專利名稱：用于易于除去植入體的自分離層的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于從骨骼中除去骨植入體的裝置。
背景技術：
在包括創(chuàng)傷和顱頜面部領域的矯形外科中，在所需的程度的愈合后通常需要除去骨植入體部分。這可能是由于美容的原因和/或使得在植入位點周圍的完全再生。對于許多由生物相容性的合金(如，鈦-鋁-鈮“Ti-Al-Nb”)制成的現(xiàn)有的植入體，外科醫(yī)生通常面臨過好地整合到周圍組織中的植入體，使得除去比必需的更具有侵害性或損害性。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及用可溶或生物可降解的層涂布骨植入體的系統(tǒng)和方法，和防止與面對骨植入體的表面的組織直接組織接觸的生物相容性層。根據(jù)本發(fā)明的一個示例性的涂布可以通過多種技術實施，包括浸涂或噴涂和物理或化學氣相沉積(PVD/CVD)。這導致在組織接觸表面上直接形成“防護物”，其在植入物周圍提供有利的愈合，但是在體內在預定的時間之后，其更容易分離，使得從周圍組織中釋放植入體并允許更低程度侵害性和損害性的除去過程。在所述第一防護物上形成的外部生物相容性層隨后在更長的時間尺度上被再吸收，選擇它的總體積和材料性能以使得當植入到體內時產生微不足道的副作用。本發(fā)明涉及具有基底材料的植入體，所述基底材料包括用具有厚度D且包含為水溶性的或在體液中可降解的材料的第一層和置于包含生物相容性材料的第一層上的具有厚度d < D的第二層涂布的金屬或金屬合金。該植入物提供了在金屬植入物基底上的自分離涂層，防止植入體在骨骼上生長或骨骼內生長，而不妨礙愈合過程。這使得在其已經完成在體內的臨時作用后容易地除去植入體。在所述植入體的一個示例性的實施方案中，所述第二層包含生物可吸收或生物溶解材料。在所述植入體的另一實施方案中，所述第二層包含不可吸收或不溶解材料。在所述植入體的再一實施方案中,所述第二層具有l(wèi)nm、優(yōu)選IOnm的最小厚度d。具有IOnm的厚度，所述第二層起到對于細胞通過-生長的有效屏障的作用以降低或阻擋相關的擴散機制。在所述植入體的再一實施方案中,所述第二層具有IOOnm最大厚度d。
在所述植入體的又一實施方案中，所述第二層具有小于所述第一層的吸收率/溶出率。在所述植入體的再一實施方案中，吸收/溶出所述第二層需要的時間為2周至3個月。在所述植入體的另一實施方案中，所述第一層由可吸收材料制備。優(yōu)選的材料為聚交酯(PLA)和磷酸鈣類(CaP)。這種構造允許細胞通過-生長，其可能導致變弱的“細胞-第二層-細胞”結構，該結構在除去大的植入體后容易破裂。在所述第一層已經溶解/已經被再吸收后，所述第二層將在更長的時間尺度上被吸收。在所述植入體的另一實施方案中，所述第一層的厚度D為至少10 μ m,優(yōu)選至少100 μ m0在所述植入體的又一實施方案中，所述第一層的厚度D為至多1000 μ m，優(yōu)選至多 500 μ m0在所述植入體的再一實施方案中，D/d的比率為10，000:1至1，000:1。在所述植入體的另一實施方案中，所述第一層包含聚乙烯醇(PVA)或聚交酯。在所述植入體的另一實施方案中，所述第二層包含不可吸收的金屬，優(yōu)選鈦或鈦合金，并且具有IOOnm的最大厚度d。在所述植入體的另一實施方案中，所述第二層包含羥磷灰石并且具有10 μ m的最大厚度d。在所述植入體的再一實施方案中，包含所述第一層和第二層的材料的混合物的第三層被插入在所述第一層與第二層之間。在所述植入體的又一實施方案中，在所述第二層上涂布其它層，以及在該其它層上涂布包含生物相容性的材料的另一層。所述其它層包含水溶性的或在體液中可降解的材料。在所述植入體的另一實施方案中，包含水溶性的或在體液中可降解的材料和生物相容性的材料的交替層的數(shù)量為2x，其中，X為3或更大。在所述植入體的其它實施方案中，所述第一層的材料不同于第二層的材料。根據(jù)又一方面，提供了用于制備所述植入體的方法，其包括如下步驟將水溶性的或在體液中可降解的材料涂布到包含金屬或金屬合金的基底上以在所述基底上形成第一層，和在所述第一層上涂布生物相容性材料。在所述方法的另一實施方案中，在實施步驟B之前，將在步驟A和B中使用的材料的混合物涂布到所述第一層上。在所述方法的再一實施方案中，所述層的涂布是通過浸涂或噴涂實施的。


在下面通過實例的方式和參照附圖詳細描述本發(fā)明的一些實施方案，其中圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的植入體的第一示例性實施方案的橫截面；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的植入體的另一示例性實施方案的橫截面；以及圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的植入體的又一示例性實施方案的橫截面。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種用于破裂的或損壞的或由于其他原因變弱的骨骼的固定的涂布的骨植入體和制備這種骨植入體的方法。本發(fā)明的實施方案可以在需要短期或長期的骨植入體的植入的活生物體內用于整形固定、顱頜面部固定或用于任意的其它骨骼的固定。根據(jù)本發(fā)明的示例性的實施方案的骨板被一層或多層選擇的材料涂布以防止在體內的短期或長期的植入過程中骨板與骨植入體周圍的組織變得連成一體。在所述示例性的骨板中的材料的多層中的一層可以由顯示所需的特征(例如，吸收率、生物相容性等)的可吸收性材料形成。應該注意到盡管本發(fā)明的實施方案以具體的層厚度和構造來描述，和關于特殊的骨骼的固定來描述，但是在不偏離本發(fā)明的實質和范圍的情況下，在任意骨骼的固定中可以采用任何其它的厚度或構造。此外，盡管本發(fā)明的實施方案描述了僅在骨植入體的一個表面上沉積層，但是在不偏離本發(fā)明的實質和范圍的情況下，可以用示例性的層涂布所述骨植入體的所有表面。如在圖I中所示，根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的植入體10包括含有基底材料I的 植入體主體12 (例如,骨板或骨髓內固定釘(intramedullary nail))。所述植入體主體12的第一表面14被第一層2、包含在所述第一表面2上延伸的第二層3涂布,從而所述第二層3形成植入物10的外表面，當植入時，所述外表面形成與周圍組織的接觸層。如本領域的技術人員所理解，所述植入物10的基底材料I可以為任何合適的金屬、金屬合金或聚合物。通常地，用于作為外科植入體的應用，如本領域的技術人員所理解，所述基底材料I為鈦(Ti)、Ti 合金(例如 TiAl6Nb7 ( “TAN”))、鋼或 PEEK。所述第一層2具有厚度D，并且其包含含有聚乙烯醇(PVA)或聚交酯的可吸收材料。所述第一層2的厚度D可以為大約10 μ m至1000 μ m,以及在示例性的實施方案中可以為大約100 μ m至500 μ m。所述第二層3具有厚度d，并且其包含可以為生物可吸收或生物溶解性材料和不可吸收或不溶解性材料之一的生物相容性材料。在示例性實施方案中，所述第二層3包含不可吸收的金屬，例如，鈦或鈦合金和/或羥磷灰石。所述第二層3的厚度d小于第一層2的厚度D，并且可以為Inm至lOOnm，在優(yōu)選的實施方案中，其具有10 μ m的最大厚度d。此夕卜，所述第二層3的吸收/溶出時間比第一層2的更長，為2周至3個月。由于所述第一層2形成在植入體主體12的表面14上，以及所述第二層3形成在第一層2的表面上，防止組織與植入體主體12的表面14之間的接觸。通過第一層2和第二層3形成的生物相容性層系統(tǒng)允許在植入體10周圍的有利的愈合和用于除去植入體10的更低程度的侵害性和損害性的程序，因為在體內預定的時間后，至少所述第一層2與植入體主體12分離。在圖2中，顯示了所述植入體的另一實施方案，所述植入體與圖I中的實施方案中的唯一區(qū)別在于在植入體10’的第一層2和第二層3之間形成了中間層4。所述第三層4包含第一層2和第二層3的材料的混合物。與圖I中的實施方案類似，由基底材料I組成且具有骨板或骨髓內固定釘形式的植入體主體12’被具有厚度D的第一層2涂布。所述中間層4被置于第一層2上，并且，例如，具有厚度δ P其小于第一層2的厚度D且大于與周圍組織形成接觸層的第二層3的厚度d。所述植入體的另一實施方案不于圖3中,其與圖I的實施方案的唯一區(qū)別在于第三層21是在所述第二層3上形成的。所述第三層21包含水溶性的或在體液中可降解的材料。在所述第三層21上形成的第四層31包含生物相容性材料。與圖I中的實施方案相似，具有形成骨板或骨髓內固定釘?shù)挠苫撞牧螴形成的植入體主體12”的植入體10”被具有厚度D的第一層2涂布，以及具有厚度d的第二層3被設置在第一層2上。所述第三層21被置于第二層3上，并且具有厚度δ F，例如，其可以具有與所述第一層2的厚度D相同的厚度，而第四和最外層31具有厚度δΑ，例如，其可以等于所述第二層3的厚度d。所述第四層31形成與周圍組織的接觸層。根據(jù)用于在根據(jù)本發(fā)明的植入體上沉積層的示例性的方法，將通常用于破裂固定的骨板與骨螺釘結合使用。這種骨板在體內的使用的通常的持續(xù)時間為幾周至幾個月，之后它們通常被除去。所述骨板通常由TAN合金或鋼制備，但是也可以由塑料(例如PEEK)制備。然而，在不偏離本發(fā)明的實質和范圍的情況下，應該注意到，如果需要，根據(jù)本發(fā)明的示例性的骨板也可以無限期地植入。根據(jù)第一示例性的步驟，首先通過浸入到50/50的體積百分比的乙醇和丙酮混合物中清潔TAN骨板，接著置入到超聲浴中約5分鐘。在該步驟之后，在干燥的CO2噴射中清 潔所述植入體。接著通過浸涂法在PVA/水溶液中以XX mm/s的除去速率(removal speed)用聚乙烯醇(PVA)的水溶性第一層2涂布所述植入體，導致在干燥后PVA層XX微米強度，如本領域的技術人員所理解，除去速率與所得的PVA層強度直接相關。在第一示例性實施方案中，所述除去速率可以為lmm/s，導致大約50微米的PVA層。接著，將所述骨板插入到施加小于le-4mbar的真空系統(tǒng)中。然后,例如,通過反應性磁控濺射(在90%Ar和10%02的混合物中具有5e-3mbar工作壓)將IOnm的氧化鈦膜沉積在PVA層上。所得的第二層3為生物相容性的，并且可以延緩之前沉積的PVA層的水溶出性。然后從真空室中移出涂布的骨植入體10，并在干燥空氣或真空中包裝。在大約I個月之后，所述第一 PVA層2在體內分離，因此釋放所述骨植入體，用于在從其中除去骨螺釘之后除去骨植入體。本領域的技術人員將理解在不偏離所附的權利要求的寬范圍的情況下可以作出本發(fā)明的多種修改和變化。其中一些已經討論，而其它的對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。例如，在不偏離本發(fā)明的實質和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的示例性的層形成(layering)可以在克氏針(Kirchner wire)上或骨髓內固定釘上進行。根據(jù)本發(fā)明的示例性的技術，可以以與上述所討論的基本相同的方式涂布克氏針，使用浸涂法，接著熱蒸發(fā)法。如果使用骨髓內固定釘，可以用100 μ m厚的生物可降解層噴霧涂布所述釘。然后，可以用羥磷灰石層涂布所述生物可降解層。在所述生物可降解性層溶出之后(即，在體內植入預定的時間之后)，在所述骨髓內固定釘與羥磷灰石層之間保留了足夠的空間以允許除去骨髓內固定釘，同時防止在其周圍的弱組織(weak tissue)的向內生長。盡管已經詳細地描述了本發(fā)明及其優(yōu)點，應該理解在不偏離所附權利要求定義的實質和范圍的情況下在此可以作出多種變化、替換或修改。例如，本發(fā)明的任何生物可降解層可以被熔融中間層替換，例如，其可以在體內到達預定的溫度(例如，休眠體溫(restingbodytemperature))之后，溶解至周圍組織中。在又一實施例中，可以為僅需要短期植入的骨植入體提供潤滑劑以防止或減緩組織在其上生長。此外，本申請的范圍并不限于在說明書中描述過程、機器、制備、物質的組合物、裝置、方法和步驟的具體的實施方案。作為本領域的普通的技術人員將很容易從本發(fā)明的公開中了解根據(jù)本發(fā)明可以使用目前已經存在或后來開發(fā)的實施作為在此所描述的對應的實施方案的基本相同的功能或實現(xiàn)基本相同的結果的過程、機器、制備、物質的 組合物、裝置、方法和步驟。
權利要求
1.骨植入體，其包含 第一層，其被設置在骨植入體的第一外表面上并且包含為水溶性的或在體液中可降解的第一材料，所述第一層具有第一厚度；和 第二層，其被設置在所述第一層的外表面上，并且由第二、生物相容性材料形成，所述第二層具有小于第一厚度的第二厚度。
2.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第二層包含生物可吸收或生物溶解材料。
3.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第二層包含不可吸收或不溶解性材料。
4.根據(jù)權利要求3所述的植入體,其中,所述第二厚度為Inm至IOOnm之間。
5.根據(jù)權利要求2所述的植入體，其中，所述第二層的吸收/溶出率小于所述第一層的吸收/溶出率。
6.根據(jù)權利要求5所述的植入體，其中，在體內植入之后，所述第二層的吸收/溶出率為兩周至三個月之間。
7.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第一層由可吸收性材料制備。
8.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第一層的第一厚度為大約IOym至IOOOiim之間，所述第一厚度與第二厚度的比率為10，000:1至1,000:1。
9.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第一層由聚乙烯醇(PVA)或聚交酯形成。
10.根據(jù)權利要求9所述的植入體，其中，所述第二層由不可吸收的金屬、優(yōu)選具有IOOnm的最大第二厚度的鈦或鈦合金形成。
11.根據(jù)權利要求9所述的植入體，其中，所述第二層由羥磷灰石形成，并且具有IOym的最大第二厚度。
12.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第一和第二層中的至少一個包含選自鎂、鐵及其合金中的至少一種生物可降解的金屬或金屬合金。
13.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其進一步包括插入在所述第一層和第二層之間的中間層，所述中間層由第一和第二層的材料的混合物形成。
14.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其進一步包括設置在所述第二層的外表面上的第三層，所述第三層由水溶性的或在體液中可降解的材料形成。
15.根據(jù)權利要求14所述的植入體，其進一步包含設置在所述第三層的外表面上的第四層，所述第四層由生物相容性材料形成。
16.根據(jù)權利要求15所述的植入體，其中，包含水溶性的或在體液中可降解的材料和生物相容性的材料的交替層的數(shù)量為2x ;x為3或更大。
17.根據(jù)權利要求I所述的植入體，其中，所述第一層的材料不同于第二層的材料。
18.用于制備骨植入體的方法，其包括 將第一材料的第一層涂布在所述骨植入體的第一表面上，所述第一材料為水溶性的或在體液中可降解的，或所述第一材料為水溶性的和在體液中可降解的；和 將第二材料的第二層涂布在所述第一層的外表面上，所述第二材料是生物相容的。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其進一步包括如下步驟在涂布所述第二層之前將中間層涂布在所述第一層上，所述中間層由第一材料和第二材料的混合物形成。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，通過浸涂法或噴涂法涂布所述第一層和第二層。
全文摘要
骨植入體，其包括(a)設置在所述骨植入體的第一外表面上的第一層，并且所述第一層由水溶性的或在體液中可降解的第一材料形成，所述第一層具有第一厚度，和(b)設置在所述第一層的外圍上的第二層，并且所述第二層由生物相容性材料形成，所述第二層具有小于第一厚度的第二厚度。該排列有利于去除植入體。
文檔編號A61B17/72GK102958470SQ201180031623
公開日2013年3月6日 申請日期2011年7月6日 優(yōu)先權日2010年7月9日
發(fā)明者G·索羅沃斯, C·沃依薩德 申請人:斯恩蒂斯有限公司