[发明专利]涂层和涂覆方法

说明书

发明领域

本发明一般涉及涂覆方法，更具体涉及用于矿化的身体部分的可植入假体的涂覆方法。

发明背景

本领域已知在人体和动物体内使用的医用植入物用于很多目的(短期和长期的目的)。与医用植入物相关的一种常见并发症是在植入部位的感染。植入物相关的感染通过很多不同的手段加以处理，所述手段包括在植入手术之前和之后，在复位时期(set periods)使用给予患者的预防性全身抗生素。然而，宿主部位(host site)的感染仍是常见的问题，最经常需要第二次手术来移除植入物。移除植入物的原因在于当出现感染时，植入物充当入侵细菌优选定居(colonize)的部位。当细菌菌群因此定居植入物时，它们极其耐受经由抗生药物经过全身方法(例如经口或静脉内)的递送而进行的根除。处理此类感染的唯一方法是用另一植入物系统代替以移除被定居植入物的翻修手术(revision surgery)。翻修手术与任何手术的所有并发症相关，所述并发症包括感染。另外，患者身体此刻不得不应对两种手术的发病率。翻修手术的其它不合需要的方面包括失血和血栓形成。翻修手术还与更大的植入失败风险有关，并且翻修手术的医学预后从不像初次手术那样好。翻修手术比初次手术更昂贵，并且患者需要额外的更长恢复时间来变得完全有功能，这可导致生产力损失。如前述中可见，由于植入部位感染而进行的翻修手术对于患者是主要的医疗问题，并且是治疗费用的主要消耗。减少或消除植入物相关的感染的技术将对患者的健康以及输送医疗护理(delivering medical care)产生重要的积极贡献。

医学领域众所周知，金属银及其化合物是良好的抗细菌剂。因此，银及其化合物常规用于治疗浅表皮肤感染。通常对新生儿的眼部给予银化合物以避免潜在的感染。银化合物相比传统抗生素药物的一个主要优势在于传染性细菌对银不形成抗性。抗药细菌是治疗感染领域中的主要关注原因。因此银化合物具有预防医用植入物中的细菌感染的潜力，而不存在发展抗性细菌菌株的风险。

过去已经进行了很多尝试，以将金属银和/或其化合物并入医用植入物的外表面中。在下文总结这些尝试及其局限性。

可以通过本领域已知的许多方法将银镀(涂覆)到医用植入物上，包括电镀、电沉积以及用有机聚合物载体涂抹。其它涂覆技术包括化学气相沉积(CVD)和物理蒸气沉积(PVD)。CVD和PVD技术非常昂贵且需要高度精密复杂、受控的制造工艺。所有这些涂覆技术在植入物中具有有限的应用，因为生物界面，即，植入物与宿主组织之间的界面对于涂覆的植入物相对于未经涂覆的植入物而言是完全不同的。这种限制可对医用植入物的成功具有深远的影响，通常将其生物界面设计用于与宿主组织整合(integration)。这种对植入物生物界面要具有抗微生物性能，同时具有组织整合性能的需求形成本发明的重要方面，这将在后文显示。

已经进行尝试以将银离子“注入”到医用植入物的表面上。该技术利用被撞击在植入物表面上的离子化银的高能束(高速)。这种技术称为“离子注入”。银离子注入仅影响非常薄的表面层(通常是纳米范围的厚度)，因此有限用于长期有效的抗传染药剂。所“注入”的银离子可能如此充分地并入医用植入物表面中，以致于极少的(银离子)会浸出进入周围组织中用于有效杀死细菌。类似的局限性存在于称为“离子束辅助沉积”(IBAD)的技术中。离子注入技术也非常昂贵而且需要精密复杂、受控的制造工艺。

先前讨论了通常将植入物的生物界面(实际上是与宿主组织接触的植入物表面)设计为与宿主组织整合。医用植入物中(尤其骨接触矫形外科、脊柱和牙科植入物)使用的常见表面工程技术是羟基磷灰石(HA)涂层。

使用多种不同的方法将羟基磷灰石(HA)涂层施用于医用植入物，所述方法包括等离子喷涂法、电沉积法、溶液沉淀法和溶胶-凝胶法。也进行了将银并入HA中的尝试。主要地，现有技术已经使用下述两种不同方法来提供掺杂银的涂层：

一种将银衍生物并入HA中的方法包括按序向植入物施加稳定的氧化银和HA粉末层的步骤。然而，这种方法不形成均匀的掺杂银的HA涂层。因此，覆盖不均匀，并且在植入后不能稳定地保持离子释放。即使在等离子喷涂之前使氧化银与HA粉末混合，该氧化物也不能与常规HA粉末进行化学反应以及结合而形成均匀配制物。