CN101687062A - 包含锶离子的骨组织植入物 - Google Patents

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Abstract

本发明基于已经发现当将骨组织植入物植入到所述骨组织中时，在骨组织中局部给予锶离子可以改善骨形成和骨质。特别地，本发明涉及骨组织植入物及其制备方法，所述骨组织植入物具有被包含锶离子的氧化物层覆盖的植入物表面。本发明还提供了包含锶离子的喷砂粉末、局部增加骨形成的方法、和锶离子或其盐用于制备局部增加骨形成的药物组合物的用途。

Description

包含锶离子的骨组织植入物
技术领域
本发明涉及用于植入到骨组织中的植入物及其制备方法。
本发明还涉及喷砂粉末(blasting powder)和局部增加骨形成的方法。
背量技术
现在，一期法(one-stage procedure)通常被用于把整形外科(orthopaedic)或牙科植入物，通常是金属植入物，植入到骨组织中。
在所述一期法中，将第一植入物部分，例如牙科固定物(dentalfixture)，以外科手术的方式置于骨组织中，然后在外科手术之后，将愈合帽(healing cap)或第二植入物部分，例如桥基(abutment)，直接连接到所述第一植入物部分。之后，使软组织在所述愈合帽或第二植入物部分周围愈合。当使用愈合帽时，在几周或几个月之后不需要采用任何外科过程去除所述帽，以及将第二植入物部分，例如桥基和临时冠，连接到所述第一植入物部分。该一期法例如在L Cooper等：“A multicenter12-month evaluation of single-tooth implants restored 3 weeks after 1-stagesurgery”，The International Journal of Oral&Maxillofacial Implants，Vol16，No 2(2001)中有描述。
二期法，其是另一种已知的植入方法，涉及在第一阶段中以外科手术的方式将第一植入物部分，例如牙科固定物，置于骨组织中，然后在这里使其空载静置和固定3个月或更长的愈合期，以便使骨组织生长到植入物表面上从而使植入物良好地连接到骨组织，使覆盖植入物位置的软组织中的切口在植入物之上愈合，和在第二阶段中，打开覆盖植入物的软组织并且将第二植入物部分，例如牙科桥基和/或修复牙齿(restoration tooth)，连接到第一植入物部分，例如所述固定物，形成最终植入物结构。该方法例如在
Figure G2008800240258D00011
等：“Osseointegrated Implantsin the Treatment of the Edentulous Jaw，Experience from a 10-year period”，Almquist&Wiksell International，Stockholm，Sweden中有描述。
然而，在愈合期间植入物不应该被加载的事实意味着在3个月或更长的愈合期间，第二植入物部分不可以连接到第一植入物部分和/或不可以使用。考虑到与此相关的不舒适性，期望将上述第一阶段所需的时间周期最小化或甚至在一次手术中完成整个植入方法，也就是说，采用所述一期法。
对于一期法和二期法，对于一些病人，可能认为在功能性加载植入物之前等待至少3个月是更好的。然而，采用一期法的一个可选方案是在植入之后直接(立即加载)或在植入之后几周(早期加载)就使植入物发挥功能。这些方法，例如，在D M Esposito，pp 836-837，Titanium inMedicine，Material Science，Surface Science，Engineering，BiologicalResponses and Medical Application，Springer-Verlag(2001)中有描述。
必不可少的是所述植入物在植入物与骨组织之间建立充分的稳定性和结合，以使得可以实现以上披露的植入物立即或早期加载。也应该注意的是，植入物的立即或早期加载可能对骨形成有益。
用于骨植入物的一些金属或合金，例如钛、锆、铪、钽、铌，或它们的合金，能够与骨组织形成相对强的结合，这种结合可以与骨组织本身一样强，有时甚至更强。这种金属植入物材料最著名的例子是钛和钛的合金，在这方面它们的性能从大约1950年起就已经是已知的了。金属与骨组织之间的这种结合被叫做“骨结合(ossintegration)”(Albrektsson T，
Figure G2008800240258D00021
P I，Hansson H A，
Figure G2008800240258D00022
J，“Osseointegrated titanium  implants.Requirements for ensuring along-lasting，direct bone anchorage in man”，Acta Orthop Scand，52：155-170(1981))。
可以提及的是，一旦与氧接触，钛、锆、铪、钽、铌和它们的合金立刻被薄氧化物层覆盖。钛植入物上的这种天然氧化物层主要由二氧化钛(IV)(TiO2)与少量的Ti2O3，TiO和Ti3O4构成。
尽管(氧化的)金属，例如钛，与骨组织之间的结合可能是相对强的，但仍然期望增强这种结合。
到目前为止，有几种处理金属植入物以便获得更好的植入物附着并由此获得改善的骨结合的方法。这些方法中的一些涉及改变植入物的表面形貌(morphology)，例如通过在植入物表面上生成不规则性以便与未处理的表面相比增加表面粗糙度。据信增加的表面粗糙度，其在植入物与骨组织之间产生更大的接触和附着面积，在植入物与骨之间提供了更好的机械保持性(mechanical retention)和强度。本领域中公知的是，表面粗糙度可以通过例如等离子喷涂，喷砂或酸蚀刻来提供。
用于获得植入物对骨组织的更好附着的其它方法涉及改变植入物表面的化学性能。
几种方法涉及将陶瓷材料例如羟磷灰石的层施加到植入物表面，尤其是为了改善植入物对骨的结合，因为羟磷灰石与骨是化学相关的。然而，陶瓷涂层的一个缺点是它们可能是易碎的并且可能会从植入物表面剥落或破裂，这进而可能导致植入物的最终失败。
改变植入物化学性能的其它方法涉及在植入物表面上施加氟和/或氟化物(WO 94/13334，WO 95/17217，WO 04/008983和WO04/008984)。
例如从US 4917702、US 5441536、WO 99/53971、WO 03/039609和EP 1481696中已知，在施加于植入物上的含磷酸钙的涂层例如羟磷灰石中掺入某些离子，例如Mg2+，Ca2+，Mn2+或Sr2+，以便促进骨生长到植入物上。
例如，WO 01/49327和Ni G X等，“Strontium-ContainingHydroxyapatite(Sr-HA)Bioactive Cement for Primary Hip Replacement：An In Vivo Study”，Inc J Biomed Mater Res Part B：Appl Biomater 77B，pp409-415(2006)；Ni等披露了生物活性骨水泥，包含含有锶的羟磷灰石。
Xue W等，“Osteoprecursor Cell Response to Strontium-ContainingHydroxyapatite Ceramics”，J Biomed Mater Res A，79(4)，pp 804-814(2006)，说明含Sr的羟磷灰石比羟磷灰石更能诱导磷灰石沉淀，以及锶刺激骨前体细胞(OPC1)分化(differentiation)。
此外，EP 1023910描述了封装在密封容器中的羟基化的并且亲水的植入物，所述容器包含例如纯水和二价阳离子，例如Mg2+，Mn2+或Sr2+。这些阳离子被描述为吸附在植入物的氧化物层上。
WO 2006/004297公开了骨诱导性金属植入物，例如钛或其合金，包含金属氧化物层和形成于其上的生物活性材料层，该生物活性材料层由Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra、Sc、Y、Lu、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Re、Fe、Ru、Os、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu、Ag、Au、Zn、Ga、In、Ti、Sn和Bi中的任一种或多种构成。通过将离子化的生物活性材料植入到所述金属氧化物的表面中，来形成所述生物活性材料层。然而，工作实施例仅描述了在其钛氧化物层中包含掺入的离子化钙的钛植入物。
也可以提及WO 2002/096475，涉及在钛氧化物层中包含钙、磷或硫的钛植入物，和WO 2005/084577，涉及在钛氧化物层中包含镁的钛植入物。
尽管存在提供植入物表面与骨之间相对强的结合的植入物，但是本领域仍然需要增强这种结合，也就是说，改善植入物在骨组织中的“骨结合”过程。
因此，本领域需要提供这样的植入物，其具有期望的附着速率并且其具有一旦将其植入到骨组织中就在骨与植入物之间形成机械强结合的能力。
发明内容
本发明的一个目的是满足上述需要。
因此，将提供用于植入到骨组织中的生物相容的植入物。
发明人已经发现，在骨组织中局部给予的锶离子对骨组织中的骨形成和骨质(bone mass)具有局部作用。
还已经发现，包含含有和/或释放锶离子的表面氧化物层的植入物诱导成骨细胞中的碱性磷酸酶的增加的生成，其对于进一步的分化(differentiation)和矿化是至关重要的。此外，对于本发明的植入物观测到增加的前列腺素E2(PGE2)生成。因此，可以实现改善的骨形成速率和改善的骨组织与植入物之间的附着速率，进一步改善植入物立即或早期加载的可能性。
此外，已经发现，与包含含有例如钙或镁离子的表面氧化物层的金属植入物相比，包含含有和/或释放锶离子的表面氧化物层的植入物提供增加的成骨细胞增殖和增加的骨保护素生成。由此提供改善的骨质，这意味着植入物与骨组织之间的更强的机械结合。
因此，已经发现，局部给予锶离子改善植入物在骨组织中的骨结合过程。
根据本发明的第一方面，通过供植入到骨组织中的植入物实现了以上目的，所述植入物具有被氧化物层覆盖的表面，其中所述氧化物层包含锶离子。
根据本发明的第二方面，提供了用于制备具有上述特征的骨组织植入物的方法。所述方法包含以下步骤：
a)提供具有植入物表面的植入物；
b)形成覆盖所述植入物表面的氧化物层；
c)在所述氧化物层上形成带负电的离子；和
d)使所述氧化物层与锶离子接触。
本发明的方法成本低廉并且易于实施，因此使得能够大规模生产。此外，其易于消毒和储存。
根据本发明的第三方面，提供了包含金属氧化物的喷砂粉末(blasting powder)，所述金属氧化物包含锶离子。
根据本发明的第四方面，提供了局部增加骨形成的方法。所述方法包含向有需要的人给予包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体的组合物。
本发明的第五方面涉及锶离子或其盐用于制备用于局部增加骨形成的药物组合物的用途。
本发明的第六方面涉及用于将植入物植入到骨组织中的套件(kit)，所述套件包含植入物和组合物，所述组合物包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体。
通过本发明的以下描述，本发明的其它特征和优点将会变得显而易见。
附图说明
图1说明在经消毒的钛样品上锶的存在(峰编号88)(得自TOF-SIMS测量)。
图2是对于在Sr(OH)2中阳极化之后的经消毒的钛样品，说明锶的存在和分布的TOF-SIMS图像。(锶显示为白色。)
图3说明采用不同浓度的锶以及不采用锶时，在细胞处理的聚苯乙烯上，培养细胞3、7和14天之后，在细胞培养基中碱性磷酸酶的生成。
图4显示培养7天之后，与没被刺激的参比表面1和2相比，MG-63细胞在包含0.5mM和5mM锶的参比表面1上的增殖程度。
图5显示与没被刺激的参比表面1和2相比，碱性磷酸酶在包含0.5mM浓度的锶的参比表面1上的生成。
图6说明与没被刺激的参比表面1和2相比，在包含锶的参比表面1上培养细胞7和14天之后，测得的前列腺素E2(PGE2)的量。
图7是说明36h之后在参比表面1上培养的MG-63细胞的表面形貌的扫描电镜图像。
图8是说明36h之后在参比表面2上培养的MG-63细胞的表面形貌的扫描电镜图像。
图9是说明36h之后在包含锶的参比表面1上培养的MG-63细胞的表面形貌的扫描电镜图像。
图10说明分别包含锶、钙和镁的参比表面1之间的MG-63细胞增殖的区别。
图11显示在分别包含锶、钙和镁的参比表面1上培养细胞7和14天之后，测得的骨保护素的量。
图12说明与两种对照植入物表面相比，根据本发明的包含锶的植入物在植入兔子胫骨中6周之后的去除扭矩测试(removal torque test，RTQ)值。
具体实施方式
本发明所用的术语“植入物”在其范围内包括供植入到脊椎动物，特别是哺乳动物，例如人的身体中的任何装置(device)。植入物可以用来替换anatomy和/或恢复身体的任何功能。
通常，植入物由一个或几个植入物部分构成。例如，牙科植入物通常包含与第二植入物部分例如桥基和/或修复牙齿相连的牙科固定物。然而，供植入用的任何装置，例如牙科固定物，可以单独被称作植入物，即使其它部分将要连接到其上。
本发明所用的术语“用于植入到骨组织中的植入物”指的是供至少部分植入到骨组织中的植入物，例如牙科植入物，如整体植入物(one-piece implants)和整形外科植入物等等。用于植入到骨组织中的植入物也可以称作骨组织植入物。
本发明所用的术语“植入物表面”指的是植入物的至少一个被限定的表面区域。因此，该被限定的表面区域可以包括植入物的整个表面面积或者其某些部分。
供植入到骨组织中的植入物表面的一个例子是供植入到患者颌骨中并将与骨组织接触的牙科固定物的表面。
供植入到骨组织中的植入物表面的另一个例子是供植入到患者股骨中的髋关节植入物的表面。
本发明涉及一种用于植入到骨组织中的植入物，所述植入物具有表面；所述表面被氧化物层覆盖，其中，所述氧化物层包含锶离子。
根据本发明的植入物是生物相容的，并且在骨组织中对骨形成和骨质具有局部作用。此外，本发明的植入物引起增加的成骨细胞增殖，和骨组织中增加的碱性磷酸酶、骨保护素和前列腺素E2生成。
碱性磷酸酶是成骨细胞生成的酶，其在骨矿化中起主要作用，和骨保护素是已知增加骨组织中的骨矿物密度和骨体积的细胞因子。此外，前列腺素E2对骨形成具有积极影响，并且对骨再吸收(resorption)具有抑制作用。碱性磷酸酶、骨保护素和前列腺素E2的生成清楚地表明根据本发明的植入物对骨重建具有积极作用。
如通过去除扭矩(RTQ)测试测量的那样(图12)，根据本发明的植入物提供改善的植入物稳定性和骨组织响应。
覆盖植入物表面的所述氧化物层包含分散在所述氧化物层的至少一部分中的锶离子。
锶是带正电的、无毒离子，其已经被发现容易分散在覆盖植入物表面的氧化物层中。
此外，已知锶是被骨吸收的骨赘元素。例如雷尼酸锶(strontium ranelate)，由Les Laboratoires Servier以商品名Protelos出售，已经使用多年来用于治疗骨质疏松症。研究表明，将雷尼酸锶口服给药，不仅通过增强的成骨细胞复制而增加骨形成，而且通过降低的破骨细胞活性而降低骨再吸收。因此，实现新骨形成和骨矿物质密度的改善。Meunier PJ等，“The Effects of Strontium Ranelate on the Risk of Vertebral Fracturein Women with Postmenopausal Osteoperosis”，N Engl J Med，vol 350，pp 459-468(2004)；Coulombe J等，“In Vitro Effects of StrontiumRanelate on the Extracellular Calcium-Sensing Receptor”，Biochem andBiophys Res Comm，vol 323，issue 4，pp 1184-1190(2004)；AmmannP，“Strontium Ranelate：A Physiological Approach for an Improved BoneQuality”，Bone，vol 38，issue 2，suppl 1，pp15-18(2006)；Li Z Y等，“Chemical Composition，Crystal Size and Lattice Structural Changes AfterIncorporation of Strontium into Biomimetic Apatite”，Biomaterials，28(7)，pp 1452-1460(2006)。
锶之前已经被用于治疗骨质疏松症的事实暗示，全身给药时的毒理情况和副作用是公知的。此外，锶具有相对简单的化学性能，并且通常是不灭的和不受例如消毒的影响。
将锶离子结合到所述氧化物中可以破坏氧化物结构，从而使氧化物更有反应性。当所述氧化物层中结合有带正电的锶离子时，在氧化物表面(植入物表面)上提供了增加的正表面电荷密度。因此，骨组织中的富电子蛋白质可以以电的方式被吸引到所述表面。结合的离子也可以影响所述氧化物的传导性(conductivity)，这可以对骨结合和血液相容性产生积极影响。
至少部分所述氧化物层应该包含锶离子，并且可以通过所述离子在所述氧化物层中的存在，实现锶在本发明植入物中的期望的骨诱导(osseoinductive)效果。然而，这也可以通过从所述氧化物层把锶离子释放到植入物周围的生理流体中来实现。
优选，锶离子均匀分散在氧化物层中。锶离子在植入物表面上的均匀分布示于图2中。
根据本发明的植入物合适地是金属植入物，例如由钛或钛合金制成的植入物。
然而，在实施方案中，所述植入物可以是非-金属植入物，包括例如陶瓷、塑料或复合材料。在这类实施方案中，植入物表面是施加在所述非-金属植入物上的金属植入物层，从而提供了部分是金属的植入物表面。所述金属植入物层优选包含钛或钛合金。
然而，所述金属植入物和所述金属植入物层不限于特定金属，而是可以由任何生物相容的金属材料制成，例如锆或其合金、铪或其合金、铌或其合金、钽或其合金、铬-钒合金、或这些材料的任何组合。所述覆盖所述植入物表面的氧化物层的厚度在2-100nm的范围内。
一旦与氧接触，钛、锆、铪、钽、铌和它们的合金立刻被薄氧化物层覆盖。钛植入物上的这种天然氧化物层主要由二氧化钛(IV)(TiO2)和少量的Ti2O3、TiO和Ti3O4构成。
在优选的实施方案中，所述氧化物层是自发形成的氧化物层，例如与空气接触。这种自发形成的氧化物层的厚度在2-18nm的范围内，例如在2-6nm的范围内。
根据本发明的所述氧化物层随时间不显著长厚，并且保护下面的金属表面，使其不与任何周围的试剂反应。
被氧化物层覆盖的金属植入物表面是本领域已知的。然而，数篇现有技术文献强调在植入物表面上提供厚氧化物层，优选高于600nm的重要性(Sul等，“Resonance frequency and removal torque analysis ofimplants with turned and anodized surface oxides”，Clin.Oral.Impl.Res.，Vol 13，pp 252-259(2002)；Sul等，“Qualitative and quantitativeobservations of bone tissue reactions to anodised implants”，Biomaterials，Vol 23，No 8，pp 1809-1817(2002))。这种植入物需要附加的氧化步骤，这是因为上述厚度的氧化物层不能自发得到。
本发明人发现厚度小于100nm的氧化物层，优选具有小于18nm的天然氧化物层(也就是说，自发形成的氧化物层)厚度的氧化物层更适合用于植入到骨组织中，因为厚氧化物层可能是非常易碎的。此外，在植入物在骨组织中的较长时间植入期间，厚氧化物层可能导致碎裂和剥落。
该发现与Xiropaidis等相反，Xiropaidis等认为具有天然氧化物层的钛植入物被认为骨传导性较差(less osteoconductive)。(Xiropaidis等，“Bone-implant contact at calcium phosphate-coated and porous titaniumoxide(TiUniteTM)-modified oral implants”，Clin.Oral.Impl.Res，No 16，pp532-539(2005))。
根据本发明的氧化物层不影响或者改变植入物表面的形貌(topography)。此外，包含厚度小于100nm，例如小于18nm，例如在2-6nm之间的氧化物层的植入物是生物相容的，这使其适于结合到人体中。
因此，根据本发明的包含锶离子的氧化物层适于任何几何形状或任何基底。
根据本发明的植入物的植入物表面优选是金属植入物表面，所述金属植入物表面在其表面上包含金属氧化物层。
特别地，根据本发明的所述植入物，特别是植入物的表面包含钛或其合金。因此，这种植入物表面被钛氧化物层覆盖。
相应地，在本发明的植入物中，覆盖植入物表面的氧化物层是在植入物的金属表面上形成的金属氧化物层。
在实施方案中，根据本发明的植入物可以进一步在所述氧化物层之上提供有沉积物。这种沉积物可以包含骨刺激剂，例如锶、锂、钙、镁或具有骨刺激作用的任何其它离子。典型地，所述沉积物包含锶离子。
本发明所用的术语“沉积物”涉及在所述氧化物层上面提供的连续或不连续的膜。这种沉积物可以具有任何厚度并且不结合到所述氧化物层中，而是提供在所述氧化物层上。
典型地，所述沉积物是包含选自锶、锂、镁和钙离子中的任一种或它们的组合的盐沉淀物(salt precipitation)。
通常，所述沉积物是锶盐沉淀物，也就是说，沉淀在植入物表面的氧化物层上面的锶盐。
合适的锶盐的例子是氢氧化锶、氟化锶、氯化锶、硫酸锶、硝酸锶、碳酸锶。然而，可以使用能够至少部分地溶解在植入物周围的生理流体中的任何锶盐。这样的盐是本领域技术人员已知的。
一旦植入，包含盐沉淀物的沉积物就容易和快速地溶解在周围的流体中，从而从所述植入物释放出骨刺激离子。在植入物需要更加快速地整合的情况中，例如在骨质和骨量都很差的骨中，在其表面上具有这种沉积物的植入物可以是特别有益的。
与在其表面上包含上述种类的沉积物的植入物相关的一个优点是骨刺激离子例如锶离子被容易和有效地释放到植入物周围的生理流体中。因此，更高剂量的骨刺激离子，例如锶离子可以被释放到周围的流体中。
相应地，可以从存在于植入物表面上的氧化物层中的氧化物中的离子和从其释放的离子这两者，获得锶的期望效果。
在包含锶离子的根据本发明的植入物的实施方案中，已经发现，所述植入物表面具有至少0.5at％的平均原子浓度(average atomicconcentration)是有利的，例如用X-射线光电子能谱法(XPS)测量。然而，因为在植入物储存期间的可能降低，最初提供的锶的量可能需要更高。
根据本发明的植入物合适地缺乏包含磷酸钙化合物的涂层。如背景技术中概述的，这样的植入物更易于从植入物表面剥落或破裂，这可能导致植入物的最终失败。
在本发明的实施方案中，在至少一部分所述植入物表面上，所述植入物表面还可以包含均方根粗糙度(root-mean-square roughness，Rq和/或Sq)≤250nm的微粗糙度(micro-roughness)(也就是说，包含孔径≤1μm和孔深度≤500nm的孔的微粗糙度)。本发明所用的术语“纳或微粗糙度”指的是包含尺寸小于1μm的表面不规则(surface irregularities)的表面粗糙度。
这种表面粗糙度有可能带来植入物与骨组织之间的更大接触和附着面积，以及提供植入物与骨之间的更好的机械保持性和强度。在可选的实施方案中，在至少一部分所述植入物表面上所述植入物表面包含氟和/或氟化物，例如0.2-20at％，以及任选地还包含均方根粗糙度(Rq和/或Sq)≤250nm的微粗糙度。
任选地，根据本发明的所述植入物的所述表面可以包含巨粗糙度(macro-roughness)。本发明所用的术语“巨粗糙度”指的是包含尺寸大于1μm的表面不规则的表面粗糙度。
还应该提及的是，所述植入物表面可以是带螺纹的(threaded)或不带螺纹的(unthreaded)，或其可以具有其它依用途而定的形貌特征。
此外，本发明涉及制备具有上面给出的特征的骨组织植入物的方法，所述方法包含以下步骤：
a)提供具有植入物表面的植入物；
b)形成覆盖所述植入物表面的氧化物层；
c)在所述氧化物层上形成带负电的离子；和
d)使所述氧化物层与锶离子接触。
如前面所提及的，所述植入物可以是金属植入物，或者其可以是提供有金属表面的非-金属植入物。当在本发明中采用非-金属植入物时，可以通过本领域技术人员已知的任何合适的技术提供金属植入物表面。例如，可以使用任何合适的电化学处理。
覆盖所述植入物表面的氧化物层优选自发地形成，例如与空气接触。这种层是钝态和惰性的，也就是说，它是稳定的并且阻止下面的金属表面发生进一步的反应。
然而，在上述方法中可以采用任何常规的氧化技术。因此，所述方法不限于自发形成氧化物层。例如，可以通过植入物在电解液中，例如有机酸的水溶液中的阳极氧化，在金属植入物表面上形成氧化物层。通过在空气中例如在150-1300℃加热，也可以在金属植入物表面上形成氧化物层。此外，通过从合适的溶液在植入物表面上沉淀氧化物，可以在金属植入物表面上形成氧化物层。
如早已提及的那样，覆盖所述植入物表面的氧化物层优选自发形成，这是有利的，因为实际上不需要附加的氧化步骤。
关于上面给出的方法中的步骤c)，通过将植入物表面置于碱性环境，可以在所述氧化物层上形成带负电的离子。
与水溶液接触，所述金属氧化物，例如钛氧化物表面将分裂与其紧邻的水分子结构，并且根据pH的不同，变成带正电或带负电的。当所述表面不带电并且没有离子吸附在所述表面上时，该pH称为零电荷点pHPZC。钛氧化物的pHpzc在5-7之间。
因此，当所述钛氧化物表面被含水的碱性环境，例如pH超过7的碱性溶液包围时，由于形成表面结合的带负电的羟基基团(hydroxidegroup)，表面变得略微带负电。可以存在于周围溶液中的带正电的锶离子，可以因此被以电的方式(electrically)吸引到所述氧化物表面(植入物表面)并由此变得结合到所述氧化物层的至少一部分中，典型地是在氧化物层的上面部分中。优选，锶离子均匀分布在所述氧化物层中。
可以在所述氧化物的表面上局部实现碱性环境；也就是说，通过施加电负性超过-0.5V(more negative than-0.5V)，典型地在-0.5至-3.5V的范围内的电势，可以在所述氧化物层上形成带负电的离子。施加这种电势将增加水分子的分裂，导致氢气和在所述植入物表面上表面结合的带负电的羟基基团的形成。
可选地，通过将植入物表面置于碱性溶液中实现碱性环境，例如通过将植入物表面浸泡在碱性溶液中。这种碱性溶液的pH应该高于7，例如高于10；典型地高于11。浸泡时间可以小于30分钟，例如小于20分钟，典型地在10-15分钟之间。
然后，使所述植入物表面与带正电的锶离子接触；例如通过将植入物表面置于包含锶离子的溶液中。使所述氧化物层与锶离子接触的步骤可以与在所述氧化物层上形成带负电的离子的步骤同时进行，或在其之后进行。优选根据本发明的方法的步骤c)和d)同时进行。
例如，通过在包含锶的溶液中施加-0.5V至-3.5V范围内的电势，将形成带负电的羟基基团，引起表面结合的羟基基团与溶液中存在的锶离子之间的静电相互作用。该静电相互作用导致锶离子掺入到所述氧化物层中。这在实施例1中有进一步的描述。
包含锶离子的溶液可以是包含浓度为0.03M，其代表氢氧化锶的溶度积，或更少的氢氧化锶的溶液。当Sr(OH)2的浓度超过0.03M时，将形成盐晶体并沉淀在氧化物表面上。在根据本发明的方法的步骤c)中，期望所述离子变得掺入到所述氧化物中，因此Sr(OH)2的浓度应该不超过所述溶度积。
在所述氧化物表面上形成带负电的离子和使所述氧化物层与锶离子接触，从而将锶离子结合到覆盖植入物表面的氧化物层中的步骤不限于特定方法，而是可以通过任何合适的方法或者方法的任何组合实现。例如，所述植入物表面可以在包含锶离子的碱性溶液中阳极化。实施例1说明了通过在氢氧化锶中阳极化而掺入锶离子。
通过使所述植入物表面经受阳极化(anodization)步骤，所述氧化物层的厚度将会受到影响。然而，由于所述阳极化优选采用相对低的扫描速率进行，例如低于6mV/s直至达到8V，因此所述氧化物的厚度将不会生长到厚于100nm。
因此，通过在植入物表面上形成的带负电的羟基基团与周围的溶液中存在的带正电的锶离子之间的静电相互作用，锶离子被掺入到所述氧化物层中。
任选地，根据本发明的方法可以在步骤d)之后包含漂洗和/或清洁所述植入物表面的步骤。此外，在所述漂洗步骤之后，可以将植入物表面干燥和消毒。
在实施方案中，根据本发明的方法进一步包含在所述氧化层上形成包含骨刺激剂例如锶、锂、钙、镁的沉积物的步骤，例如通过在所述植入物的所述表面上沉淀包含以上提及的离子的盐；也就是说，在覆盖所述表面的氧化物层上。
所述盐可以是以上离子的任何合适的盐，其至少部分地可溶于植入物周围的生理流体中。盐在植入物表面上的沉淀将在表面上形成连续或不连续的膜。所述沉积物的厚度将取决于沉淀的盐的量。
与植入物周围的生理流体接触时，这种盐沉积物容易和快速地溶解，从而通过从植入物表面释放骨刺激离子，实现期望的骨刺激效果。
当所述沉积物是锶盐沉淀物时，通过改变在氧化物层的表面上形成带负电的离子的上述方法，可以实现形成这种沉积物的步骤。例如，可以施加电负性超过-3.5V的电势。这种负电势引起显著增强的氢气生成和增加的水分子分裂。因此，在氧化物表面形成过量的带负电的表面结合的羟基基团，导致在氧化物层上的沉积物，也就是说，氢氧化锶沉淀物。进一步的描述参见实施例2。
此外，通过将植入物表面置于包含浓度高于0.03M的溶度积的氢氧化锶的溶液中，将在氧化物表面(植入物表面)上形成锶盐沉积物。这也由于周围过量的羟基基团引起的。
然而，形成例如锶盐沉积物的步骤不限于任何特定方法，而是可以使用任何方法。其也不限于特定的锶盐，而是可以使用至少部分可溶于植入物周围的生理流体中的任何盐。
此外，可以使用用于形成包含选自锶、锂、镁和钙的离子中的任一种或它们的组合的盐沉淀物的任何方法，例如包含锶的溶液也可以包含以上提及的离子中的任一种或它们的组合。在这种情况下，少量的这些离子也可以变得被掺入到氧化物层中。
形成沉积物的步骤也可以通过上述方法的组合进行。
然而，应该提及的是，在本发明中也可以采用用于在植入物表面上掺入离子和形成沉积物的已知方法。这些方法包括例如：
-等离子体沉积，例如采用等离子体源离子注入或金属等离子体浸没离子注入，
-任何电化学处理，例如在包含锶离子的电解液中的伏安法，
-用包含锶离子的水溶液和/或非水溶液处理植入物，例如通过将所述植入物浸渍在所述溶液中，
-用溶胶-凝胶技术处理植入物，
-束离子注入，
-真空电弧，
-过滤的真空电弧，
-金属蒸汽真空电弧(metal vapour vacuum arc)，
-离子镀，
-化学气相沉积，
-等离子体辅助的化学气相沉积，
-溅射，
-激光烧蚀，
-在植入物表面上提供涂层，例如含磷酸钙的涂层或硅烷涂层，可以将锶离子掺杂或结合到其中或其上，
-这些方法的任何组合等等。
根据本发明的方法可以进一步包含在植入物表面上生成微粗糙度的步骤。
在植入物表面上提供锶离子或其盐之前、与之同时和/或之后，可以采用以下方法任选地在植入物表面上提供纳和/或微粗糙度，所述方法例如是轻蚀刻(mild etching)、微加工、阳极化、火焰喷涂(flamespraying)、电化学处理、激光、电火花侵蚀(spark erosion)，或表面修饰的任何其它合适的方法。可以参照WO 04/008983和WO 04/008984，其中披露了获得这种植入物表面的合适的方法。然而，优选的是，在根据本发明的方法中在步骤a)之后提供所述纳和/或微粗糙度。
本发明的方法也可以包含将氟施加到植入物表面的步骤。可以参照WO 04/008983，其中披露了获得这种植入物表面的合适方法。
根据WO 04/008983，在至少一部分植入物表面上提供氟和/或氟化物和均方根粗糙度(Rq和/或Sq)≤250nm的微粗糙度的一种合适方法是在室温下通过用浓度小于0.5M，例如0.1M的氢氟酸水溶液处理植入物，蚀刻时间不超过180秒，例如60秒(更多信息参见WO 04/008983)。
此外，在植入物表面上提供锶离子或其盐之前，和在任选地提供所述微粗糙度之前，可以任选地在植入物表面上提供巨粗糙度。巨粗糙度可以例如通过喷砂例如用二氧化钛颗粒喷砂、蚀刻、微加工、阳极化、火焰喷涂、任何电化学处理、激光、电火花侵蚀、机械加工、滚花(knurling)，或表面修饰的任何其它合适的方法提供。
也应该提及的是，所述植入物表面可以是带螺纹的或不带螺纹的，或可以具有其它依用途而定的形貌特征。
用于制备根据本发明的骨组织植入物的方法不限于掺入锶离子，而是通常也可用于将带正电的离子掺入植入物表面中。因此，这样的方法涉及以下步骤：
a)提供具有植入物表面的植入物；
b)形成覆盖所述植入物表面的氧化物层；
c)在所述氧化物层上形成带负电的离子；和
d)使所述氧化物层与带正电的离子接触。
本发明还涉及喷砂粉末，其包含金属氧化物，其中所述金属氧化物包含锶离子。
所述金属氧化物可以是选自钛氧化物、锆氧化物、铪氧化物、钽氧化物和铌氧化物的金属氧化物。优选所述喷砂粉末包含其中掺有锶离子的钛氧化物。
也可以简单地将氧化锶用作本发明的喷砂粉末。
在根据本发明的方法中可以采用所述喷砂粉末来进一步增强锶离子掺入到覆盖植入物表面的氧化物层中。然而，可以单独使用喷砂粉末来将锶离子掺入到在任何植入物表面上提供的任何氧化物层中。
本发明还涉及局部增加骨形成的方法。这种方法包含向有需要的人给予包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体的组合物。优选地，当将植入物在植入位置处植入到骨组织中时，在将所述植入物置于所述位置处的骨组织中的空穴(cavity)中之前、同时和/或之后在所述植入位置处给予包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体的所述组合物。
可以在骨组织中的所述空穴中和/或在所述空穴附近，给予包含锶离子或其盐的所述组合物。
用于所述组合物中的药学上可接受的合适载体的例子是生理盐水溶液；蜕变(disintegrated)自体骨；脱钙骨基质；脂质体；一种或多种可生物降解聚合物，例如聚乳酸(PLA)和聚乙醇酸(PGA)的纳或微颗粒；透明质酸；胶原(collagen)；硫酸软骨素；水凝胶，例如藻酸盐；脱乙酰几丁质；以及聚酯和磷酸三钙的架(scaffold of polyester andtricalcium phosphate)；等等。
合适的载体的一个具体例子是PepGen P-15 PUTTYTM，其是用P-15增强的羟磷灰石颗粒，P-15是模拟Type-I胶原的细胞结合区域的合成肽，悬浮在透明质酸钠中。
根据本发明的组合物可以是速释、缓释或控制释放配制剂。
本发明还涉及锶离子或其盐用于制备用于局部增加骨形成的药物组合物(如上面所公开的)的用途。
当将植入物在植入位置植入到骨组织中，可以在所述植入位置处局部给予所述组合物。
本发明人认为，直接将锶离子或其盐局部给予到骨组织中优于全身给予。外来药剂常常对人体具有各种影响，这些影响中有的是已知的，有的是未知的。在骨组织中局部给予锶或其盐是有益的，这是因为将实现骨刺激作用同时避免副作用。
此外，本发明涉及用于将植入物植入到骨组织中的套件，所述套件包含植入物和包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体的组合物(如上面所公开的)。
虽然已详细并参照其具体实施方案描述了本发明，但本领域技术人员明白的是，可以在本发明中进行各种改变和改进而不背离本发明的精神和范围。
现在，将通过以下非限制性实施例来说明本发明。
实施例1：将锶离子掺入到钛氧化物层中
在Sr(NO3)2中还原
在pH 5-6，0.1M Sr(NO3)2中，通过电势阶跃技术(potential steptechnique)将钛样品还原。向样品施加-3V的电势阶跃(所有电势都相对于双接点(double junction)Ag/AgCl/KCl参比电极，相对于SHE是197mV)5分钟，产生连续氢气释放。在该还原过程之后，在干燥和消毒之前，在MQ水中在超声浴中将样品漂洗2分钟。
通过X-射线光电子能谱分析(XPS分析)鉴定锶的存在。结果示于下面的表1中。
表1：在Sr(NO3)2中还原的样品的XPS分析(量以at％给出)
  样品   Spec.   β-消毒   C1s   N1s   O1s   Ti2p   Sr3d
  1   Sr   否   23.1   1.1   53.3   20.2   2.0
  2   Sr   否   22.7   0.7   53.8   20.1   2.6
  3   Sr   是   22.1   1.2   54.4   20.8   1.5
  4   Sr   是   22.4   1.7   54.5   19.8   1.7
在Sr(OH)2中浸泡
在40℃，将钛样品在pH＞11，0.1M的Sr(OH)2中浸泡10分钟。在此之后，在MQ水中，在超声浴中漂洗该样品，直至漂洗水达到中性pH值。在分析之前，将样品干燥和β-消毒。通过XPS-分析鉴定锶的存在。
表2：在Sr(OH)2中浸泡的样品的XPS分析(量以at％给出)
  样品   Spec.  β-消毒   C1s   N1s   O1s   Ti2p   Sr3d
  5   Sr  否   23.7   0.8   52.7   21.8   1.0
  6   Sr  否   22.9   0.7   52.7   22.7   1.1
  7   Sr  是   23.1   0.7   53.2   22.1   0.9
  8   Sr 是   22.6   0.7   53.1   22.5   1.1
在碱性溶液中阳极化
在pH＞11，0.1M Sr(OH)2中，通过从OC(开路)到7V(所有电势都相对于双接点Ag/AgCl/KCl参比电极，相对于SHE是197mV)的LSV(线性扫描伏安法)，以2和/或5mV/s的扫描速率和900rpm的转速，将钛样品阳极化/氧化。在该阳极化过程之后，在干燥和消毒之前，在MQ水中在超声浴中将样品漂洗2分钟。
通过飞行时间二次离子质谱法(Time-of-Flight Secondary Ion MassSpectrometry，TOF-SIMS)鉴定样品表面的锶的存在和分布，并且通过XPS分析表面的锶的量。在图2和3中说明锶离子的存在和分布。
表3：以2mV/s的扫描速率在Sr(OH)2中阳极化的样品的XPS分析(量以at％给出)
  样品   Spec.  β-消毒   C1s   O1s   Ti2p   Sr3d
  9   Sr  否   18.6   59.4   18.6   3.5
  10   Sr  否   19.1   59.1   17.8   4.0
  11   Sr  是   31.3   51.6   15.0   2.1
  12   Sr 是   31.6   51.4   14.0   3.1
实施例2：从钛植入物表面释放锶
在pH 5-6，0.1M Sr(NO3)2中，通过电势阶跃技术将钛样品还原。向样品施加至少-4V的电势阶跃(所有电势都相对于双接点Ag/AgCl/KCl参比电极，相对于SHE是197mV)5分钟，导致剧烈地氢气释放。在该还原过程之后，将样品在MQ水中漂洗并且干燥。通过XPS-分析鉴定锶的存在。
表5：以电负性超过-4V的电势在Sr(NO3)2中还原的样品的XPS分析(量以at％给出)
  样品   Spec   β-消毒   C1s   N1s   O1s   Ti2p   Sr3d
  13   Sr   否   22.7   0.8   53.5   20.9   2.1
  14   Sr   否   22.9   0.8   53.5   21.2   1.7
  15   Sr   是   23.1   1.5   52.7   20.7   2.0
  16   Sr   是   21.4   1.4   54.4   21.1   1.8
通过ICP(电感耦合等离子体)鉴定锶的释放。将四个按以上所述制备的硬币形状的样品置于盛有15ml MQ水的烧杯中。在分析之前，采用20mM HNO3将水酸化至pH 4，然后放置90分钟同时温和搅拌。采用ICP分析溶液，给出50μg锶/ml样品的结果。
参比实施例1：培养MG-63细胞
MG-63是本领域常规采用的进行成骨细胞体外研究的人细胞系(ATCC No CRL-1427，U.S.)。MG-63来源于人骨肉瘤并且表现出人成骨细胞的许多显著特征(trait characteristics)，例如碱性磷酸酶(ALP)、前列腺素E2(PGE2)和骨保护素(OPG)。
在本研究中，从第二代冷冻细胞获得MG-63细胞，并且在37℃，在5％CO2和100％湿度的气氛中，在Dulbecco′s modified Eagle′s培养基(DMEM)中进一步培养，所述培养基含有FCS 5％，PEST 1％，Gibco，UK)。当细胞达到汇合(confluence)时，通过采用0.05％Trypsin-EDTA(Gibco，UK)将它们传代培养，直至获得所需量的细胞。
在所有实验中细胞成活力都很高(＞98％)，并且通过采用台盼蓝进行检测，其中在光学显微镜(LM)中在Bürkerchamber中检测死亡细胞对染色剂的吸收。
参比实施例2：碱性磷酸酶(ALP)的生产
为了研究锶对碱性磷酸酶(ALP)的生产的影响，以10 000个细胞/cm2的接种密度，将参比实施例1中制备的MG-63细胞传代培养到24孔板中，总共为20000个细胞/孔。分别以1OmM、5mM、3mM和1mM的最终浓度，将无菌的经滤过的Sr(NO3)2(pH 5.2)添加到板的各孔中。使用未处理的细胞作为对照。于37℃的温度，在5％CO2和100％湿度的气氛中，将细胞培养3、7和14天。
在收获时，分析细胞培养基的ALP含量。根据生产商(SenzoLyteTM pNPP Alkaline Phosphatase Assay Kit Colorimetric BioSite，Sweden)的说明，通过细胞溶解测量细胞内ALP。通过自动酶标仪(Vmax，Molecular Device，UK)将吸收设置在405nm。通过将样品的光密度与随套件提供的标准进行比较，可以测定ALP浓度。按照生产商的说明进行操作(BioSite，Sweden)。
与对照(没被刺激的细胞)相比，对于所有的锶浓度，最初ALP的生成都很缓慢。在7天之后，监测到小的增加。然而，在14天之后，观察到明显增加的ALP水平，特别是锶浓度为1mM和3mM时更是如此。在培养14天之后，采用3mM锶获得ALP的最高量。结果示于图3中。
参比实施例3：参比表面的制备
清洁具有硬币形状的钛样品，然后浸没在1M的草酸水溶液中，并且在80℃放置30分钟，同时剧烈搅拌。30分钟之后，从草酸溶液中取出样品，并在MQ水中漂洗，然后在MQ水中在超声浴中漂洗2分钟。将所得表面称作“参比表面1”。
对一些样品进行第二氢氟酸处理。在漂洗之后大约10分钟，在室温将样品浸没在0.1M的HF水溶液中，并且搅拌直至活性溶解开始，然后是40s的附加活性处理时间。接着，从HF溶液中移出样品，并且在MQ水中漂洗，然后在MQ水中在超声浴中漂洗2分钟。在消毒之前，在室温在空气中将样品干燥约60分钟。将所得表面称作“参比表面2”。
参比实施例4：参比表面上的MG-63增殖
将消过毒的(β-辐照)分别具有参比表面1和2的Ti硬币置于24孔板中。以10 000个细胞/cm2的接种密度，把MG-63细胞传代培养到24孔板中的硬币上，总共是20000个细胞/孔。以5mM和0.5mM的最终浓度，将消毒的经过滤的Sr(NO3)2(pH 5.2)添加到各孔中。使用未处理的细胞作为对照。于37℃的温度，在5％CO2和100％湿度的气氛中，将细胞培养7天。
采用NucleoCassette方法，通过NucleoCounter(ChemoMetec A/SDenmark)，测定在各时期之后各孔中的细胞总数(x105)。
通过在pH为1.25的“试剂A”中的细胞溶解以及随后通过“试剂B”稳定化，来研究细胞的数目。在NucleoCassette中，加入指示释放的DNA的量的碘化丙啶。将盒置于NucleoCounter中，并且测得的荧光染料的量对应于DNA的量。按照生产商的说明进行操作(ChemometecA/S，Denmark)。
参见图4，在培养7天之后，包含锶的参比表面诱发增加的MG-63细胞增殖。与没被刺激的参比表面1和2相比，浓度为0.5mM的锶诱发最高MG-63细胞增殖。
参比实施例5：在参比表面上的ALP生产
将在包含浓度为0.5mM的锶的参比表面1上的ALP生产与未被刺激的参比表面1和2进行对比。
如图5中所示，在培养细胞7天之后，对于0.5mM锶观察到ALP生产增加。
参比实施例6：前列腺素E2(PGE2)的生成
采用具有包含锶的参比表面1的钛样品，分析在7和14天之后的PGE2生成。所述结果与没被刺激的参比表面1和2进行对比。
为了获得对前列腺素E2(PGE2)的定量评价，采用R&D SystemsPGE2Immunoassay的ELISA方法(R&D Systems，UK)。将各孔中的上清液离心至不含细胞(5分钟，400g)并进一步用于研究。通过将数量与生产商提供的标准曲线对照，测定样品PGE2浓度。测试的灵敏度(MDD，可检测的最小剂量)为27.5pg/ml。按照生产商的说明进行操作(R&D Systems，UK)。
在7天之后，与没被刺激的参比表面相比，对于包含锶的参比表面1时可以观测到增加的PGE2生成。在培养14天之后，PGE2生成进一步增加。结果示于图6中。
参比实施例6：表面形貌
制备具有(i)参比表面1、(ii)参比表面2和(iii)参比表面1+锶的钛样品，用于扫描电镜(SEM)检测。根据标准技术，在+4℃用戊二醛将样品固定(Kanowsky′s)，然后采用四氧化锇，进行脱水，并且最终进行镀金。
图7、8和9示出了在36h之后各表面的表面形貌。与在未刺激的参比表面1和2上的细胞相比，包含锶的参比表面1具有更大量的在增殖期的细胞(图9)(圆的非伸展细胞)和大量的粘着细胞(adhesivecell)。在参比表面1(图7)和参比表面2(图8)上，细胞都更薄、更平坦和更加伸展。
参比表面1和2上的细胞之间的间隔可能是由于固定困难引起的，当细胞非常薄并且伸展时经常能看到。
在包含锶的参比表面1上培养的细胞的表面形貌显示出所述细胞伸展良好，表明高活性，增殖，以及在表面上形成基质和伪足(pseudopodia)。这表明这种表面是骨传导性以及骨诱导性的并且有利于细胞附着、增殖和基质形成。
对比例1：在分别包含锶、钙和镁的参比表面上的MG-63增殖
消过毒的(β辐照)具有参比表面1和2的Ti硬币与具有分别包含锶、钙和镁的参比表面1的Ti硬币进行比较，并将这些硬币置于24孔板中。以10 000个细胞/cm2的接种密度，把MG-63细胞传代培养到24孔板中的硬币上，总共是20 000个细胞/孔。于37℃的温度，在5％CO2和100％湿度的气氛中，将细胞培养7天。
采用NucleoCassette方法，通过NucleoCounter(ChemoMetec A/SDenmark)，测定在各时期之后各孔中的细胞总数(x105)。
通过在pH为1.25的“试剂A”中的细胞溶解以及随后通过“试剂B”稳定化，来研究细胞的数目。在NucleoCassette中，加入指示释放的DNA的量的碘化丙啶。将盒置于NucleoCounter中，并且测得的荧光染料的量对应于DNA的量。按照生产商的说明进行操作(ChemometecA/S，Denmark)。
参照图10，在培养细胞7天之后，包含锶的参比表面1显示最高MG-63细胞增殖。该细胞增殖显著高于包含钙和镁的参比表面1。
对比例2：在分别包含锶、钙和镁的参比表面1上骨保护素的生成
在7天和14天之后，在具有分别包含锶、钙和镁的参比表面1的Ti硬币之间对比骨保护素(OPG)的生成。
由DuoSet ELISA human OPG/TNFRSF 11B(R&D Systems，UK)测定OPG的量。将各孔中的的上清液离心至不含细胞(5分钟，400g)并进一步用于研究。通过将得到的量与生产商提供的标准曲线对照，测定样品OPG浓度。测试灵敏度(MDD，可检测的最小剂量)为50pg/ml。按照生产商的说明进行操作(R&D Systems，UK)。
如图11中所示，在培养细胞7天和14天之后，关于包含锶的参比表面1观测到最高OPG生成。
对比例3：体内骨组织响应
在兔模型中检测根据本发明的植入物的整合。目标是与市售可得的对照植入物相比，定性和定量研究根据本发明的植入物表面改性的体内骨组织响应。
用于去除扭矩研究的植入物
将具有包含锶的参比表面1的扭矩固定物(四方头去除扭矩设计，3.5x 8.2mm)与两种对照固定物进行对比：(1)具有参比表面1(无锶)的扭矩固定物(3.5x 8.2mm)和(2)具有市售可得的OsseospeedTM表面的扭矩固定物(3.5x8.2mm)。
植入物插入
12只成年雄性新西兰白兔按计划进行外科手术。在最初的麻醉阶段2只兔子死亡(#9，10)。外科手术平安无事地进行。在连续NaCl冷却下，进行低速钻孔(对于钻孔为1500rpg，对于植入物插入为20rpm)。第一钻头是小的圆钻孔锥(burr)，并由此用作下一步的更大螺旋钻(总共6个钻头，直径在1.2-3.35mm范围)的标记。
将三个植入物(“四方头去除扭矩设计”；3.5x8.2mm)插入各粗隆胫骨(tuburositas tibia)中。为胫骨植入物设定去除扭矩测试时间。
去除扭矩结果
在六周之后结束研究，杀死白兔。检查植入物和周围的组织。胫骨rtq植入物易于定位，并且它们都显示出骨膜骨组织生长的迹象。通过去除扭矩测试(RTQ)进行植入物-骨界面的生物力学测试。RTQ仪器是电子设备(Detektor AB，
Figure G2008800240258D00241
Sweden)，包含用于测试在骨层中的植入物稳定性(峰值松动扭矩，Ncm)的应变仪传感器，并因此可以看作是粗略反应骨组织与植入物之间的界面剪切强度的三维测试(Johansson C.B.，Albrektsson T.Clin Oral implants Res 1991；2：24-9)。在植入物的相同轴上施加线性增加的扭矩直至发生整合失败，并且记录峰值。
如图12中所示，与两种缺乏锶的对照表面相比，根据本发明的包含锶的植入物的去除扭矩值得到显著改善。

Claims (41)

1.用于植入到骨组织中的植入物，所述植入物具有表面；所述表面被氧化物层覆盖，其特征在于，所述氧化物层包含锶离子。
2.如权利要求1所述的植入物，其中，所述植入物为金属植入物。
3.如权利要求2所述的植入物，其中，所述金属植入物包含钛或钛合金。
4.如权利要求1所述的植入物，其中，所述植入物为非-金属植入物；所述表面为施加的金属植入物层。
5.如权利要求4所述的植入物，其中，所述金属植入物层包含钛或钛合金。
6.如前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述氧化物层的厚度在2-100nm的范围。
7.如权利要求6所述的植入物，其中，所述氧化物层的厚度在2-18nm的范围。
8.如权利要求6或7所述的植入物，其中，所述氧化物层的厚度在2-6nm的范围。
9.如前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述氧化物层是从所述植入物的所述表面形成的金属氧化物层。
10.如前述权利要求中任一项所述的植入物，还包含在所述氧化物层上面的沉积物，其中，所述沉积物包含骨刺激剂。
11.如权利要求10所述的植入物，其中，所述骨刺激剂选自锶、锂、镁和钙或它们的组合。
12.如权利要求10或11所述的植入物，其中，所述沉积物是盐沉淀物，包含选自锶、锂、镁和钙的离子中的任一种或它们的组合。
13.如权利要求12所述的植入物，其中，所述盐沉淀物是锶盐沉淀物。
14.如前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述植入物没有包含磷酸钙化合物的涂层。
15.如前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述植入物的所述表面包含微粗糙度。
16.如前述权利要求中任一项所述的植入物，其中，所述植入物的所述表面包含氟。
17.制备骨组织植入物的方法，所述植入物具有被包含锶离子的氧化物层覆盖的植入物表面，所述方法包含以下步骤：
a)提供具有植入物表面的植入物；
b)形成覆盖所述植入物表面的氧化物层；
c)在所述氧化物层上形成带负电的离子；和
d)使所述氧化物层与锶离子接触。
18.如权利要求所述的17方法，其中，所述氧化物层是自发形成的。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中，所述氧化物层上的所述带负电的离子是通过将所述植入物表面置于碱性环境中而形成的。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述碱性环境是通过将所述植入物表面置于碱性溶液中而形成的。
21.如权利要求17-19中任一项所述的方法，其中，所述氧化物层上的所述带负电的离子是通过施加-0.5V至-3.5V范围的电势而形成的。
22.如权利要求17-21中任一项所述的方法，其中，所述步骤c和所述步骤d是进行同时的。
23.如权利要求17-22中任一项所述的方法，其中，通过将所述氧化物层置于包含锶离子的溶液中，使所述氧化物层与锶离子接触。
24.如权利要求23所述的方法，其中，所述溶液包含氢氧化锶。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述溶液包含浓度为0.03M或更小的氢氧化锶。
26.如权利要求17-25中任一项所述的方法，还包含在所述氧化层上面形成包含骨刺激剂的沉积物的步骤。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述骨刺激剂选自锶、锂、钙和镁或它们的组合。
28.如权利要求26或27所述的方法，其中，所述沉积物是通过在所述氧化物层上沉淀盐而形成的，所述盐包含选自锶、锂、钙和镁的离子中的任一种或它们的组合。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述盐是氢氧化锶。
30.如权利要求28或29所述的方法，其中，所述沉积物是通过施加电负性超过-3.5V的电势而形成的。
31.如权利要求29或30所述的方法，其中，所述沉积物是通过将所述植入物表面置于碱性溶液中而形成的，所述碱性溶液包含浓度大于0.03M的氢氧化锶。
32.如权利要求17-31中任一项所述的方法，还包含在步骤a)之后，在所述植入物的所述表面上产生微粗糙度的步骤。
33.如权利要求17-32中任一项所述的方法，还包含将氟施加到所述植入物的所述表面的步骤。
34.包含金属氧化物的喷砂粉末，其中，所述金属氧化物包含锶离子。
35.如权利要求34所述的喷砂粉末，其中，所述金属氧化物为二氧化钛。
36.如权利要求34所述的喷砂粉末，其中，所述金属氧化物为氧化锶。
37.通过向有需要的人给予包含锶离子或其盐和药学上可接受的载体的组合物来局部增加骨形成的方法。
38.如权利要求37所述的方法，其中，当将植入物在植入位置处植入到骨组织中时，在将所述植入物在所述位置处置于骨组织中的空穴中之前、同时和/或之后，在所述植入位置处给予所述组合物。
39.锶离子或其盐用于制备局部增加骨形成的药物组合物的用途。
40.如权利要求39所述的用途，其中，当将植入物在植入位置处植入到骨组织中时，在所述植入位置处局部给予所述组合物。
41.用于将植入物植入到骨组织中的套件，所述套件包含植入物，其特征在于，所述套件还包含含有锶离子或其盐和药学上可接受的载体的组合物。
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