包含生物可降解的合金的可植入的医疗装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 本申请是中国发明专利申请（申请日：2010年1月7日；【申请号】 201080011031. 7 (国际【申请号】PCT/US2010/020396);发明名称：包含生物可降解的合金的 可植入的医疗装置）的分案申请。
[0002] 本发明要求提交于2009年1月8日的美国临时专利申请61/143, 378、提交于2009 年4月10日的美国临时专利申请61/168, 554,以及提交于2009年11月11日的美国临时 申请61/260, 363的优先权，将上述每篇申请的内容直接引入作为参考。
技术领域
[0003] 本发明涉及用于制造可植入的医疗装置的生物可降解材料，具体地涉及包含金属 合金的生物可降解的组合物，所述金属合金能够在首次植入时提供高强度并且被逐渐地侵 蚀并且被身体组织替代。
【背景技术】
[0004] 用于临时或半永久植入的医疗装置通常是由不锈钢制成的。不锈钢是坚固的，具 有很强的承受负荷的能力，在体内具有相当的惰性，不溶于体液，并且持久耐用，即使用不 了几十年，也可维持多年。然而，长效的医疗植入物并非总是期望的。许多用于固定骨骼 的装置在骨骼治愈之后带来了一些问题，这是因为需要借助于随后的外科手术移除这些装 置。类似地，短期装置诸如组织U形钉（tissue staple)需要在组织愈合后移去，这从根本 上限制了它们的应用。
[0005] 传统上，生产生物可降解材料的尝试关注聚合组合物。美国专利5, 932, 459描述 了一个实例，涉及生物可降解的两亲性聚合物。另外一个实例描述于美国专利6, 368, 356 中，其涉及用于医疗装置的生物可降解的聚合水凝胶。用于固定骨骼的生物可降解材料已 描述在美国专利5, 425, 769中，涉及CaSOgf维胶原混合物。此外美国专利7, 268, 205描 述了生物可降解的聚羟基烷基酸酯在制造骨骼紧固件例如螺钉中的用途。然而，迄今为止 开发出的生物可降解的聚合物材料中没有一种能够在该材料必须要承受高强度的负荷的 时候，需要该材料在植入过程中可塑地变形的时候，或需要该材料具有任何其它金属的天 然特性的时候显示出足够的强度从而能够适当地使用。例如，美国专利7, 268, 205中描述 的聚羟基烷基酸酯组合物本身不具有足够的强度来承受重量并且必须通过暂时地固定骨 豁部分（bone segments)来增强之。此外，由于在应力作用下的材料部分倾向于变得更加 具有反应活性从而导致承受负荷部位优先发生溶出和分解，生物可降解的聚合材料倾向于 以比其降解快的多的速率失去强度。
[0006] 由此，金属，特别是钢，优选用于构建许多医疗植入物。钢的性能特征贴切地满足 了许多承受负荷的医疗装置的力学上需要。然而普通的钢化合物，不像不锈钢那样，会在生 物液体中降解，因而不适合用于生物可降解的可植入的医疗装置。这是因为，每次一分子或 分子组可容易地被机体处理掉，普通钢不会以可预测的方式发生降解。相反，普通钢由于它 们的大晶粒结构，倾向于由于在晶粒边界的初级降解来分解，导致医疗装置内出现裂缝和 缺口，随后是强度和完整性的快速损耗以及微粒化（particulation)。医疗装置的微粒化是 极度危险的，因为它导致了装置的小碎片遗留在植入区域并且寄留于其它组织，在此它们 可导致包括器官衰竭、心脏病发作和中风在内的严重损伤。将普通钢用于可植入的医疗装 置也因以下的事实而变得复杂：普通钢典型地包括在体内释放时对身体有害的合金元素。
[0007] 本领域仍旧存在开发具有与钢相关的期望特性但同时也是生物可降解的可植入 的医疗装置的需要。
【发明内容】
[0008] 本发明部分基于以下的发现：某些具有例如细微粒、基本上为奥氏体结构的金属 合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子（emboli)。本发明也部分基于以下发现：某些 具有基本上马氏体结构的金属合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子。这样的合金适 合于制造生物可降解的、可植入的医疗装置。
[0009] 相应地，在一个方面，本发明提供了可植入的医疗装置，其包括从其外表面逐渐溶 出（dissolve)的生物可降解的合金。在某些具体实施方案中，合金从外表面溶出的速率在 其整个外表面上的光滑部分（例如，基本上为平面、凹面或凸面的表面）是基本上均匀的。 在某些具体实施方案中，合金具有细晶粒、基本上奥氏体的结构。在相关的具体实施方案 中，合金具有优先不在晶粒边界降解的基本上奥氏体的结构。在其它具体实施方案中，合金 具有基本上马氏体的结构。
[0010] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括基本上为奥氏体结构且具有约 0.5微米至约20微米的平均晶粒尺寸（average grain size)的合金。例如，在某些具体实 施方案中，平均晶粒尺寸为约〇. 5微米至约5. 0微米，或者约1. 0微米至约2. 0微米。在某 些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括基本上为奥氏体结构的合金，其中合金的单个 晶粒的表面积与体积之比平均大于O.ly i。例如，在某些具体实施方案中，单个晶粒的表 面积与体积之比平均大于1. 〇 y、
[0011] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括的合金为铁合金（例如，钢）。例 如，在某些具体实施方案中，所述合金包含约55 %至约80 %的铁。在某些具体实施方案中， 合金包括至少两种非铁元素，其中所述至少两种非铁元素中的每一种以至少约0. 5%的量 存在，并且其中所述至少两种非铁元素的总量占合金的量大于约20%。在某些具体实施方 案中，大于约5%的合金是由除铁、铬、镍和碳之外的元素构成的。在某些具体实施方案中， 可植入的医疗装置包括的合金是含有小于约0. 1 %的镍。在某些具体实施方案中，所述合金 含有小于约0.1%的钒。在某些具体实施方案中，合金含有小于约4.0%的铬。在某些具体 实施方案中，合金含有小于约6.0 %的钴。在某些具体实施方案中，合金含有小于约0. 1% 的镍、小于约0. 1 %的钒、小于约4. 0%的铬，以及小于约6. 0%的钴。在某些具体实施方案 中，合金含有小于约〇. 1%的由铂、钯、铱、铑、铼、铷和锇构成的集合中的每一种元素。在某 些具体实施方案中，合金含有小于约〇. 01 %的磷。
[0012] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括含有奥氏体促进组分的合金 (austenite promoting component)。在某些具体实施方案中，合金中的奥氏体促进组分的 量大于约10%。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分包括一种或多种选自锰、钴、铂、 钯、铱、铝、碳、氮和硅中的元素。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分包括一种或多种 选自锰、钴、铂、钯、铱、碳和氮中的元素，其中％铂+%钯+%铱+0. 5*(%锰+%钴）+30*(% 碳+%氮）的量大于约12% (例如，大于约14%、约16%、约18%、约19%或约20% )。
[0013] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括的合金含有抗腐蚀组分 (corrosion resisting component)。在某些具体实施方案中，合金中的抗腐蚀组分的量为 少于约10% (例如，约0. 5%至约10% )。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分包括一种或 多种选自铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆和铪中的元素。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分包括 的一种或多种选自铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆和铪中的元素，其中％铬+%钼+%钨+〇. 5*(% 钽+%铌）+2*(%钛+%锆+%铪）的量为约0.5%至约7%(例如，约6.0%、约5.5%、约 5. 0%、约 4. 5%、约 4. 0%、约 3. 5%或约 3. 0% )。
[0014] 在某些具体实施方案中，合金中包括奥氏体促进组分和抗腐蚀组分。在某些具体 实施方案中，合金中的奥氏体促进组分的量大于约10 %并且合金中的抗腐蚀组分的量为在 约0. 5%至约10%之间。
[0015] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置是高拉伸强度的骨锚（high tensile bone anchor)(例如，用于修复分离的骨豁部分）。在其它具体实施方案中，可植入的医疗 装置是高拉伸强度的骨螺钉（high tensile bone screw)(例如，用于固定骨折的骨豁部 分）。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是高强度骨骼固定装置（high strength bone immobilization device)(例如，用于大骨豁）。在其它具体实施方案中，可植入的医 疗装置是用于固定组织的U形钉（staple for fastening tissue)。在其它具体实施方案 中，可植入的医疗装置是颜颂面重建板或紧固件（craniomaxillofacial reconstruction plate or fastener)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是牙科植入物（例如，例 如再造的植入物）。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置还可以是支架（例如，用于 保持人或动物体的器官中的开口的内腔）。
[0016] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括使表面积与质量之比最大化的几 何形状。例如，在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括在装置表面处的一个或多个 开口（例如，凹槽）或者穿过装置的一个或多个通道。
[0017] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置进一步包括治疗剂。在某些具体实施 方案中，治疗剂被涂在装置的表面上。在某些具体实施方案中，治疗剂被结合在装置的体部 (例如，在制造可植入的医疗装置的合金的孔中，在装置表面上的凹槽中，或在穿过装置的 通道中）。
[0018] 在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置进一步包括生物可降解的凝胶。在某 些具体实施方案中，生物可降解的凝胶被涂在装置的表面上。在某些具体实施方案中，生物 可降解的凝胶被结合在装置的体部（例如，在制造可植入的医疗装置的合金的孔中，在装 置表面上的凹槽中或穿过装置的通道中）。在某些具体实施方案中，生物可降解的凝胶包括 治疗剂。另一方面，本发明提供了包含本发明的可植入的医疗装置的容器。在某些具体实 施方案中，容器进一步包括说明书（例如，将可植入的医疗装置用于医疗操作）。
[0019] 本发明具体涉及以下方面：
[0020] 1. -种可植入的医疗装置，其包括生物可降解的合金，其中所述合金为基本上奥 氏体的结构，并且所述合金的平均晶粒尺寸在约〇. 5微米至约20微米范围内或者单
文档序号 :
【 9337089 】
技术研发人员：G.F.詹科,H.R.拉迪希,T.A.特罗泽拉
技术所有人：BIODG股份有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
声 明 ：此信息收集于网络，如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们，我们会在第一时间删除
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