PL236812B1 - Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni - Google Patents
Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni Download PDFInfo
- Publication number
- PL236812B1 PL236812B1 PL425049A PL42504918A PL236812B1 PL 236812 B1 PL236812 B1 PL 236812B1 PL 425049 A PL425049 A PL 425049A PL 42504918 A PL42504918 A PL 42504918A PL 236812 B1 PL236812 B1 PL 236812B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- implant
- implants
- modified
- alloys
- ultrasound
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 94
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 12
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical group [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 12
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 33
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 28
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 20
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 19
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 16
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 14
- 238000000527 sonication Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M Lithium hydroxide Chemical compound [Li+].[OH-] WMFOQBRAJBCJND-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 claims description 8
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 claims description 7
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 claims description 7
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 claims description 6
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 claims description 5
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 claims description 4
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 claims description 4
- 230000002051 biphasic effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910000394 calcium triphosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 claims description 4
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 4
- RFWLACFDYFIVMC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;[oxido(phosphonatooxy)phosphoryl] phosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])(=O)OP([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O RFWLACFDYFIVMC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 4
- YHHSONZFOIEMCP-UHFFFAOYSA-O phosphocholine Chemical compound C[N+](C)(C)CCOP(O)(O)=O YHHSONZFOIEMCP-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims description 4
- 229950004354 phosphorylcholine Drugs 0.000 claims description 4
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 3
- 229940050528 albumin Drugs 0.000 claims description 3
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 claims description 3
- 229940045110 chitosan Drugs 0.000 claims description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 210000003709 heart valve Anatomy 0.000 claims description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 5
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 4
- 238000002715 modification method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 abstract description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000899 immune system response Effects 0.000 abstract description 2
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 abstract description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract 1
- 238000007675 cardiac surgery Methods 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 13
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 7
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 6
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 102000016942 Elastin Human genes 0.000 description 4
- 108010014258 Elastin Proteins 0.000 description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 4
- 229920002549 elastin Polymers 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 3
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 3
- 239000012890 simulated body fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical class O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- -1 austenitic steels Chemical class 0.000 description 2
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical group 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- XMIIGOLPHOKFCH-UHFFFAOYSA-N 3-phenylpropionic acid Chemical compound OC(=O)CCC1=CC=CC=C1 XMIIGOLPHOKFCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical group [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002683 Glycosaminoglycan Polymers 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 1
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000021164 cell adhesion Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000005548 dental material Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 210000003414 extremity Anatomy 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 230000028993 immune response Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 210000000107 myocyte Anatomy 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003764 ultrasonic spray pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 210000001364 upper extremity Anatomy 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
- 210000000707 wrist Anatomy 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
Zgłoszenie dotyczy modyfikacji powierzchni oraz implantów stosowanych w ortopedii, stomatologii i kardiochirurgii zmodyfikowanych tą metoda. Sposób modyfikacji powierzchni przedstawiony na rysunku wykorzystuje homogenizator ultradźwiękowy oraz zawiesinę bioaktywnych cząstek w cieczy. Obróbka powierzchniowa implantów metalowych jest korzystna ze względu na podniesienie integracji implantu z otaczającą tkanką, prawidłową osteointegrację i mineralizację, ograniczenie korozji, podniesienie biozgodności oraz obniżenie ryzyka wystąpienia stanu zapalnego sprzyjającego rozwojowi bakterii. Przykładowo, implanty o zmodyfikowanej fosforanami wapnia powierzchni nie wywołują problemów związanych z odpowiedzią układu immunologicznego oraz wykazują wzrost osteointegracji w przeciwieństwie do implantów nie poddawanych obróbce, wytworzonych z metali lub polimerów.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni. Sposób modyfikacji powierzchni oraz implant długotrwałego stosowania może być wykorzystany w ortopedii, stomatologii lub kardiologii. Sposób modyfikacji powierzchni wykorzystuje homogenizator ultradźwiękowy, oraz zawiesinę bioaktywnych cząstek w cieczy.
Z opisu zgłoszenia patentowego KR101005499 znane jest urządzenie do oczyszczania powierzchni stentów przed nanoszeniem substancji leczniczych na ich, powierzchnię za pomocą ultradźwiękowej kawitacji w cieczy, w której zanurzono stent. Patentowane urządzenie oczyszcza powierzchnię, jednak nie wykorzystuje nanocząstek do nadania tej powierzchni zadanych właściwości biologicznych.
Przedmiotem CA2985182A1 jest sposób wykonania implantu polegający na powlekaniu struktury nośnej syntetycznym hydroksyapatytem przez zanurzenie w zawiesinie. Następnie wywołanie kawitacji w części zawiesiny będącej w kontakcie ze strukturą nośną implantu. Wynalazek ten dotyczy wyrobów włóknistych polimerowych oraz ceramicznych. W naszym przypadku obróbce powierzchni podlegają implanty wytworzone z metali i ich stopów.
Treść dokumentu patentowego [CN105603159 (A), CN2016139973 20160121] zastrzega metodę modyfikowania powierzchni drutów np. srebro - palladowych za pomocą ultradźwięków. Wynalazek z dokumentu patentowego dotyczy materiałów metalowych (zarówno w rdzeniu jak i otoczce drutu) i nie obejmuje zastosowań medycznych. Dokument patentowy opisuje ultradźwięki jako metodę do modyfikacji struktury materiałów tworzących zewnętrzną powłokę druta oraz nie dotyczy nanoszenia cząstek na jego powierzchnię.
Dostępne są także dokumenty patentowe zastrzegające użycie ultradźwięków do modyfikacji powierzchni wybranych materiałów w atmosferze gazu cząstkami Ag [CN105506711 (A), CN2016149192 20160125]. Opisywany w dokumencie proces jest kilkuetapowy obejmuje m.in, ultrafioletową redukcję srebra. W opisywanym przez nas wynalazku, sposób modyfikacji powierzchni zachodzi w roztworze z dodatkiem aktywnych cząstek i określonym pH (implant zanurzony w roztworze).
Ultradźwięki zostały zastosowane do pokrywania włóknistych wyrobów medycznych warstwą polimeru (np. poliwęglan, kwas polimlekowy, polieteroestry) z dodatkiem substancji leczniczych tj. rampamycyny i jej pochodnych, dzięki czemu zahamowana zostaje proliferacja miocytów gładkich. Utworzony materiał wynalazca opisuje jako biodegradujący i zapobiegający restonozie. Dokument patentowy [CN 105887469 (A), CN20141530908 20140930] opisuje wprowadzenie związków chemicznych w strukturę powierzchni materiału tworzącego wyrób medyczny przeznaczony tylko do zastosowania wewnątrz naczyniowego. Niniejszy wniosek odnosi się do osadzania cząstek/nanocząstek na powierzchni implantów wytworzonych z metali i ich stopów.
Dokument patentowy [CN101703428 (A), CN20091216008 20091028] opisuje zastosowanie ultradźwięków w przygotowaniu wstępnym powierzchni rusztowania wewnątrznaczyniowego zaopatrzone w warstwę powlekającą przeciw ponownemu zapaleniu. W drugim etapie opisywanego sposobu następuje osadzanie leku w osnowie polimerowej poprzez rozpylanie. W niniejszym wniosku ultradźwięki (wywołana nimi kawitacja) są podstawowym czynnikiem umożliwiającym osadzanie bioaktywnych cząstek na obrabianej powierzchni, a sam proces ostudzania zachodzi w roztworze.
Osadzanie nanorurek na materiałach do zastosowania medycznego [US2015076114 (A1), US 052989 B2], Niniejsze zgłoszenie nie obejmuje osadzania nanorurek węglowych.
Dokument patentowy CN104434539 (A) opisuje zastosowanie ultradźwięków w przygotowaniu wstępnym powierzchni wyrobów medycznych do zastosowania w stomatologii i ortopedii przed właściwym osadzeniem cząstek srebra. W niniejszym wniosku ultradźwięki (wywołana nimi kawitacja) są podstawowym czynnikiem umożliwiającym osadzanie cząstek na obrabianej powierzchni.
Na rynku wyrobów medycznych dostępnych jest wiele materiałów do leczenia urazów/ubytków ortopedycznych, stomatologicznych czy kardiologicznych. Wyroby medyczne do wyżej wymienionych zastosowań mogą być w całości lub częściowo wykonane z metali np. stali austenitycznych, stopów na osnowie kobaltu, stopów tytanu czy stopów z pamięcią kształtu. Wyroby medyczne, wytwarzane z metali ich stopów to przede wszystkim: śruby, płytki długotrwałe, implanty stomatologiczne, steny, wkręty mocujące implanty, np. implanty naturalne i sztuczne więzadeł kolanowych, endoprotezy stawowe, implanty mechanicznej zastawki serca itp. Niezależnie od zastosowanego materiału, kluczowym zagadnieniem dla poprawnej biointegracji implantu z tkankami pacjenta, skład, struktura i właściwości trybo
PL 236 812 B1 logiczne warstwy wierzchniej implantu. Parametry te wpływają na poprawne i stabilne osadzenie implantu w tkance oraz biozgodność. Powierzchnie implantów mogą być także nośnikami substancji bioaktywnych.
Jednym z najczęściej stosowanych metali na wyroby medyczne jest tytan i jego stopy. Materiały tytanowe charakteryzuje nieporównywalnie mniejsza odpowiedź układu immunologicznego niż na stal nierdzewną. Szczególnie w przypadku łączenia drobnych kości - takich jak kości nadgarstków czy ramion, a także w mniejszych stawach kończyn, stosowane są elementy tytanowe. Wynika to z niskiej gęstości tytanu, dzięki czemu wyroby medyczne z tego materiału są lżejsze i mają wyższą biokompatybilność niż wyroby ze stali nierdzewnej. W przypadku tego typu urazów, wyższa wytrzymałość stali nie jest krytyczna, ponieważ kości te nie przenoszą znacznych obciążeń.
Do metod obróbki powierzchniowej implantów, nadających większe rozwinięcie powierzchni należą: natryskiwanie plazmą, piaskowanie, trawienie kwasem, anodowanie lub traktowanie fosforanem wapnia itp. Wytrawianie powierzchni tytanu silnymi kwasami, takimi jak HCI, H2SO4, HNO3 i HF jest kolejną metodą zmiany rozwinięcia powierzchni implantów tytanowych (np.: Le Guśhennec L et.al. Dental materials 2007). Udowodniono, że alkaliczna obróbka oraz trawienie kwasem implantów tytanowych zwiększa zdolności powierzchni do mineralizacji oraz tworzenia kości wokół implantu. Wiele prac opisuje modyfikację powierzchni tytanu z wykorzystaniem KOH, NaOH (np.: Giannoni P et al Int. J. Artif Organs. 2009; Kawa i T. et al. J. Ceram. Soc. Jpn. 2010). Niektóre z tych prac pokazują również mineralizację hydroksyapatytu z symulowanego płynu ustrojowego (ang. simulated body fluid, SBF) na przygotowanej roztworami alkalicznymi powierzchni implantu. Ta metoda nie pozwala jednak na dokładne kontrolowanie stechiometrii tworzących się fosforanów wapnia i ich struktury, a ponadto jest czasochłonna. Innym sposobem nanoszenia cząstek hydroksyapatytu na powierzchnię implantów jest natrysk plazmowy. Jest to technologia, w której cząstki ceramiczne hydroksyapatytu (HA) i/lub bioszkła są umieszczane w palniku plazmowym w wysokiej temperaturze i rzucane na powierzchnię tytanu, gdzie skraplają się i łączą ze sobą tworząc folię. Metoda natryskiwania plazmowego ma jednak wady jak np., niska porowatość powłoki, naprężenie szczątkowe na granicy substratu/powłoki oraz drastyczne zmiany w składzie i krystaliczności fosforanu wapnia. Modyfikacją tej metody jest piroliza natryskowa ultradźwiękami. Technika ta pozwala na lepszą kontrolę stechiometrii i składu fazowego zdeponowanych materiałów niż w przypadku natrysku plazmowego. Metody te ograniczają się jednak tylko do modyfikacji powierzchni cząstkami ceramicznymi.
Doniesienia literaturowe wskazują, że korzystny wpływ na odbudowę tkanek mają również powierzchnie modyfikowane polisacharydami - glikozaminoglikanami np.: siarczanem chondroidyny, który naturalnie występuje w macierzy międzykomórkowej (ang. extracellular matrix, ECM) i bierze udział w odbudowie kości, chrząstki i innych tkanek łącznych. Badania naukowe potwierdziły również pozytywny wpływ nanocząstek Ag, ZnO, Au, grafenu itp. jako dodatki do opatrunków czy nośniki leków. Modyfikowanie implantów polimerowych cząstkami polisacharydowymi, nanoproszkami jest dość powszechne. Znacznie trudniejsza jest jednak efektywna modyfikacja implantów z metali, ich stopów i kompozytów o osnowie z metalu. Formowanie implantów z mieszanin dwuskładnikowych, czy kompozytowych powoduje, że dodatek jest rozmieszczony w całej masie wyrobu medycznego. Jednakże, ze względów technicznych i/lub ekonomicznych takie rozwiązanie nie zawsze jest właściwie.
Wpływ ultradźwięków na morfologię, powierzchnię i właściwości fizykochemiczne wykazano w wielu badaniach. Tak na przykład, powierzchnia metali po obróbce ultradźwiękami staje się bardziej rozwinięta, co prowadzi do zwiększenia hydrofilowości materiału. Ponadto, na powierzchni materiału może powstawać aktywna warstwa tlenkowa. Dane literaturowe wskazują także, że ultradźwięki mogą prowadzić do uformowania częściowo krystalicznej, nanowłóknistej warstwy tytanu, silnie przylegającej do podłoża. Temperatura i ciśnienie wytwarzane na granicy faz w czasie stosowania ultradźwięków zależy ściśle od mocy urządzenia. Ultradźwięki są także wykorzystywane do modyfikacji wielofunkcyjnych nanomateriałów, takich jak nanocząstki bimetaliczne, nanocząstki magnetyczne, nanokompozyty, mezoporowate powierzchnie metalowe i gąbki. Ponadto, ultradźwięki o wysokiej intensywności są efektywną metodą wytwarzania nanostrukturalnych materiałów, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych, które są często trudne do uformowania konwencjonalnymi metodami.
W literaturze fachowej, można znaleźć prace opisujące wykorzystanie ultradźwięków do wspomagania elektrochemicznego osadzania nanosiarczanu wapnia (CaP) do uporządkowanych szeregów nanorurek TiO2 (NTA) uformowanych metodą anodowego utleniania (CaiK. et.al., Acta biomaterialia 2010). Prowadzono również badania tworzenia hydroksyapatytu (HA) na powierzchni materiału po zanurzeniu w symulowanym płynie ustrojowym. Zauważono zwiększone tworzenie się hydroksyapatytu
PL 236 812 B1 na powierzchni nanorurek T1O2 połączonych z nanocząsteczkowym CaP. Badania in vitro na wybranej linii komórkowej (preosteoblasty) wykazywały zwiększoną adhezję komórek oraz ich proliferację i różnicowanie na powierzchniach CaP/NTA.
W literaturze fachowej, dostępne są także prace dotyczące impulsowego elektro-osadzania wspomaganego ultradźwiękami. Na anodowanej powierzchni tytanu poddanej obróbce cieplnej celu wytworzono powłokę z grafenu i hydroxyapatytu (Fathyunes L. etat, Ceramics International 2017).
Jak wynika, z analizy, dostępnej literatury oraz dokumentów patentowych do chwili obecnej nie zaproponowano osadzania bioaktywnych cząstek z roztworu za pomocą ultradźwięków na powierzchniach wyrobów medycznych oraz innych wyrobów technicznych.
Istotą wynalazku są sposób uzyskania oraz uzyskane właściwości powierzchni:
• W wyniku zastawiania sposobu objętego wynalazkiem następuje zmiana przynajmniej w jednej z właściwości powierzchni implantu: zwiększona integracja implantu z otaczającą tkanką, prawidłowa osteointegracja i mineralizacja, ograniczenie korozji, podniesienie biozgodności, obniżenie ryzyka wystąpienia stanu zapalnego sprzyjającego rozwojowi bakterii, zwiększona bakteriobójczość.
• Oszczędność kosztów obróbki powierzchni i jej efektywność, które można osiągnąć przez zmniejszenie strat materiałów, wielofunkcyjność urządzenia generującego ultradźwięki oraz możliwość zastosowania opisywanego sposobu modyfikacji do różnego rodzaju powierzchni.
• Parametry procesu obróbki można dostosować do wielu wyrobów medycznych, wykorzystując różną moc, czas trwania procesu oraz różne zawiesiny i cząstki. Jest to szczególnie korzystne dla przemysłu biomedycznego, w którym można wytwarzać spersonalizowane implanty dostosowane do konkretnych pacjentów.
• Modyfikowanie powierzchni elementów o różnym kształcie, np. płaskie krążki, siatki, śruby, druty.
• Zachowanie wytrzymałości materiału modyfikowanego.
Przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki powierzchni implantu wytworzonego z metali i ich stopów charakteryzuje się tym, że modyfikowana powierzchnia implantu jest umieszczona w zawiesinie mikrocząstek lub nanocząstek w wodnym roztworze zasadowym, o stężeniu w zakresie 0,01 M - 15 M oraz jest poddawana działaniu ultradźwięków.
Korzystnie wodny roztwór zasadowy jest wybrany z grupy obejmującej wodne roztwory wodorotlenku sodu (NaOH), wodorotlenku potasu (KOH), wodorotlenku litu (LiOH).
Korzystnie powierzchnia implantów może być lita lub porowata i są to implanty dla ludzi lub zwierząt.
Korzystnie implanty są formowane z tytanu i jego stopów, stali nierdzewnej i jej stopów, superstopów na bazie kobaltu, stopów z pamięcią kształtu, oraz kompozytów o osnowie z tych metali i stopów.
Korzystnie, modyfikowanie powierzchni implantów 2D i 3D wytworzonych z metali i ich stopów w celu nadania powierzchni odpowiedniej chropowatości, bioaktywności, bakteriobójczości, zwiększenia właściwości tribologicznych, hydrofilowości implantu.
Korzystnie, modyfikowanie powierzchni implantów metalowych np.: śrub, wkrętów, płytek, drutów, protez ortopedycznych, stentów, zastawek serca, implantów stomatologicznych i innych implantów.
Korzystnie, oczyszczenie powierzchni implantu jedną z metod; plazmą, etanolem, izopropanolem, w autoklawie lub wykorzystanie sterylnego implantu.
Korzystnie, zastosowanie zawiesiny cząstek i/lub nanocząstek (np.: nanocząstki ZnO, nanocząstki Ag, nanocząstki Au, nanocząstki grafenu, cząstki fosforanów wapnia, (hydroksyapatytu, trójfosforan wapnia (TCP), dwufazowego fosforanu wapnia (BCP), bioszkła (np. Bioglass), makrocząstki elastyny, makrocząstki heparyny, makrocząstki albuminy, makrocząstki fosforylocholiny), cząstek będących nośnikami leków w roztworze zasadowym.
Korzystnie, wielkość osadzanych na powierzchni cząstek nie przekracza 400 nm.
Korzystnie implant jest poddawany ultradźwiękom przez czas od 2 do 40 minut.
Korzystnie działanie ultradźwięków może być powtarzane kilkukrotnie w celu modyfikacji powierzchni w zadany sposób.
Korzystnie, zamocowanie implantu w sposób zapewniający odległość od kilku do kilkudziesięciu milimetrów implantu od elektrody ultradźwiękowej.
Korzystnie, zanurzenie elektrody ultradźwiękowej w zawiesinie z cząstkami i lub nanocząstkami w roztworze.
PL 236 812 B1
Korzystnie, oczyszczenie implantu po modyfikacji powierzchni oraz sterylizacja implantu przed wszczepieniem pacjentowi.
Korzystanie, uformowanie na implantach kostnych warstwy hydroksyapatytu o kontrolowanej stechiometrii.
Korzystanie, możliwość zastosowania do modyfikacji powierzchni implantu jednego lub kilku rodzajów cząstek lub cząstek będących nośnikami leków.
Korzystnie w końcowym etapie implant jest poddawany płukaniu w wodzie dejonizowanej oraz suszony.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest implant dla ludzi lub zwierząt wytworzony z wykorzystaniem sposobu według wynalazku, charakteryzujący się tym, że powierzchnia implantu jest modyfikowana poprzez jej umieszczenie w zawiesinie mikrocząstek lub nanocząstek w wodnym roztworze zasadowym, o stężeniu w określonym zakresie 0,01 M - 15 M oraz poddawanie działaniu ultradźwięków, przy czym modyfikacji ulega co najmniej 10% powierzchni implantu.
Korzystnie wytworzona na powierzchni warstwa zmodyfikowana ma grubość do 50 μm.
Korzystnie stosowane mikrocząstki lub nanocząstki stanowią cząstki co najmniej jednego rodzaju wybrane z grupy obejmującej Ag, Au, grafenu, fosforanów wapnia (hydroksyapatytu, trójfosforan wapnia (TCP), dwufazowy fosforan wapnia (BCP)), bioszkło, makrocząstki heparyny, albuminy, fosforylocholiny, chitozanu, nośniki leków oraz inne cząstki bioaktywne, a wytworzona na powierzchni warstwa zmodyfikowana może być porowata, niejednorodna na grubości.
Ze względu na problemy z implantami tytanowymi takimi jak: brak integracji z otaczającą tkanką, ograniczona osteointegracja i mineralizacja, a dodatkowo obniżona poprzez dodatki stopowe biozgodność, konieczna jest ich obróbka powierzchniowa. Implanty o zmodyfikowanej powierzchni nie generowałyby problemów związanych z odpowiedzią układu immunologicznego, jak to się dzieje w przypadku śrub wytwarzanych ze stali nierdzewnej, stopów tytanu i polimerów biodegradowalnych. Osadzanie hydroksyapatytu na implantach metalowych innymi metodami nie jest efektywne.
Przedmiot wynalazku jest przedstawiony na Fig. 1 oraz Fig. 2; rysunek na Fig. 1 przedstawia ogólny schemat układu, do przeprowadzenia procesu obróbki wstępnej implantu i jej pokrycia przez wybrane cząstki; rysunek na Fig. 2 ilustruje zjawiska jakie zachodzą na powierzchni próbki w czasie procesu będącego przedmiotem wynalazku. Fig. 1A; w naczyniu szklanym (7) umieszczono holder (2) z zamocowanym w nim implancie (5). Do naczynia (7) wlano zasadowy roztwór (1). Homogenizator ultradźwiękowy jest ustawiony tak, aby sonotroda (3) znajdowała się nad próbką (5) oraz była zanurzona na odpowiednią głębokość do osiągnięcia danej mocy roboczej. Dodatkowo, w celu kontroli warunków procesu w roztworze umieszczana jest końcówka termopary (4). Fig. 1B, obrazuje, że po wstępnej obróbce powierzchni próbki, roztwór roboczy wymieniany jest na zawiesinę bioaktywnych cząstek (6), po czym ponownie przeprowadza się sonifikację.
Proces można przeprowadzić również gdy w naczyniu szklanym (7) zmieszano roztwór zasadowy z zawiesiną bioaktywnych cząstek (Fig. 1C). Do naczynia (7) wlano zasadowy roztwór (1) oraz dodano bioaktywne cząstki (6). Podczas sonifikacji sonotroda (3) jest umieszczona tak, aby znajdowała się nad próbką (5) oraz była zanurzona na odpowiednią głębokość do osiągnięcia danej mocy roboczej. Dodatkowo, w celu kontroli warunków procesu w roztworze umieszczana jest końcówka termopary (4).
Fig. 2 Etap I ilustruje zmiany zachodzące na powierzchni próbki w czasie procesu obróbki wstępnej implantu w zasadowym roztworze. Ultradźwięki powodują powstawanie pęcherzyków kawitacyjnych, które stopniowo wzrastają (1). Gdy pęcherzyk osiąga maksymalną wielkość (2), dochodzi do jego zapadnięcia się (3), a ostatecznie do implozji (4). W ten sposób z utlenionej warstwy wierzchniej (5) implantu (6) dochodzi do mechanicznego usuwania kolejnych cząstek z powierzchni. W miarę trwania procesu stosowania ultradźwięków powierzchnia próbki jest bardziej zróżnicowana (7, 8). Po wymianie medium (1) na (6) Fig. 2 i zastosowaniu ultradźwięków, rozpoczyna się osadzanie bioaktywnych cząstek (9) na powierzchni próbki (Fig. 2) Etap II.
Wskazać można wiele sposobów realizacji wynalazku:
P r z y k ł a d 1
Różnicowanie warstwy wierzchniej i naniesienie warstwy nanohydroksyapatytu (nHAp) na powierzchnię elementów implantów stomatologicznych, stanowiących mocowanie w kości.
Warunki:
• Oczyszczenie plazmowe modyfikowanej powierzchni implantu: 1) gaz aktywny - tlen,
2) ciśnienie 0,1 mbar, 3) czas 5 minut, 4) moc 70%,
PL 236 812 B1 • Obróbka wstępna powierzchni implantu w wodnym roztworze NaOH (10 M). Warunki procesu: moc do próbki 40 000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100%.
• Przygotowanie zawiesiny nanocząstek nHAp (0,1%w/v) w roztworze NaOH (10 M).
Wstępne rozbicie aglomeratów nHAp w wodzie za pomocą ultradźwięków. Warunki procesu: moc do próbki 7500 Ws, czas sonifikacji: 3 minuty, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 80%, • Montaż implantu umieszcza się w uchwycie, w naczyniu z zawiesiną hyroksyapatytu (0,1%w/v).
• Próbka ultradźwiękowa powierzchni w zawiesinie cząstek. Zastosowanie homogenizatora ultradźwiękowego UP200S (HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy) o maksymalnej mocy wyjściowej 200. Urządzenie wyposażone w sonotrodę S26d14. Sonikację wykonano przez ok. 7 minut w stałej temperaturze (około 60°C), monitorowanej przez czujnik termiczny umieszczony w roztworze roboczym. Zastosowano maksymalną amplitudę pracy urządzenia (100% tj. 90 μm). Energię przekazaną do próbki obliczono na 84 000 Ws.
• Płukanie próbek izopropanolem, a następnie wodą.
• Suszenie próbek przez 24 h w suszarce laboratoryjnej.
• Sterylizacja implantu.
P r z y k ł a d 2
Różnicowanie warstwy wierzchniej i naniesienie warstwy srebra (Ag) na powierzchnię elementów ruchomych protez zębowych wykonanych z tytanu.
Warunki:
• Oczyszczenie plazmowe modyfikowanej powierzchni implantu: 1) gaz aktywny - tlen, 2) ciśnienie 0,1 mbar, 3) czas 3 minuty, 4) moc 80%.
• Montaż implantu w uchwycie, w naczyniu zawierającym wodny roztwór NaOH (5 M) i nanocząstki srebra (0,05%w/v). Warunki procesu: moc do próbki 30 000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100%.
• Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej (homogenizator UP200S, sonotroda S26d14, HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy). Sonikację wykonano przez ok. 7 minut oraz zastosowano maksymalną amplitudę pracy urządzenia (100% tj. 90 μm). Energię przekazaną do próbki obliczono na 60 000 Ws.
• Płukanie próbek izopropanolem, a następnie wodą.
• Suszenie próbek przez 24 h w suszarce laboratoryjnej.
• Sterylizacja implantu.
P r z y k ł a d 3
Różnicowanie warstwy wierzchniej i pokrycie śrub/elementów transferowych dla mocowania protezy kończyny górnej bioaktywną i bakteriobójczą warstwą srebra (Ag) oraz hydroksyapatytu.
Warunki:
• Oczyszczenie plazmowe modyfikowanej powierzchni implantu: 1) gaz aktywny - tlen, 2) ciśnienie 0,1 mbar, 3) czas 5 minuty, 4) moc 80%.
• Montaż implantu w uchwycie, w naczyniu zawierającym wodny roztwór NaOH (5 M) i nanocząstki srebra (0,1%w/v) oraz hydroxyapatyt (0,1%w/v). Warunki procesu: moc do próbki 9000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 80%.
• Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej (homogenizator UP200S, sonotroda S26d14, HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy). Sonikację wykonano przez ok. 5 minut oraz zastosowano maksymalną amplitudę pracy urządzenia (100% tj. 90 μm). Energię przekazaną do próbki obliczono na 120 000 Ws.
• Zdjęcie zabezpieczeń elementów części nie pokrywanych w danym etapie.
• Płukanie próbek izopropanolem, a następnie wodą.
• Suszenie próbek przez 24 h w suszarce laboratoryjnej.
• Sterylizacja implantu.
P r z y k ł a d 4
Naniesienie warstwy bioaktywnej na powierzchnię wszczepów naczyniowych (stent), złożonej z heparyny oraz elastyny.
Warunki:
• Oczyszczenie plazmowe modyfikowanej powierzchni implantu: 1) gaz aktywny - tlen; 2) ciśnienie 0,1 mbar, 3) czas 2 minuty, 4) moc 70%.
PL 236 812 B1 • Obróbka wstępna powierzchni implantu w wodnym roztworze NaOH (5 M). Warunki procesu: moc do próbki 20 000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100%.
• Przygotowanie roztworu heparyny (10% w/v) w wodzie.
• Montaż implantu w uchwycie, w naczyniu z roztworem heparyny.
• Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej. Warunki procesu: moc do próbki 3800 Ws, czas sonifikacji: 3 minuty, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100% (parametry dla homogenizator UP200S, sonotroda S26d14, HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy).
• Przygotowanie roztworu elastyny (10% w/v) w wodzie.
• Montaż implantu w uchwycie, w naczyniu z roztworem elastyny.
• Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej. Warunki procesu: moc do próbki 3600 Ws, czas sonifikacji: 3 minuty, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100% (parametry dla homogenizator UP200S, sonotroda S26d14, HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy).
• Płukanie próbek wodą.
• Suszenie próbek przez 24 h w suszarce laboratoryjnej.
• Sterylizacja implantu.
P r z y k ł a d 5
Naniesienie warstwy bioaktywnej i bakteriobójczej na powierzchnię stabilizatorów kręgosłupa, złożonej z mieszaniny nanocząstek srebra (Ag) oraz bioszkła.
Warunki:
• Oczyszczenie plazmowe modyfikowanej powierzchni implantu: 1) gaz aktywny - tlen, 2) ciśnienie 0,1 mbar, 3) czas 10 minuty, 4) moc 80%.
• Obróbka wstępna powierzchni implantu w wodnym roztworze KOH (5 M). Warunki procesu: moc do próbki 60 000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100%.
• Przygotowanie zawiesiny nanocząstek srebra i bioszkła w roztworze NaOH (5 M).
Wstępne rozbicie aglomeratów nanocząstek srebra w wodzie za pomocą ultradźwięków. Warunki procesu: moc do próbki 5000 Ws, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 80%.
• Montaż implantu w uchwycie, w naczyniu z zawiesiną nanocząstek srebra i hydroksyapatytu.
• Próbki poddane obróbce ultradźwiękowej. Warunki procesu: moc do próbki 120 000 Ws, czas sonifikacji: ok. 12 minut, cykl pulsacyjny 80%, amplituda 100% (parametry dla homogenizator UP200S, sonotroda S26d14, HielscherUltrasonics GmbH, Niemcy).
• Płukanie próbek izopropanolem, a następnie wodą.
• Suszenie próbek przez 24 h w suszarce laboratoryjnej.
• Sterylizacja implantu.
Claims (12)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób obróbki powierzchni implantu wytworzonego z metali i ich stopów, znamienny tym, że modyfikowana powierzchnia implantu jest umieszczona w zawiesinie mikrocząstek lub nanocząstek w wodnym roztworze zasadowym, o stężeniu w zakresie 0,01 M - 15 M oraz jest poddawana działaniu ultradźwięków.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wodny roztwór zasadowym jest wybrany z grupy obejmującej wodne roztwory wodorotlenku sodu (NaOH), wodorotlenku potasu (KOH), wodorotlenku litu (LiOH).
- 3. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że implanty są implantami dla ludzi i zwierząt, których powierzchnia jest modyfikowana to: śruby, wkręty, płytki, druty, protezy ortopedyczne, stenty, zastawki serca, implanty stomatologiczne.
- 4. Sposób według zastrzeżenia 2, znamienny tym, że powierzchnia implantów może być lita lub porowata i są to implanty dla ludzi lub zwierząt.
- 5. Sposób według zastrzeżeń 1 i 2, znamienny tym, że implanty są formowane z tytanu i jego stopów, stali nierdzewnej i jej stopów, superstopów na bazie kobaltu, stopów z pamięcią kształtu, oraz kompozytów o osnowie z tych metali i stopów.PL 236 812 B1
- 6. Sposób według zastrzeżeń 1-4, znamienny tym, że wykorzystuje mikrocząstki i nanocząstki o wielkości do 400 nm wybrane z grupy: Ag, Au, grafenu, fosforanów wapnia (hydroksyapatytu, trójfosforan wapnia (TCP), dwufazowy fosforan wapnia (BCP)), bioszkło, makrocząstki heparyny, albuminy, fosforylocholiny, chitozanu, nośniki leków oraz inne cząstki bioaktywne.
- 7. Sposób według zastrzeżeń 1-5, znamienny tym, że implant jest poddawany ultradźwiękom przez czas od 2 do 40 minut.
- 8. Sposób według zastrzeżenia 7, znamienny tym, że działanie ultradźwięków może być powtarzane kilkukrotnie w celu modyfikacji powierzchni w zadany sposób.
- 9. Sposób według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że w końcowym etapie implant jest poddawany płukaniu w wodzie dejonizowanej oraz suszony.
- 10. Implant dla ludzi lub zwierząt wytworzony z wykorzystaniem sposobu według zastrzeżeń 1 -9, znamienny tym, że powierzchnia implantu jest modyfikowana poprzez jej umieszczenie w zawiesinie mikrocząstek lub nanocząstek w wodnym roztworze zasadowym, o stężeniu w określonym zakresie 0,01 M - 15 M oraz poddawanie działaniu ultradźwięków, przy czym modyfikacji ulega co najmniej 10% powierzchni implantu.
- 11. Implant według zastrzeżenia 10, znamienny tym, że wytworzona na powierzchni warstwa zmodyfikowana ma grubość do 50 μm.
- 12. Implant według zastrzeżenia 10, znamienny tym, że stosowane mikrocząstki lub nanocząstki stanowią cząstki co najmniej jednego rodzaju wybrane z grupy obejmującej Ag, Au, grafenu, fosforanów wapnia (hydroksyapatytu, trójfosforan wapnia (TCP), dwufazowy fosforan wapnia (BCP)), bioszkło, makrocząstki heparyny, albuminy, fosforylocholiny, chitozanu, nośniki leków oraz inne cząstki bioaktywne, a wytworzona na powierzchni warstwa zmodyfikowana może być porowata, niejednorodna na grubości.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425049A PL236812B1 (pl) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL425049A PL236812B1 (pl) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL425049A1 PL425049A1 (pl) | 2019-10-07 |
| PL236812B1 true PL236812B1 (pl) | 2021-02-22 |
Family
ID=68099283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL425049A PL236812B1 (pl) | 2018-03-27 | 2018-03-27 | Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236812B1 (pl) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0126467D0 (en) * | 2001-11-03 | 2002-01-02 | Accentus Plc | Deposition of coatings on substrates |
| ITPR20130068A1 (it) * | 2013-09-13 | 2015-03-14 | Borrozzino Carlo | Metodo per la preparazione di superfici di dispositivi di titanio-ceramica-zirconia impiantabili nel corpo umano o animale, avente risultato di rugosita' nanometrica, formazione di biossido di titanio superficiale autoindotto, elevata pulizia anti me |
| PL226891B1 (pl) * | 2015-05-05 | 2017-09-29 | Inst Wysokich Ciśnień Polskiej Akademii Nauk | Sposób wytwarzania implantu kostnego iimplant kostny |
| CN105343929A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-24 | 武汉大学 | 一种在钛种植体表面制备抑菌涂层的方法 |
-
2018
- 2018-03-27 PL PL425049A patent/PL236812B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL425049A1 (pl) | 2019-10-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shahali et al. | Recent advances in manufacturing and surface modification of titanium orthopaedic applications | |
| Erakovic et al. | Corrosion stability and bioactivity in simulated body fluid of silver/hydroxyapatite and silver/hydroxyapatite/lignin coatings on titanium obtained by electrophoretic deposition | |
| Mohammed et al. | Surface modifications of titanium materials for developing corrosion behavior in human body environment: a review | |
| Zhou et al. | Synergistic effects of surface chemistry and topologic structure from modified microarc oxidation coatings on Ti implants for improving osseointegration | |
| Wang et al. | In vitro and in vivo degradation behavior and biocompatibility evaluation of microarc oxidation-fluoridated hydroxyapatite-coated Mg–Zn–Zr–Sr alloy for bone application | |
| Yi et al. | Recent development and applications of electrodeposition biocoatings on medical titanium for bone repair | |
| Qadir et al. | Surface characterization and biocompatibility of hydroxyapatite coating on anodized TiO2 nanotubes via PVD magnetron sputtering | |
| Bisaria et al. | Surface modification during hydroxyapatite powder mixed electric discharge machining of metallic biomaterials: a review | |
| CN114453593B (zh) | 一种具有生物活性的个性化定制钛合金植入体支架的制备方法 | |
| JP2014534882A (ja) | リン酸カルシウム層を有する金属材料及びその製造方法 | |
| Mousa et al. | Surface modification of magnesium and its alloys using anodization for orthopedic implant application | |
| Lee et al. | Precipitation of bone-like apatite on anodised titanium in simulated body fluid under UV irradiation | |
| Nuswantoro et al. | Electrophoretic deposition performance of hydroxyapatite coating on titanium alloys for orthopedic implant application | |
| Thakur et al. | Recent advancements in the surface treatments for enhanced biocompatibility and corrosion resistance of titanium-based biomedical implants | |
| Zhang et al. | Preparation and bioactivity of apatite coating on Ti6Al4V alloy by microwave assisted aqueous chemical method | |
| Lewis | Nanostructured hydroxyapatite coating on bioalloy substrates: current status and future directions | |
| Gnanavel et al. | Biocompatible response of hydroxyapatite coated on near-β titanium alloys by E-beam evaporation method | |
| Wei et al. | Rapid fabrication, microstructure, and in vitro and in vivo investigations of a high-performance multilayer coating with external, flexible, and silicon-doped hydroxyapatite nanorods on titanium | |
| Kumar et al. | Experimental investigation into the effects of electric discharge surface modification process parameters on the biocompatibility of Ti6Al4V | |
| PL236812B1 (pl) | Sposób obróbki powierzchni oraz implant wytworzony z wykorzystaniem obróbki powierzchni | |
| Pylypchuk et al. | Formation of biomimetic hydroxyapatite coatings on the surface of titanium and Ti-containing alloys: Ti–6Al–4V and Ti–Zr–Nb | |
| Sakatsume et al. | The process of magnesium ion modification of titanium surface and the sustained-release of magnesium ions from its surface | |
| Song et al. | Research Progress on Surface Modification of Biomedical Magnesium Alloys | |
| JP5019346B2 (ja) | 骨親和性インプラント及びその製造方法 | |
| Akbarpour et al. | Effects of Copper Doping on Fluorohydroxyapatite Coating: Analysis of Microstructure, Biocompatibility, Corrosion Resistance, and Cell Adhesion Characteristics |