CN102348472A - 包含生物可降解的合金的可植入的医疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种包含在人或动物体内以可控的降解速率随时间而发生降解并不产生栓子的高强度的合金的医疗装置。在一种具体实施方案中，合金被制成骨骼固定装置，诸如锚、螺钉、板、支持物或杆。在另一种具体实施方案中，合金被制成组织紧固装置，诸如U形钉。此外，在另一种具体实施方案中，合金还可以被制成牙科植入物或支架。

Description

包含生物可降解的合金的可植入的医疗装置

本发明要求提交于2009年1月8日的美国临时专利申请61/143,378、提交于2009年4月10日的美国临时专利申请61/168,554，以及提交于2009年11月11日的美国临时申请61/260,363的优先权，将上述每篇申请的内容直接引入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于制造可植入的医疗装置的生物可降解材料，具体地涉及包含金属合金的生物可降解的组合物，所述金属合金能够在首次植入时提供高强度并且被逐渐地侵蚀并且被身体组织替代。

背景技术

用于临时或半永久植入的医疗装置通常是由不锈钢制成的。不锈钢是坚固的，具有很强的承受负荷的能力，在体内具有相当的惰性，不溶于体液，并且持久耐用，即使用不了几十年，也可维持多年。然而，长效的医疗植入物并非总是期望的。许多用于固定骨骼的装置在骨骼治愈之后带来了一些问题，这是因为需要借助于随后的外科手术移除这些装置。类似地，短期装置诸如组织U形钉(tissue staple)需要在组织愈合后移去，这从根本上限制了它们的应用。

传统上，生产生物可降解材料的尝试关注聚合组合物。美国专利5,932,459描述了一个实例，涉及生物可降解的两亲性聚合物。另外一个实例描述于美国专利6,368,356中，其涉及用于医疗装置的生物可降解的聚合水凝胶。用于固定骨骼的生物可降解材料已描述在美国专利5,425,769中，涉及CaSO₄纤维胶原混合物。此外美国专利7,268,205描述了生物可降解的聚羟基烷基酸酯在制造骨骼紧固件例如螺钉中的用途。然而，迄今为止开发出的生物可降解的聚合物材料中没有一种能够在该材料必须要承受高强度的负荷的时候，需要该材料在植入过程中可塑地变形的时候，或需要该材料具有任何其它金属的天然特性的时候显示出足够的强度从而能够适当地使用。例如，美国专利7,268,205中描述的聚羟基烷基酸酯组合物本身不具有足够的强度来承受重量并且必须通过暂时地固定骨骼部分(bone segments)来增强之。此外，由于在应力作用下的材料部分倾向于变得更加具有反应活性从而导致承受负荷部位优先发生溶出和分解，生物可降解的聚合材料倾向于以比其降解快的多的速率失去强度。

由此，金属，特别是钢，优选用于构建许多医疗植入物。钢的性能特征贴切地满足了许多承受负荷的医疗装置的力学上需要。然而普通的钢化合物，不像不锈钢那样，会在生物液体中降解，因而不适合用于生物可降解的可植入的医疗装置。这是因为，每次一分子或分子组可容易地被机体处理掉，普通钢不会以可预测的方式发生降解。相反，普通钢由于它们的大晶粒结构，倾向于由于在晶粒边界的初级降解来分解，导致医疗装置内出现裂缝和缺口，随后是强度和完整性的快速损耗以及微粒化(particulation)。医疗装置的微粒化是极度危险的，因为它导致了装置的小碎片遗留在植入区域并且寄留于其它组织，在此它们可导致包括器官衰竭、心脏病发作和中风在内的严重损伤。将普通钢用于可植入的医疗装置也因以下的事实而变得复杂：普通钢典型地包括在体内释放时对身体有害的合金元素。

本领域仍旧存在开发具有与钢相关的期望特性但同时也是生物可降解的可植入的医疗装置的需要。

发明内容

本发明部分基于以下的发现：某些具有例如细微粒、基本上为奥氏体结构的金属合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子(emboli)。本发明也部分基于以下发现：某些具有基本上马氏体结构的金属合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子。这样的合金适合于制造生物可降解的、可植入的医疗装置。

相应地，在一个方面，本发明提供了可植入的医疗装置，其包括从其外表面逐渐溶出(dissolve)的生物可降解的合金。在某些具体实施方案中，合金从外表面溶出的速率在其整个外表面上的光滑部分(例如，基本上为平面、凹面或凸面的表面)是基本上均匀的。在某些具体实施方案中，合金具有细晶粒、基本上奥氏体的结构。在相关的具体实施方案中，合金具有优先不在晶粒边界降解的基本上奥氏体的结构。在其它具体实施方案中，合金具有基本上马氏体的结构。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括基本上为奥氏体结构且具有约0.5微米至约20微米的平均晶粒尺寸(average grain size)的合金。例如，在某些具体实施方案中，平均晶粒尺寸为约0.5微米至约5.0微米，或者约1.0微米至约2.0微米。在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括基本上为奥氏体结构的合金，其中合金的单个晶粒的表面积与体积之比平均大于0.1μ^-1。例如，在某些具体实施方案中，单个晶粒的表面积与体积之比平均大于1.0μ^-1。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括的合金为铁合金(例如，钢)。例如，在某些具体实施方案中，所述合金包含约55％至约80％的铁。在某些具体实施方案中，合金包括至少两种非铁元素，其中所述至少两种非铁元素中的每一种以至少约0.5％的量存在，并且其中所述至少两种非铁元素的总量占合金的量大于约20％。在某些具体实施方案中，大于约5％的合金是由除铁、铬、镍和碳之外的元素构成的。在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括的合金是含有小于约0.1％的镍。在某些具体实施方案中，所述合金含有小于约0.1％的钒。在某些具体实施方案中，合金含有小于约4.0％的铬。在某些具体实施方案中，合金含有小于约6.0％的钴。在某些具体实施方案中，合金含有小于约0.1％的镍、小于约0.1％的钒、小于约4.0％的铬，以及小于约6.0％的钴。在某些具体实施方案中，合金含有小于约0.1％的由铂、钯、铱、铑、铼、铷和锇构成的集合中的每一种元素。在某些具体实施方案中，合金含有小于约0.01％的磷。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括含有奥氏体促进组分的合金(austenite promoting component)。在某些具体实施方案中，合金中的奥氏体促进组分的量大于约10％。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分包括一种或多种选自锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮和硅中的元素。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分包括一种或多种选自锰、钴、铂、钯、铱、碳和氮中的元素，其中％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)的量大于约12％(例如，大于约14％、约16％、约18％、约19％或约20％)。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括的合金含有抗腐蚀组分(corrosion resisting component)。在某些具体实施方案中，合金中的抗腐蚀组分的量为少于约10％(例如，约0.5％至约10％)。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分包括一种或多种选自铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆和铪中的元素。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分包括的一种或多种选自铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆和铪中的元素，其中％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)的量为约0.5％至约7％(例如，约6.0％、约5.5％、约5.0％、约4.5％、约4.0％、约3.5％或约3.0％)。

在某些具体实施方案中，合金中包括奥氏体促进组分和抗腐蚀组分。在某些具体实施方案中，合金中的奥氏体促进组分的量大于约10％并且合金中的抗腐蚀组分的量为在约0.5％至约10％之间。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置是高拉伸强度的骨锚(hightensile bone anchor)(例如，用于修复分离的骨骼部分)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是高拉伸强度的骨螺钉(high tensile bone screw)(例如，用于固定骨折的骨骼部分)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是高强度骨骼固定装置(high strength bone immobilization device)(例如，用于大骨骼)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是用于固定组织的U形钉(staple for fastening tissue)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是颅颌面重建板或紧固件(craniomaxillofacial reconstruction plate or fastener)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是牙科植入物(例如，例如再造的植入物)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置还可以是支架(例如，用于保持人或动物体的器官中的开口的内腔)。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括使表面积与质量之比最大化的几何形状。例如，在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置包括在装置表面处的一个或多个开口(例如，凹槽)或者穿过装置的一个或多个通道。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置进一步包括治疗剂。在某些具体实施方案中，治疗剂被涂在装置的表面上。在某些具体实施方案中，治疗剂被结合在装置的体部(例如，在制造可植入的医疗装置的合金的孔中，在装置表面上的凹槽中，或在穿过装置的通道中)。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置进一步包括生物可降解的凝胶。在某些具体实施方案中，生物可降解的凝胶被涂在装置的表面上。在某些具体实施方案中，生物可降解的凝胶被结合在装置的体部(例如，在制造可植入的医疗装置的合金的孔中，在装置表面上的凹槽中或穿过装置的通道中)。在某些具体实施方案中，生物可降解的凝胶包括治疗剂。另一方面，本发明提供了包含本发明的可植入的医疗装置的容器。在某些具体实施方案中，容器进一步包括说明书(例如，将可植入的医疗装置用于医疗操作)。

本发明和所附的具体实施方案将会在下文的本发明的详细描述中得到更加详细的描述。

具体实施方式

本申请所使用的术语“百分数或百分比”，当用于描述合金中的某种元素的量时，表示重量百分比。然而，抗腐蚀和奥氏体促进组分的“加权百分比(weighted percentages)”，是采用加权百分比并不必然地相对应于实际的重量百分比的方式来计算的。

本发明的目的是提供用于暂时的植入受试者(例如，人或动物受试者)体内的医疗装置，其中所述装置是用生物可降解的合金制成的。生物可降解的合金是这样的合金：其不是不锈钢合金，而是经历牵涉正常体内化学从而随时间而发生生物降解或生物吸收的反应并通过正常体内过程除去。本发明的另一个目的是提供可植入的医疗装置，其是使用生物可降解的合金制成的，所述合金在其降解和被身体处理时是无毒的和/或无过敏性的。此外，本发明的另一个目的是提供可植入的医疗装置，其是使用生物可降解的合金制成的，所述合金几乎没有或没有磁化率(magnetic susceptibility)以及不干扰MRI图像。

因此，本发明部分基于以下发现：某些具有例如细晶粒、基本上为奥氏体结构的合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子。这些奥氏体合金几乎没有或没有显示出磁化率并且能够通过控制结合在合金中的多种金属(例如，铬和镍)的量来使产物无毒和/或无过敏性。本发明也部分基于以下发现：某些具有例如基本上马氏体结构的金属合金随时间而发生生物降解，而不产生栓子。这些马氏体合金也能够通过控制结合在合金中的多种金属(例如，铬和镍)的量来使产物无毒和/或无过敏性。合金可被结合在许多种用于治疗受试者(例如，人或其它动物)的身体，但一旦受试者被治愈即变得不必要的可植入的医疗装置中。合金可被用于，例如，制造需要高强度的生物可降解的、可植入的医疗装置，诸如用于承重骨骼的骨骼紧固件。合金也可以用于制造需要高延展性(ductility)的生物可降解的、可植入的医疗装置，诸如用于固定组织的外科U形钉。

相应地，在一个方面，本发明提供了一种可植入的医疗装置，其包含从其外表面溶出的生物可降解的合金。本申请所使用的术语“合金”表示包含两种或多种金属元素的化学元素的混合物。适合用于制备本发明的可植入的医疗装置的生物可降解的合金可以是，例如铁合金(例如，钢)。在某些具体实施方案中，铁合金包括约55％至约65％、约57.5％至约67.5％、约60％至约70％、约62.5％至约72.5％、约65％至约75％、约67.5％至约77.5％、约70％至约80％、约72.5％至约82.5％或约75％至约85％的铁。铁合金进一步包括一种或多种非铁金属元素。一种或多种非铁金属元素可包括，例如，过渡金属，诸如锰、钴、镍、铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆、铪、铂、钯、铱、铼、锇、铑等，或非过渡金属，诸如铝。在某些具体实施方案中，铁合金包括至少两种非铁金属元素。至少两种非铁金属元素可以以至少约0.5％(例如，至少约1.0％、约1.5％、约2.0％、约2.5％、约3.0％、约4.0％、约5.0％或更多)的量存在。在某些具体实施方案中，铁合金包括至少两种非铁金属元素，其中所述至少两种非铁金属元素中的每一种以至少约0.5％的量存在，并且其中所述至少两种元素的总量为至少约15％(例如，至少约17.5％、约20％、约22.5％、约25％、约27.5％、约30％、约32.5％、约35％、约37.5％或约40％)的量存在。生物可降解的合金也可包括一种或多种非金属元素。合适的非金属元素包括，例如，碳、氮和硅。在某些具体实施方案中，铁合金包括至少约0.01％(例如，约0.01％至约0.10％、约0.05％至约0.15％、约0.10％至约0.20％、约0.15％至约0.25％或约0.20％至约0.30％)的至少一种非金属元素。

适合用于本发明的可植入的医疗装置的生物可降解的合金被设计成以从外向内的方式降解，这样它们在其使用年限中的很长一部分保持了它们的强度并且不发生微粒化或栓塞。不受理论所限，这是如下实现的：通过提供没有可以检测到的(appreciable)反应性晶粒边界从而迫使降解发生在表面分子层的合金结构，或者通过提供充当均匀的无晶粒材料(homogeneous，grainfree material)的极细晶粒合金。在某些具体实施方案中，从合适的生物可降解的合金的外表面上的溶出速率在外表面上的每一点上是基本上均匀的。在本申请所使用的“基本上均匀的”表示从外表面上的特定点处的溶出速率是相同外表面上的任何其它点处的溶出速率的+/-10％。本领域的技术人员将会理解，这些具体实施方式中所期望的“外表面”的种类是光滑且连续的(即，基本上为平面、凹面、凸面或类似的)并且不包括锐边或类似的间断，因为那些是溶出速率很可能高的多的区域。“基本上”为平面、凹面或凸面的表面是平面、凹面、凸面或类似的并且不含有升高或低于表面大于0.5mm的折曲(bumps)、凸纹(ridges)或凹槽(grooves)的表面。

钢合金含有铁作为其主要成分。依赖(i)与铁形成合金的元素和(ii)历史上的合金工艺两种因素的综合作用，钢可具有不同的结构形式，诸如铁氧体、奥氏体、马氏体、碳化铁体(cementite)、珍珠岩(pearlite)和贝氏体(bainite)。在某些情况下，具有相同组成的钢可具有不同的结构。例如，马氏体钢呈高拉伸强度的钢的形式，可由奥氏体钢获得。通过加热奥氏体钢至1750°F到1950°F之间的温度，然后快速地将其冷却至低于马氏体转换温度，奥氏体钢的面心立方的结构将转变成体心四方的马氏体结构，并且马氏体结构将会通过冷冻成型(freeze into place)。马氏体钢不具有可以检测到的晶粒边界，因此无法提供至钢内部的初级溶出通道(primary dissolution path)。结果是从外部开始的缓慢溶出，而没有形成栓子。对马氏体材料进行冶金学检测，显示“前奥氏体晶粒边界(pre-austenitic grain boundaries)”，这些是奥氏体晶粒边界曾经存在的地方，但这些是前体结构的非反应性的痕迹。

相应地，在某些具体实施方案中，本发明的生物可降解的可植入的医疗装置包括具有基本上马氏体结构的合金(例如，铁合金)。本申请所使用的术语“基本上马氏体结构”表示具有至少90％的马氏体结构的合金。在某些具体实施方案中，合金具有至少91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.8％、99.9％或更高的马氏体结构。

马氏体合金可含有本申请所描述的任何合金的组合物。例如，在某些具体实施方案中，马氏体合金是由本申请所描述的奥氏体合金形成的。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括碳、铬、镍、钼、钴或其组合。例如，在某些具体实施方案中，马氏体合金包括(i)碳、(ii)铬和/或钼和(iii)镍和/或钴。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约0.01％至约0.15％、约0.05％至约0.20％、约0.10％至约0.25％、约0.01％至约0.05％、约0.05％至约0.10％、约0.10％至约0.15％，或约0.15％至约0.20％的碳。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约0.1％至约6.0％、约1.0％至约3.0％、约2.0％至约4.0％、约3.0％至约5.0％，或约4.0％至约6.0％的铬。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约0.1％至约6.0％、约0.5％至约2.5％、约1.0％至约3.0％、约1.5％至约3.5％、约2.0％至约4.0％、约2.5％至约4.5％、约3.0％至约5.0％、约3.5％至约5.5％或约4.0％至约6.0％的钼。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约5.0％至约9％、约6.0％至约10％、约7.0％至约11％、约8.0％至约12％、约9.0％至约13％、约10％至约14％或约11％至约15％的镍。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约5.0％至约10％、约7.5％至约12.5％、约10％至约15％、约12.5％至约17.5％或约15％至约20％的钴。

在某些具体实施方案中，马氏体合金含有约2.0％至约6.0％、约3.0％至约7.0％、约3.5％至约7.5％、约4.0％至约8.0％、约4.5％至约8.5％或约5.0％至约9.0％的抗腐蚀组分。在某些具体实施方案中，马氏体合金含有约2.5％、约3.0％、约3.5％、约4.0％、约4.5％、约5.0％、约5.5％或约6.0％的抗腐蚀组分。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分是根据合金中的抗腐蚀元素(例如，铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆、铪等)的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，抗腐蚀组分是根据合金中的抗腐蚀元素的加权和数来计算的。在某些具体实施方案中，在加权和数中的单个元素是根据它们相比于铬的抗腐蚀功效来计算加权的。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分的加权百分数(weighted ％ corrosion resisting component)是根据下式：％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)来确定的。

在某些具体实施方案中，马氏体合金含有至少约10％、约15％、约18％、约20％、约22％或约24％的奥氏体促进组分。例如，在某些具体实施方案中，马氏体合金含有约10％至约20％、约15％至约25％、约20％至约30％、约25％至约35％、约30％至约40％的奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％或约28％的奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分是根据合金中的奥氏体促进元素(例如，镍、锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮、硅等)的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，奥氏体促进组分是根据合金中的奥氏体促进元素的加权和数来计算的。在某些具体实施方案中，在加权和数中的每个元素是根据它们相比于镍的奥氏体促进功效来计算加权的。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分的加权％是根据下式：％镍+％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)来计算的。

在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约2.0％至约4.0％，约3.0％至约5.0％，或约4.0％至约6.0％的抗腐蚀组分，以及约10％至约20％、约15％至约25％、约20％至约30％、约25％至约35％，或约30％至约40％的奥氏体促进组分。例如，在某些具体实施方案中，马氏体合金包括约3.0％至约5.0％的抗腐蚀组分以及约20％至约30％的奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，抗腐蚀和奥氏体促进组分是分别根据抗腐蚀和奥氏体促进元素的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，抗腐蚀和奥氏体促进组分是分别根据抗腐蚀和奥氏体促进元素的加权和数来计算的。

尽管马氏体合金具有期望的缺少晶粒边界的特性，奥氏体合金由于它们的低磁化率而使得其对于医疗植入物而言是特别有用的，低磁化率在合金被暴露于强磁场时可以是有用的。对于医疗植入物而言，希望具有低磁化率，因为它们可被用于将来会需要利用非常高的磁场的磁共振成象(MRI)的患者。磁反应性合金在强磁场中可经历加热，导致局部组织应激和植入物周围组织的损坏。磁反应性植入物也会干扰MRI图像，使其无法读取。另外，奥氏体合金可提供某些机械上的优势，因为它们经历了在弹性极限(屈服点)和最终损坏(ultimate failure)之间的更大塑性形变。例如，奥氏体合金可具有约50％至60％的最大延伸长度，相反马氏体合金可仅具有约16％至20％的最大延伸长度。

因此，在某些具体实施方案中，本发明的生物可降解的可植入的医疗装置包括具有基本上奥氏体结构的合金(例如，铁合金)。本申请所使用的术语“基本上奥氏体结构”表示至少85％的奥氏体结构。在某些具体实施方案中，合金具有至少88％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.8％、99.9％或更高的奥氏体结构。在某些具体实施方案中，奥氏体合金基本上不具有马氏体或铁氧体结构。本申请所使用的术语“基本上不具有马氏体或铁氧体结构”表示少于5％(例如，少于4％、3％、2％、1％、0.5％、0.2％、0.1％或0.05％)的马氏体或铁氧体结构。在某些具体实施方案中，奥氏体合金用约40％至约65％(例如，约50％至约60％)的最大延伸长度来表征。

奥氏体钢具有不规则形状的确定边界的晶粒。由于奥氏体是面心立方的结构，当朝垂直于主晶面的方向观察时，晶粒倾向于呈立方体状。在含有非常低的碳或者是非常低的铬的奥氏体合金中，可能会产生具有细晶粒尺寸(例如，每边约0.5至5.0微米)的结构。2.5微米的呈立方体的奥氏体晶粒的总表面积为37.5平方微米并且体积为15.625立方微米，表面积与体积之比为2.4μ^-1且总质量为0.12微克。由于晶粒具有极小的质量，当置于生物环境中，晶粒材料的反应速率与晶粒边界材料一样快，从而允许合金从外部消融材料。这随之防止了大块材料沿晶粒边界发生的损耗以及从合金的大块材料发生的晶粒分离。然而，随着晶粒尺寸的增长，表面积与体积之比减少了。每个晶粒变得更大，吸收其花费的时间延长，将使溶出更有可能沿晶粒边界发生，渗透至合金的大块材料的更深处，这样便减弱了合金的强度。

相应地，奥氏体合金的生物降解速率可通过控制单个晶粒的颗粒尺寸以及表面积与体积之比来改变。随着颗粒尺寸的增长，表面积与体积之比相应地降低，朝装置中心方向的生物降解的进程加快，提高了总体的生物降解速率。然而，太大的颗粒尺寸可导致晶粒分离和不利的效果。

在某些具体实施方案中，奥氏体合金具有每边为约0.5微米至约20微米的平均晶粒尺寸。例如，在某些具体实施方案中，平均晶粒尺寸为每边约0.5微米至约5.0微米、约2.5微米至约7.5微米、约5.0微米至约10微米、约7.5微米至约12.5微米、约10微米至约15微米、约12.5微米至约17.5微米或约15微米至约20微米。在某些具体实施方案中，平均晶粒尺寸为每边约0.5至约3.0微米或约1.0微米至约2.0微米。在某些具体实施方案中，奥氏体合金具有单个晶粒的表面积与体积之比平均大于0.1μ^-1的结构。例如，在某些具体实施方案中，单个晶粒的表面积与体积之比平均大于0.2μ^-1、0.3μ^-1、0.4μ^-1、0.5μ^-1、0.6μ^-1、0.7μ^-1、0.8μ^-1、0.9μ^-1、1.0μ^-1、1.5μ^-1、2.0μ^-1、2.5μ^-1、3.0μ^-1、3.5μ^-1、4.0μ^-1、4.5μ^-1、5.0μ^-1、6.0μ^-1、7.0μ^-1、8.0μ^-1、9.0μ^-1、10.0μ^-1、11.0μ^-1、12.0μ^-1、13.0μ^-1、14.0μ^-1、15.0μ^-1或更大。

约0.5微米至约20微米的奥氏体颗粒尺寸可通过用于破坏合金的连续循环的机械操作，随后进行的热重结晶来获得。对于材料的机械操作，不论是在低温(即室温至200℃)还是升高的温度下进行，通过完全地使合金转变成新的形状，均导致了张力诱导的晶体结构的破裂。机械操作金属的最常用的方法是减少金属薄片在两个高压轧辊之间的厚度，导致出口端的材料比原始厚度实质上变薄(例如，变薄20％-60％)。也可以采用其它方法诸如牵引法。机械操作金属的过程破坏更大的、连续的晶格单元至不同的结构。更重要地，通过牵拉晶格结构至更高的能量排布的距离，它储存了大量张力诱导的能量于扭曲的晶格成员中。随后发生在约0.35至约0.55倍于合金的绝对熔化温度的低温重结晶，使晶格结构经历了向更低能量条件方向的重排反应，但整体的宏观尺寸没有发生变化。为了适应晶格不发生总体尺寸变化的重排反应，单个晶格的亚单元的尺寸或者晶粒减小了，通过破坏晶格至更小的亚单元而释放了大量的应变能，并且产生了更细的晶粒结构。随后是重结晶的机械操作过程可被连续重复，以便产生越来越细的晶粒。

在某些具体实施方案中，奥氏体合金包括碳。例如，在某些具体实施方案中，合金包括约0.01％至约0.10％、约0.02％至约0.12％、约0.05％至约0.15％、约0.07％至约0.17％、约0.10％至约0.20％、约0.12％至约0.22％或约0.15％至约0.25％的碳。在某些具体实施方案中，奥氏体合金包括一种或多种(例如，两种或多种)选自镍、钴、铝和锰中的元素。在某些具体实施方案中，合金包括约2.0％至约6.0％、约3.0％至约7.0％、约4.0％至约8.0％，或约5.0％至约9.0％的镍。在其它具体实施方案中，合金基本上不包括镍。在某些具体实施方案中，合金包括约10％至约20％、约15％至约20％、约15％至约25％、约18％至约23％、约20％至约25％或约20％至约30％的钴。在某些具体实施方案中，合金包括少于约5.0％(例如，少于约4.5％、约4.0％、约3.5％、约3.0％或约2.5％)的锰。在某些具体实施方案中，合金包括约0.5％至约1.5％、约1.0％至约2.0％，或约1.5％至约2.5％的锰。在其它具体实施方案中，合金包括约1.0％至约8.0％、约6.0％至约10％、约8.0％至约12％或约10％至约14％的锰。在某些具体实施方案中，奥氏体合金包括一种或多种(例如，两种或多种)选自铬、钼和钽中的元素。在某些具体实施方案中，合金包括约0.5％至约1.5％、约1.0％至约2.0％、约1.5％至约2.5％，或约2.0％至约3.0％的铬。在其它具体实施方案中，合金基本上不包括铬。在某些具体实施方案中，合金包括约0.5％至约1.5％、约1.0％至约2.0％、约1.5％至约2.5％或约2.0％至约3.0％的钼。在某些具体实施方案中，合金包括约1.0％至约3.0％、约2.0％至约4.0％、约3.0％至约5.0％或约4.0％至约6.0％的钽。在某些具体实施方案中，奥氏体合金包括(i)碳、(ii)至少两种选自镍、钴、铝和锰中的元素和(iii)至少两种选自铬、钼和钽中的元素。

除溶出方式(pattern of dissolution)之外，需要控制用于制造本发明的可植入的医疗装置的合金的溶出速率以及具有潜在毒性的元素的释放。用于形成合金的特定元素帮助确定所得合金的物理和化学性质。例如，在铁中加入少量的碳改变了铁的结构，产生硬度和强度大大增强的钢，同时还改变相对于铁的可塑性。类似的，不锈钢是通过向铁中添加减少腐蚀的元素(即，抗腐蚀组分)来制造的，诸如铬和钼。生物系统中的抗腐蚀的不锈钢可含有，例如，18％的铬和1％的钼。钛、铌、钽、钒、钨、锆和铪同样也提供了减慢钢在生物系统中的降解速率的保护活性。

在目标生物系统中不发生损坏的不锈钢典型地不适合用于生物可降解的植入物。因此，含有大量抗腐蚀元素的合金，诸如铬、钼、钛和钽，通常不能用于制造本发明的生物可降解的可植入的医疗装置。然而，少量这样的抗腐蚀元素对于控制合适的合金的生物降解速率是有用的。相应地，在某些具体实施方案中，用于制造本发明的生物可降解的可植入的医疗装置的合金(例如，奥氏体合金)含有至少约0.5％、约1.0％、约1.5％、约2.0％、约2.5％、约3.0％，或约3.5％，但少于约15％、约12％、约11％、约10％、约9.0％、约8.0％或约7.0％的抗腐蚀组分。例如，在某些具体实施方案中，合金含有约1.0％至约7.0％、约2.0％至约8.0％或约3.0％至约9.0％的抗腐蚀组分。在某些具体实施方案中，合金(例如，奥氏体合金)含有约3.0％、约3.5％、约4.0％、约4.5％、约5.0％、约5.5％、约6.0％、约6.5％或约7.0％的抗腐蚀组分。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分是根据合金中的抗腐蚀元素(例如，铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆、铪等)的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，抗腐蚀组分是合金中的所有抗腐蚀元素的加权和数。例如，在某些具体实施方案中，加权和数中的单个元素是根据它们相比于铬的抗腐蚀功效来计算加权的。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分的加权百分数是根据下式：％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)来确定的。

抗腐蚀元素，诸如铬和钼，是促进铁氧体的并且倾向于使钢形成铁氧体结构。为了克服这样的铁氧体促进作用并得到奥氏体结构，可在合金中加入奥氏体促进元素。奥氏体促进元素包括，例如，镍、锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮和硅。相应地，在某些具体实施方案中，用于制造本发明的可植入的医疗装置的合金(例如，奥氏体合金)含有奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，合金含有约10％至约20％、约15％至约25％、约20％至约30％、约25％至约35％或约30％至约40％的奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，合金含有至少约10％、约12％、约14％、约16％、约18％、约20％、约22％、约24％、约26％、约28％或约30％的奥氏体促进组分。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分是根据合金中奥氏体促进元素(例如，镍、钴、锰、铂、钯、铱、铝、碳、氮、硅等)的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，奥氏体促进组分是合金中的奥氏体促进元素的加权和数。在某些具体实施方案中，加权和数中的单个元素是根据它们相比于镍的奥氏体促进活性来计算加权的。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分的加权％是根据下式：％镍+％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)来计算的。在某些具体实施方案中，合金中含有的奥氏体促进组分的加权百分数为约15％至约25％(例如，约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％或约25％)。在某些具体实施方案中，合金中含有的奥氏体促进组分的未加权百分数为约25％至约35％(例如，约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％或约35％)。

在某些具体实施方案中，用于制造本发明的可植入的医疗装置的合金(例如，奥氏体合金)以单独或其全部计算含有少于约5.0％(例如，约0.1％至约2.5％、约0.5％至约3.0％、约1.0％至约3.5％、约1.5％至约4.0％或约2.0％至约4.5％)的铂、铱和锇。在某些具体实施方案中，合金基本上不含有铂、钯或铱。本申请所使用的“基本上不含有”铂、钯或铱表示合金中含有少于0.1％的铂、钯或铱。在某些具体实施方案中，合金基本上完全不含有铂、钯和铱。在某些具体实施方案中，合金中含有的铂、钯或铱中的每一种少于约0.05％或少于约0.01％。在某些具体实施方案中，合金中含有的铂、钯和铱中的每一种少于约0.05％或少于约0.01％。在其它具体实施方案中，合金中的铂、铱和锇的总量为约5.0％或更多，并且合金中进一步地包括至少一种除铁、锰、铂、铱和锇之外的其它元素(例如，至少约0.5％或更多的所述至少一种其它元素)。在某些具体实施方案中，至少一种其它元素是抗腐蚀元素(例如，铬、钼、钨、钛、钽、铌、锆或铪)或选自镍、钴和铝中的奥氏体促进元素。

植入人或动物体内的生物可降解的合金需要为相对无毒的，因为合金中的所有元素将最终溶解至体液中。镍通常被用于稳定奥氏体的晶体结构。然而，很多人对镍过敏并且不能忍受它们的系统中存在镍离子。含有镍作为生物可降解的合金中的一部分保证了合金中的所有镍将最终被宿主的身体吸收，这可导致对镍敏感的个体中出现合并症。同样地，铬、钴和钒对人体具有某些毒性，因此其在生物可降解的合金中的量应当被最小化。相应地，在某些具体实施方案中，用于制造本发明的生物可降解的可植入的医疗装置的合金(例如，奥氏体合金)含有的镍、钒、铬和钴中的每一种少于约9.0％、约8.0％、约7.0％、约6.0％、约5.0％、约4.0％、约3.0％、约2.5％、约2.0％、约1.5％、约1.0％或约0.5％。在某些具体实施方案中，合金中基本上不含有镍。本申请所使用的术语“基本上不含有镍”表示合金中含有0.1％或更少的镍。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约0.05％、少于约0.02％或少于约0.01％的镍。在某些具体实施方案中，合金中基本上不含有钒。本申请所使用的术语“基本上不含有钒”表示合金中含有0.1％或更少的钒。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约0.05％、少于约0.02％或少于约0.01％的钒。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约4.0％的铬(例如，少于约3.0％、约2.0％或约1.5％)。在某些具体实施方案中，合金中基本上不含有铬。本申请所使用的术语“基本上不含有”表示合金含有0.1％或更少的铬。在某些具体实施方案中，合金含有少于约0.05％、少于约0.02％或少于约0.01％的铬。在某些具体实施方案中，合金含有少于约6.0％(例如，少于约5.0％、约4.0％、约3.0％、约2.0％或约1.0％)的钴。

为了从用于制造本发明的生物可降解的可植入的医疗装置的合金中除去或减少毒性元素，毒性元素可被非毒性元素来取代。例如，由于镍被用作奥氏体促进元素，它可被其它奥氏体促进元素(诸如锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮和硅)所取代。类似地，由于铬被用作抗腐蚀元素，它可被其它抗腐蚀元素(诸如钼、钨、钛、钽、铌、锆和铪)所取代。然而，并非所有的合金代替物都是等价的。对于抗腐蚀活性，钼与铬的活性相当，与此同时铌和钽的功效仅相当于铬的一半，并且钛的功效两倍于铬。对于奥氏体促进活性，锰和钴的功效仅相当于镍的一半，与此同时碳的功效比镍强30倍，并且氮的功效比镍强25-30倍。相应地，在某些具体实施方案中，通过将一份的镍用两份的锰、一份的锰和一份的钴或两份的钴来代替来使得生物可降解的合金不具有过敏性或具有减弱的过敏性。在其它具体实施方案中，通过将一份的铬用两份的钼、半份的钛或两份的钽或铌来代替使得生物可降解的合金不具有毒性或具有减弱的毒性。在某些具体实施方案中，镍、钴和锰的总百分数为约10％至约20％、约15％至约25％，或约20％至约30％、约25％至约35％，或约30％至约40％，其中镍的百分数镍少于约9.0％、约8.0％、约7.0％、约6.0％、约5.0％、约4.0％或约3.0％。在其它具体实施方案中，铬和钼的总百分数为约1.0％至约7.0％、约2.0％至约8.0％、约3.0％至约9.0％或约4.0％至约10％，其中铬的量少于约2.0％、约1.5％、约1.0％或约0.5％。

可包括于用于制造本发明的生物可降解的、可植入的医疗装置的合金中的其它元素包括铑、铼和锇。在某些具体实施方案中，合金中的铑、铼或锇的量少于约5.0％(例如，约0.1％至约2.5％、约0.5％至约3.0％、约1.0％至约3.5％、约1.5％至约4.0％或约2.0％至约4.5％)。在某些具体实施方案中，合金中基本上不含有铑、铼、或锇。本申请所使用的“基本上不含有”铑、铼或锇表示合金中含有少于约0.1％的铑、铼或锇。在某些具体实施方案中，合金中基本上完全不含有铑、铼和锇。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约0.05％或少于约0.01％的铑、铼或锇。在某些具体实施方案中，合金含有的铑、铼和锇中的每一种少于约0.05％或少于约0.01％。

在某些具体实施方案中，当一种或多种选自铂、钯、铱、铑、铼和锇中的元素存在于用于制造本发明的生物可降解的、可植入的医疗装置的合金中时，合金中的锰的量少于约5.0％(例如，少于约4.5％、约4.0％、约3.5％、约3.0％或约2.5％)。在其它具体实施方案中，当一种或多种选自铂、钯、铱、铼、铷和锇中的元素存在于合金中时，合金中的锰的量为约5.0％或更高(例如，约5.0％至约30％)，而且合金中进一步包括至少一种其它金属元素。在某些具体实施方案中，至少一种其它金属元素是抗腐蚀元素(例如，铬、钼、钨、钛、钽、铌、锆或铪)或选自镍、钴和铝中的奥氏体促进元素。

在某些具体实施方案中，用于制造本发明的生物可降解的、可植入的医疗装置的合金基本上不含有铷或磷。本申请所使用的“基本上不含有”铷或磷表示含有少于0.1％的铷或磷。在某些具体实施方案中，合金中基本上完全不含有铷和磷。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约0.05％或少于约0.01％的铷或磷。在某些具体实施方案中，合金中含有的铷和磷中的每一种少于约0.05％或少于约0.01％。

在某些具体实施方案中，本发明提供了生物可降解的可植入的医疗装置，其包含一系列生物可降解的合金(例如，奥氏体合金)，这些合金是可接受的无过敏性的、无毒性的、几乎没有或没有磁化率以及提供了有用的降解速率范围。下面是定义用于本发明的生物可降解的可植入的医疗装置的合金的示例性边界：

基本上不含有镍；

基本上不含有钒；

含有少于约6.0％的铬；

含有少于约10％的钴；

含有少于约10％(例如，约0.5％至约10％)的抗腐蚀组分；和

含有至少约10％(例如，约10％至约40％)的奥氏体促进组分。

在某些具体实施方案中，所述合金中含有约55％至约80％的铁。例如，在某些具体实施方案中，合金含有约55％至约65％、约60％至约70％、约65％至约75％、约70％至约80％的铁。在某些具体实施方案中，铬的含量少于约4.0％以及钴的含量少于约6.0％。在某些具体实施方案中，铬的含量少于约2.0％以及钴的含量少于约4.0％。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分为少于约8.0％(例如，约0.5％至约8.0％)并且奥氏体促进组分大于约12％。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分少于约7.0％(例如，约0.5％至约7.0％)并且奥氏体促进组分大于约14％。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分少于约6.0％(例如，约0.5％至约6.0％)并且奥氏体促进组分大于约16％。在某些具体实施方案中，抗腐蚀和奥氏体促进组分是分别根据抗腐蚀和奥氏体促进元素的百分数的总和来计算的。在其它具体实施方案中，抗腐蚀和奥氏体促进组分是分别根据抗腐蚀和奥氏体促进元素的加权和数来计算的。在某些具体实施方案中，抗腐蚀组分的加权百分数是根据下式：％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)来确定的。在某些具体实施方案中，奥氏体促进组分的加权百分数是根据下式：％镍+％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)来计算的。在某些具体实施方案中，合金中含有少于约5.0％的锰(例如，少于约4.5％、约4.0％、约3.5％、约3.0％或约2.5％)。在某些具体实施方案中，合金中含有一种或多种选自铂、钯、铱、铑、铼和锇中的元素。在某些具体实施方案中，合金中含有约0.5％至约5.0％的一种或多种选自铂、钯、铱、铑、铼和锇中的元素。在某些具体实施方案中，合金中基本上完全不含有选自铂、钯、铱、铑、铼和锇中的元素。在某些具体实施方案中，合金中基本上完全不含有选自铷和磷中的元素。

整个植入物的降解是植入物的质量相对于其表面积的函数。植入物具有多种不同的尺寸和形状。典型的冠状动脉支架(coronary stent)，例如，重0.0186g并且具有0.1584平方英寸的表面积。按1mg/平方英寸/每天的降解速率，一个冠状动脉支架将会在30天内失去其质量的50％。相比而言，一个12mm长的插有导管的骨螺钉重0.5235g并且具有0.6565平方英寸的表面积。按照同样的1mg/平方英寸/每天的降解速率，插有导管的骨螺钉将会在363天内失去其一半的质量。因此，本领域的技术人员将会容易地理解，生物可降解的合金有利地具有一定范围的降解速率以能够适应受试者体内所使用的植入物的多样性。

另外，本发明的可植入的医疗装置的生物降解速率显著地受周围组织的转运特征的影响。例如，放置于向身体其余部位的转运受制于液体流的不足的骨骼中的植入物的生物降解速率，将会慢于暴露于血流中的血管支架装置。类似地，植入于组织中的生物可降解的装置的降解速率将会慢于暴露于血流中的装置，尽管其具有相对于植入于骨骼中的装置更快的降解速率。此外，如果，例如，一个末端位于骨骼中而其它末端位于组织或血液中，医疗装置的不同末端可经历不同的降解速率。因此，基于装置的位置以及最终的装置需求的生物降解速率的调节是期望的。

为了控制医疗装置的溶出速率不依赖于装置降解时而发生的几何形状的变化而开发了一些技术。第一种改变金属装置的溶出性能(dissolutionprofile)的方法是以消除表面区域的大变化的方式来改变装置的几何形状。例如，表面积与质量之比可被增加或使其最大化。一种基本上圆柱状的装置当其降解时，其表面积和直径的失去呈线性关系，并且所述装置可具有贯穿装置中心的同心孔。所得空腔将会导致合金自装置的空腔表面(luminal surface)溶出时表面积补偿性的增加。结果是，表面积随着装置随时间发生的降解而发生的变化——以及由此导致的降解速率的变化——将会减小或消除。一种类似的建造带空腔的空间(例如，具有形状类似于装置外表面的带空腔的空间)的策略可在基本上任何种类的医疗装置中实施。

由于生物降解速率部分地为对体液流的暴露程度的函数，生物降解速率可通过用保护合金表面的物质来涂覆(例如，全部或部分)生物可降解的可植入的医疗装置来改变。例如，生物可降解的水凝胶，诸如公开于美国专利6,368,356的那些，可被用于延迟装置的任何部位向流动的体液的暴露，从而延迟金属离子从装置中的溶出和转运。可替换地，医疗装置可由两种或多种本申请描述的不同的合金构成，其中装置暴露于流动的体液的部分由更强的抗腐蚀合金(即，包括更高的量的抗腐蚀组分的合金)来制造，与此同时装置植入于骨骼或组织的部分是由较弱的抗腐蚀合金来制造。在某些具体实施方案中，装置的不同部分可完全由不同的合金来制造。在其它具体实施方案中，装置暴露于流动的体液的部分可具有薄层或相对于用于制造大部分装置的合金更加具有抗腐蚀性的合金的涂层。

经常需要在可植入的医疗装置上结合生物活性剂(例如，药物)。例如，美国专利6,649,631要求保护用于促进骨骼生长的可用于矫形外科植入物的药物。生物活性剂可直接结合在本发明的可植入的医疗装置的表面。例如，药剂可与聚合涂层相混合，诸如美国专利6,368,356中的水凝胶，并且聚合物涂层可被应用于装置的表面。可替换地，生物活性剂可装入医疗装置中的腔或孔中，作为药剂随时间而缓慢释放的长效药剂。这些孔可位于医疗装置的表面，使得药物以相对快的速度释放，或用于制造医疗装置的合金的整个结构的部分中，这样使生物活性剂在装置的大部分或全部使用寿命中逐渐地释放。上述的生物活性剂可以为，例如，肽、核酸、激素、化学药物或其它用于增进康复过程的生物活性剂。

本领域的技术人员将会容易地认识到，很宽范围内的可植入的医疗装置可使用本申请公开的合金来制造。在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置是高拉伸强度的骨锚(例如，用于修复分离的骨骼部分)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是高拉伸强度的骨螺钉(例如，用于固定骨折造成的骨骼部分)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是高强度骨骼固定装置(例如，用于大骨骼)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置是用于固定组织的U形钉。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置颅颌面重建板或紧固件。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置牙科植入物(例如，再造的牙科植入物)。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置还可以是支架(例如，用于保持动物体的器官中的开口的内腔)。

粉末化的金属技术(Powdered metal technologies)是医疗装置领域众所周知的。具有复杂形状的骨骼紧固件是通过高压塑型载体中的粉末金属，随后高温烧结以使金属粒子粘合在一起以及除去残余的载体的方法来制造的。使金属粉末化的装置典型地是用非反应性金属诸如316LS不锈钢来制造的。最终得到的装置的孔隙率部分地为用于制造该部分的金属粒子颗粒尺寸的函数。由于金属粒子要大得多并且结构上独立于金属晶体结构中的晶粒，金属粒子(以及由这样的粒子制造的装置)可由任何颗粒尺寸的合金来制造。这样，本发明的生物可降解的可植入的医疗装置可由本申请描述的任何种类的合金加工成的粉末来制造。由粉末金属制造技术导致的多孔结构，可被开发成，例如，医疗装置的孔中填充生物可降解的聚合物的形式。聚合物可被用于延迟植入的装置的全部或部分的生物降解速率，和/或与促进装置周围的组织康复的生物活性剂(例如，药物)混合。如果粉末化金属装置的多孔结构中填充了药物，则该药物将会在通过装置的降解而暴露出来的时候开始递送，由此只要装置仍旧存在并且发生生物降解，就可以给组织部位提供药物。

在某些具体实施方案中，可植入的医疗装置被设计成用于植入人体的形式。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置被设计成用于植入宠物(例如，狗、猫)的形式。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置被设计成用于植入农场动物(例如，奶牛、马、羊、猪等)的形式。在其它具体实施方案中，可植入的医疗装置还可以被设计成用于植入动物园里的动物的形式。

另一方面，本发明提供了一种含有本发明的可植入的医疗装置的容器。在某些具体实施方案中，容器是包装容器，诸如盒子(例如，用于储存、贩卖或航运所述装置的盒子)。在某些具体实施方案中，容器进一步包括说明书(例如，将可植入的医疗装置用于医疗操作)。

以下实施例的目的是用于说明，但并非是明确或隐含地对本发明以任何方式、外形或形式的限制。尽管所描述的特定合金举例说明了可用于本发明的可植入的医疗装置的合金，本领域的技术人员在本说明书的启示下能够容易地鉴定出其它合适的合金。

实施例

实施例1

“条件A”的马氏体钢由0.23％的碳、3.1％的铬、11.1％的镍、1.2％的钼、13.4％的钴和70.97％的铁构成，获自卡朋特钢(Carpenter Steel)公司。上述钢在1250℃还原性气氛中热处理12小时，随后将其缓慢冷却。然后，测试了材料的洛氏硬度(ockwell Hardness)，显示硬度范围在洛氏C等级的31-32之间。之后，将钢切割成各种尺寸的块：

(1)0.514”宽×0.0315”长×0.020”厚，表面积与体积之比为约167.4并且重约48.2mg；

(2)0.514”宽×0.0315”长×0.050”厚，表面积与体积之比为约107.4并且重约119.8mg；以及

(3)0.514”宽×0.0315”长×0.500”厚，表面积与体积之比为约71.4并且重约1207.7mg。

37℃轻轻振摇条件下将每块钢进入到10ml人血中。每隔一周取出钢块，称量并测试洛氏硬度。受试钢块显示了符合线性公式L＝0.74·S的降解速率，其中L是每天损失的毫克数，S是总表面积。材料的硬度的损失没有明显到由于材料的厚度变得太薄而无法测量的程度，显示出材料的损失是来自外表面的，未发生内部材料的降解。

实施例2

通过商业渠道获得了由0.1％的碳、0.45％的锰和99.45％的铁构成的并且没有多于0.05％的污染元素的奥氏体钢。腐蚀该合金并且测量了其颗粒尺寸和洛氏硬度。然后将合金切割成多个尺寸为约0.5”宽×约0.5”长×约0.005”厚的块。

测试了奥氏体钢块的硬度然后将其在37℃轻轻搅动条件下浸入到10CC血液中。每隔一周移出钢块，称量、测试硬度并再次浸入新鲜血液中从而进入下一周期。得到的进入血液的样品的溶出满足线性公式L＝1.05·S，其中L是每天损失的毫克数并且S是总表面积。硬度的损失没有明显到因材料的厚度变得太薄而无法对硬度进行测量的程度。

上述的两个实验中，溶出速率(dissolution rate)很大程度上是总表面积的函数，这是因为在整个实验中受试钢块的形状改变的很少。对于形状与实际的植入物更加一致的装置，装置的表面将会随着装置的溶出和被身体组织所取代而发生表面积的减少。表面积的减少将会减少金属损失的速率，导致最终的损失曲线成为现存的装置表面积的几何函数。这样，本领域的技术人员将会容易地理解，植入的装置的损失速率很大程度上是装置的几何形状的函数。

实施例3

下面列出了一些适合用于本发明的可植入的医疗装置的奥氏体合金的实例：

合金1：

合金2：

合金3：

合金4：

本领域的技术人员将会容易地理解，前述合金中可能含有导致合金中的每种元素的实际百分比稍微低于前面所述的百分比的某些杂质。

实施例4

用由0.23％的碳、3.1％的铬、11.1％的镍、1.2％的钼、13.4％的钴和平衡量的铁构成的马氏体钢制造了大约0.5平方英寸面积和0.05英寸厚的薄平的样品。选择平的形状以使得表面积随样品的降解而发生非常小的变化。将样品清洁并称重。然后将所有的样品在37℃绕轨道缓慢振摇的条件下浸入到缓冲盐水中。样品中的一半被允许在空气中氧化，从而在浸入之前形成位于表面的保护性铬氧化物，将另一半在清洁后立刻浸入。样品在一周和136天被间隔地移去并且干燥和称重。清洁后立刻浸入的样品在研究期间显示出了每天每平方英寸1.1mg的恒重损失。浸入之前被氧化的样品显示出了每天表面上的每平方英寸0.6mg的重量损失。铬氧化物的保护作用减少了大约50％的降解速率。

实施例5

将由0.08％的碳、18％的锰、5％的钴、0.5％的钼、1％的钽和2％的铬构成的奥氏体合金熔化、搅动锻造并且热辗至大约0.094英寸的厚度。该合金具有大约洛氏C 45的硬度。将样品在37℃绕轨道缓慢振摇的条件下浸入到缓冲盐水中。将样品以三个月为周期进行周期性地冲洗、干燥和称重。样品显示出每天每平方英寸1.07mg的恒重损失。

实施例6

将由0.08％的碳、18％的锰、5％的钴、0.5％的钼、1％的钽和2％的铬构成的奥氏体合金熔化、搅动锻造并且热辗至大约0.094英寸的厚度。进一步地将该合金在1800°F退火，之后合金具有大约洛氏C 25的硬度。将样品在37℃绕轨道缓慢振摇的条件下浸入到缓冲盐水中。将样品以三个月为期限进行周期性地冲洗、干燥和称重。样品显示出每天每平方英寸0.92mg的恒重损失。

实施例7

将由0.08％的碳、18％的锰、5％的钴、0.5％的钼、1％的铌和2％的铬构成的奥氏体合金熔化、搅动锻造并且热辗至大约0.094英寸的厚度。该合金具有大约洛氏C 45的硬度。将样品在37℃绕轨道缓慢振摇的条件下浸入到缓冲盐水中。将样品以三个月为周期进行周期性地冲洗、干燥和称重。样品显示出每天每平方英寸1.08mg的恒重损失。

实施例8

将由0.08％的碳、18％的锰、5％的钴、0.5％的钼、1％的铌和2％的铬构成的奥氏体合金熔化、搅动锻造并且热辗至大约0.094英寸的厚度。进一步地将该合金在1800°F退火，之后合金具有大约洛氏C 25的硬度。将样品在37℃绕轨道缓慢振摇的条件下浸入到缓冲盐水中。将样品以三个月为周期进行周期性地冲洗、干燥和称重。样品显示出每天每平方英寸0.98mg的恒重损失。

尽管本发明已经通过参照目前优选的具体实施方案而进行了描述，应该理解各种改变和修饰对于本领域的技术人员而言是显而易见的，可以在不偏离本发明的精神的前提下实施。相应地，本发明应由所附权利要求来限定。

Claims (21)

1.一种可植入的医疗装置，其包括生物可降解的合金，其中所述合金为基本上奥氏体的结构，并且所述合金的平均晶粒尺寸在约0.5微米至约20微米范围内或者单个晶粒的平均表面积与体积之比大于0.1μ^-1。

2.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中平均晶粒尺寸为约0.5微米至约5.0微米。

3.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中平均晶粒尺寸为约1.0微米至约2.0微米。

4.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中单个晶粒的平均表面积与体积之比大于1.0μ^-1。

5.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中可植入的装置是骨螺钉、骨锚、组织U形钉、颅颌面重建板、紧固件、再造的牙科植入物或支架。

6.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金包括奥氏体促进组分和抗腐蚀组分，并且其中所述合金中的奥氏体促进组分的总量大于约10％，以及抗腐蚀组分的总量为约0.5％至约10％。

7.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约0.1％的镍和少于约0.1％的钒。

8.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约4％的铬。

9.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约6％的钴。

10.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金含有少于约0.1％的镍、少于约0.1％的钒、少于约4％铬和少于约6％的钴。

11.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金包括奥氏体促进组分，所述奥氏体促进组分包含锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮、硅或其任何组合，以及其中％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)大于约12％。

12.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述合金包括抗腐蚀组分，所述抗腐蚀组分包含铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆、铪或其任何组合，以及其中％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)为约0.5％至约7％。

13.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中合金包括奥氏体促进组分，所述奥氏体促进组分包含锰、钴、铂、钯、铱、铝、碳、氮、硅或其任何组合，其中％铂+％钯+％铱+0.5*(％锰+％钴)+30*(％碳+％氮)大于约12％，以及其中所述合金包括抗腐蚀组分，所述抗腐蚀组分包含铬、钼、钨、钽、铌、钛、锆、铪或其任何组合，其中％铬+％钼+％钨+0.5*(％钽+％铌)+2*(％钛+％锆+％铪)为约0.5％至约7％。

14.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置涂覆有治疗剂。

15.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置涂覆有生物可降解的水凝胶。

16.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置包括使表面积与质量之比最大化的几何形状。

17.如权利要求1所述的可植入的医疗装置，其中所述装置包括中空的开口或通道。

18.一种可植入的医疗装置，其包含生物可降解的合金，其中所述合金是基本上马氏体的结构并且包括铁、碳、抗腐蚀组分和奥氏体促进组分。

19.如权利要求18所述的可植入的医疗装置，其含有约65％至约75％的铁、约0.1％至约0.3％的碳、约2.0％至约6.0％的抗腐蚀组分和约20％至约30％的奥氏体促进组分。

20.含有如权利要求1所述的可植入的医疗装置和用于将所述可植入的医疗装置进行医疗操作的说明书的容器。

21.含有如权利要求18所述的可植入的医疗装置和用于将所述可植入的医疗装置进行医疗操作的说明书的容器。