专利名称：生物腐蚀性的镁合金植入物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有由生物腐蚀性的镁合金制备的基体的植入物。
背景技术：
在现代医药技术中植入物以广泛的实施形式被使用。例如，它们被用于支撑血管、空腔器官和脉管系统(血管内植入物，例如，支架)，用于紧固和临时地固定组织植入物和组织移植，而且还用于矫形的目的，例如，作为钉子、板或螺栓。特别频繁使用的植入物形式为支架。植入支架已经成为治疗血管疾病方面最有效的治疗措施之一。支架的目的是，在患者的空腔器官中发挥支撑功能。由此，常规构造类型的支架具有包括金属梁制成的细丝载持结构，为了引入到体内，其最初是以压缩的形式，并在施用的位置展开。这样的支架的一个主要的应用领域为永久地或暂时地扩张血管变窄，特别是心冠状血管的变窄(狭窄)，并使其保持张开。此外，还已知动脉瘤支架，其主要用于封堵动脉瘤。另外还提供了支撑功倉泛。支架具有:外周壁，其具有足够的载持能力以使变窄血管保持以希望的程度张开；和管型基体，通过它血流无阻碍地持续流动。所述外周壁通常由栅格状的载持结构形成，其允许支架以具有小外径的压缩状态被引入，直至待治疗的相应血管的狭窄处，并在那里，例如，借助气囊导管张开至使得所述血管具有希望的增大的内径的程度。作为选择，当消除了使植入物保持小的直径的回复力时，形状记忆材料如镍钛锘具有自扩展的能力。所述回复力通常通过保护套管施加于所述材料上。所述植入物，特别是支架，具有由植入物材料制成的基体。植入物材料为无生命的材料，其被用于医学用途 中并与生物系统发生相互作用。将某种材料用作植入物材料的基本前提条件为其体内友好性(生物相容性)，在按照常规目的使用的情况下，所述植入物材料与体内环境接触。生物相容性理解为在特定的应用中材料弓I起适度的组织响应的能力。这包括植入物的化学、物理、生物学和形态学的表面性能对受体组织的适配性，目的是临床上希望的相互作用。植入物材料的生物相容性还取决于被其植入的生物系统的响应的时间进程。例如，在相对短的时间内产生刺激或炎症，其可能会导致组织变化。由此，取决于植入物材料的性能，生物系统以不同的方式响应。根据生物系统的应答，所述植入物材料可以被分为生物活性、生物惰性和可降解的或可再吸收的材料。植入物材料包括聚合物、金属材料和陶瓷材料(例如，作为涂层)。用于永久植入物的生物相容金属和金属合金包括，例如，不锈钢(例如，316L)、基于钴的合金(例如CoCrMo铸造合金、CoCrMo锻造合金、CoCrWNi锻造合金和CoCrNiMo锻造合金)、纯钛和钛合金(例如，cp钛、TiA16V4或TiA16Nb7)和金合金。在生物腐蚀性支架的领域，提出了使用镁或纯铁，以及元素镁、铁、锌、钥和钨的生物腐蚀性基础合金。本发明涉及生物腐蚀性的镁基础合金。特别是在所述植入物在体内降解进展非常快的情形下，使用具有细丝结构的用于临时植入物的生物腐蚀性的镁合金变难。为了降低腐蚀速率，即，分解速度，讨论了不同的方法。一方面，在植入物材料方面，常试通过适当的合金开发来减缓降解。另一方面，引入涂层应起到暂时抑制分解的作用。尽管迄今为止的方法都大有希望，但是到目前为止，它们都没有在市售的产品中实施。尽管到目前为止已经做出了努力，但是仍然持续存在对可实现至少暂时减少镁合金的体内腐蚀的解决方法的需要。
发明内容
借助根据本发明的植入物解决了，或者至少缓和了上文提及的现有技术的一个或多个缺点。根据本发明的植入物具有由生物腐蚀性的镁合金制成的基体。所述镁合金包含多种统计分布的粒子，其由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、N1、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者由包含一种或多种所提及元素的合金或化合物组成。在此，所述粒子彼此之间的平均距离小于平均粒径的百倍。在目前为止开发的镁材料中，耐腐蚀性总是通过提高镁材料的纯度而改善。与此相关，铁、镍、铬和钴被认为是关键元素。由于不同的电化学电势，在镁材料中由金属互化物的粒子、其它化学性质的颗粒(氧化物、氢化物)或析出(A112Mgl7)导致微电偶腐蚀(mikrogalvanischer korrosion)。结果导致局部腐蚀过程,其大规模地加速所述材料的腐蚀速度。基于该理由，之前迄今为止的尝试都是尽可能地保持粒子浓度低。然而，根据本发明的技术方案采取了正好相反的途径。通常，在镁材料中，观察到非常不均匀的、对所述材料进攻性的局部腐蚀。在此，更具体地，在界定的中心处，即，上文提及的粒子，发生伴随着释放氢氧根离子并形成氢气的阴极过程。镁材料的阳极溶解过程在阴极中心的周围发·生。所述过程可以分解为下面的分反应:阳极:Mg->Mg2++2e_阴极:2H20+2e_〉20H +H2在此，阳极过程是高度pH值依赖性的。例如，在pH < 5时，Mg腐蚀大规模加速，而在pH > 10时，其大规模减速，且实际上完全被遏制。由于这些性质，在阴极中心上释放氢氧根粒子导致保护紧靠的周围环境。本发明是基于如下的认识:通过向材料本体、近表面区域或表面引入多种均匀分布的粒子而可以使由生物腐蚀性镁合金制成的植入物的腐蚀在时间上延迟。所述粒子起到上文提及的含义范围内的阴极中心的作用，也就是说，氢过电压足够低，并且可以高速率地发生反应。所述粒子由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、N1、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者由包含一种或多种这些元素的合金或化合物组成。在本发明中，术语“合金”将涵盖所述元素的金属复合材料，还涵盖其中元素之间存在共价键的复合材料。所述合金优选包含镁。化合物特别是包括上文提及的元素的氢化物和碳化物。在本发明意义上“生物腐蚀性”是指在生理环境中发生分解或重构的合金，从而由所述材料构成的植入物的零件完全不再存在或者至少大部分不再存在。在这种情况下，镁合金理解为主要成分为镁的金属结构。所述主要成分为在所述合金中重量比例最高的合金成分。所述主要成分的比例优选大于50wt%，特别是，大于70wt%o所述合金的组成选择为使得其为生物腐蚀性的。合成等离子体用作测试在考虑的合金腐蚀行为的测试介质，如根据用于生物腐蚀研究的EN IS010993-15:2000所规定的那样(组成:NaC16.8g/l, CaCl20.2g/l，KC10.4g/l, MgSO40.lg/1, NaHC032.2g/1, Na2HPO40.126g/1，NaH2PO40.026g/l)。为此，将待研究的合金的一个样品存储在具有限定量的37 °C和PH7.38的测试介质的密闭样品容器中。以数小时至数月的时间间隔取出样品-其根据预期的腐蚀行为进行调整，并且以已知的方式研究腐蚀的轨迹。根据EN IS010993-15:2000的合成等离子体相应于类似血液的介质，而因此代表了可再现地模拟本发明意义上的生理环境的介质的可能性。在本文中，术语“腐蚀”是指金属材料与其周围环境的反应，此时导致所述材料发生可测量的变化，这在部件中使用所述材料时，导致所述部件的功能损害。所述腐蚀过程可以通过说明腐蚀速率而定量化。快速分解与高腐蚀速率相关，反之亦然。基于整个基体的分解而言，在本发明意义上的经改性的植入物导致腐蚀速率降低。所述粒子优选具有I纳米至10微米，特别优选500纳米至3微米，特别是I至2微米的平均直径。在阴极中心的周围，由于氢氧根离子的释放形成了保护区域。在单个的阴极中心周围的保护区域的大小取决于所述粒子的大小和组成和所述镁材料的周围基质。每个粒子保护面积的大小应该为至少I平方微米，优选至多100平方微米，特别优选至多10000平方微米。在所述材料内，保护区域的面积具有由所述粒子的分布决定的大小分布。对所述镁材料的整个表面的保护效果取决于保护区域的数量和大小分布。在所述基体的表面上的粒子的数量优选为1*102至1*106个粒子/mm2，或在所述基体本体体积内的粒子的数量为1*103至1*109个粒子/mm3。平均粒径与粒子彼此之间的平均距离的比例优选为1:2至1:100，且更特别地为1:2至1:10。所述腐蚀速率通过阴极中心如下定量地影响:a)保护的总面积八_获自单个阴极中心保护的面积 _+心的分布之和，假设没有重叠的保护区域，
权利要求
1.一种具有由生物腐蚀性的镁合金制成的基体的植入物，其中，所述镁合金包含多种统计分布的粒子，其中，所述粒子彼此之间的平均距离小于平均粒径的百倍，以及所述粒子由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、N1、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者由包含一种或多种所提及元素的合金或化合物组成。
2.根据权利要求1所述的植入物，其中，所述粒子具有Inm至IOym的平均直径。
3.根据权利要求1或2所述的植入物，其中，将所述粒子构入到所述基体的表面或近表面区域中。
4.根据前述权利要求任一项所述的植入物，其中，在所述基体的表面上的粒子的数量范围为1*102至1*106个/mm2。
5.根据前述权利要求任一项所述的植入物，其中，在所述基体的本体体积中的粒子的数量范围为1*103至1*109个/mm3。
6.根据权利要求4或5所述的植入物，其中，所述平均粒径与粒子彼此之间的平均距离的比例为1:2至1:10。
7.根据前述权利要求任一项所述的植入物，其中，所述粒子的平均距离范围为200nm至 100 u m。
8.根据前述权利要求任一项所述的植入物，其中，所述植入物为支架。
9.一种用于制备具有由生物腐蚀性的镁合金制成的基体的植入物的方法，其中，所述镁合金包含多种统计分布的粒子，其中，所述粒子彼此之间的平均距离小于平均粒径的百倍，并且所述粒子由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、N1、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者由包含一种或多种这些元素的合金或化合物组成，并且将所述粒子构入到所述基体的表面或近表面区域中，其中所述方法包括如下步骤:· (i)提供由生物腐蚀性的镁合金制成的坯体； (ii)将具有提及组成的粒子的非水悬浮液涂布到所述坯体上；和 (iii)将所述粒子碾轧至所述坯体的表面或近表面区域中。
10.一种用于制备具有由生物腐蚀性的镁合金制成的基体的植入物的方法，其中，所述镁合金包含多种统计分布的粒子，其中，所述粒子彼此之间的平均距离小于平均粒径的百倍，并且所述粒子由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、N1、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者由包含一种或多种这些元素的合金或化合物组成，并且将所述粒子构入到所述基体的表面或近表面区域中，其中所述方法包括如下步骤: (i)提供由生物腐蚀性的镁合金制成的坯体； (ii)将具有提及组成的粒子涂布到所述坯体上；和 (iii)将所述镁合金在所述坯体的近表面区域中熔融。
全文摘要
本发明涉及一种具有由生物腐蚀性的镁合金制成的基体的植入物。所述镁合金包含多种统计分布的粒子，其由元素Y、Zr、Mn、Sc、Fe、Ni、Co、W、Pt和原子序数为57至71的稀土元素的一种或多种组成，或者所述粒子由含有一种或多种所提及元素的合金或化合物组成。在此所述粒子彼此之间的平均距离小于平均粒径的百倍。
文档编号A61L27/58GK103249434SQ201280004001
公开日2013年8月14日 申请日期2012年2月1日 优先权日2011年2月24日
发明者H·卡尔博, A·里扎尼, B·格罗德 申请人:百多力股份公司