[发明专利]用于医疗植入物用途的网状颗粒多孔涂层

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2007年6月7日提交的U.S.临时申请顺序号60/942523的优先权。

技术领域

本发明涉及包含烧结网状颗粒多孔涂层的新多孔结构。新结构在其中多孔结构是有用的，但是将尤其用作将促进组织向内生长至植入物内的医疗植入物材料一部分的任何应用中是有用的。

发明背景

传统的组织向内生长技术在各种医疗植入物应用中帮助恢复形式和功能方面是相对成功的。然而，在一些患者、病症或情况中，它们不是理想的解决方案。传统技术已经趋向于具有相对低的孔隙率、低的长期强度、高的刚性、差的初始稳定性或者限制它们适合用于宽范围期望应用的其它问题。

尤其是正需要改善的骨向内生长结构作为骨生长支架或附接可植入医疗器械的机构。这样的结构提供了允许血管形成和新骨向内生长的多孔构架，和提供骨祖细胞与骨生长诱导因子的相容性位点的结构是理想的。多孔结构的孔隙和间隙提供了用于骨向内生长的表面，从而使用于修复或置换骨组织或者在关节置换应用中的永久性植入物能够骨骼固定。植入物可为常规的全关节置换例如全髋关节成形术、全膝关节成形术等，或者部分关节置换例如半髋关节成形术。本领域已知许多特性对于成功的骨向内生长结构是重要的。这些特性包括允许骨向内生长的孔隙率、生物相容性、与周围骨的紧密接触和足够的早期稳定性。理想的向内生长结构应具有与骨的相当良好的强度和延展性以及刚性。技术也应理想地适合于易于制备精确尺寸的植入物，并且允许制备附接至固体植入物基体的厚的独立整体形式或薄的涂层。

对于成功的向内生长的一个重要要求是植入物材料邻近健康骨放置。当其被置于与健康骨物理接触时，骨传导性或骨生长促进性多孔结构将支撑骨组织的向内生长。与健康骨接近允许成骨细胞和血管浸润，这对骨向内生长是必要的。

已进行多种努力来开发和制造合成多孔植入物，该植入物具有促进骨向内生长要求的合适的物理特性。在最近的二十年已广泛研究了具有金属、陶瓷、聚合物或复合材料多孔表面的植入物。

在医疗植入物表面上使用烧结珠以提供表面孔隙率和促进骨向内生长是已知的(美国专利第3855638号)。然而，这些技术导致了装置，该装置具有相对低的孔隙率(＜40％)和相对平滑的外表面，这造成了与邻近骨的“差的咬合”。尽管对于一些植入物应用来讲是足够的，但是这些特性对许多更具有挑战性的向内生长应用来讲没有提供最佳的解决方案。

早期的努力也包括使用纤维金属网络复合材料(美国专利第3906550号)。尽管其可产生更大的孔隙率(～50％)，但是仍然比需要的低。纤维金属网络也具有相对平滑的外表面，这造成了与邻近骨的“差的咬合”。而且，所产生的向内生长性能不象许多更具有挑战性的向内生长应用期望的那样大。

另外，已经使用等离子体喷涂的钛医疗植入物(美国专利第3605123号)。这些植入物具有非常低的孔隙率和相对低的附接强度。因为孔隙率和附接强度对于医疗植入物是重要的特性，因此不认为该项技术对多孔向内生长应用是最佳的。

也已经使用烧结的不对称粉末复合材料(美国专利第4206516号)。尽管这些复合材料显示了适度的孔隙率(约60％)，但是它们比烧结珠具有更低的附接强度，这在一些医疗植入物应用中可能是不利的。

也已经使用牺牲第二相复合材料例如网状结构的钛TM和孔隙金属复合材料(美国专利第3852045号)来解决对多孔构架的需要，该多孔构架允许再血管化以及新骨生长。这些技术要求复杂的制备方法和具有相对平滑的外表面，这造成与邻近骨的“差的咬合”。这些复合材料也具有相对低的附接强度。

也已经使用整体铸塑多孔结构(美国专利第4781721号)。在这些复合材料中，多孔表面与基体同时铸塑。得到的优势是没有突变的界面(即由于方法不是沉积法，所以附接问题被减至最小)。这些复合材料趋向于具有比期望的更大的结构特征和孔，并且仅可由与所使用的铸塑方法相容的材料制备。

选择性激光烧结技术已用于在医疗植入物上产生多孔构架。然而，这些技术已经证明过于昂贵并且难以用于产生精细结构。

几种金属化网状支架的方法已经用于医疗植入物应用中，但是这些方法趋向于相对昂贵，结果形成具有相对大孔和相对低比表面积的复合材料，或者难以附接至非平面的表面。一项这样的技术采用化学气相沉积以将钽涂覆至网状透明的碳骨架结构元件上(美国专利第5282861号)。该方法非常昂贵，并且涉及到危险化学品，使之成为较不期望的选择。另外，所产生的结构难以附接至固体植入物表面，限制了其用于宽范围的各种应用中。