PL240205B1 - Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu - Google Patents
Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu Download PDFInfo
- Publication number
- PL240205B1 PL240205B1 PL430333A PL43033319A PL240205B1 PL 240205 B1 PL240205 B1 PL 240205B1 PL 430333 A PL430333 A PL 430333A PL 43033319 A PL43033319 A PL 43033319A PL 240205 B1 PL240205 B1 PL 240205B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- kh2po4
- titanium
- implant
- c6h9no6
- calcium
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 6
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 19
- MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N nitrilotriacetic acid Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC(O)=O MGFYIUFZLHCRTH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000007836 KH2PO4 Substances 0.000 claims abstract description 17
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 17
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 235000019255 calcium formate Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L Calcium formate Chemical compound [Ca+2].[O-]C=O.[O-]C=O CBOCVOKPQGJKKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 4
- 229940044172 calcium formate Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 239000004281 calcium formate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 20
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 3
- 150000002927 oxygen compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 235000011116 calcium hydroxide Nutrition 0.000 abstract description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 9
- 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 description 9
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 6
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 5
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 description 5
- 238000007745 plasma electrolytic oxidation reaction Methods 0.000 description 4
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 2
- 229940064002 calcium hypophosphite Drugs 0.000 description 2
- 229910001382 calcium hypophosphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 2
- ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M phosphinate Chemical compound [O-][PH2]=O ACVYVLVWPXVTIT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M potassium hydroxide Inorganic materials [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- CNALVHVMBXLLIY-IUCAKERBSA-N tert-butyl n-[(3s,5s)-5-methylpiperidin-3-yl]carbamate Chemical compound C[C@@H]1CNC[C@@H](NC(=O)OC(C)(C)C)C1 CNALVHVMBXLLIY-IUCAKERBSA-N 0.000 description 2
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001736 Calcium glycerylphosphate Substances 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005046 Chlorosilane Substances 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- 208000036829 Device dislocation Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical group C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N Metaphosphoric acid Chemical compound OP(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020018 Nb Zr Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229910011214 Ti—Mo Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011260 aqueous acid Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 1
- XQKKWWCELHKGKB-UHFFFAOYSA-L calcium acetate monohydrate Chemical compound O.[Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O XQKKWWCELHKGKB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940067460 calcium acetate monohydrate Drugs 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- UHHRFSOMMCWGSO-UHFFFAOYSA-L calcium glycerophosphate Chemical compound [Ca+2].OCC(CO)OP([O-])([O-])=O UHHRFSOMMCWGSO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940095618 calcium glycerophosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019299 calcium glycerylphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N chlorosilane Chemical compound Cl[SiH3] KOPOQZFJUQMUML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N dihydroxy(oxo)silane Chemical compound O[Si](O)=O IJKVHSBPTUYDLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 description 1
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N n-(2,4-dichloro-5-propan-2-yloxyphenyl)acetamide Chemical compound CC(C)OC1=CC(NC(C)=O)=C(Cl)C=C1Cl QPJSUIGXIBEQAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 210000005009 osteogenic cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[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 VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 150000003377 silicon compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- PHIQPXBZDGYJOG-UHFFFAOYSA-N sodium silicate nonahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O PHIQPXBZDGYJOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N titanium vanadium Chemical compound [Ti].[V] GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu metodą plazmowego utleniania elektrochemicznego, który polega na tym, że proces prowadzony jest przy anodowej gęstości prądu od 1 mA/cm2 do 500 mA/cm2 i napięciu zaciskowym od 50 V do 600 V, w czasie od 1 do 60 minut, w temperaturze od 1 do 15°C, po czym modyfikowany element, wstępnie oszlifowany lub wypolerowany lub wypiaskowany lub wytrawiony, zanurza się w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6 (NTA), wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - od 10 do 50 g/L; Ca(OH)2 - od 5 do 20 g/L oraz KH2PO4 - od 2,5 do 10 g/L lub w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6 (NTA), mrówczanu wapnia Ca(HCOO)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - od 10 do 50 g/L; Ca(HCOO)2 - od 5 do 20 g/L oraz KH2PO4 - od 2,5 do 10 g/L.
Description
PL 240 205 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu z zastosowaniem plazmowego utleniania elektrochemicznego w roztworach wapnia, potasu, fosforu, azotu i tlenu do wytworzenia powłok implantów o dużej jednorodności morfologii i grubości warstwy na implantach, szczególnie o bardzo skomplikowanych kształtach.
Do wytwarzania implantów od szeregu lat stosuje się tytan, a obecnie coraz częściej stosuje się stopy tytanu, np. Ti-Zr; Ti-Mo; Zr-Ti-Nb; Zr-Ti-Nb-Sn; Zr-Ti-Nb-Ta-Sn; Nb-Ti-Zr-Mo ‘a także Ti-Al-V; Ti-AI-Nb.
Znane są zjawiska wpływu migracji jonów materiału implantu do tkanki kostnej na skutek procesów ich degradacji. Mają one negatywny wpływ na procesy przemiany materii w tkankach wokół implantu oraz na połączenie implant-tkanka, wobec czego implant powleka się materiałami o dużej biozgodności, wolnymi od cytotoksyczności i wpływającymi doskonale na proces osteointegracji implantu.
Stan techniki ujawnia wiele sposobów nakładania mineralnych i/lub ceramicznych powłok na podłoża implantowalne. Ceramikę hydroksyapatytową opartą na fosforanach, będących budulcem naturalnej kości, stosuje się dość powszechnie w chirurgii kostnej i stomatologii. Termiczne natryskiwanie plazmowe jest jedną z bardziej powszechnych metod wytwarzania powłok hydroksyapatytowych, jednak otrzymana tak powłoka hydroksyapatytowa ma stosunkowo niską gęstość i nie jest jednorodna pod względem struktury lub składu. Przyczepność między powłoką a podłożem nie jest na ogół bardzo silna, zwłaszcza po długotrwałej ekspozycji w ciele.
Stosuje się także procesy niskotemperaturowe do wytwarzania powłok ceramicznych z hydroksyapatytu przy użyciu roztworów na bazie wody. Ponieważ roztwory wodne mogą dotrzeć do każdej otwartej przestrzeni, te procesy niskotemperaturowe mogą być skutecznie stosowane w przypadku podłoży o złożonej geometrii powierzchni.
Udowodniono, że ceramika fosforanowa wykonana z hydroksyapatytu [HA, Caw(PO4)6(OH)2] jest zdolna do indukowania tworzenia kości i wiązania z kością. Implanty metalowe są często powlekane ceramiką HA, aby umożliwić szybkie wytworzenie wiązań, a tym samym wiązanie implantów w kością bez użycia cementu kostnego.
Przykład techniki powlekania opartej na układzie wodnym opisano w patencie USA o numerze US5454254, który ujawnia techniką nanoszenia fosforanu oktawapniowego na podłoże przez zanurzenie w roztworze zawierającym chlorek wapnia po obróbce powierzchni podłoża materiałem takim jak chlorosilan. Inny patent o numerze US5188670 ujawnia technikę tworzenia powłoki hydroksyapatytowej na podłożu przez kierowanie strumienia cieczy zawierającej cząstki hydroksyapatytu w celu nałożenia włóknistej, krystalicznej powłoki z hydroksyapatytu.
W innym wynalazku USA o numerze US US6569489 ujawniono bioaktywną powłoką ceramiczną w postaci nano-krystalicznego apatytu mineralnego z chemicznie zaadsorbowaną wodą o wielkości kryształu mniejszej niż około 1 mikrometr. Powłoka zawiera wapń, magnez, węglan i fosforan. Opcjonalnie powłoka obejmuje również jony lub grupy jonowe wybrane z grupy obejmującej sód, chlor, siarczany, krzemian i ich mieszaniny. Stosunek grup węglanowych do grup fosforanowych w powłoce mieści się w zakresie od około 1:100 do 1:3. Ponadto stosunek atomowy magnezu do wapnia mieści się w zakresie od około 1:100 do 1:4.
Znany jest także z polskiego patentu nr PL199294 sposób pasywacji anodowej tytanu i jego stopów w kąpielach zawierających CrO3 i kwas fosforowy. Znane kąpiele do wytwarzania tlenkowych powłok pasywnych oraz warunki obróbki elektrolitycznej wymagają wstępnego polerowania mechanicznego celem uzyskania wymaganej, minimalnej chropowatości powierzchni, a także nie zapewniają zadowalającej odporności na korozję w środowisku tkanek i płynów ustrojowych. Ponadto służą do pasywacji tytanu lub stopów Ti6A14V i Ti6AI7Nb. Kąpiele te zawierają także szkodliwy dla zdrowia bezwodnik kwasu chromowego.
Polski patent nr PL 185176 opisuje sposób wytwarzania powłoki anodowej na wyrobach z tytanu i jego stopów, zwłaszcza stopu Ti6AI4V, w roztworze kwasu fosforowego. Po odtłuszczeniu, wyroby zanurza się kolejno: przez 1 do 2 minut w 0,5 do 1,5 molowym roztworze wodorotlenku sodu NaOH o temperaturze około 330 K, w wodzie destylowanej, przez 2 do 5 minut w 20% do 30% wag. roztworze kwasu azotowego HNO3 o temperaturze około 330 K i ponownie w wodzie destylowanej. Następnie wyroby poddaje się anodowaniu w około 5% wag. roztworze kwasu fosforowego H3PO4 w temperaturze pokojowej, przy użyciu prądu stałego o gęstości 5 do 20 mA/cm2 i przy napięciu 65 V do 75 V pomiędzy
PL 240 205 B1 wykonanymi z tytanu anodą i katodą, w czasie co najmniej 5 minut. Korzystne jest, gdy gęstość prądu podczas anodowania nie przekracza 15 mA/cm2 przy napięciu 70 V.
W kolejnym polskim opisie patentowym Nr PL216550 ujawniono sposób pasywacji anodowej, bezwanadowych stopów tytanu typu Ti-xMo. Uprzednio wypolerowany elektrolitycznie element zanurza się w kąpieli zawierających zawiesiną krzemianu cyrkonu, korzystnie o stężeniu 1-100 g/dm3 wodorotlenek potasu lub sodu w ilości 5-100 g/dm3. Proces prowadzi się w temperaturze 15-50°C stosując anodową gęstość prądu 5-500 mA/dm2, napięcie 1-600 V i czas trwania procesu 1-30 minut.
Także z polskiego opisu patentowego nr PL214630 znany jest sposób modyfikacji warstwy wierzchniej stopów Ti-Nb-Zr fosforem lub wapnem i fosforem metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego, który polega na tym, że modyfikowany element, wstępnie oszlifowany lub wypolerowany elektrolitycznie, zanurza się w wodnym roztworze kwasu fosforowego i/lub podfosforynu o temperaturze 15-50°C, następnie poddaje utlenianiu anodowemu przy anodowej gęstości prądu 5-5000 mA/dm3 i napięciu 100-650 V, w czasie 1 do 60 minut, przy czym podfosforyn w roztworze jest podfosforynem wapnia Ca(H2PO2)2 o stężeniu 1-150 g/dm3.
Zgłoszenie koreańskiego wynalazku o numerze KR20180106886 dotyczy sposobu wytwarzania implantu zdolnego do poprawy bioaktywności przez tworzenie powierzchni porowatej warstwy tlenkowej przez utlenianie elektrolityczne plazmą oraz implantu dentystycznego powleczonego hydroksyapatytem zawierającym jony manganu i krzemu. Skład chemiczny elektrolitów jest wybrany z grupy składającej się z monohydratu octanu wapnia, glicerofosforanu wapnia, octanu manganu, nonahydratu metakrzemianu sodu.
Polski opis patentowy nr PL225227 ujawnia sposób modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu i jego stopów związkiem krzemu metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego w kąpielach zawierających podfosforyn wapnia o stężeniu 0,1-2,0 mol/dm3 w 15-50°C. Polaryzuje się go anodowo, a następnie poddaje utlenianiu anodowemu przy anodowej gęstości prądu 5-200 mA/cm2 i napięciu 100-650 V, w czasie od 1 do 60 minut, przy czym modyfikowany element, który wstępnie szlifuje się lub poleruje elektrolitycznie, zanurza się w wodnym roztworze soli zawierającym krzemian wapnia CaSiO3 o stężeniu od 1 do 300 g/dm3.
W kolejnym zaś zgłoszeniu koreańskiego wynalazku nr KR20180098513 opisano sposób obróbki powierzchni implantu tytanowego. Powierzchnia implantu tytanowego jest poddawana procesowi anodowego utleniania, gdzie następuje formowanie nanorurek TiO2 na powierzchni implantu tytanowego i następnie obróbce termicznej powierzchni, co zwiększa adhezję osteoblastów. Formowanie nanorurek TiO2 na powierzchni implantu tytanowego z zastosowaniem procesu anodowania obejmuje dodanie 1 M kwasu fosforowego (H3PO4) i 1,5% wag. kwasu fluorowodorowego (HF) do wody destylowanej. Płytkę platynową jako katodę i implant tytanowy zanurza się w elektrolicie i przeprowadza anodowe utlenianie przez 10 minut przy napięciu 20 V. Obróbkę cieplną przeprowadza się podnosząc temperaturę w zakresie od 300 do 700°C z szybkością 1°C/min.
Coraz większy nacisk kładzie się na biozgodność powłok implantów, zapewniającą jednocześnie jak najefektywniejszą osteointegrację. Jest oczywistym, że pod wpływem wewnętrznych cyklicznych obciążeń implantu dochodzi do mikro-ruchów pomiędzy implantem, a otaczającą go tkanką kostną, wynikającą z istotnych różnic pomiędzy twardością obu powierzchni. Jest to podstawowy mechanizm degradacji i niszczenia implantów tytanowych (tzw. tribokorozja) jako synergiczny skutek korozji i zużycia implantu.
Celem wynalazku jest więc otrzymanie warstwy umożliwiającej właściwe współdziałanie z otaczającymi go tkankami, powodując jednocześnie stymulację wzrostu tkanki kostnej. Celem wynalazku jest także otrzymanie twardej, obojętnej, odpornej na ścieranie warstwy powierzchniowej implantu, umożliwiającej osiągnięcie jak najmniejszego zużycia implantu.
Sposób według wynalazku polega na tym, że implant wykonany z tytanu lub jego stopów, wstępnie oszlifowany lub wypolerowany lub wypiaskowany lub wytrawiony, zanurza się:
1. w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6 (NTA), wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - od 10 do 50 g/L; Ca(OH)2 - od 5 do 20 g/L oraz Kh2pO4 - od 2,5 do 10 g/L, lub
2. w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6 (NTA), mrówczanu wapnia Ca(HCOO)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - od 10 do 50 g/L; Ca(HCOO)2 - od 5 do 20 g/L oraz KH2PO4 - od 2,5 do 10 g/L
PL 240 205 B1 o temperaturze od 1 do 15°C, a następnie polaryzuje się anodowo stosując anodową gęstość prądu od 5 do 5000 mA/dm2 i napięciu od 100 do 650 V, w czasie od 1 do 60 minut.
Po zakończeniu procesu implant zostaje poddany płukaniu w wodzie demineralizowanej i kolejno suszeniu w powietrzu, w temperaturze od 44 do 46°C, korzystnie 45°C.
Wytworzona warstwa o grubości do 10 μm cechuje się mikroporowatą strukturą o różnej średnicy porów. Jest ona zbudowana z tlenków metalu podłoża z wbudowanymi pierwiastkami wapnia, fosforu, potasu, azotu, węgla. Pierwiastki te występują między innymi w formie fosforanów wapnia, czyli składnika kości. Oprócz tego, na powierzchni znajdują się grupy aminowe, które są rozpoznawane przez białka, a to z kolei przyspiesza adhezję i proliferację komórek kościotwórczych. Dzięki kombinacji tych czynników następuje szybsza osteointegracja, powodując przyspieszenie powstania trwałego połączenia tytanowego implantu z kością.
Warstwa pośrednia zawiera co najmniej jeden związek wybrany z grupy obejmującej fosforany, wodorotlenki i tlenki materiału metalicznego lub materiałów metalowych korpusu implantu.
Powłoka uzyskana sposobem według wynalazku charakteryzuje się jednorodnością morfologii i grubości warstwy na implantach, nawet o bardzo skomplikowanych kształtach. Warstwy te mogą być wzbogacane w pierwiastki z roztworu elektrolitu.
Powłoka może być nakładana na różne podłoża. Jest szczególnie przydatna do aplikacji na implanty do trwałego zrostu z tkanką kostną, takie jak implanty dentystyczne i endoprotezy. Powłoka może być równomiernie nanoszona na powierzchnie podłoża, które mają złożone geometrie i cechy powierzchni, w tym podłoża porowate. Zakres grubości powłoki może zmieniać się od 3 do 10 mikrometrów.
Wynalazek został przedstawiony w przykładach wykonania, nie ograniczając innych możliwości wykonania.
P r z y k ł a d I
Implant tytanowy, wstępnie obrobiony mechanicznie, odtłuszczony, wytrawiony i wypłukany w wodzie demineralizowanej umieszcza się w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C 6H9NO6 (NTA), mrówczanu wapnia Ca(HCOO)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - 10 g/L; Ca(HCOO)2 - 5 g/L oraz KH2PO4 - 2,5 g/L. Po umieszczeniu implantu w roztworze prowadzi się proces plazmowego utleniania elektrolitycznego polaryzując go anodowo prądem o gęstości 150 mA/cm2. Proces prowadzony jest w czasie 5 minut, przy maksymalnym napięciu 300 V. Po procesie implant poddaje się płukaniu w wodzie demineralizowanej i suszeniu w powietrzu, w temperaturze 45°C.
P r z y k ł a d II
Implant wykonany ze stopu Ti-50Zr, wstępnie obrobiony mechanicznie, odtłuszczony, wypiaskowany, wytrawiony i wypłukany w wodzie demineralizowanej umieszcza się w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6; (NTA), wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - 50 g/L; Ca(OH)2 - 20 g/L oraz KH2PO4 - 10 g/L. Po umieszczeniu implantu w roztworze prowadzi się proces plazmowego utleniania elektrolitycznego polaryzując go anodowo prądem o gęstości 100 mA/cm2. Proces prowadzony jest w czasie 7 minut, przy maksymalnym napięciu 450 V. Po procesie implant poddaje się płukaniu w wodzie demineralizowanej i suszeniu w powietrzu, w temperaturze 45°C.
P r z y k ł a d III
Implant wykonany ze stopu Ti-50Nb, wstępnie obrobiony mechanicznie, odtłuszczony, wytrawiony i wypłukany w wodzie demineralizowanej umieszcza się w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego C6H9NO6; (NTA), wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: C6H9NO6 - 50 g/L; Ca(OH)2 - 20 g/L oraz KH2PO4 - 10 g/L. Po umieszczeniu implantu w roztworze prowadzi się proces plazmowego utleniania elektrolitycznego polaryzując go anodowo prądem o gęstości 200 mA/cm2. Proces prowadzony jest w czasie 5 minut, przy maksymalnym napięciu 400 V. Po procesie implant poddane się płukaniu w wodzie demineralizowanej i suszeniu w powietrzu, w temperaturze 45°C.
Claims (1)
- PL 240 205 B1Zastrzeżenie patentowe1. Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu związkami wapnia, potasu, fosforu, azotu i tlenu metodą plazmowego utleniania elektrochemicznego polega na tym, że proces prowadzony jest przy anodowej gęstości prądu od 1 mA/cm2 do 500 mA/cm2 i napięciu zaciskowym od 50 V do 600 V, w czasie od 1 do 60 minut, w temperaturze od 1 do 15°C, znamienny tym, że modyfikowany element, wstępnie oszlifowany lub wypolerowany lub wypiaskowany lub wytrawiony, zanurza się w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego CsHgNOs (NTA), wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: CsHgNOs - od 10 do 50 g/L; Ca(OH)2 - od 5 do 20 g/L oraz KH2PO4 - od 2,5 do 10 g/L lub w wodnym roztworze kwasu nitrylotrioctowego CsHgNOs (NTA), mrówczanu wapnia Ca(HCOO)2 oraz diwodorofosforanu(V) potasu KH2PO4 o stężeniach, odpowiednio: CsHgNOs - od 10 do 50 g/L; Ca(HCOO)2 - od 5 do 20 g/L oraz KH2PO4 - od 2,5 do 10 g/L.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430333A PL240205B1 (pl) | 2019-06-23 | 2019-06-23 | Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL430333A PL240205B1 (pl) | 2019-06-23 | 2019-06-23 | Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL430333A1 PL430333A1 (pl) | 2020-12-28 |
| PL240205B1 true PL240205B1 (pl) | 2022-02-28 |
Family
ID=81127751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL430333A PL240205B1 (pl) | 2019-06-23 | 2019-06-23 | Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240205B1 (pl) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3816327B1 (en) * | 2019-06-25 | 2023-10-18 | Politechnika Slaska | The formation method of porous antibacterial coatings on titanium and titanium alloys surface |
-
2019
- 2019-06-23 PL PL430333A patent/PL240205B1/pl unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3816327B1 (en) * | 2019-06-25 | 2023-10-18 | Politechnika Slaska | The formation method of porous antibacterial coatings on titanium and titanium alloys surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL430333A1 (pl) | 2020-12-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ishizawa et al. | Formation and characterization of anodic titanium oxide films containing Ca and P | |
| Chiesa et al. | Osteointegration of titanium and its alloys by anodic spark deposition and other electrochemical techniques: a review | |
| CN102216500B (zh) | 形成生物活性涂层的方法 | |
| AU2001244019B2 (en) | Bioactive surface layer, particularly for medical implants and prosthesis | |
| EP2241288A1 (en) | Surface textured titanium-containing articles | |
| Sulong et al. | Hydroxyapatite-based coating on biomedical implant | |
| JPH06505052A (ja) | 導電性支持体上に生物活性コーチングを電着するための方法 | |
| WO2007090433A2 (en) | Purified oxides with novel morphologies formed from ti-alloys | |
| KR101091589B1 (ko) | 망상 또는 섬 형상의 저결정 수산화아파타이트로 코팅된 임플란트 및 이의 코팅 방법 | |
| CA2388903C (en) | Apatite-coated metallic material, process for its preparation, and its use | |
| CN101138652A (zh) | 一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法 | |
| KR101283780B1 (ko) | 타이타늄 임플란트 및 그의 제조 방법 | |
| Mousa et al. | Surface modification of magnesium and its alloys using anodization for orthopedic implant application | |
| KR100922686B1 (ko) | 바이오재료 제조방법 및 이로 형성되는 바이오재료 | |
| KR101737358B1 (ko) | 플라즈마 전해 산화법을 이용한 치과용 임플란트의 표면처리 방법 | |
| JP2011072617A (ja) | 移植材とその製造方法 | |
| US7767250B2 (en) | Bioceramic coating of a metal-containing substrate | |
| PL240205B1 (pl) | Sposób modyfikacji powierzchni implantów z tytanu lub stopów tytanu | |
| US20190209736A1 (en) | Method for the nanometric deposition of calcium phosphate on the surface of an anodized titanium implant | |
| Park et al. | Bioactive Calcium Phosphate Coating on Sodium Hydroxide‐Pretreated Titanium Substrate by Electrodeposition | |
| KR100453289B1 (ko) | 임프란트 표면 처리용 전해질 용액 및 상기 전해질 용액을이용한 임프란트 표면 처리 방법 | |
| Melilli et al. | SURFACE TREATMENTS FOR TITANIUM IMPLANTS. | |
| US20100198345A1 (en) | Calcium phosphate coated implantable medical devices, and electrophoretic deposition processes for making same | |
| PL214958B1 (pl) | Sposób modyfikacji warstwy wierzchniej tytanu i jego stopów fosforem lub wapniem i fosforem metodą elektrochemicznego utleniania plazmowego | |
| WO2007069532A1 (ja) | 骨親和性インプラント及びその製造方法 |