專利名稱：醫(yī)療植入物及其表面薄膜及表面薄膜制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療植入物，尤其是指一種可增加對生物細胞的親合性的醫(yī)療植入物及其表面薄膜及表面薄膜制造方法。
背景技術：
隨著國民所得持續(xù)提高、人口結構高齡化、新醫(yī)療科技的引進等因素下，民眾對于醫(yī)療保健的需求逐年增加，也因此帶動了相關醫(yī)療衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)的成長，尤其是在人體醫(yī)療植入方面上的成長，例如牙齒與骨骼植入。目前社會人口漸漸呈現(xiàn)高齡化，而人類到了一定的年紀后，身上的關節(jié)、骨骼與牙齒則會漸漸退化，而造成在生活上許多不方便，惟有藉由植入人工替代物或者固定物，譬如人工牙齒、人工關節(jié)與人工骨釘?shù)龋蕴娲蛘吖潭ɡ匣年P節(jié)、骨骼與牙齒，才能維持其機能。因此，醫(yī)療植入物愈趨受到重視，尤其是醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性。目前醫(yī)學實驗證實醫(yī)療植入物的平滑表面并不利于生物細胞生長，因此為了促進生物細胞生長于醫(yī)療植入物的表面，現(xiàn)今醫(yī)療植入物的表面皆經(jīng)過表面處理制程而形成粗糙表面，以助于生物細胞生長附著于醫(yī)療植入物的表面，如此即可提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性。初期處理醫(yī)療植入物的表面是運用機械加工方式，但是其完成骨整合所需時程長，漸不符合目前醫(yī)療所需。近年是有運用氧化酸，例如硫酸與鹽酸等來處理醫(yī)療植入物的表面，且經(jīng)證明其效果優(yōu)于機械加工方式，但是酸蝕隨著硫酸、鹽酸的濃度、 溫度、時間以及酸的混合方法不同，將會造成不同的表面狀態(tài)，且所能獲得的表面粗糙度仍是不穩(wěn)定且不理想的，所以還是無法有效提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性?，F(xiàn)階段的醫(yī)療植入物表面能達到對生物細胞兼容性與親合性的條件的制造方法， 主要包含噴砂酸蝕制程(SLA process)與熱噴涂等物理性處理方式，以及蝕刻、熱氣氧化等化學反應方式，以達到醫(yī)療植入物對生物細胞兼容性與親合性的條件，而目前以噴砂酸蝕制程為主流，但是噴砂酸蝕制程會使用對環(huán)境負擔較重的化學品，不具有低碳環(huán)保與清潔成本優(yōu)勢?，F(xiàn)今針對醫(yī)療植入物雖仍不斷陸續(xù)提出新表面處理方法，例如美國專利第 5603338號與第M56723號以及中國臺灣專利第IM4958號，但其效果仍然有限且其粗糙化的表面結構并無法讓生物細胞有快速良好的生長附著，所以并無法明顯提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親和性。因此，本發(fā)明即在針對上述問題而提出一種醫(yī)療植入物及其表面薄膜及表面薄膜制造方法，其不僅可改善上述現(xiàn)有技術無法提供快速良好生物細胞兼容性與親合性的表面薄膜的缺點，又可達到減少制造成本，并增加質量穩(wěn)定與降低環(huán)保污染，以解決上述問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一，在于提供一種醫(yī)療植入物及其表面薄膜，表面薄膜具有復數(shù)走道與呈弧狀而無棱角的復數(shù)墻體，且該些墻體與該些走道皆具有復數(shù)孔洞，如此即有助于生物細胞快速生長附著于表面薄膜，而可提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性。本發(fā)明的目的之一，在于提供一種醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其通過化學電解方式(Electrochemical Reaction)于醫(yī)療植入物本體的表面形成表面薄膜，如此可達到減少制造成本，并增加質量穩(wěn)定與避免環(huán)保污染的目的。本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種醫(yī)療植入物的表面薄膜，其包含有復數(shù)墻體，位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀；及復數(shù)走道，位于該表面薄膜的表面，且分別位于該些墻體之間；其中，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。本發(fā)明中，其位于一醫(yī)療植入物本體的表面，該醫(yī)療植入物本體的材料為鈦或鈦
合金，該表面薄膜為二氧化鈦薄膜。本發(fā)明中，其中該些孔洞的大小為IOOnm lOOOnm。本發(fā)明還同時公開了一種醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其包含有提供一槽體，其具有一電解液與一電極；將一醫(yī)療植入物本體放入于該槽體；耦接一電源單元的兩極分別于該醫(yī)療植入物本體與該電極；及電解該醫(yī)療植入物本體，以形成該表面薄膜于該醫(yī)療植入物本體的表面；其中，該表面薄膜具有復數(shù)墻體與復數(shù)走道，該些墻體與該些走道位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀，該些走道分別位于該些墻體之間，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。本發(fā)明中，其中該電解液為S042_、Ρ043_、H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+ 或 NH4+。本發(fā)明中，其中該電解液的SO/—濃度為大于等于0莫耳并小于1. 5莫耳，PO43-濃度為0. 25莫耳 飽和。本發(fā)明中，其中該電解液的ph值為3. 5 9. 5。本發(fā)明中，其中該電解液的溫度為5度 40度。本發(fā)明中，其中該醫(yī)療植入物本體的材料為鈦或鈦合金，該表面薄膜為二氧化鈦薄膜。本發(fā)明中，其中該些孔洞的大小為IOOnm lOOOnm。本發(fā)明還同時公開了一種醫(yī)療植入物，其包含一醫(yī)療植入物本體；及一表面薄膜，位于該醫(yī)療植入物本體的表面；復數(shù)墻體，位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀；及復數(shù)走道，位于該表面薄膜的表面，且分別位于該些墻體之間；
其中，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。本發(fā)明具有的有益效果本發(fā)明醫(yī)療植入物的表面薄膜，其位于醫(yī)療植入物本體的表面，并包含復數(shù)墻體， 該些墻體皆位于表面薄膜的表面且皆呈現(xiàn)弧狀，墻體與墻體之間具有走道，走道亦位于表面薄膜的表面，此外該些墻體與該些走道皆具有復數(shù)孔洞。本發(fā)明的表面薄膜的墻體因為呈現(xiàn)弧狀而不具有棱角，所以有助于生物細胞快速生長附著，且表面薄膜又具有孔洞，其可供生物細胞進一步將偽足、觸手等細胞組織生長附著于孔洞中，如此可增進表面薄膜與生物細胞的親合性，進而提高醫(yī)療植入物對生物的兼容性。本發(fā)明醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其提供一槽體，槽體具有一電解液與一電極，將一醫(yī)療植入物本體放入于槽體，且耦接一電源單元的兩極分別于醫(yī)療植入物本體與電極，以電解醫(yī)療植入物本體而于醫(yī)療植入物本體的表面形成表面薄膜，表面薄膜具有復數(shù)墻體與復數(shù)走道，該些墻體與該些走道皆位于表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀， 該些走道分別位于該些墻體之間，該些墻體與該些走道皆具有復數(shù)孔洞。由于本發(fā)明藉由化學電解方式于醫(yī)療植入物本體的表面形成表面薄膜，如此可達到減少制造成本并增加質量穩(wěn)定與降低環(huán)境污染的目的。


圖1是本發(fā)明的一較佳實施例的醫(yī)療植入物植入于生物的示意圖；圖2A是本發(fā)明的一較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的立體圖；圖2B是本發(fā)明的一較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的上視放大圖；圖2C是圖2A的表面薄膜的立體示意圖；圖3是本發(fā)明的一較佳實施例的制造表面薄膜的設備的示意圖；圖4是本發(fā)明的第二較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的上視放大圖；圖5是本發(fā)明的第三較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的上視放大圖；圖6是本發(fā)明的第四較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的上視放大圖；圖7是本發(fā)明的第五較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的上視放大圖；以及圖8是本發(fā)明的醫(yī)療植入物的表面薄膜的細胞親和性測試結果圖表。圖號對照說明1 醫(yī)療植入物本體3 人工牙根4 支臺體5 假牙冠7 齒槽骨9 牙齦10皮質骨11表面薄膜111墻體113走道115孔洞21 槽體23 電解液24 電極25 電源單元沈溫度調整單元27 管路28 入口29 出口
具體實施例方式為使對本發(fā)明的結構特征及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下首先，請參閱圖1，其是本發(fā)明的一較佳實施例的醫(yī)療植入物植入于生物的示意圖。如圖所示，此實施例的醫(yī)療植入物為人工牙齒，其本體1具有一人工牙根3、一支臺體 (Abutment) 4與一假牙冠5，人工牙齒藉由人工牙根3植入固定于人體或其它動物的一齒槽骨7中，而以取代老化或者損壞的牙齒。由于醫(yī)療植入物本體1的人工牙根3植入于生物體內時，生物細胞即會慢慢生長附著于醫(yī)療植入物本體1的人工牙根3表面，例如此實施例的牙齦9、皮質骨10及齒槽骨7的細胞會慢慢生長附著于醫(yī)療植入物本體1的人工牙根3 表面。本發(fā)明為了提高醫(yī)療植入物本體1對生物細胞的兼容性與親合性，是在醫(yī)療植入物本體1的人工牙根3表面形成如圖2A至圖2C所示的一表面薄膜11，其為粗糙表面而利于生物細胞生長附著，以提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性。此實施例的人工牙齒僅為本發(fā)明的醫(yī)療植入物的一實施態(tài)樣，而便于說明本發(fā)明之用，本發(fā)明的表面薄膜11 可形成于任何形態(tài)的醫(yī)療植入物的表面，例如，人工關節(jié)、骨板或人工骨釘?shù)?，以作為益于生物細胞生長的界面。請參閱圖2A、圖2B與圖2C，其分別是本發(fā)明的一較佳實施例的醫(yī)療植入物的表面薄膜的立體圖、上視放大圖與立體示意圖。圖2A與圖2B為本發(fā)明的表面薄膜11的SEM 圖，為了便于清楚說明本發(fā)明的表面薄膜11的結構，圖2C為依據(jù)本發(fā)明的表面薄膜11的實體所繪制的立體示意圖。如圖所示，本發(fā)明的表面薄膜11包含有復數(shù)墻體111與復數(shù)走道113，該些墻體111為突出物且呈現(xiàn)弧狀而無任何棱角，且排列于表面薄膜11的表面。 墻體111與墻體111之間為走道113，其亦位于表面薄膜11的表面，其即為表面薄膜11的表面。此外，該些墻體111及該些走道113皆呈不規(guī)則，該些墻體111及該些走道113可具有復數(shù)孔洞115，更詳言之，該些復數(shù)孔洞115可位于墻體111上、走道113上以及墻體111 與走道113之間。該些孔洞115為微米級或次微米級孔洞。于本發(fā)明的一實施例中，醫(yī)療植入物本體1的材料為鈦或鈦合金，而表面薄膜11為二氧化鈦薄膜，且其厚度為200nm 400um，而孔洞115的大小為IOOnm IOOOnm0本發(fā)明的表面薄膜11的墻體111因為突出于表面薄膜11的表面，所以兩者的厚度并不相同，因此表面薄膜11會呈3D立體結構，且墻體111呈現(xiàn)弧狀而不具有棱角，所以生物細胞則容易生長附著于表面薄膜11，以提高生物細胞生長附著于表面薄膜11的速度。 另外，表面薄膜11又具有孔洞115，其讓生物細胞在生長過程可進一步將偽足、觸手等細胞組織生長附著于孔洞115中，如此即可增進表面薄膜11與生物細胞的親合性與兼容性，而作為醫(yī)療植入物本體1與生物細胞間的良好界面。請參閱圖3，其是本發(fā)明制造表面薄膜的設備的示意圖。如圖所示，其包含一槽體 21，槽體21容置有一電解液23與一電極24，醫(yī)療植入物本體1放入于槽體21且浸置于電解液23中。一電源單元25的陽極耦接醫(yī)療植入物本體1，而陰極耦接電極M，電源單元25 供應電源至醫(yī)療植入物本體1與電極24，以進行化學電解加工，以形成表面薄膜11于醫(yī)療植入物本體1的表面。由上述可知，本發(fā)明制造表面薄膜11的方法，是提供具有電解液23與電極M的槽體21，并將醫(yī)療植入物本體1放入于槽體21，且耦接電源單元25的兩極分別于醫(yī)療植入物本體1與電極24，以電解醫(yī)療植入物本體1而形成表面薄膜11于醫(yī)療植入物本體1的表面。由于本發(fā)明的醫(yī)療植入物的表面薄膜11是利用簡單的化學電解加工所形成，所以其制程簡單且穩(wěn)定，因此可減少制造成本且質量穩(wěn)定而易于控制。此外，由于電解液23并非采用強酸或者強堿性，所以可大幅降低廢水處理的負擔及降低環(huán)境污染性，而具有低碳環(huán)保。本發(fā)明的電極M的實施例可為任何導體，例如金屬、石墨等，電解液23的實施例可為一硫酸離子S042-、一磷酸離子P0/-、一氫離子H+、一鈉離子Na+、一鉀離子K+、一鎂離子 Mg2+、一鈣離子Ca2+或一銨離子NH4+。舉例而言，調節(jié)硫酸離子SO/—的濃度為大于等于0莫耳并小于1. 5莫耳之間，且控制磷酸離子P043_濃度為0. 25莫耳 飽和。當該電解液23的硫酸離子S042_濃度等于0莫耳時，電解液23只包含磷酸離子P043_，且其濃度為0. 25莫耳 飽和。電解液23的酸堿值(ph值)的實施例為3. 5 9. 5。本發(fā)明采用的電解液23為高濃度，而電源單元25所提供的電源為低電量，其供應的電流密度為0. 1 2. 5Amp/cm2。此外，本發(fā)明更包含一溫度調整單元沈與兩管路27，而槽體21的側壁為中空，且具有一入口觀與一出口四。溫度調整單元沈用于調整槽體21的電解液23的溫度，溫度調整單元沈是耦接兩管路27以連接槽體21的入口觀與出口 29，溫度調整單元沈經(jīng)由管路27與入口 28傳輸工作流體(例如水)至槽體21的中空側壁，而從出口四與管路27流回溫度調整單元26，以控制電解液23的溫度為固定。在本實施例中，是透過工作流體而控制電解液23的溫度，所以電解液23的溫度控制方式為間接控溫方式，但在本發(fā)明的另一實施例中，電解液23的溫度控制方式可為直接控溫方式，即免除槽體21外的工作流體(例如水)循環(huán)，而是直接將電解液23導入溫度調整單元沈，進行加熱或冷卻，如此亦可達到控制電解液23的溫度。本發(fā)明的一實施例的電解液23的溫度為5度 40度。請一并參閱圖4、圖5、圖6與圖7，其是分別為本發(fā)明的不同實施例的表面薄膜的上視放大圖。此四個實施例是分別利用不同酸堿值的電解液23而對醫(yī)療植入物本體1進行電解所形成的表面薄膜11，此四個實施例所采用的電解液23的酸堿值分別為4. 1,6. 7、 8. 1與9. 3。由圖示可知，醫(yī)療植入物的表面薄膜11會依據(jù)電解的條件不同而產(chǎn)生不同結構的表面薄膜11。但是，本發(fā)明的表面薄膜11的結構是有共同特征，其皆具有墻體111、走道113與孔洞115，墻體111 一定呈弧狀而沒有棱角，且墻體111與走道113會因厚度差而形成3D立體結構。由于，本發(fā)明的表面薄膜11具有該些墻體111與該些孔洞115，而有助于生物細胞快速生長附著于表面薄膜11，如此即可提高醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性與親合性。請參閱圖8，其是本發(fā)明的醫(yī)療植入物的表面薄膜的細胞親和性測試結果圖表。細胞親和性測試結果圖表是用于觀察得知生物細胞的繁殖狀態(tài)，其藉由量測生物細胞的新陳代謝物的濃度，換算為綜合生物細胞的活性、數(shù)量的總體數(shù)值。圖8是依據(jù)圖4、圖5、圖6 與圖7所示的表面薄膜，以及未經(jīng)過任何表面處理的光滑表面(M)進行實驗所建立。由圖 8可知，本發(fā)明的表面薄膜因具有呈弧狀的墻體與孔洞，所以其細胞親和性測試結果分別為 86. 9%、82. 5%、86. 3%與83. 7%，而皆高于未作任何表面處理的光滑表面的79. 4%，所以本發(fā)明的表面薄膜對生物細胞的兼容性與親合性明顯優(yōu)于未作任何表面處理的醫(yī)療植入物。綜上所述，本發(fā)明醫(yī)療植入物的表面薄膜包含復數(shù)墻體與復數(shù)走道，該些墻體位于表面薄膜的表面，并呈現(xiàn)弧狀且不具棱角，而墻體與墻體之間具有走道且亦位于表面薄膜的表面，該些墻體與該些走道皆具有復數(shù)孔洞。本發(fā)明的表面薄膜因為墻體呈現(xiàn)弧狀而不具棱角，所以有助于生物細胞快速生長附著于表面薄膜，且表面薄膜具有孔洞，其可供生物細胞進一步將偽足、觸手等細胞組織生長附著于孔洞中，所以更有助于生物細胞生長附著于表面薄膜，如此可增進表面薄膜與生物細胞的親合性與兼容性。此外，本發(fā)明醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，是利用化學電解方式于醫(yī)療植入物本體的表面形成表面薄膜，由于化學電解方式簡單，如此可減少制造成本并增加質量穩(wěn)定與降低環(huán)境污染。綜上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用來限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本發(fā)明權利要求范圍所述的形狀、構造、特征及精神所為的均等變化與修飾，均應包括于本發(fā)明的權利要求范圍內。
權利要求
1.一種醫(yī)療植入物的表面薄膜，其特征在于，其包含有 復數(shù)墻體，位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀；及復數(shù)走道，位于該表面薄膜的表面，且分別位于該些墻體之間； 其中，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。
2.如權利要求1所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜，其特征在于，其位于一醫(yī)療植入物本體的表面，該醫(yī)療植入物本體的材料為鈦或鈦合金，該表面薄膜為二氧化鈦薄膜。
3.如權利要求1所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜，其特征在于，其中該些孔洞的大小為 IOOnm lOOOnm。
4.一種醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其包含有 提供一槽體，其具有一電解液與一電極；將一醫(yī)療植入物本體放入于該槽體；耦接一電源單元的兩極分別于該醫(yī)療植入物本體與該電極；及電解該醫(yī)療植入物本體，以形成該表面薄膜于該醫(yī)療植入物本體的表面； 其中，該表面薄膜具有復數(shù)墻體與復數(shù)走道，該些墻體與該些走道位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀，該些走道分別位于該些墻體之間，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。
5.如權利要求4所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該電解液為 SO:、P0,、H+、Na+、K+、Mg2+、Ca2+ 或 NH4+。
6.如權利要求5所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該電解液的SO/—濃度為大于等于0莫耳并小于1. 5莫耳，PO43-濃度為0. 25莫耳 飽和。
7.如權利要求4所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該電解液的Ph值為3. 5 9. 5。
8.如權利要求4所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該電解液的溫度為5度 40度。
9.如權利要求4所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該醫(yī)療植入物本體的材料為鈦或鈦合金，該表面薄膜為二氧化鈦薄膜。
10.如權利要求4所述的醫(yī)療植入物的表面薄膜制造方法，其特征在于，其中該些孔洞的大小為IOOnm lOOOnm。
11.一種醫(yī)療植入物，其特征在于，其包含 一醫(yī)療植入物本體；及一表面薄膜，位于該醫(yī)療植入物本體的表面； 復數(shù)墻體，位于該表面薄膜的表面，且該些墻體皆呈弧狀；及復數(shù)走道，位于該表面薄膜的表面，且分別位于該些墻體之間； 其中，該些墻體及該些走道皆具有復數(shù)孔洞。
全文摘要
本發(fā)明為一種醫(yī)療植入物及其表面薄膜及表面薄膜制造方法，醫(yī)療植入物的表面薄膜具有復數(shù)墻體與復數(shù)走道，該些墻體與該些走道皆位于表面薄膜的表面，該些墻體皆呈弧狀，該些走道分別位于些墻體之間，該些墻體與該些走道皆具有復數(shù)孔洞。由于本發(fā)明的表面薄膜的墻體皆呈弧狀而不具有棱角，所以利于生物細胞長入附著，且表面薄膜又具有孔洞，以供生物細胞在生長過程中可進一步將偽足、觸手等細胞組織生長附著于孔洞中，如此可提高表面薄膜與生物細胞的親合性，以增進醫(yī)療植入物對生物細胞的兼容性。
文檔編號C25D11/26GK102453942SQ20111022174
公開日2012年5月16日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權日2010年10月18日
發(fā)明者謝培煥, 陳敏華 申請人:財團法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心