CN102639158A - 植入物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种植入物，该植入物用于将人造关节固定在病人的骨骼中，且该植入物包括可生物降解的镁合金。

Description

植入物

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年12月7日递交的申请号为KR10-2009-0120346的韩国专利申请的权益，该申请在此通过整体引用被并入本申请中。

技术领域

本发明涉及一种植入物。

背景技术

人造关节(例如髋关节植入物、膝关节植入物等)的作用是当它们被移植到骨骼中时能够使骨组织生长。在这种情况下，骨组织生长从而使人造关节固定在骨骼中。在传统的人造关节中，将骨水泥或羟基磷灰石(HA)涂覆在人造关节，以改善骨组织和人造关节之间的界面力。其中在骨水泥的情况中，骨水泥被捏制然后在手术时粘附到人造关节上。但骨水泥可能在手术后发生破裂，而骨水泥中被洗脱的物质和颗粒可对人造关节的性能和人体造成有害影响。尤其已报道有因骨水泥颗粒堵塞肺血管而导致死亡的病例。此外，在羟基磷灰石(HA)的情况中，对羟基磷灰石和骨骼之间的界面力进行改善，以增加了骨骼与植入物之间的结合力。然而，仍然存在羟基磷灰石与人造关节分离的问题。

同时，仅由可生物降解的聚合物制成的螺钉已被用作固定植入物，以改善人造关节的骨愈合，但这种螺钉存在没有足够的机械强度且不能被均匀分解的问题。例如，日本未经审查的专利公开号2002-253665和2000-070278中公开了一种用于固定人造关节的螺钉，该螺钉由可生物降解的聚合物制成。

除了所述用于固定人造植入物的植入物，日本未经审查的专利公开号1993-049657中还公开了一种用于防止人造关节被移动的可生物降解的工具，该工具可用于改善人造关节的骨愈合。

因此，为了克服或最小化上述问题，并改善传统可生物降解的植入物的骨愈合，需要研发各种用于增加植入物与骨骼之间的结合力的方法。

发明内容

因此，本发明旨在提供以下植入物：i)具有高初始强度的植入物，且该植入物的硬度(弹性系数)与骨骼的硬度相似；ii)具有高于骨骼的初始抗弯强度和拔出强度的植入物，且该植入物保持初始弯曲强度和拔出强度直至人造物固定于骨骼中；iii)其分解率可以被控制的植入物，从而使该植入物初始机械性能的60％或更多得以保留，直至该植入物已经将人造关节固定在骨骼中后，该植入物从其表面至其内部被均匀分解，且不会导致有毒的组织反应(例如，炎症)；iv)没有副作用的植入物，这归因于该植入物本身及其分解产物；v)植入物，其中当该植入物分解并被骨骼吸收时，骨细胞渗入该植入物的空缺空间，从而用骨骼替代该植入物；以及vi)可以牢固固定在骨骼周围的植入物。

为了实现上述目标，本发明提供了一种包括可生物降解的镁合金的植入物，该植入物用于将人造关节固定在骨骼中。

如上所述，本发明的植入物将人造关节固定在骨骼中，且改善人造关节和骨骼之间的初始结合力和界面力。此外，本发明的植入物与骨骼结合，然后该植入物被分解，从而诱导骨骼的形成。由于本发明的植入物可以诱导骨骼的形成，因此人造关节和骨骼之间强大的结合力可以被维持很长时间。

附图说明

图1是根据本发明实施例的植入物和人造关节的透视图；

图2是安装在人造关节上的实例1螺钉型植入物(箭头)的照片；

图3示出了实例2的植入物在插入大鼠股骨中1周、8周和12周后的实验样品经苏木精-伊红(H&E)染色的照片；

图4示出了使用RNA分析指示骨骼形成指标和骨骼生长指标的碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OC)出现的柱状图，其中RNA是从实例2的植入物在插入大鼠股骨1周、2周、4周、8周和12周后的骨骼样品中提取出来的；

图5示出了制备实例2中的可生物降解的镁合金表面的照片。

具体实施方式

下文将对本发明的优选实施例进行详细描述。

I、植入物

本发明的植入物用于将人造关节固定在骨骼中，其中植入物包括可生物降解的镁合金。当使用人造关节时，该植入物用于将人造关节固定在骨骼中。随着时间的推移，植入物在骨骼中被分解以诱导骨骼的形成。植入物被分解的区域被骨骼填充满，因此植入物能够改善人造关节和骨骼之间的粘附。在这种情况下，可通过控制可生物降解的镁合金的量来调节植入物的分解速率和骨骼的形成速率。

对植入物的形状没有特别限制，只要植入物可以将人造关节固定在骨骼中就可以，但植入物的优选形状可选自螺钉、螺栓、针状物、钉状物和垫圈。在这里，螺钉可以是套管式螺钉。垫圈被用于分散针状物等的负载。

对人造关节没有特别限制，只要人造关节可以取代人体的关节就可以，但优选的人造关节选自由人造髋关节、人造膝关节、人造肩联合、人造肘关节、人造腕关节、人造踝关节、人造手指关节和人造足趾关节所组成的组。

可生物降解的镁合金可由下列式1表示：

Mg-A ------(1)

其中A是选自由锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铬(Cr)、铜(Cu)、镉(Cd)、锆(Zr)、银(Ag)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、铼(Re)、铁(Fe)、锌(Zn)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、锶(Sr)、硅(Si)、磷(P)和硒(Se)所组成的组中的至少一种。

更优选地，可生物降解的镁合金可由下列式2表示：

Mg_aCa_bX_c ------(2)

其中a、b和c各自独立地为各成分的摩尔比，a+b+c＝1，0.5≤a＜1，0≤b≤0.4，0≤c≤0.4；且为b和c大于0和c为0中的至少一种情况时，基于可生物降解的镁合金的总量的钙(Ca)含量处于5-33重量％的范围内；且X为选自由锆(Zr)、钼(Mo)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、锶(Sr)、铬(Cr)、锰(Mn)、锌(Zn)、硅(Si)、磷(P)、镍(Ni)和铁(Fe)所组成的组中的至少一种。

甚至当X包括两种或两种以上的种类时，X的摩尔比也应该在c的范围内。随着Ca和X量的增加，可生物降解的镁合金的强度和分解率也增加。因此，在本发明的植入物中，考虑到可生物降解的镁合金的强度和填充入可生物降解的镁合金中的金属的消失速率，可将Ca和X的量确定在上述范围内。

当X包括镍(Ni)时，镍(Ni)用于降低可生物降解的植入物的毒性、且容易地控制植入物的腐蚀速率。在这种情况下，镍(Ni)的量可以为100ppm或更低、优选为50ppm或更低。此外，当X包括铁(Fe)时，铁(Fe)极大地影响可生物降解的镁合金的腐蚀速率的增加。因此，铁(Fe)的量可以为1,000ppm或更低、优选为500ppm或更低。在这种情况下，当铁(Fe)的量高于1,000ppm时，铁(Fe)是作为独立因子存在的，因为它不能在镁(Mg)中进行固体分散，从而增加镁(Mg)的腐蚀率。

可生物降解的镁合金可以包括镁(Mg)和杂质；杂质可以是选自由锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、及其混合物所组成的组中的任意一种。基于100重量份的镁，杂质的量可以是1重量份或更低、但超过0重量份；且选自由铁(Fe)、镍(Ni)、及其混合物所组成的组中的任意一种与锰(Mn)的比值可以是5或更低、但超过0。

优选地，选自由锰(Mn)、铁(Fe)、镍(Ni)、及其混合物所组成的组中的任意一种与锰(Mn)的比值可以是0.2或更低、但超过0。当其比值处于上述范围内时，植入物在活体内的分解速率变得非常低，从而改善了植入物的耐腐蚀性。由于该原因，植入物可以在活体内保留很长时间。

当杂质包括镍(Ni)和锰(Mn)时，镍(Ni)引起人体的过敏反应且提高了纯镁(Mg)的腐蚀速率。因此，镍(Ni)的量可以为100ppm或更低、优选为50ppm或更低。

可生物降解的镁合金由下列式3表示，且可生物降解的镁合金可以包括：23重量％或更低、但超过0重量％的Ca；10重量％或更低、但超过0重量％的Y；以及剩余量的镁：

Mg-Ca-Y ------(3)

其中Y是Mn或Zn。

当上述式3表示的可生物降解的镁合金处于上述范围内时，可以提供一种具有改善的机械性能和耐腐蚀性、且不会导致脆性破裂的可生物降解的植入物。

此外，由上述式3表示的可生物降解的镁合金可以包括：23重量％或更低、但超过0重量％的Ca；0.1-5重量％的Y；以及剩余量的镁。更优选地，可生物降解的镁合金可以包括：23重量％或更低、但超过0重量％的Ca；0.1-3重量％的X；以及剩余量的镁。这样做的原因是，因为杂质具有副作用，如果在保持腐蚀速率不变的条件下，则具有少量的杂质是有利的。

此外，本发明的可生物降解的植入物可以包括镁复合材料，该镁复合材料包括：可生物降解的镁合金；及选自由金属、陶瓷和聚合物所组成的组中的至少一种。

此外，包括在本发明植入物中的可生物降解的镁合金可以是被表面涂覆的。当可生物降解的镁合金被表面涂覆时，腐蚀产物形成于其表面上，从而降低可生物降解的镁合金的分解速率。

可生物降解的镁合金可表面涂覆有陶瓷和/或聚合物。

首先，描述使用陶瓷对可生物降解镁合金进行表面涂覆。当可生物降解的镁合金浸泡在盐溶液或仿生液体中时，在可生物降解的镁合金表面上形成腐蚀产物，从而使可生物降解的镁合金表面涂覆有这些腐蚀产物。在这里，腐蚀产物是陶瓷，且该陶瓷可以是氧化镁或磷酸钙。可生物降解的镁合金表面被腐蚀产物涂覆，然后进一步被聚合物涂覆。该聚合物的种类如下。

对用于涂覆可生物降解镁合金表面的聚合物没有特别限制，只要该聚合物可以在相关领域中使用就可以。优选地，所述聚合物可以是聚(L-丙交酯)、聚(乙交酯)、聚(DL-丙交酯)、聚(二氧环己酮)、聚(DL-丙交酯-co-L-丙交酯)、聚(DL-丙交酯-co-乙交酯)、聚(乙交酯-co-三亚甲基碳酸酯)、聚(L-丙交酯-co-乙交酯)、聚(e-己内酯)、或其组合。

包括在本发明植入物中的可生物降解的镁合金可以经表面处理。优选地，可通过喷丸法或喷砂法对可生物降解的镁合金进行表面处理。

可生物降解的镁合金可经超声波处理。当可生物降解的镁合金经超声波处理时，优点在于经超声波处理过的可生物降解的镁合金在活体中的腐蚀速率增大，从而使植入物可在很短的时间段内消失。

在根据本发明另一实施例的可生物降解的植入物中，可生物降解的镁合金可以形成为多孔结构、或可以被填充入多孔结构中。

本发明的植入物除了可生物降解的镁合金外，还可以进一步包括多孔结构。

可通过相关领域中任何常用的方法调整多孔结构的孔径。优选地，多孔结构的孔径可以是200-500μm。当多孔结构的孔径在上述范围之内时，用于供应养分、矿物质和离子的血管可以很容易地穿过孔隙。

多孔结构的孔隙度优选为5-95％。在这里，孔隙度被定义为“多孔结构中孔隙的体积比”。当要施用的对象需要高强度时，可通过降低多孔结构的孔隙度来提高多孔结构的强度。具体来说，例如，当多孔结构是由具有高强度的金属(如钽)制成、或当多孔结构用于填充丢失骨的空腔时，也可以增加多孔结构的孔隙度。

多孔结构可由金属、陶瓷和聚合物中的至少一种制成。当多孔结构由金属制成时，该金属可以是选自由钛、钛合金、钴-铬合金、及不锈钢所组成的组中的至少一种。当多孔结构由陶瓷制成时，该陶瓷可以是选自由磷酸钙、氧化铝、氧化锆和氧化镁所组成的组中的至少一种。当多孔结构由聚合物制成时，该聚合物可以选自由聚乙烯(PE)、聚乳酸(PLA)、聚乙醇酸(PGA)、PLA和PGA的共聚物(PLGA)、聚(L-丙交酯)、聚(乙交酯)、聚(DL-丙交酯)、聚(二氧环己酮)、聚(DL-丙交酯-co-L-丙交酯)、聚(DL-丙交酯-co-乙交酯)、聚(乙交酯-co-三亚甲基碳酸酯)、聚(L-丙交酯-co-乙交酯)、聚(e-己内酯)、及其组合所组成的组中的至少一种。在这里，当多孔结构由上述聚合物制成时，会产生可生物降解的酸，从而使pH值变低。在这种情况下，当多孔结构是在孔隙中填充满可生物降解的镁的高分子复合材料时，镁分解时具有提高pH值的效果。因此，如果对聚合物和镁的分解速率进行控制，可以预期在活体中获得控制pH值的额外效果。

此外，本发明的植入物可进一步包括：有助于骨细胞附着至植入物的材料、或可诱导或加速血管或骨骼形成的材料。这种材料的实例可以包括选自由骨形成蛋白(BMP)-2、BMP-4、BMP-6、BMP-7、胰岛素样生长因子(IGF)-1、IGF-2、成纤维细胞生长因子(FGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子(TGF)-β、血管内皮生长因子(VEGF)、纤维粘连蛋白、及玻连蛋白(vitronectin)所组成的组中的至少一种。

同时，图1是根据本发明实施例的植入物和人造关节的透视图。

参照图1，为了将人造关节10固定在骨骼(未显示)中，而将根据本发明实施例的植入物20与人造关节10结合在一起。植入物20形成为螺钉的形状，但不限于此。

II、制造植入物的方法

制造根据本发明实施例的植入物的方法包括以下步骤：a)提供可生物降解的镁合金；以及，b)使该可生物降解的镁合金成形。

在步骤a)中，可生物降解的镁合金被熔化。更具体地，在步骤a)中，可生物降解的镁合金可在惰性气体的气氛(不与镁反应的氩气(Ar))或真空气氛下被熔化。此外，在步骤a)中，可使用各种方法熔化可生物降解的镁合金，例如：通过将电流施加到电阻上以产生热量的电阻加热方法、通过将电流施加到感应线圈上以产生热量的感应加热方法、使用激光或收集的光线以产生热量的加热方法等等。这里，在这些熔化方法中，电阻加热法是最有效的。在熔化可生物降解的镁合金的工艺中，优选对熔化的可生物降解的镁合金进行搅拌以均匀混合可生物降解的镁合金中的杂质。

当根据本发明另一实施例的植入物包括多孔结构、且多孔结构的孔隙中填充满可生物降解的镁合金时，步骤a)可以包括下列步骤：a-1)提供多孔结构；以及，a-2)使多孔结构的孔隙填充满可生物降解的镁合金。

在步骤a-1)中，多孔结构可由选自由金属、陶瓷和聚合物所组成的组中的任意一种制成。

当多孔结构仅由金属制成时，步骤a-1)如下。

首先，使金属成为金属粉末或金属丝。然后该金属粉末或金属丝被制备成未经处理的预制件(green preform)。可使用烧结或改良的烧结技术实施制备预制件的方法。

使用烧结技术制备预制件的方法描述如下。

首先，金属粉末或金属丝被放入容器中，或在100MPa或更低的压力下被压制以使金属粉末或金属丝具有低强度。然后，将具有低强度的金属粉末或金属丝处于金属熔点2/10-9/10的温度下以相互结合，从而制备具有机械强度的预制件。

此外，使用改良的烧结技术制备预制件的方法描述如下。

当金属粉末或金属丝被放入由石墨制成的导电容器中、然后将高强度电流施加到该导电容器上时，从金属粉末或金属丝的收缩区域瞬间产生热量以形成烧结体，从而制备预制件。

当多孔结构由金属和聚合物制成时，步骤a-1)如下。

首先，使金属成为金属粉末或金属丝。随后，当金属粉末或金属丝与聚合物混合且随后被加热时，聚合物在低温下被分解，金属粉末或金属丝在高温下被烧结，从而制备有合适机械强度的预制件。在这种情况下，预制件的孔隙度和强度取决于烧结温度、压力、聚合物和金属的混合比例等等，并且如果有必要，这些条件可以进行适当地改变。烧结温度根据多孔结构原材料的种类而进行改变，但一般可以是多孔结构熔点的1/2-9/10。虽然即使在不施加压力时，金属粉末或金属丝也可被烧结，但当压力升高时金属粉末或金属丝会被快速烧结。然而，由于压力升高而需要支付额外的费用(如设备成本、模具成本等等)，因此优选选择合适的压力。

此外，除了上面的方法，当多孔结构由金属和聚合物制成时，步骤a-1)如下。

首先，聚合物的表面被覆盖有贵重金属如金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)等等。随后，聚合物被去除，从而形成具有生物相容性的多孔金属结构。

当多孔结构由水溶性盐和金属制成时，步骤a-1)如下。

首先，水溶性盐与金属粉末混合，然后该混合物在高温下成形以制备预制件。在这里，水溶性盐可以是选自由NaNO₂、KNO₂、NaNO₃、NaCl、CuCl、KNO₃、KCl、LiCl、KNO₃、PbCl₂、MgCl₂、CaCl₂和BaCl₃所组成的组中的至少一种。随后，预制件在金属粉末熔点的2/10-9/10的温度下被压制。在压制预制件的工艺中，金属粉末通过原子转移而互相结合，从而形成包含水溶性盐的复合材料。当将复合材料浸泡在水中时，只有水溶性盐从复合材料中渗出，从而制备多孔金属结构。

当多孔结构由聚合物和包含金属离子的电解质制成时，步骤a-1)如下。

首先，利用包含金属离子的电解质使多孔聚合物的表面被覆盖有金属。在这种情况下，对金属没有特别的限制，但可以是选自由Ti、Co、Cr和Zr所组成的组中的至少一种。随后，通过加热去除聚合物，从而制备多孔金属结构。

当多孔结构由陶瓷制成时，步骤a-2)如下。

首先，陶瓷粉末与粘结剂(聚合物)混合。该混合物被涂覆在由可去除材料(如聚氨酯)制成的泡沫表面，然后使该混合物干燥以形成多孔结构。形成多孔结构之后，当多孔结构被加热时，聚合物在其燃烧温度附近燃烧从而被去除。随后，当多孔结构被进一步加热时，剩余的陶瓷粉末被烧结，从而制备具有机械强度的多孔结构。

在这里，陶瓷粉末可以是选自由羟基磷灰石(HA)粉末、氧化锆粉末和氧化铝粉末所组成的组中的至少一种。

在步骤a-1)中，还可以通过改良或组合上述方法、或通过使用不同种类的材料制备多孔结构的方法以制备多孔结构，其中多孔结构内部和外部的孔隙度彼此不同。在后一种方法中，可制备相对位置不同而具有不同孔隙度的多孔结构，其中多孔结构的内部不是多孔的或具有低孔隙度、且多孔结构的外部是高度多孔的。

在步骤a-2)中，可以使用下列方法：将多孔结构浸泡在熔化的可生物降解的镁合金中的方法；当固定多孔结构时用熔化的可生物降解的镁合金填充满多孔结构孔隙的方法；或者，通过外部施加1个大气压或更大压力而容易地用熔化的可生物降解的镁合金填充满多孔结构孔隙的方法。在这种情况下，为了在可生物降解的镁合金在填充进多孔结构的孔隙中时，熔化的可生物降解的镁合金不会发生固化，可对多孔结构进行加热、或可以从多孔结构中去除污染物，以使熔化的可生物降解的镁合金容易填充进多孔结构的孔隙中。

更具体地，在步骤a-2)中，首先镁在700℃或更高的高温下发生气化，然后镁气体在穿过多孔结构的孔隙时沉积在孔隙的表面，从而在多孔结构的孔隙中填充满镁。

此外更具体地，在步骤a-2)中，将含镁的盐溶解在液体中，然后多孔结构通过该溶液，从而使镁吸附在多孔结构的孔隙表面。

除了上述将镁合金填充至多孔结构孔隙中的方法，在其另一个改良实例中，多孔结构的孔隙可以是部分(不完全地)填充满镁合金。也就是说，当多孔结构填充满熔化的镁时，在熔化的镁完全固化前，向多孔结构中吹入高压气体、或使多孔结构进行转动或摇动，从而将非固化的镁从多孔结构中去除，且一部分镁留在多孔结构的孔隙中，从而制备出多孔结构孔隙被镁部分充满的复合材料。在这种情况下，镁的填充率可能会随多孔结构孔隙位置的不同而不同。

同时，在聚合物的熔点低于镁熔点的情况下，当多孔聚合物结构已形成、然后填充熔化的镁时，则不能保持多孔聚合物结构的形状。因此，优选通过如下工艺制造包含可生物降解的镁合金的植入物：以5∶95-95∶5的混合比例混合可生物降解的镁合金粉末和聚合物，加热混合物至150℃-500℃的温度，然后在1-100个大气压下压制该混合物。上述条件仅用于制造包含可生物降解的镁合金的植入物，但也可在偏离这些条件的情况下制造该植入物。因此，不能通过改变条件来破坏本发明的专利权。

上述方法(如使用金属、陶瓷或聚合物制备多孔结构的方法，用镁合金填充满多孔结构孔隙的方法，及制造包含可生物降解的镁合金的植入物的方法)仅用于阐释本发明，且本发明的范围不受此限制。

在制造根据本发明实施例的植入物的方法的步骤b)中，可通过冷却工艺、挤压工艺和金属加工工艺中的至少一种使熔化的可生物降解的镁合金成形。

对通过使熔化的可生物降解的镁合金成形而获得的植入物的形状没有特别限制，只要该植入物的形状可以用于将人造关节固定在骨骼中就可以，但该形状可以选自由螺钉、螺栓、针状物和钉状物所组成的组。

在使熔化的可生物降解的镁合金成形时，可使用冷却工艺以改善镁合金的机械强度。更具体地，当镁在步骤a)中被熔化时，可以通过将包含熔化镁的坩埚浸入水中以进行冷却工艺。此外，还可以通过使用惰性气体(氩气等)喷射熔化的镁以进行冷却工艺。在喷射工艺中，由于熔化的镁被迅速冷却，因此可以得到非常精细的组织结构。然而，在喷射工艺中有一个问题：在镁被铸造成小尺寸时，会在多孔结构中形成许多孔隙。

挤压工艺用于使镁合金的组织结构变得均匀，且能够改善镁合金的机械性能。挤压工艺可以在300℃-450℃的温度下进行。此外，镁合金的挤压可以使镁合金的截面面积在挤压前后的压缩比(挤压比)为10∶1-30∶1。随着挤压比的增加，优点在于：挤压产品的精细组织结构变得均匀，且在铸造过程中存在的缺陷容易被消除。在这种情况下，必须增加挤压机器的容量。

对金属加工工艺没有特别的限制，只要是本领域技术人员公知的就可以。金属加工工艺的实例可以包括：将熔化的镁合金浇注到框架中进行直接铸造熔化的镁合金的工艺，其中框架具有与最终产品类似的形状；使熔化的镁合金形成杆状或盘状的中间材料、然后铣削该中间材料的工艺；压力锻造镁合金、然后使镁合金成形为最终产品的方法，等等。

同时，本发明证实：当本发明的可生物降解的植入物被直接插入骨骼中时，植入物被生物分解，同时骨组织在被分解的植入物中生长，这样可以提高骨骼强度，并且可以恢复丢失的骨骼。

下文中将参照下面的实例对本发明进行更详细的描述。这些例子仅用来阐释本发明，本发明的范围并不受此限制。

<制备实例>

将具有下面表1给出的组分比例的组分装入坩埚中，其中坩埚由不锈钢(SUS 410)制成、且具有50毫米内径。随后，在氩气围绕坩埚流动以使装入坩埚中的铁、镍、锰、铝、镁不与空气接触的同时，使用电阻加热炉将坩埚加热至700℃-750℃的温度，从而熔化铁、镍、铝、锰、镁。通过摇动坩埚以搅拌熔化的铁、镍、铝、锰、镁，从而使它们容易彼此混合。完全熔化的镁合金被冷却以制备固体镁合金。在这种情况下，为了改善固态镁合金的机械强度，所以通过将坩埚浸入水(20℃)中以使熔化的镁合金被迅速冷却。

[表1]

<实例1>

研磨制备实例1的可生物降解的镁合金，以获得具有平均粒径为500μmu的粉末(以下称为“可生物降解的镁合金粉末”)。

可生物降解的镁合金粉末与可生物降解的聚合物(LPLG(聚(L-丙交酯-co-乙交酯)))以85∶15的体积比混合。此后，在200℃的温度和5个大气压的压力下压制该混合物，以制造螺钉形植入物。

图2是安装有实例1中制造的植入物的人造关节的照片。

参照图2，图中准确描绘了安装在人造关节(商标名称：Optigen，由Yon&I公司制造)中的植入物(箭头)。

<实例2>

制备实例1的可生物降解的镁合金在400℃的挤压温度下被挤压，且将可生物降解的镁合金截面面积在挤压前后的压缩比(挤压比)固定为15∶1。经挤压的镁合金被加工成可以移植到老鼠体内的程度，从而制造植入物。

实验实例1：使用镁合金植入物的骨骼形成的组织学评价

使用重量为200克的雄性SD大鼠作为实验动物。以通用方法，使用植入电机在大鼠的股骨中形成插入孔。将在实例2中制造的植入物插入该插入孔。然后，分别在植入1周、8周和12周后处死大鼠，且使用电锯收集骨骼样品以用于进行组织学分析。收集的骨骼样本在10％中性福尔马林中被固定，使用柠檬酸钠进行脱钙，脱水，然后固定在石蜡中，制成4μm-6μm大小的实验样品。实验样品经苏木精-伊红染色，然后使用光学显微镜观察经染色的实验样品的组织学变化。其结果示于图3中。

如图3所示，在1周后收集的骨骼样品中可以观察到：在实例2中制造的镁合金植入杆与周围组织边界区分明显；然而，在8周后收集的骨骼样品中，可以观察到骨骼的形成；且在12周后收集的骨骼样品中，可以观察到镁合金植入物被新的骨骼和纤维组织填充满。

实验实例2：使用镁合金植入物进行骨骼形成的分子生物学评价

使用重量为200克的雄性SD大鼠作为实验动物。除了将a)自体骨骼(大鼠的骨盆骨)、b)在实例2中制造的镁合金植入物、c)纯镁(由Timminco Metals公司制造，原料：MP21-31-31，组分：99.98％的铸锭)、d)AZ91(商标名称)插入插入孔之外，以与实验实例1相同的方式收集骨骼样品。分别在植入1周、2周、4周、8周和12周后处死老鼠。以通用方法从骨骼样品中提取mRNA，分析指示骨骼形成指标和骨骼生长指标的碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OC)的出现。其结果示于图4中。

如图4所示，可以看出，镁合金植入物显示的骨形成率很高，因为镁合金植入物的ALP和OC值高于a)自体骨、c)纯镁、或d)AZ91的值。

从实验结果看，可以清楚地表明本发明的镁合金植入物可用于改善植入物对骨骼的附着，因为镁合金植入物被分解以促使新骨骼的形成，且镁合金植入物被分解的部分被新骨骼取代，这样使镁合金植入物与骨骼结合，从而使植入物与骨骼之间强大的结合力可以维持很长时间。

图5是制备实例2的可生物降解的镁合金表面的照片。在这里，位于图5上部的可生物降解的镁合金未经表面处理，而位于图5下部的可生物降解的镁合金经表面处理。

参照图5，未经表面处理的制备实例2的可生物降解的镁合金具有光泽，而经表面处理的制备实例2的可生物降解的镁合金没有光泽。在这里，可生物降解的镁合金通过喷丸法进行表面处理。

Claims (11)

1.一种用于将人造关节固定在骨骼中的植入物，所述植入物包括可生物降解的镁合金。

2.根据权利要求1所述的植入物，其中所述植入物成形为选自螺钉、螺栓、针状物、钉状物和垫圈中的任一种形状。

3.根据权利要求1所述的植入物，其中所述人造关节被用作人造髋关节、人造膝关节、人造肩关节、人造肘关节、人造腕关节、人造踝关节、人造手指关节、或人造足趾关节。

4.根据权利要求1所述的植入物，其中所述植入物包括多孔结构。

5.根据权利要求4所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金位于所述多孔结构的孔隙中。

6.根据权利要求1所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金由下列式1表示：

镁-A -------(1)

其中A为选自由锰、钴、镍、铬、铜、镉、锆、银、金、钯、铂、铼、铁、锌、钼、铌、钽、钛、锶、硅、磷、和硒所组成的组中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金由下列式2表示：

镁_a钙_bX_c -------(2)

其中a、b和c各自独立地为各成分的摩尔比，a+b+c＝1，0.5≤a＜1，0≤b≤0.4，0≤c≤0.4，且为b和c大于0和c为0中的至少一种情况时，基于所述可生物降解的镁合金总量，钙含量处于5-33重量％的范围内；且

X为选自由锆、钼、铌、钽、钛、锶、铬、锰、锌、硅、磷、镍、铁所组成的组中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金包括镁和杂质，所述杂质为选自由锰、铁、镍、及其混合物所组成的组中的任意一种；

基于100重量份的镁，所述杂质的量为1重量份或更低、但超过0重量份；且

选自由铁、镍、及其混合物所组成的组中的任意一种与锰的比值为5或更低、但超过0。

9.根据权利要求1所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金由下列式3表示，且所述可生物降解的镁合金包括：23重量％或更低、但超过0重量％的钙，10重量％或更低、但超过0重量％的Y，以及剩余量的镁：

镁-钙-Y ------(3)

其中Y为锰或锌。

10.根据权利要求1所述的植入物，其中所述植入物进一步包括骨形成剂。

11.根据权利要求1所述的植入物，其中所述可生物降解的镁合金的表面涂覆有陶瓷和聚合物中的至少一种。

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