要在插入时识别装置，这通常通过激光标记或可移除的标签来实现。本专利技术某些方面的一个目的是解决上述条目和/或其他问题。本专利技术的第一方面提供一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天。适当地，银可操作地在使用中以至少0.5μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天，比如在使用中以至少0.75μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天或在使用中以至少1μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天。适当地，银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续21天，比如在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续28天或在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续35天。适当地，银可操作地在使用中以至少0.5μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续21天，比如在使用中以至少0.5μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续28天或在使用中以至少0.5μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续35天。适当地，银可操作地在使用中以至少0.75μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续21天，比如在使用中以至少0.75μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续28天或在使用中以至少0.75μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续35天。适当地，银可操作地在使用中以至少1μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续21天，比如在使用中以至少1μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续28天或在使用中以至少1μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续35天。本文提及具有“其上”沉积的银的钛基底指的是在基底表面区域上或基底表面区域内的沉积，其可为顶面层和/或靠近顶面层的层。沉积在钛基底上的银适当地包括银离子和/或银纳米粒子。银离子和/或银纳米粒子可分散在钛酸盐纳米结构内或钛酸盐纳米结构之上。本文提及“在使用中”指的是在生理环境(即原位)中使用矫形外科植入物。在一个实施方案中，矫形外科植入物可进一步包含聚合物涂层。因此，本专利技术的进一步方面提供一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银且涂覆有聚合物涂层的钛基底，其中银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天。有利地，添加聚合物涂层使得银能够从植入物控制释放到体内。这允许有益的持续控制释放银，并且还降低大量银释放到体内的细胞毒性。本专利技术的进一步方面提供一种形成矫形外科植入物的方法，包括将聚合物涂层涂布于具有其上沉积的银的钛基底上。本专利技术的进一步方面提供一种控制从矫形外科植入物洗脱银的方法，矫形外科植入物包括具有其上沉积的银的钛基底，方法包括将聚合物涂层涂布于具有其上沉积的银的钛基底上。本专利技术的进一步方面提供聚合物涂层用于控制从矫形外科植入物洗脱银的用途，矫形外科植入物包括具有其上沉积的银的钛基底。适当地，聚合物涂层为生物相容的。为避免疑义，术语“生物相容的”意指聚合物涂层例如对活组织无害或无毒性。适当地，聚合物涂层包含聚合物材料。聚合物涂层可包含任何合适的聚合物材料。适当地，聚合物材料可为生物可降解的。为避免疑义，术语“生物可降解的”意指材料可在生理环境(即原位)中被酶水解或降解，并随后被吸收或代谢。在某些实施方案中，聚合物材料可包括天然聚合物、合成聚合物或其组合。合适的天然聚合物的实例包括(但不限于)以下中的一种或多种：纤维蛋白、明胶、淀粉、纤维素、壳聚糖、胶原蛋白或其组合。适当地，聚合物材料可包括纤维蛋白、明胶或其组合。合适的合成聚合物的实例包括(但不限于)以下中的一种或多种：聚酯，比如聚丙交酯(包括聚-D-丙交酯、聚-L-丙交酯、聚-D,L-丙交酯及其组合)、聚乙交酯、聚丙交酯-聚乙交酯共聚物(包括聚-D-丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚-L-丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚-D,L-丙交酯-聚乙交酯共聚物及其组合)和聚酯-聚乙二醇(PEG)共聚物、聚原酸酯、聚氨基酸、聚氨酯或其组合。适当地，聚合物材料可包括聚-D,L-丙交酯-聚乙交酯共聚物、聚-D,L-丙交酯或其组合。在某些实施方案中，当聚合物材料可包含聚丙交酯-聚乙交酯共聚物时，丙交酯与乙交酯的摩尔比可为约20:1-1:20，适当地为约10:1-1:10，比如约5:1-1:5或者甚至2:1-1:2。适当地，当聚合物材料为聚丙交酯-聚乙交酯共聚物时，丙交酯与乙交酯的摩尔比可为约1:1。在某些实施方案中，当聚合物材料可包含聚丙交酯-聚乙交酯共聚物时，丙交酯与乙交酯的摩尔比可为约1:1。在某些实施方案中，当聚合物材料可包含聚丙交酯-聚乙交酯共聚物时，丙交酯与乙交酯的摩尔比可为约3:1。在某些实施方案中，聚合物材料可包括市售可用的聚合物材料。合适的市售可用的聚合物材料的实例包括(但不限于)以商品名PURASORB比如PURASORBPDLG5010、PURASORBPDLG7507、PURASORBPDL02A、PURASORBPDL02、PURASORBPDL04、PURASORBPDL20和PURASORBPDL45(可得自Corbion)出售的那些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中所述银可操作地在使用中以至少0.25 μg/cm2 24h‑1的速率洗脱至少连续14天。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.25 US 62/2867121.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中所述银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天。2.权利要求1的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。3.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银且涂覆有聚合物涂层的钛基底，其中所述银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天。4.权利要求3的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。5.权利要求3或4的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含聚合物材料。6.权利要求5的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括天然聚合物、合成聚合物或其组合。7.权利要求5或6的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括纤维蛋白、明胶或其组合。8.权利要求3-7中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂涂布于所述矫形外科植入物上。9.权利要求8的矫形外科植入物，其中所述浸涂包括以下步骤：(i)将所述矫形外科基底浸入包含所述聚合物材料和溶剂的涂料溶液中，(ii)从所述涂料溶液取出所述矫形外科基底以形成湿层，和(iii)固化所述聚合物涂层。10.权利要求9的矫形外科植入物，其中所述溶剂包括乙酸乙酯、碳酸二甲酯或其组合。11.权利要求9或10的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料以约2.5-50%重量/体积(w/v)的浓度存在于所述涂料溶液中。12.权利要求8-11中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约20-500mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。13.权利要求12的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约50mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。14.权利要求3-13中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含生物活性材料，比如生物活性金属。15.权利要求14的矫形外科植入物，其中所述生物活性材料为银。16.权利要求3-15中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含一种或多种生物膜破坏剂。17.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银且具有其上的聚合物涂层的钛基底，所述聚合物涂层以10mm/min-1000mm/min之间的速率涂布于具有其上沉积的银的所述钛基底上。18.权利要求17的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。19.权利要求17或18的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含聚合物材料。20.权利要求19的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括天然聚合物、合成聚合物或其组合。21.权利要求19或20的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括纤维蛋白、明胶或其组合。22.权利要求17-21中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂涂布于所述矫形外科植入物上。23.权利要求22的矫形外科植入物，其中所述浸涂包括以下步骤：(i)将所述矫形外科基底浸入包含所述聚合物材料和溶剂的涂料溶液中，(ii)从所述涂料溶液取出所述矫形外科基底以形成湿层，和(iii)固化所述聚合物涂层。24.权利要求23的矫形外科植入物，其中所述溶剂包括乙酸乙酯、碳酸二甲酯或其组合。25.权利要求23或24的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料以约2.5-50%重量/体积(w/v)的浓度存在于所述涂料溶液中。26.权利要求23-25中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约20-500mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。27.权利要求26的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约50mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。28.权利要求17-27中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含生物活性材料，比如生物活性金属。29.权利要求28的矫形外科植入物，其中所述生物活性材料为银。30.权利要求17-29中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含一种或多种生物膜破坏剂。31.权利要求17-25和28-30中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层以30mm/min-500mm/min之间，比如50-300mm/min之间的速率沉积到具有其上沉积的银的所述钛基底上。32.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银且具有其上的聚合物涂层的钛基底，所述聚合物涂层可操作地在使用中使得银能够以至少0.25µg/cm224h-1的速率洗脱到体内，并且可通过将所述聚合物涂层以10mm/min-1000mm/min之间的速率涂布于具有其上沉积的银的所述钛基底上而获得。33.权利要求32的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。34.权利要求32或33的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含聚合物材料。35.权利要求34的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括天然聚合物、合成聚合物或其组合。36.权利要求34或35的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括纤维蛋白、明胶或其组合。37.权利要求32-36中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂涂布于所述矫形外科植入物上。38.权利要求37的矫形外科植入物，其中所述浸涂包括以下步骤：(i)将所述矫形外科基底浸入包含所述聚合物材料和溶剂的涂料溶液中，(ii)从所述涂料溶液取出所述矫形外科基底以形成湿层，和(iii)固化所述聚合物涂层。39.权利要求38的矫形外科植入物，其中所述溶剂包括乙酸乙酯、碳酸二甲酯或其组合。40.权利要求38或39的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料以约2.5-50%重量/体积(w/v)的浓度存在于所述涂料溶液中。41.权利要求37-40中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约20-500mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。42.权利要求41的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层通过浸涂以约50mm/min的速率涂布于所述矫形外科植入物上。43.权利要求32-42中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含生物活性材料，比如生物活性金属。44.权利要求43的矫形外科植入物，其中所述生物活性材料为银。45.权利要求32-44中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含一种或多种生物膜破坏剂。46.权利要求32-40和41-45中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层以30mm/min-500mm/min之间，比如50-300mm/min之间的速率沉积到具有其上沉积的银的所述钛基底上。47.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中所述银可操作地在使用中以至少0.25μg/cm224h-1的速率洗脱至少连续14天，该速率可通过使具有其上沉积的银的所述钛基底经受热处理而获得。48.权利要求47的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。49.权利要求47或48的矫形外科植入物，其中所述热处理包括使具有其上沉积的银的所述钛基底暴露于升高的温度持续时间段T。50.权利要求49的矫形外科植入物，其中所述热处理包括使具有其上沉积的银的所述钛基底暴露于250-310℃之间的温度持续时间段T。51.权利要求49或50的矫形外科植入物，其中所述时间段T为至少15分钟。52.权利要求47-51中任一项的矫形外科植入物，其中包括具有其上沉积的银的钛基底的所述矫形外科植入物在其上具有聚合物涂层。53.权利要求52的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含聚合物材料。54.权利要求52的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括天然聚合物、合成聚合物或其组合。55.权利要求53或54的矫形外科植入物，其中所述聚合物材料包括纤维蛋白、明胶或其组合。56.权利要求52-55中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含生物活性材料，比如生物活性金属。57.权利要求56的矫形外科植入物，其中所述生物活性材料为银。58.权利要求52-57中任一项的矫形外科植入物，其中所述聚合物涂层包含一种或多种生物膜破坏剂。59.一种矫形外科植入物，包括其上以至少10μg/cm2的量沉积有银的钛基底。60.权利要求59的矫形外科植入物，其中所述钛基底包含银离子和/或银纳米粒子。61.一种矫形外科植入物，包括具有其上沉积的银的钛基底，其中具有其上沉积的银的所述钛基底可通过使所述钛基底与7-13M的I族或II族金属氢氧化物溶液接触从而钝化所述钛基底，然后使如此获得的钝化的钛基底与银材料接触而获得。62.权利要求61的矫形外科植入物，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：D威尔逊，J罗斯，NK格鲁辛，
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