没有α壳且具有增强的骨诱导的植入物表面制造技术

一种骨科植入物，其具有钛或钛合金本体，具有多个表面。骨科植入物根据包括以下步骤的方法生产：(a)增材构建骨科植入物；然后(b)机械地、化学地、以及机械地和化学地侵蚀骨科植入物的一个或多个表面，以(i)从中除去α壳，并(ii)将包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度赋予一个或多个表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】没有α壳且具有增强的骨诱导的植入物表面相关申请的交叉引用本申请要求2016年8月3日提交的美国临时专利申请No.62/370,459的优先权，其内容通过引用结合在本文中。
本专利技术总体涉及骨科植入物领域。特别地，本专利技术涉及用于骨科植入物的金属表面，其在植入体内时刺激间充质干细胞分化成前成骨细胞，并刺激前成骨细胞成熟为成骨细胞，从而促进新骨生长。通过增材制造工艺和随后二次加工的组合来制备表面。表面没有α壳。
技术介绍
在整个说明书中引用了各种出版物、包括专利、公开的申请、技术文献和学术文章。这些引用的出版物中的每一个都通过引用整体并入本文并用于所有目的。各种骨科植入物用于矫正骨骼缺陷。在许多情况下，需要将植入物与相邻骨骼整合，但不容易实现。例如，已知通常用于骨科植入物的某些聚合物材料如聚醚醚酮(PEEK)不能与骨整合。即使对于能够与骨整合的钛合金等金属，光滑的表面也提供缓慢和较差的整合。此外，骨科植入物上的整合表面装饰有齿、刺、凹槽和其他突出表面，其实际上可以阻止或避免骨整合。在需要整合的时，整合率直接与患者的整体健康状况相关。整合越快，手术修复区愈合的速度越快，患者从受到骨科干预需要的条件的阻碍而恢复之前生活方式的速度越快。因此，非常希望在骨科植入物和相邻骨之间发生整合。因此，本领域仍然需要能够实现快速和高质量骨整合的整合表面。
技术实现思路
为了满足这个和其他需要，并且鉴于其目的，本专利技术的特征在于骨科植入物的骨诱导表面，包括骨接触和自由表面。这些骨诱导表面根据包括增材制造具有一个或多个自由表面并且具有一个或多个适于与骨接触的骨接触表面的骨科植入物，然后机械地、化学地、或机械并化学地侵蚀一个或多个骨接触表面，并且可选地机械地、化学地、或机械并化学地侵蚀一个或多个自由表面中的一个或多个，以去除α壳并且给机械、化学或机械并化学侵蚀的表面赋予包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度。一个或多个骨接触表面和自由表面中的一个或多个可包括宏观级粗糙度。在优选的方面，在增材制造之后，该方法包括机械侵蚀然后化学侵蚀一个或多个骨接触表面，并且可选地机械地、化学地、或机械并化学地侵蚀一个或多个自由表面中的一个或多个，以赋予骨诱导粗糙度。因此，在一个或多个自由表面中的一个或多个被侵蚀的某些优选方面中，某些自由表面被侵蚀而某些自由表面不被侵蚀。根据该方法产生的骨接触表面和自由表面显著增强、促进并/或上调(包括其速率和程度)骨诱导、骨发生、碱性磷酸酶的间充质干细胞表达、osterix的前成骨细胞表达和骨钙蛋白的成骨细胞表达中的一种或多种。当这些表面与骨接触或与间充质干细胞接触时，会发生这种增强、促进和/或上调。这种接触可以是体外的、或体内的或原位的。根据该过程产生的表面获得的骨诱导、骨发生、间充质干细胞碱性磷酸酶表达、前成骨细胞osterix的表达和骨钙蛋白的成骨细胞表达中的一种或多种的增强显著大于，当其他类型的骨科植入物表面与骨接触或与间充质干细胞接触时(体外、体内或原位)时获得的骨诱导、骨发生、间充质干细胞碱性磷酸酶表达、前成骨细胞osterix表达和/或骨钙蛋白的成骨细胞表达。在某些方面，这样的其他类型的表面没有包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度，例如未经过机械和/或化学侵蚀处理以赋予包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度的表面。在某些方面，根据该方法产生的一个或多个骨接触表面，当与骨接触时，其骨诱导相对于对比骨接触表面接触骨时的骨诱导显著增加，该对比骨接触表面包括宏观级粗糙度并且包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括通过机械和化学侵蚀大块基材产生的微米级结构和纳米级结构。在某些方面，根据该方法产生的一个或多个骨接触表面，当与骨接触时，其骨发生相对于对比骨接触表面接触骨时的骨诱导显著增加，该对比骨接触表面包括宏观级粗糙度并且包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括通过机械和化学侵蚀大块基材产生的微米级结构和纳米级结构。在某些方面，根据该方法产生的一个或多个骨接触表面，当与骨接触时，间充质干细胞的碱性磷酸酶表达水平相对于对比骨接触表面接触骨时的间充质干细胞的碱性磷酸酶表达水平显著增加，该对比的骨接触表面包括宏观级粗糙度并且包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括通过机械和化学侵蚀大块基材产生的微米级结构和纳米级结构。在某些方面，根据该方法产生的一个或多个骨接触表面，当与骨接触时，前成骨细胞的osterix表达水平相对于对比骨接触表面接触骨时的前成骨细胞osterix表达水平显著增加，该对比骨接触表面包括宏观级粗糙度并且包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括通过机械和化学侵蚀大块基材产生的微米级结构和纳米级结构。在某些方面，根据该方法产生的一个或多个骨接触表面，当与骨接触时，成骨细胞的骨钙蛋白表达水平相对于对比骨接触表面接触骨时的成骨细胞的骨钙蛋白表达水平显著增加，该对比骨接触表面包括宏观级粗糙度并且包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括通过机械和化学侵蚀大块基材产生的微米级结构和纳米级结构。增材制造骨科植入物的步骤可包括用电子束熔化(EBM)增材制造地制造骨科植入物。增材制造骨科植入物的步骤可包括通过选择性激光烧结增材制造地制造骨科植入物，包括例如直接金属激光烧结(DMLS)。增材制造骨科植入物的步骤可包括用选择性激光熔化(包括例如laserCUSINGTM)增材制造地制造骨科植入物。增材制造骨科植入物的步骤可以包括通过熔融沉积成型(FDM)、直接金属沉积、激光工程净成形(LENS)、基于线的定向能量沉积或使用能量源融化的任何其他方法来增材制造地制造骨科植入物。在增材制造骨科植入物的步骤之后，增材制造过程可以进一步包括热等静压(HIP)或对骨科植入物进行应力消除。骨科植入物优选包括金属或陶瓷。金属可包括钴铬合金、钛合金、钛、铝和钒的合金、钛和镍的合金、镍钛诺或不锈钢。本专利技术还涉及骨科植入物，该植入物包括一个或多个骨接触表面和根据本文描述或示例的任何方法生产的一个或多个自由表面。通过机械侵蚀、化学侵蚀或机械和化学侵蚀处理的这些植入物的表面包括骨诱导粗糙度，该骨诱导粗糙度包括微米级结构和纳米级结构，其显著增强、促进并/或上调(包括其速率和程度)当这些表面与骨接触或与间充质干细胞接触时(例如在将植入物植入体内之后)的骨诱导。本专利技术的特征还在于一种骨科植入物，其具有带有多个表面的钛或钛合金本体。骨科植入物根据包括以下步骤的方法生产：(a)增材制造构建骨科植入物；然后(b)机械地、化学地、或机械地和化学地侵蚀骨科植入物的一个或多个表面，以(i)从中除去α壳，并(ii)将包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度赋予一个或多个表面。或者，该方法包括以下步骤：(a)增材制造地构建具有一个或多个自由表面的骨科植入物，并且其具有一个或多个适于与骨接触的骨接触表面，至少一个或多个骨接触表面具有宏观级粗糙度，当骨接触表面与骨接触时，该宏观级粗糙度抑制骨科植入物的移动；然后(b)依次机械地和化学地腐蚀一个或多个自由表面和一个或多个骨接触表面中的一个或多个，以(i)从中除去α壳，并(ii)将包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度赋予一个或多个自由表面和一个或多个骨接触表面中的一个或多个。应理解，本专利技术前面的一般性描述和以下的详细描述都是示例性而非本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有钛或钛合金本体的骨科植入物，其具有多个表面，所述骨科植入物根据包括以下步骤的方法生产：(a)增材构建骨科植入物；然后(b)机械地、化学地、或机械地和化学地侵蚀骨科植入物的一个或多个表面，以(i)从其中除去α壳，并(ii)将包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度赋予一个或多个表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.03 US 62/370,4591.一种具有钛或钛合金本体的骨科植入物，其具有多个表面，所述骨科植入物根据包括以下步骤的方法生产：(a)增材构建骨科植入物；然后(b)机械地、化学地、或机械地和化学地侵蚀骨科植入物的一个或多个表面，以(i)从其中除去α壳，并(ii)将包括微米级结构和纳米级结构的骨诱导粗糙度赋予一个或多个表面。2.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述一个或多个表面包括在所述骨科植入物的本体内部内的表面。3.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述一个或多个表面接触骨或骨移植物材料。4.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述一个或多个表面是自由表面。5.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述步骤(b)还包括机械侵蚀所述骨科植入物的一个或多个表面，然后化学侵蚀所述一个或多个表面。6.根据权利要求5所述的骨科植入物，其中机械侵蚀所述骨科植入物的一个或多个表面赋予所述一个或多个表面微米级结构，并且化学侵蚀所述骨科植入物的一个或多个表面，以赋予一个或多个表面纳米级结构。7.根据权利要求6所述的骨科植入物，其中所述化学侵蚀的纳米级结构与所述机械侵蚀的微米级结构重叠。8.根据权利要求7所述的骨科植入物，其中，增材构建骨科植入物的步骤(a)产生宏观级结构特征，其抑制骨科植入物的移动，宏观级结构特征，微米级结构特征和纳米级结构特征相互重叠。9.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述方法还包括用热等静压或热单轴压力处理骨科植入物，以消除应力的步骤。10.根据权利要求9所述的骨科植入物，其中所述处理步骤在真空下或在惰性气体中完成。11.根据权利要求1所述的骨科植入物，其中所述方法还包括在进一步加工之前将涂层施加到所述增材构建的骨科植入物的步骤，以阻挡来自要进一步加工的一个或多个表面的碳、氮和氧。12.根据权利要求...

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