[发明专利]微米级和纳米级表面纹理化含钛制品及其制备方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2009年4月15日提交的美国临时专利申请No.61/169,443的权利，其与以下三个同日提交的专利申请有关：(i)发明人为Weidong Tong和Larry Salvati，代理人档案号为JJDO-0017(DEP6015)，名称为“Nanotextured Cobalt-Chromium Alloy ArticlesHaving High Wettability and Method of Producing Same”(具有高润湿性的纳米纹理化钴铬合金制品及其制备方法)的美国专利申请No.61/169,365；(ii)发明人为Weidong Tong和Larry Salvati，代理人档案号为102737-16(DEP 6045)，名称为“Methods and Devices For BoneAttachment”(用于骨附着的方法和装置)的美国专利申请；以及(iii)发明人为Weidong Tong、Larry Salvati和Pooja Kadambi，代理人档案号为102737-17(DEP 6090)，名称为“Methods and Devices forImplants With Calcium Phosphate”(用于含磷酸钙的植入物的方法和装置)的美国专利申请。上述所有四个专利申请据此全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明特别涉及由钛或钛合金制成的纳米纹理化制品及其制备和使用方法。

背景技术

对于节段性骨置换植入物，长期以来探索了多个设计标准。这些设计标准包括植入物应(1)伴随患者一生而不丧失功能或引发任何不良过程反应；(2)恢复其所植入的骨的正常功能；以及(3)能以商业规模进行生产。为了满足上述标准，植入物不仅应能支撑所施加的负荷(往往具有波动性)，而且植入物与骨之间的界面也应承受负荷要求。

诸如聚甲基丙烯酸甲酯的塑料粘固剂常用于将植入物附连到骨上，以及改进植入物与骨之间的贴合性。还提供了具有多孔涂层的植入物，这些多孔涂层能与骨配合并引起骨长入，使得经过一段时间后假体与骨结构融为一体。具有代表性的此类涂层为美国专利No.3,855,638、4,206,516、4,156,943和4,612,160中所公开的那些。

陶瓷涂层也得到很好地使用，并因骨与诸如氧化铝(Al₂O₃)的陶瓷材料之间的亲和力而使其通常特别理想。具有代表性的此类涂层为尤其涉及牙科植入物的美国专利No.4,145,764和4,483,678，以及更为广泛地公开了用于全身的可植入的骨置换材料的美国专利No.4,309,488和4,846,837中公开的那些。

提高植入物稳定性的一个重要方法为骨整合，即在活性骨与植入物表面之间形成直接的结构连接。在本领域中广为人知的是，整形外科金属植入物的骨整合部分地取决于成骨细胞样细胞在整形外科植入物表面上的附着与扩散。研究表明，相比于平滑表面，此类细胞更易于附着到粗糙或多孔的表面。因此，已进行了若干尝试来提供具有粗糙化的和/或多孔的表面以帮助骨整合的整形外科金属植入物。

例如，美国专利No.5,236,459描述了形成具有“锚定区”的植入物表面的方法，其中使用高压液体射流从植入物表面除去一部分金属。“锚定区”的直径可在0.5至1.5mm之间变化。

美国专利No.5,307,594描述了另一种在整形外科植入物上形成纹理化表面的方法。该方法需要将包含若干开口的弹性掩模施加到植入物表面上，然后采用诸如金属氧化物粒子的喷砂介质对植入物进行高压喷砂。虽然此方法可用于制备具有粗糙化表面的植入物表面，但喷砂介质的粒子会嵌入植入物的表面。据信，这些粒子可对植入后的整形外科植入物的骨整合造成负面影响。

前述段落中的专利所描述的方法可提供具有粗糙化表面的金属植入物，这些粗糙化表面具有尺寸通常大于20μm的表面特征。虽然具有此类表面特征的整形外科植入物相比于平滑金属植入物可表现出改善的骨整合性，但是据信如果植入物表面包括更小的表面特征(即尺寸小于20微米)的话，将大幅改善骨整合性。

其他研究工作是在植入物上采用了高褶皱表面。美国专利No.5,368,881和5,658,333展示了采用非球状粉末来给假体产生粗糙化表面。然而，已知的是这些表面几乎不具有互连的孔隙。