[发明专利]抗菌生物医学植入物以及相关的材料、装置和方法

说明书

用于改善生物医学植入物的抗菌特性的方法以及根据此类方法制造的相关植入物。在一些实施方式中，可对包含氮化硅陶瓷材料的生物医学植入物进行表面粗糙化处理，以将生物医学植入物的至少一部分的表面粗糙度增加至具有至少约500nm Ra的算术平均值的粗糙度轮廓。在一些实施方式中，可将涂层施加到生物医学植入物。这种涂层可包含氮化硅陶瓷材料，并且可代替表面粗糙化处理过程或者除了表面粗糙化处理过程之外进行施加。

技术领域

本公开总体上涉及抗菌生物医学植入物，并且具体地涉及用于改善椎间脊柱植入物的抗菌特性的材料、装置和方法。

背景技术

聚合物材料在骨整合和微生物抗性方面都很差。先前克服这种问题的工作涉及将抗微生物或成骨材料包含在聚合物材料上或聚合物材料中。在这些情况下，羟基磷灰石通常被用作改善骨传导的材料，而抗微生物化合物通常是银或抗生素。然而，需要使用一种材料来改善聚合物材料的成骨和抗感染性质。

考虑到这些观察，除其他事项之外，构思和发展了本公开的各个方面。

发明内容

需要具有抗菌性质的改善的生物医学植入物。因此，本公开的一个实施方案可包括用于改善生物医学植入物的抗菌特性的方法。所述方法可包括以下步骤：提供生物医学植入物；以及向生物医学植入物加载约10％至约20％的粉末，其中所述粉末包含氮化硅材料。所述方法还可包括将生物医学植入物的至少一部分的表面粗糙度增加至具有至少约500nm Ra的算术平均值的粗糙度轮廓以改善生物医学植入物的抗菌特性，所述表面粗糙度的增加是通过微机械加工、研磨、抛光、激光蚀刻、激光纹理化、喷砂或其他喷磨、化学蚀刻、热蚀刻和等离子蚀刻中的至少一种完成。氮化硅材料可选自由以下组成的组：α-Si₃N₄、β-Si₃N₄、β-SiYAlON及其组合。生物医学植入物可以是椎间脊柱植入物。生物医学植入物可包含聚醚醚酮(PEEK)、钛、PEEK和β-Si₃N₄粉末或PEEK和β-SiYAlON粉末。

在其他实施方案中，所述方法还可包括将氮化硅涂层施加到生物医学植入物。增加生物医学植入物的至少一部分的表面粗糙度的步骤可以在将涂层施加到生物医学植入物的步骤之后进行，并且增加生物医学植入物的至少一部分的表面粗糙度的步骤可包括增加涂层的至少一部分的表面粗糙度。将生物医学植入物的至少一部分的表面粗糙度增加至具有至少约1,250nm Ra或在约2,000nm Ra与约5,000nm Ra之间的算术平均值的粗糙度轮廓的步骤。

本公开的另一种实施方式可以采用具有改善的抗菌特性的生物医学植入物的形式。生物医学植入物可包含聚合物或金属基底材料；和约10％至约20％的粉末，其中所述粉末包含氮化硅材料。植入物的至少一部分可具有算术平均值为至少约500nm Ra的增加的表面粗糙度轮廓，所述增加的表面粗糙度轮廓是通过微机械加工、研磨、抛光、激光蚀刻、激光纹理化、喷砂或其他喷磨、化学蚀刻、热蚀刻和等离子蚀刻中的至少一种产生的。氮化硅材料可选自由以下组成的组：α-Si₃N₄、β-Si₃N₄、β-SiYAlON及其组合。基底材料可包括聚醚醚酮(PEEK)、钛、PEEKβ-Si₃N₄粉末或PEEK和15％β-SiYAlON粉末。生物医学植入物可以是椎间脊柱植入物、髋植入物或骨螺钉。生物医学植入物可包括髋植入物，其中在髋植入物的股骨柄上具有氮化硅涂层。生物医学植入物还可包括生物医学植入物上的氮化硅涂层。

附图说明

本文的书面公开描述了非限制性且非穷举性的说明性实施方案。参考附图中描绘的某些此类说明性实施方案，在附图中：