本发明专利技术涉及具有粗糙表面的开孔金属植入体和使开孔金属植入体粗糙化的方法。具体而言，涉及用于蚀刻多孔钛泡沫或多孔钛合金泡沫的方法，其中将经清洗和干燥的泡沫产品浸渍到包含约０．５～约５体积％ＨＦ和约５～约２０体积％ＨＮＯ↓［３］的含水的酸溶液中足以达到所需表面粗糙度的时间，和加热该经蚀刻的泡沫以除去残余的钛酸盐。该蚀刻方法提高了该泡沫表面的孔隙率，但该蚀刻剂并不完全渗透到该泡沫的内部，以使得保持了足够的机械性质。该蚀刻方法还提高了该泡沫表面处的摩擦系数。该泡沫可以包含开孔整形外科或牙科植入体，或者可以包含在基体表面上的涂层。
【技术实现步骤摘要】
本申请尤其涉及具有粗糙化表面的开孔金属医用植入体和使 开孔金属植入体的表面粗糙化的方法。更特别地，本申请涉及其中该开 孔金属植入体包含钛(纯的或合金形式的，更特别地为烧结钬粉末)以 及其中该植入体意于用作整形外科植入体的这种植入体和方法。
技术介绍
整形外科植入体已经用于关节替代，例如在全膝关节成形术、 全臀关节成形术和肩关节成形术中、在脊柱外科和外伤看护中。对于整 形外科植入体存在多个长期追求的设计标准，包括(1 )该植入体应当 具有长使用寿命，不会丧失功能或引发任何不利的过程反应；(2)该 植入体应当恢复其植入的骨头的正常功能；和(3)该植入体应当可在 工业规模上生产。在试图满足前述标准中，不仅该植入体应当支撑通常 具有波动性质的施加的荷载，而且植入体和骨头之间的界面也应当经受 该荷载需求。总的来讲，已经有了两种用于实现在植入体/骨头界面处固定 的方法将该植入体用水泥固定就位和不用水泥将该植入体固定到骨头 内。对于带水泥的应用，通常使用塑性水泥(例如聚曱基丙烯酸曱酯) 用于将植入体固定到骨头上，以及用于改进该植入体和该骨头之间的配 合。对于不带水泥的应用，通过摩擦配合实现短期固定，通过骨头长入 到植入体内来实现长期固定；为了实现骨头长入，植入体已经具有与骨 头配合且引起骨头长入的不规则表面，使得在一段时间之后，该假体变 得整合到骨头结构中。已经使用了数种技术来产生具有不规则表面的植入体。通常， 该植入体在实心金属基体上具有金属元件(例如珠子)的涂层以产生多4孔表面。典型的这种涂层是美国专利号3855638、 4206516、 4156943和 4612160中公开了的那些。美国专利号5368881和5658333显示了使用 非球形粉末来制备用于修复假体的粗糙化表面。可以通过例如喷砂处理使这种多孔不规则表面粗糙化；然而， 喷砂处理会通过损害基体表面层上的金属元件(例如珠子)而造成表面 形态的显著改变。其他机械粗糙化技术(例如刮擦或毛刺研磨(burr grinding))也可以使用。这些技术也可能存在缺点，包括基体变形、 除去过量的材料、不能或难以粗糙化某些表面、和不一致的表面粗糙化。 多孔表面也可以通过蚀刻而粗糙化，如例如名称为"Implants with textured surface and methods for producing the same"的美国专利中请公 开号20060289388A1和名称为"Metallic implants having roughened surfaces and methods for producing the same"的美国专利申i青乂i^开号 20040167633中教导的那样。还有的植入体包含完全多孔或开孔的金属结构。例如，有不 需要金属基体的钽金属开孔金属结构("Trabecular Metal")。在其他 金属中也可以获得其他开孔金属结构；例如美国专利申请号 20060002810A1和美国专利号6849230、 5104410和3852045 (整体通过 引用结合进来)公开了由粉末金属制成的多孔金属植入体。美国专利申 请序列号11/677,140 (整体通过引用结合进来)也公开了由金属粉末制 成的多孔金属植入体。无论是由烧结金属丝网、烧结金属粉末还是一些 其他材料制成，这种植入体在几乎整个结构上都可以是多孔的(即该植 入体的至少一个横截面全部是开孔的)，此处称作"开孔金属植入体"。 当这些植入体包含钛时(即当该植入体是由钛或钛合金制成的时)，这 种开孔金属植入体在此处称作"开孔钛植入体"。当由粉末金属制成时， 这种开孔金属植入体在此处称作"开孔烧结粉末金属植入体"。当由包 含钛的粉末金属制成时(即当该粉末金属包含钛或钛合金时)，这种开 孔烧结粉末金属植入体在此处称作"开孔烧结钛粉末植入体"。开孔金属植入体(包括开孔烧结粉末金属植入体)在提供能 够支撑组织长入的高的体积孔隙率(volume porosity)中是有利的。尽 管预期可以通过提高该开孔金属植入体的表面粗糙度使该开孔金属植 入体的骨头长入和初始稳定性最优化，但烧结后机械加工是不可行的， 因为该方法能够封闭孔并抹平该植入体的表面。喷砂处理(grit blasting)5不适用于这种开孔金属植入体，因为玻璃珠可能嵌入到孔中。蚀刻该开 孔金属植入体可能会弱化已经高度多孔的植入体。
技术实现思路
本专利技术满足了使开孔金属植入体的骨头长入和初始稳定性得 到最优化、不闭合孔并且不嵌入砂粒、同时还保持足够的机械性能的需 求或需要。本专利技术的 一 个方面涉及用于蚀刻开孔金属植入体的方法，包 括用包含约0.5~约5体积。/。HF和约5~约16体积。/。HN03的含水的酸 溶液接触该干燥的植入体足以达到所需表面粗糙度的时间。在 一 些实施 方案中，该含水的酸溶液包含约1 约3体积。/。的HF。在某些实施方案 中，该含水的酸溶液包含约7 ~约13体积％的HN03。 —些实施方案涉及用于蚀刻多孔钛泡沫或多孔钛合金泡沫的 方法，包括-清洗该泡沫；-干燥该泡沫；-用包含约0.5 ~约5体积％HF和约5 ~约20体积％HN03的含水 的酸溶液接触该泡沫足以达到所需表面粗糙度的时间；-将该泡沫从该酸溶液移开，并将该泡沫与水接触以除去残余的 酸，和-^f壬选地，通过在800- 1000。C加热该泡沫至少0.5小时，优选1 ~ 2小时，除去该泡沫表面上出现的任何暗色。用此处所述溶液蚀刻的该开孔金属植入体可以是包含钛和/ 或钛合金的开孔金属植入体。适合的金属的实例包括纯钛和钛合金，例 如Cp-Ti (工业纯钬)和Ti6A14V (用6%铝和4%钒合金化的钛；如 ASTM-F 1580-01中所规定)。适合的钛或钛合金泡沫包括在将该泡沫 与酸溶液接触之前具有约60~约75%的孔隙率的那些。本专利技术的方法 蚀刻的该开孔钛植入体可以包含开孔烧结钛粉末植入体。对于开孔钬植入体，该方法优选包括除去该经蚀刻的表面上 的可能是由蚀刻造成的副产物的暗污迹的步骤。该步骤包括在高温下 (例如800~ 1000°C)在真空炉中将该经蚀刻的开孔钛植入体加热一定 时期(例如1小时)。使用该步骤，可以制造基本不含蚀刻副产物的粗6糙化的开孔钛植入体。在一些实施方案中，该泡沫与该含水的酸溶液接触不超过约 30分钟的时间。 一些方法包括将该泡沫与该含水的酸溶液接触约1~约 IO分钟的时间或约2~约5分钟的时间。在用该酸溶液接触该泡沫之前除去该泡沫上的至少 一部分灰 尘或油脂会是有利的。 一些实施方案使用含水的沖洗溶液在用酸溶液接 触该泡沫之后除去残余的酸。 —些实施方案除去由沖洗溶液引入的至少一部分水。除去该 水的一种方法是用气流接触该泡沫，接触时间和条件有效从该泡沫上除 去至少一部水。另 一种从该经冲洗的泡沫上除去水的方法是通过将该泡 沫加热到25。C之上的温度。本专利技术的方法还允许控制开孔金属植入体的粗糙化深度。通 过将干燥的植入体迅速完全浸渍到该蚀刻溶液内， 一些空气将保持截留 在该植入体内部的孔内，空气压力和表面张力的结合将限制或减緩该蚀 刻溶液的渗透，由此提高该植入体表面的(以及表面下面有限深度的) 粗糙度，同时限制该植入体内部结构的本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于蚀刻多孔钛泡沫或多孔钛合金泡沫的方法，包括： －干燥所述泡沫； －用包含约０．５～约５体积％ＨＦ和约５～约２０体积％ＨＮＯ↓［３］的含水的酸溶液接触所述泡沫足以达到所需表面粗糙度的时间； －将所述泡沫从该酸性溶液移开， 并将所述泡沫与水接触以除去残余的酸，和 －通过在８００～１０００℃加热所述泡沫不少于０．５小时，除去所述泡沫的表面上出现的任何暗色。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：HD刘，SX杨，
申请(专利权)人：德普伊产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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