包含具有增强的降解速率的生物可降解的合金的可植入的医疗装置的制造方法
[0117]—种此材料为含有28%锰、0.2%铌、0.08%碳和平衡离子的铁合金。当被放置在盐水0.9%的氯化钠的水溶液(生理盐水)中时，所述材料以每天每平方英寸表面1.2mg的速率发生降解。将0.69英寸长、0.39英寸宽、0.025英寸厚的材料样品放置在纯水中123天。所述样品每天每平方英寸表面失去0.7mg，大约是盐水降解速率的一半。当被植入在身体中并被组织或骨包围时，材料的降解取决于转运至植入物位置和从植入物转运走的体液的量和含量并且降解减慢。然而，如果在植入物表面的氯化物含量可被增加，那么降解速率可被增加。
[0118]公开内容:已经发现可通过在制造合金的时候将与铁基合金反应的材料纳入到合金中或在合金最终形成后将所述材料加入到合金的表面来改变铁基金属的降解分布。如相比于在纯水中，在盐水溶液中的合金的降解增加所证明的，铁基合金与溶液中的氯离子发生反应。一些体液可能变得缺乏氯化物。向合金中添加氯化物导致当合金与流体开始接触时无论流体组成如何位于表面的氯化物或合金与合金发生反应。此外，在合金表面的氯化物扰乱此位置的渗透平衡，从而导致迀移到此位置的流体增加。不仅仅是氯离子增加了铁基化合物的降解，其他卤素如氟化物和碘化物以及溴化物也有相同作用。
[0119]向合金中添加卤素可通过添加少量的具有高于合金混合物熔融时的熔融温度的沸点的卤素化合物来完成。在一些实施方案中，卤素化合物在加热到合金化温度时是稳定的并且能够被分散在合金中而在晶粒边界没有可检测到的分离。可用的化合物的例子为:氟化钠、氯化钠、氯化铜、氯化银、氯化钙以及氯化铁。
[0120]制造具有大约28%锰、0.2%铌、0.08%碳和平衡离子的四块锭，其中添加lOOppm的来自氯化钠、氯化钙、氟化钠和氯化铜盐类中之一的氯化物。将所制造的锭进行热加工并冷乳至大约0.025英寸厚。将每个锭的样品放置在没有氯化物或氟化物存在的纯水中并且经历每天每平方英寸样品在1.2mg和1.4mg之间的降解速率一本质上在没有添加氯源的基础材料的盐水中的预期的降解速率。
[0121]可选地，通过用卤素如氯或氟离子注入表面，卤素可被施加到合金的外表面或由合金制造的植入物。离子注入是已熟知的工艺，所述工艺被大规模应用来调节化学结构以及半导体和金属的性能。通过将卤素离子注入到金属的表面结构上，表面处的反应可被减弱并且因为卤素并未被降解产物消耗，所以只要卤素不被从此位置转运走就可以继续降解过程。
[0122]将含有28%锰、0.2%铌、0.08%碳和平衡离子的合金样品用电解法抛光，固定到硅片上并且在100千电子伏特的加速电压下表面被成功注入1015个分子的氯。使用氟重复实验。每个样品具有被注入氯或氟的一面并且相反面保留为原合金。将样品放置在蒸馏水中并且每天检查两次。被注入卤素的表面在一天内开始降解而原表面需要数天。
[0123]实施例2:
[0124]在制造过程期间，可通过使用气态反应性组分的分压来促进具有增强的降解速率的生物可降解材料的制造。例如，关于金属合金的初始制造的步骤为:将一些或全部的所需的合金组分放置到真空感应炉的坩祸内，将炉抽空并且在真空和/或具有氩的分压下熔融组分。在不限于任何特定理论的情况下，在本发明中应认识到氩的分压可被用于使所需的组分的蒸发损失最小化并且用于防止将会给炉造成损害的金属等离子体在炉室中的形成。在合金完全地熔融和混合之后，将其倒入模具中并冷却。
[0125]在一些实施方案中，需要在熔融过程中的后期添加一些金属合金的组分。为了将组分添加至熔融物，它们被分别装在加入室中并且在适当的时间被释放到坩祸中。在一些实施方案中，本发明的铁反应性组分可在熔融过程的后期加入，在铁反应性组分熔融之前将其倒入模具中。在一些实施方案中，可通过使用熔融物周围的在真空室中的反应性组分的分压来较好地控制铁反应性组分在熔融物中的量。反应性组分的分压可具有大约等于反应性活性组分在熔融物中的化学活性的化学活性。反应性组分的分压可被用于替代氩分压或被添加至氩分压。后者将向熔融物周围提供更高的总压并且将进一步减少蒸发引起的损失。
[0126]这个程序的一个实施例为主要的合金组分铁、锰、铌和碳在真空下的熔融，随后添加200托氩分压。在熔融过程中的适当的时间，腔内的分压随着大约1托的氯气的添加而增加并且反应性氯化物盐类被从加入室内释放到熔融物中。使熔融物混合并且倒入模具中进行冷却。
[0127]虽然已经参照目前优选的实施方案对本发明进行了描述，但应理解，如本领域技术人员将显而易见的，能作出各种修改和变型而不背离本发明的精神。因此，本发明仅受以下权利要求限制。
【主权项】
1.一种包含生物可降解的合金的可植入的医疗装置，其中所述合金是铁基的并且包含铁反应性组分，其中所述合金当它与体液接触时与所述体液发生反应并且其中当被植入到生物受试者体内时，所述合金的降解速率比与所述的合金具有相同组成但不存在铁反应性组分的合金的降解速率更快。2.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述铁反应性组分具有高于与权利要求1中所述的合金具有相同组成但不存在所述铁反应性组分的合金的熔融温度的沸点。3.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述铁反应性组分为卤素组分。4.如权利要求3所述的可植入的医疗装置，其中所述卤素组分选自以下各项:氯化物、氟化物、溴化物以及碘化物。5.如权利要求3所述的可植入的医疗装置，其中所述卤素组分为氯化物或氟化物。6.如权利要求3所述的可植入的医疗装置，其中以盐的形式提供所述卤素组分。7.如权利要求3所述的可植入的医疗装置，其中所述卤素组分选自以下各项:氟化钠、氯化钠、氯化铜、氟化铜、氯化镁、氯化银、氯化钙、氟化钙以及氯化铁。8.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述铁反应性组分以盐的形式存在，其沸腾温度为至少约1600°C、至少约1650°C、至少约1700°C、至少约1750°C、至少约1800°C、至少约1850°C、至少约1900°C、至少约1950°C或至少约2000°C。9.如权利要求3所述的可植入的医疗装置，其中所述卤素组分为氯。10.如权利要求1所述的可植入的装置，其中所述铁反应性组分被均匀地分散在所述合金中。11.如权利要求1所述的可植入的装置，其中所述铁反应性组分被分散在所述合金的表面上。12.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中当被放置在纯水中时，所述装置以每天每平方英寸约l_2mg的速率降解。13.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中平均晶粒尺寸为约0.5微米至约5.0微米。14.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中在约0.55倍于所述合金的绝对熔融温度的最低重结晶温度下，所述平均晶粒尺寸是稳定的。15.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述可植入的装置为骨螺钉、骨锚、组织U形钉、颅颂面重建板、紧固件、再造性牙科植入物或支架。16.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金包含奥氏体促进组分和抗腐蚀组分。17.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有约20%至40%之间的猛。18.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约0.3%的铌。19.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约1%的碳。20.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述生物可降解的合金包含锰和铌。21.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述生物可降解的合金包含至少约0.01%至约0.1%的非金属元素。22.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述生物可降解的合金包含至少约0.01%至约0.1%的碳。23.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置被涂有治疗剂。24.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置被涂有生物可降解的水凝胶。25.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置包括使表面积与质量之比最大化的几何形状。26.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置包括空心开口或通道。27.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述铁反应性组分在所述合金中的浓度在约lppm至约500ppm之间、在约lOppm至约300ppm之间或在约50ppm至约150ppm之间。28.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述铁反应性组分在所述合金中的浓度为约200ppm。29.如权利要求1至28中任一项所述的可植入的医疗装置，其中所述生物可降解的合金通过以下方式形成: 在熔融过程中添加气态的铁反应性组分。30.如权利要求29所述的可植入的医疗装置，其中所述气态铁反应性组分具有的分压为至少约0.1托、至少约0.2托、至少约0.5托、至少约0.8托、至少约1托、至少约2托、至少约5托、至少约10托、至少约50托或至少约100托。31.如权利要求29或30所述的可植入的医疗装置，所述铁反应性组分为卤素组分。32.如权利要求31所述的可植入的医疗装置，其中所述卤素组分为氯。33.如权利要求29至32中任一项所述的可植入的医疗装置，其中添加所述气态铁反应性组分以与氩气混合。34.如权利要求33所述的可植入的医疗装置，其中所述氩气具有的分压为至少约10托、至少约20托、至少约50托、至少约80托、至少约100托、至少约150托、至少约200托、至少约250托、至少约300托或至少约500托。35.一种控制如权利要求1至34中任一项所述的可植入的医疗装置的降解速率的方法，其包括以下步骤: 调整所述铁反应性组分在所述合金中的浓度。36.如权利要求35所述的方法，其中所述铁反应性组分在所述合金中的浓度在约lppm至约500ppm之间、在约lOppm至约300ppm之间或在约50ppm至约150ppm之间。37.如权利要求35所述的方法，其中所述铁反应性组分在所述合金中的浓度为约200ppmo
【专利摘要】本发明提供了包含高强度合金的医疗装置，所述装置在人或动物体内以可控的降解速率随时间发生降解而不产生栓子，并且由于卤素组分的存在，所述装置增强了降解。在一个实施方案中，合金被成型为骨骼固定装置如锚、螺钉、板、支持物或杆。在另一个实施方案中，合金被成型为组织紧固装置如U形钉。而在另一个实施方案中，合金被成型为牙科植入物或支架。
【IPC分类】A61B17/064, A61B17/86, A61L27/04, A61L27/58, A61F2/82
【公开号】CN105358184
【申请号】CN201480026630
【发明人】H·R·劳迪奇, P·雅布隆斯基
【申请人】Bio Dg股份有限公司, 美国能源部
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2014年3月14日
【公告号】CA2906162A1, EP2968657A1, US20140271768, WO2014153144A1
文档序号 :
【 9601683 】
技术研发人员：H·R·劳迪奇,P·雅布隆斯基
技术所有人：BIODG股份有限公司,美国能源部
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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