由適于結(jié)合作為混合或復(fù)合材料的至少兩種不同的可吸收和可生物可降解材料制成的骨 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種骨植入物，其包括由可生物降解的金屬或可生物降解的金屬合金制成的支撐結(jié)構(gòu)(支持結(jié)構(gòu)，support structure)并且包括可生物降解和可吸收的保護(hù)性結(jié)構(gòu)，該保護(hù)性結(jié)構(gòu)設(shè)置于支撐結(jié)構(gòu)處和/或在支撐結(jié)構(gòu)上，以便保護(hù)支撐結(jié)構(gòu)在錨定于個(gè)體的骨中的位置免于接觸侵蝕性體液。
【背景技術(shù)】
[0002]可吸收生物降解材料如，PDLLA、PGA或PCL是由現(xiàn)有技術(shù)已知的。然而，這些材料確實(shí)具有比標(biāo)準(zhǔn)金屬材料，如鈦或植入物鋼更低的機(jī)械強(qiáng)度性能。
[0003]可生物降解的陶瓷植入物材料令人遺憾地在許多領(lǐng)域表現(xiàn)出斷裂強(qiáng)度不足和反向彎曲強(qiáng)度不足并且經(jīng)常難于制作模型或根本不適于“椅旁”制作模型。
[0004]盡管在植入物領(lǐng)域中鎂和鎂合金的使用基本上是已知的，尤其是因?yàn)樗鼈冊(cè)试S較高的強(qiáng)度，然而，當(dāng)用于哺乳動(dòng)物的骨和尤其是人類的骨時(shí)，在動(dòng)力學(xué)、生理學(xué)方面、氣體發(fā)展、降解機(jī)制和降解產(chǎn)物方面，僅在次優(yōu)條件下發(fā)生吸收。吸收經(jīng)常進(jìn)行得非?？?。
[0005]本發(fā)明的目的是要消除現(xiàn)有技術(shù)中已知的缺點(diǎn)，以提供最佳吸收的骨植入物，該植入物在骨再生的任何時(shí)刻具有足夠高的強(qiáng)度。此外，這種類型的骨植入物目的是成本高效的并且允許盡可能長(zhǎng)的儲(chǔ)存時(shí)間而沒(méi)有所需性能的劣化。
[0006]應(yīng)該確保材料與人骨及人骨周圍組織的相容性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明，這通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)，在一般的骨植入物中，支撐結(jié)構(gòu)由保護(hù)性結(jié)構(gòu)包圍和/或散置(interspersed)有保護(hù)性結(jié)構(gòu)。
[0008]以這種方式，可能結(jié)合非降解的內(nèi)含物或活性物質(zhì)的至少兩種或甚至更多種具有不同性質(zhì)的可生物降解的材料，以非常明確的方式用于調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的不同的化學(xué)、物理、機(jī)械和生物性質(zhì)。
[0009]當(dāng)使用，例如鎂或鎂合金時(shí)，植入物表現(xiàn)出高強(qiáng)度。對(duì)于重要的在骨上的臨床應(yīng)用，用先前已知的鎂或鎂合金則很快發(fā)生降解。根據(jù)本發(fā)明，如果骨植入物由結(jié)合保護(hù)性結(jié)構(gòu)(雖然其有可能表現(xiàn)出較低的強(qiáng)度，但保證了最優(yōu)的降解動(dòng)力學(xué))的鎂或鎂合金制成，改進(jìn)的設(shè)計(jì)成為可能。根據(jù)本發(fā)明利用兩個(gè)或更多個(gè)包圍的或散置的材料的組合，可以防止支撐結(jié)構(gòu)過(guò)快的降解。因此，可以調(diào)節(jié)降解動(dòng)力學(xué)/動(dòng)理學(xué)。在植入物的環(huán)境中可以特定地進(jìn)行生理/代謝活性的調(diào)節(jié)。也可以調(diào)節(jié)化學(xué)條件，如PH值、降解產(chǎn)物的濃度等以響應(yīng)需求。在降解階段，調(diào)節(jié)最初植入物的機(jī)械屬性成為可能。在植入物的狀態(tài)，可以保證的是由于較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度給出了較高的機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)選金屬部件。盡管更高強(qiáng)度的部件吸收，例如，低強(qiáng)度部件的密封結(jié)構(gòu)則保留很長(zhǎng)時(shí)間，并且保護(hù)高強(qiáng)度部件免于可能的過(guò)快吸收。當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)吸收動(dòng)力學(xué)時(shí)，借助低強(qiáng)度部件的高強(qiáng)度材料的保護(hù)性護(hù)套導(dǎo)致，例如，用于周圍組織的機(jī)械保護(hù)功能?？梢詫?shí)現(xiàn)組織保護(hù)的合理方式。
[0010]在從屬權(quán)利要求中請(qǐng)求保護(hù)的有利的實(shí)施方式并將在下文進(jìn)行闡述。
[0011]有利的是當(dāng)金屬合金是可生物降解和可吸收的材料時(shí)，因?yàn)樵谶@種情況下，支撐結(jié)構(gòu)也是由個(gè)體完全降解的。
[0012]還有利的是當(dāng)保護(hù)性結(jié)構(gòu)是由非金屬材料制成或者包括(包含)非金屬材料。
[0013]當(dāng)材料包含由鎂、鐵、鋅、鍶、氟、錳和鈣組中的至少一種元素或多種元素及其可能的離子時(shí)，可以使用特別適合的材料和材料的合金。
[0014]有用的是當(dāng)保護(hù)性結(jié)構(gòu)包括不同于支撐結(jié)構(gòu)的材料或由這種不同的材料制成時(shí)。然后，不同的性質(zhì)可以彼此結(jié)合并與要求一致。
[0015]有利的實(shí)施方式的特征還在于，保護(hù)性結(jié)構(gòu)是由塑料材料制成并且優(yōu)選地包含聚丙交酯化合物。該聚丙交酯化合物確保了在時(shí)間方面最佳的吸收動(dòng)力學(xué)。
[0016]也已經(jīng)證明有利的是，當(dāng)保護(hù)性結(jié)構(gòu)包含聚乳酸如PLAJP /或聚乙醇酸(PGA)和/或聚己內(nèi)酯(PCL)如聚-ε-己內(nèi)酯-共-丙交酯、PDLLA-TCP、PDLLA-碳酸鈣和/或PDA時(shí)。
[0017]為了獲得特別有利的實(shí)施方式，有利的是當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)和保護(hù)性結(jié)構(gòu)以材料復(fù)合組分或混合(hybrid)組分的方式，比如以單粒級(jí)凝結(jié)物(concrete)的方式彼此滲透(穿透，擴(kuò)散，penetrated)或混合時(shí)。在整個(gè)3D體積上，材料復(fù)合物表現(xiàn)出恒定的降解特性，使得其例如在造型、彎曲、分離和/或機(jī)械加工期間，降低骨植入物對(duì)于機(jī)械表面損傷的敏感性。例如在沒(méi)有材料復(fù)合物的植入物的所謂“涂覆”期間發(fā)生的缺點(diǎn)，因此可以避免。通常在植入物的機(jī)械加工過(guò)程中，例如在造型或分離期間，損傷了涂層，即局部發(fā)生的“腐蝕性”侵襲，然后導(dǎo)致在這類位點(diǎn)的植入物的不期望的降解動(dòng)力學(xué)，這可以通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的多孔結(jié)構(gòu)避免。也在彎曲期間，使得保護(hù)層防止受到損傷，即防止位于其下方的鎂植入物暴露于和顯現(xiàn)于腐蝕下，即使是在高負(fù)載的橫截面下也是可行的。
[0018]進(jìn)一步有利的是，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)包括相鄰的支撐顆粒的形狀時(shí)，如細(xì)粒(grain)和/或球，和/或網(wǎng)格元件(lattice element)如棒(bar)和/或六角形元件和/或三角形和/或魚尾紋形(crow’ s foot)的元件和/或蜂窩和/或纖維。在這種情況下，尤其可以產(chǎn)生可負(fù)載的和通用的骨植入物。
[0019]當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)具有金屬泡沫的幾何形狀時(shí)，制造可以是容易的。還有利的是當(dāng)支撐顆粒彼此相鄰時(shí)使得在其間提供腔體時(shí)。這有助于引入保護(hù)性結(jié)構(gòu)。
[0020]如果至少一個(gè)腔體或優(yōu)選多個(gè)腔體，例如所有腔體，至少部分地、優(yōu)選完全用保護(hù)性結(jié)構(gòu)的材料填充，可以獲得特別高強(qiáng)度的緊密的骨植入物，使得骨植入物保持防止受到按照根據(jù)本發(fā)明調(diào)節(jié)的降解動(dòng)力學(xué)的腐蝕。
[0021]特別有利的是，當(dāng)一些腔體完全用保護(hù)性結(jié)構(gòu)的材料填充而一些腔體僅是部分地用保護(hù)性結(jié)構(gòu)的材料填充時(shí)，并且優(yōu)選地，完全填充的腔體與部分地填充的腔體的比例是20:1至10:1，進(jìn)一步優(yōu)選地，比率是約15:1。
[0022]在測(cè)試時(shí)，已經(jīng)證明特別有利的是當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)和保護(hù)性結(jié)構(gòu)彼此纏繞和/或結(jié)合為夾層構(gòu)造時(shí)。
[0023]為了合理地結(jié)合單獨(dú)的屬性，有利的是當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出比保護(hù)性結(jié)構(gòu)更高的強(qiáng)度時(shí)。
[0024]此外，有利的是當(dāng)骨植入物是以板、顱骨植入物、釘、網(wǎng)格、織物或螺釘?shù)男问綍r(shí)。也可以選擇鉚釘?shù)男问健?br>[0025]此外有利的是，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)是燒結(jié)結(jié)構(gòu)的形式時(shí)。可能的是，單獨(dú)的復(fù)合部件，如鎂顆粒，在它們的接觸點(diǎn)彼此“焊接”以產(chǎn)生燒結(jié)結(jié)構(gòu)。例如，用TOLLA填充復(fù)合材料內(nèi)部的自由空間并且防止體液在鎂支撐結(jié)構(gòu)上過(guò)快的腐蝕性侵襲。顆粒也可以用標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀，例如蜂窩層的三維三角形以盔甲屏障(armor barrier)幾何結(jié)構(gòu)或網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的方式替換。此外，在燒結(jié)結(jié)構(gòu)中，其中支撐結(jié)構(gòu)以前述提及的標(biāo)準(zhǔn)的幾何形狀的結(jié)構(gòu)制成是有利的。
[0026]層可以以?shī)A層構(gòu)造結(jié)合金屬和TOLLA。金屬泡沫也可以用PDLLA填充。除非這些系統(tǒng)旨在機(jī)械加工，基本上具有周圍TOLLA材料的金屬制成的固體植入物也是可以的。
[0027]當(dāng)在支撐結(jié)構(gòu)上在更高的機(jī)械和/或化學(xué)負(fù)載的區(qū)域提供比周圍區(qū)域無(wú)比地更厚的保護(hù)性結(jié)構(gòu)時(shí)，也在高負(fù)載的骨植入物的情況下，可以確保最佳地控制時(shí)間。
[0028]有用的是當(dāng)骨植入物并不像腔內(nèi)人造血管那樣設(shè)計(jì)為中空的或柔性的時(shí)。
[0029]在下文中，本發(fā)明將借助于附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。這些不同的實(shí)施方式形象地見于附圖并將在下文中進(jìn)行更詳細(xì)地說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物并且在其中以球形提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0031]圖2示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物并且在其中以纖維形或板形的形式提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0032]圖3示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物并且在其中以棒形的形式提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0033]圖4示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物并且在其中以第一類型的支架提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0034]圖5示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物的并且在其中以第二類型的支架提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0035]圖6示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物的并且在其中以蜂窩形式提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0036]圖7示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物的并且在其中以盔甲屏障形式提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0037]圖8示出示出了復(fù)合起始材料的示意性視圖，由該起始材料制成骨植入物并且在其中以網(wǎng)格形式提供支撐結(jié)構(gòu)。
[0038]這些圖只是示意性的并且僅用于理解本發(fā)明。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在圖1中示出了用于骨植入物的起始材料，其中沒(méi)有再現(xiàn)骨植入物的特定形狀。這類骨植入物可以具有板、顱骨植入物、釘、網(wǎng)格、織物、鉚釘或螺釘?shù)淖罱K形狀。可以采用切割和非切割成形的方法以獲得植入物的最終形狀。
[0040]在圖1所示的實(shí)施方式中，制成根據(jù)本發(fā)明的骨植入物的起始材料包括具有球形形狀的支撐元件2的支撐結(jié)構(gòu)I。因此，支撐元件2具有球3的形狀。
[0041]多個(gè)球3彼此接觸并且布置成一層或多層，例如第一層4。存在位于其他層的另外的球3。在本文所示的實(shí)施方式中，提供了球3的另外的第二層和球3的另外的第三層。同時(shí)提供了具有參考標(biāo)號(hào)4的第一層，提供了具有參考標(biāo)號(hào)5的第二層，提供了具有參考標(biāo)號(hào)6的第三層。
[0042]第二層的球3接觸相同層的4個(gè)球3，除非它位于層的邊緣。第一層4的至少一個(gè)球3和第三層6的一個(gè)球3相同地接觸二層5的所述