制造含颗粒的涂层的植入物的方法和含银涂层的植入物

专利类型 发明公开 法律事件 公开; 实质审查;
专利有效性 实质审查 当前状态 实质审查
申请号 CN202311441839.4 申请日 2023-06-21
公开(公告)号 CN117488382A 公开(公告)日 2024-02-02
申请人 AAP培植股份公司; 申请人类型 企业
发明人 A·埃利泽; M·拉富恩特; 第一发明人 A·埃利泽
权利人 AAP培植股份公司 权利人类型 企业
当前权利人 AAP培植股份公司 当前权利人类型 企业
省份 当前专利权人所在省份: 城市 当前专利权人所在城市:
具体地址 当前专利权人所在详细地址:德国柏林 邮编 当前专利权人邮编:
主IPC国际分类 C25D11/26 所有IPC国际分类 C25D11/26C25D15/00A61L31/08A61L31/02A61L31/16A61L31/14
专利引用数量 0 专利被引用数量 0
专利权利要求数量 15 专利文献类型 A
专利代理机构 深圳市百瑞专利商标事务所 专利代理人 金辉;
摘要 本公开涉及一种用于生产包括含 银 涂层的 植入物 的方法,其包括以下步骤:提供金属基材;在 电解 槽 中通过等离子电解 氧 化施加至少多个层,多个层具有总的银浓度为2至20μg/cm2的银颗粒,其中具有银颗粒的层施加在单个 电解槽 中。
权利要求

1.一种用于生产包括含涂层的植入物的方法,
其包括以下步骤:
‑提供金属基材;
‑在电解槽中通过等离子电解化施加多个具有银颗粒的层,总的银浓度为2至20μg/
2
cm,其中具有银颗粒的层施加在单个电解槽中,
其中在施加具有银颗粒的层之前,通过对金属基材进行阳极氧化而将粘合促进层施加到金属基材上,
其中对金属基材进行阳极氧化的步骤和施加至少一个含银颗粒的层的步骤在同一电解槽中进行,
并且其中通过施加第一电压来执行对金属基材进行阳极氧化的步骤,并且其中使用高于第一电压的第二电压来执行施加具有银颗粒的层的步骤。
2.根据前述权利要求所述的方法,其中施加3至20个含银颗粒的层,优选地施加4至8个含银颗粒的层。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中施加的阳极氧化的层的厚度小于0.5μm,在0.05μm至0.5μm之间。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中施加的至少一个银层的总的厚度为3至10μm。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中提供接骨板或螺钉作为所述金属基材。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中提供或钛合金作为所述金属基材。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中植入物设置为接骨板,所述接骨板包括基本平坦的顶面和至少一个孔,所述孔具有圆形内表面或螺纹,其中涂覆至少一个孔和
2
平坦的顶面,并且其中至少一个孔上的银含量与顶面的银含量相差小于2.5μg/cm。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中植入物设置为螺钉,所述螺钉包括螺钉头和带螺纹的轴,其中涂覆螺钉头和带螺纹的轴,并且其中带螺纹的轴的银含量与螺钉
2
头的银含量相差小于2.5μg/cm。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中施加的具有银颗粒的多个层的总的银
2 2
含量为5至14μg/cm,优选为7至10μg/cm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中施加的阳极氧化层的银含量小于0.5
2 2 2
μg/cm,优选0.05μg/cm至0.2μg/cm。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中以0.2‑2wt%的银含量,优选0.5‑
1.5wt%的银含量施加涂层。
12.一种用根据前述权利要求中任一项所述的方法生产的植入物。
13.根据权利要求12所述的植入物,其中银浓度朝着植入物的外表面逐层增加。
14.根据前一权利要求所述的植入物,其中银浓度朝着表面逐层增加,特别是增加1‑
50%,优选增加2‑10%。
15.根据前述权利要求中任一项所述的植入物,其中所述植入物在含有5%血清白蛋白(BSA)、142mM NaCl、2.5mM CaCl2的人工伤口液中在37℃下预培养3天,特别是7天后,对浓度为106CFU/ml的金黄色葡萄球菌DSM 799/ATCC 6538,具有至少log 3,优选log 4的抑制功效。

说明书全文

制造含颗粒的涂层的植入物的方法和含银涂层的植入物

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于生产植入物的方法,该植入物涂有含银颗粒的表面。此外,本发明涉及具有含银颗粒涂层的植入物。

背景技术

[0002] 已知具有包含银颗粒的抗生物涂层的植入物。
[0003] 文献WO 2010/139451 A2公开了一种通过使用等离子体电解化工艺来生产这种植入物的方法。将植入物浸入包含胶体分散的银颗粒的电解质中。通过使用等离子电解氧化工艺,可以将这些颗粒嵌入同样由基材材料的氧化物形成的层中。
[0004] 文献WO 2017/050610 A1公开了:令人惊讶的是可以通过使用等离子体电解氧化工艺将多个层彼此叠加
[0005] 然而,难以实现提供均匀涂层,特别是银颗粒的均匀分布的涂层的等离子体电解氧化工艺。这尤其适用于弯曲和尖锐的三维表面,例如用于引入接骨螺钉螺纹
[0006] 此外,抗微生物作用发生在紧邻植入物表面的组织中。由于银的毒性,涂层的银含量应尽可能低。
[0007] 银的释放应在植入后的必要时间段和植入后释放的银浓度方面受到限制。特别地,需要在植入后立即快速释放银以实现足够的抗微生物功效。然后,应避免在周围组织中形成可能有害的浓度。
[0008] 发明目的
[0009] 鉴于此背景,本发明的一个目的是提供一种植入物和用于生产这种植入物的方法,该植入物具有涂层,涂层关于植入后的时间段内的银释放具有复杂巧妙特性。

发明内容

[0010] 本发明的目的通过根据独立权利要求的主题的用于制造植入物的方法和植入物来实现。
[0011] 本发明的优选实施例和改进是从属权利要求说明书附图的主题。
[0012] 本发明涉及一种用于制造植入物的方法,其包括含银的涂层。
[0013] 该方法包括以下步骤:
[0014] ‑提供金属基材;
[0015] ‑通过对金属基材进行阳极氧化来施加粘合促进层;
[0016] ‑在电解槽中通过等离子电解氧化施加至少多个层,层具有银浓度为2至20μg/cm2的银颗粒,其中具有银颗粒的层施加在单个电解槽中。
[0017] 根据本发明的一个实施例,多个具有银颗粒的层具有5至14、优选7至10μg/cm2的银含量。
[0018] 令人惊讶的是,发明人发现,银的浓度朝着植入物的外表面逐层增加。
[0019] 令人惊讶的是,这也适用于多层系统,特别是包含3至20层(优选4至8层)银颗粒的植入物。
[0020] 不受该理论的束缚,发明人认为在等离子体电解过程中由基材材料形成的氧化物的含量逐层降低。因此,可以通过使用这种多层系统,特别是通过施加多于三层,来实现高功效。
[0021] 银浓度可以朝向表面从一层到另一层增加,特别是增加1‑50%,优选增加2‑10%。
[0022] 可以通过制作SIMS深度剖面来检查银分布。
[0023] 根据本发明,在施加具有银颗粒的层之前,通过对金属基材进行阳极氧化而将粘合促进层施加到金属基材上。
[0024] 这种通过阳极氧化施加的薄氧化物层增加施加到阳极氧化层上的层的结合性。可以避免裂纹和较大的未涂层区域。此外,观察到阳极氧化层也改善了银层的均匀性。均匀分布也可以在弯曲和圆形区域中实现,特别是在孔的内表面上和螺纹的底部区域上。
[0025] 阳极氧化金属基材的步骤和施加具有银颗粒的至少一层的步骤在同一电解槽中进行。
[0026] 优选地,阳极氧化层以小于0.5μm的厚度施加,特别是0.05μm至0.5μm之间的厚度。
[0027] 包含银颗粒的层比阳极氧化的粘合促进层更厚。
[0028] 优选地,至少一个(一个或多个)银层的总厚度在3和10μm之间。
[0029] 植入物可以体现为接骨板或螺钉。
[0030] 根据本发明的一个实施例,提供或钛合金作为金属基材。
[0031] 实施为接骨板的植入物包括基本平坦的顶面和至少一个孔,该孔具有圆形内表面或螺纹,其中涂层还覆盖至少一个孔和顶面,并且其中孔上的银含量与顶面的银含量相差2
小于2.5μg/cm。
[0032] 根据另一实施例,实施为螺钉的植入物包括螺钉头和带螺纹的轴,其中涂层还覆2
盖带螺纹的轴和螺钉头,并且带螺纹的轴的银含量与螺钉头的银含量相差小于2.5μg/cm。
[0033] 阳极氧化层不包含主要的银含量。特别地,阳极氧化层施加有小于0.5μg/cm2的银2 2
含量,尤其是0.05μg/cm至0.2μg/cm。
[0034] 优选地,整个涂层施加的Ag含量为0.2‑2wt.‑%,优选0.5‑1.5wt.‑%。
[0035] 阳极氧化金属基材的步骤可以通过施加第一电压来进行,并且其中用高于第一电压的第二电压来进行施加具有银颗粒的层的步骤。
[0036] 本发明进一步涉及用如前所述的方法生产的植入物。
[0037] 此外,本发明涉及一种植入物,其中该植入物包括具有涂层的金属基材,[0038] 其中涂层包括具有银颗粒的多个层,并且其中银的浓度朝向植入物的外表面从层到层增加。
[0039] 优选地,植入物包括具有银颗粒的若干层,特别是3至20层,优选4至8层。
[0040] 优选地,银浓度朝着表面从层到层增加,特别是增加1‑50%,优选增加2‑10%。
[0041] 植入物可以包括在金属基材和具有银颗粒的多个层之间的粘合促进层。
[0042] 粘合促进层可以作为阳极氧化层实施。
[0043] 优选地,阳极氧化层具有小于0.5μg/cm2的银含量。

附图说明

[0044] 将参考附图更详细地描述本发明。
[0045] 图1是流程图,显示了执行根据本发明的实施例的生产植入物的方法的步骤。
[0046] 图2是涂层的示意图。
[0047] 参考图3,将更详细地解释涂层植入物的抗菌功效。
[0048] 图4a和图4b显示了植入物的示例性实施例。

具体实施方式

[0049] 图1是根据本发明实施例的植入物的生产流程图。
[0050] 提供了一种含有分散的纳米级银颗粒的电解槽。
[0051] 基材被浸入槽中。
[0052] 通过施加第一电压,将氧化物层施加到基材上,该氧化物层用作后续具有银颗粒的层的粘合促进层。
[0053] 然后,增加电压。更高的第二电压导致邻近基材表面的等离子体的形成。
[0054] 因此,通过暂时接通第二电压来施加多个层。特别地,可以施加四到八层。
[0055] 结果,基材被提供有均匀涂层,其包含浓度朝向表面从层到层增加的银颗粒。
[0056] 图2是植入物10/20表面区域的示意图。作为第一层,施加粘合促进层1。优选地,该粘合促进层1与具有银颗粒的层2a‑2n在同一电解槽中被施加。
[0057] 根据本发明的一个实施方案,该植入物的抗菌功效足够高,以至于该植入物在含有5%血清白蛋白(BSA)、142mM NaCl、2.5mM CaCl2的人工伤口液中,对浓度为106CFU/ml的金黄色葡萄球菌DSM 799/ATCC 6538在37℃下预培养3天,特别是7天后,具有至少log 3,最好log 4的功效。
[0058] 详细而言,可按如下方式测试抗菌功效:
[0059] 首先,必须确定层系统中样品的银含量。
[0060] 元素的特征X射线(EDX)可用于分析元素组成,尤其是用于分析银含量。
[0061] 此外,光发射光谱法(ICP‑OES)可用于确定层的总体银含量。具体地,可以如下执行:
[0062] 样品用酸溶液清洗。然后,可以根据 EN ISO 11885(01.11.2009)使用经过验证的方法使用光学发射光谱法(ICP‑OES)进行测量。结果以μg Ag绝对值(每样品)的形式获得。
[0063] 根据表面积,可以计算以μg Ag/cm2为单位的银浓度。
[0064] 银涂层样品的抗菌效果的测定可以用增殖试验来测试。金黄色葡萄球菌DSM 799/ATCC 6538用作微生物测试菌株。为了模拟植入环境,将测试样品在一定体积的人工伤口液(5% BSA、142mM NaCl、2.5mM CaCl2)中孵育相应的时间段(3天或7天),以允许测试样品完全浸没。
[0065] 预孵育期后洗涤样品。对于抗菌功效测试,将细菌溶液添加到每个样品中,并在37℃下孵育1小时,以使细菌细胞粘附到样品表面。
[0066] 然后将样品在37℃下孵育18小时。去除测试样品后,通过光密度(OD)测量在48小时内每30分钟记录一次(子细胞的)细菌生长,用这种方法来定义灭菌功效。如果子细胞的释放被抑制≥99.9%(3log标度),则材料在增殖试验中被视为抗菌剂
[0067] 可以满足以下标准:
[0068] 3天的伤口液体暴露后细菌定植减少4log(4个对数量级),7天的伤口液体暴露后细菌定植减少3log(3个对数量级)。
[0069] 图3显示了在金黄色葡萄球菌的样品的银浓度系列的净起始OD小时,基于增殖测定的抗微生物功效。实线表示3log标度的抗微生物活性,虚线表示4log标度。
[0070] 为了验证剂量依赖性抗菌功效,本研究使用了三种不同的浓度。
[0071] 结果表明,在人工伤口液中孵育会随着时间的推移以剂量依赖性方式降低抗微生物功效。经过1天和3天的预孵育期后,所有浓度都显示出>4log标度的功效。预孵育14天后,具有5μg/cm2或更大的银颗粒浓度的样品显示功效>3log标度。10μg/cm2的样品仍然高度活跃,>4log标度。
[0072] 根据本发明,可以提供具有增强的抗微生物功效的植入物。
[0073] 图4a是设计为接骨板10的植入物的说明图。这种接骨板10具有至少两个、优选多个孔11a‑11n,其可用于插入接骨螺钉。
[0074] 孔11a被设计成所谓的加压孔。该加压孔11a与接骨螺钉(图4b中所示)相互作用,以将骨碎片移向彼此。
[0075] 孔11a‑11n具有至少部分倒圆的内表面。根据本发明,具有增加的均匀性的银涂层也延伸穿过这些内表面。
[0076] 图4b显示了设计为接骨螺钉20的植入物。
[0077] 接骨螺钉20包括带有头部的轴21。轴21具有用于插入骨中的螺纹。螺纹底部也涂有均匀的银涂层。
[0078] 此外,接骨螺钉20包括螺钉头22。螺钉头22可包括头部螺纹以接合相应的孔,形成带度的稳定结构。
[0079] 根据本发明,可以提供具有增强的抗微生物功效的植入物。
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