CN103079485A - 控制可生物再吸收金属植入物的降解 - Google Patents

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Abstract

一种降解受到控制的金属植入物和控制所述植入物的降解的方法。在一个实施例中，所述植入物包括本体、一个或多个孔穴和固定在一个或多个孔穴内的一个或多个紧固件坯件。在另一实施例中，所述植入物包括由第一材料和以各种图案镀覆在第一材料之上的第二材料形成的本体。

Description

控制可生物再吸收金属植入物的降解
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年8月31日提交的美国临时申请No.61/378,747的利益，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种降解受到控制的金属植入物和控制所述植入物的降解的方法。
背景技术
在金属的情况下，最破坏性类型的降解来自电化学的或者电流的攻击，本质上经常看作是化学性的。术语“降解(degradation)”和“腐蚀”在本文可交换地使用。
可降解植入物材料的使用在本领域中是已知的。然而，由于某些因素，包括金属类型和表面与体积比，某些植入物要么降解过快要么降解过慢。本发明致力于解决该问题。
发明内容
本发明涉及一种降解受到控制的金属植入物和控制所述植入物的降解的方法。
在至少一个方面中，本发明涉及一种固定至组织的植入物，其包括：本体，包括第一材料和多个孔穴；紧固件，设置在所述多个孔穴中的至少一者内，并且固定至所述组织；和紧固件坯件，设置在至少一个孔穴内，所述坯件构造成大致填满它所设置于其中的孔穴，而不从所述本体大致突出。
在一个实施例中，所述紧固件坯件包括牢固地锁定至所述本体的螺钉头。
在另一实施例中，所述紧固件坯件包括没有第一材料贵重的第二材料。
在另一实施例中，所述紧固件坯件包括比第一材料贵重的第二材料。
在至少一个方面中，本发明涉及一种组织植入物，其包括：构造成植入到组织中的本体，所述本体包括第一金属材料和第二金属材料，所述第一金属材料比所述第二金属材料贵重。
在一个实施例中，所述本体包括：包括第一金属材料的管状紧固件，所述管状紧固件具有管部；和包括第二材料的线状插入物，所述线构造成紧密地嵌入所述管部内。
在另一实施例中，所述本体的大部分由所述第一金属材料构成，并且所述第二金属材料焊接或者镀覆至所述第一金属材料。
在另一实施例中，所述本体包括板，所述板具有被所述第一材料大致包围的多个孔穴和大致包括所述第二材料的延长部。
在另一实施例中，第二材料包括第一材料的合金。
在另一实施例中，所述本体的大部分实质上由所述第一材料构成；并且所述本体的少部分实质上由所述第二材料构成。
在另一实施例中，所述本体的少部分反映为位于所述组织植入物的表面上的一个或多个离散部分。
在另一实施例中，所述一个或多个离散部分包括线条、点、图标、规则几何图案、不规则几何图案或者它们的组合。
在至少一个方面中，本发明涉及一种控制组织植入物的降解的方法，其包括：提供具有至少一个孔穴的植入物，所述植入物具有实质上由第一材料构成的本体；将所述植入物固定至组织；和将插入物定位在所述孔穴内以大致填满所述孔穴，所述插入物实质上由贵金属性低于第一材料的第二材料构成。
在至少一个方面中，本发明涉及一种控制组织植入物的降解的方法，其包括：提供具有多个孔穴和至少一个紧固件坯件的第一植入物；将紧固件穿过一些孔穴而不是全部孔穴插入，以将板固定至骨头；和在将所述板固定至骨头后，允许所述至少一个紧固件坯件插入不包含所插入的紧固件的多个孔穴中的至少一者中。
附图说明
当结合示例性实施例的附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及以下对本发明的实施例的详细描述。然而，应该明白的是，本发明并不局限于所示出的确切配置和手段。
附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图2示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图3示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图4示出了根据本发明一个实施例的紧固至组织(例如，骨头)的图3所示组织植入物的示例性截面图；
图5示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图6示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图7示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图；
图8示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性截面图；而
图9-11示出了根据本发明一个实施例的组织植入物的示例性俯视图。
图12示出了根据本发明一个实施例的紧固件坯件的示例性截面图。
图13示出了根据本发明一个实施例的紧固件坯件的示例性俯视图。
具体实施方式
参考附图，以下将更详细地描述本发明的各实施例。示出了本发明的一些而并非全部实施例。实际上，本发明的各实施例可以实施为许多不同形式，不应该解释为局限于明确描述的实施例。全文中相似标记指代相似元件。单数形式“一”、“一个”和“该”包括单个和多个，除非有明确的相反说明。
如图1大体示出的，本发明的实施例涉及一种组织植入物100。在一些实施例中，组织植入物100包括本体110和一个或多个孔穴120。在一个实施例中，支杆140包围或者紧靠孔穴120。
如图1-7所示，植入物100可以带有厚度400，比如图4所示的板的厚度。植入物100可以包括线性构造的板(例如，如图3所示的)或者角状构造的板(例如，如图1、2所示的)。然而，植入物100并不局限于板，可以包括任何其它的组织植入物。植入物100可以进一步包括一个或多个紧固件200。紧固件200可以包括螺纹紧固件(例如，螺钉、管状螺钉)和非螺纹紧固件(例如，线材、K线、插管)。
在一个实施例中，植入物100包括紧固件坯件130。紧固件坯件130可以包括螺钉坯件(例如，封闭螺钉)或者螺栓坯件(例如，封闭螺栓)。在一个实施例中，螺钉坯件或者螺栓坯件是具有能够被螺纹化以用于特定应用的螺钉或者螺栓。在一个实施例中，紧固件坯件130包括没有杆部的头部。在一个实施例中，紧固件坯件130在其整个长度上具有均匀的直径。在一种这类应用中，螺钉头部或者螺栓头部被螺纹化以匹配孔穴120中的螺纹。在一个实施例中，紧固件坯件130包括构造成咬合在孔穴120内的头部。在另一实施例中，紧固件坯件130包括构造成压合在孔穴120内的头部。在一个实施例中，紧固件坯件130构造成牢固地锁定于本体110。
在一个实施例中，紧固件坯件130(例如，封闭螺钉)用于在比如板等植入物的弯曲(例如，预弯曲)期间保护锁定螺纹。在弯曲操作后，紧固件坯件130可以被移除并在以后被比如螺钉、螺栓或者螺纹线等紧固件更换。在另一些实施例中，紧固件坯件130可以在弯曲后留在原地以如本文所述那样植入。在一个这种实施例中，支杆140的降解率降低或者大致消除，其中植入的紧固件坯件被包括在植入的植入物100中。在一个实施例中，当紧固件坯件130被植入具有植入物100的孔穴内时，降解从植入物100的顶部或者底部被阻滞更多。在一个实施例中，植入物100的降解只从植入物100的外面150发生。
紧固件坯件130的一个示例在图12、13中示出。在一个实施例中，紧固件坯件130具有预定的高度1260、大致碟形的头部1210和本体1250。在一个实施例中，头部1210在其上形成有十字槽1220，以便与旋转紧固工具或者驱动钻头(未示出)的远端接合部接合。在另一实施例中，所述头部1210具有预定的宽度1240。在一个实施例中，所述头部1210具有锥形的侧缘部分1230。
如图12、13所示的紧固件坯件130还包括从头部1210朝下延伸的本体1250。在一个实施例中，所述本体具有预定的宽度1270。在一个实施例中，锥形部1230线性地渐缩。在一个实施例中(未示出)，紧固件坯件130的宽度1240大致等于紧固件坯件130的宽度1270。紧固件坯件130可以在高度1260的全部或者一部分上带有螺纹。
紧固件坯件130可以构造成且大小做成在孔穴120内延伸一预定长度。在一个实施例中，紧固件坯件130构造成大致填满孔穴120。在一个实施例中，紧固件坯件130大致或者完全填满孔穴120，但是不从本体110或者植入物100突出。例如，如图4所示，紧固件坯件130具有与植入物100的第一面430和第二面440相连的第一端部410和第二端部420。在一个实施例中，紧固件坯件130具有与厚度400大致相等的长度。
在一个实施例中，图4所示，植入物100以一个或多个紧固件200固定至组织480(例如，骨头)。在一个实施例中，紧固件设置在本体120的多个孔穴中的至少一者内，并固定至组织480。在一个实施例中，紧固件坯件130设置在至少一个孔穴120内(例如，未接收紧固件200的孔穴120中的一个)。如图1所示，多于一个的紧固件坯件130设置在植入物100内。如图4所示，植入物100包括四个紧固件200和一个紧固件坯件130。在一个实施例中，紧固件坯件130构造成与组织480内的裂纹470对齐。为了实现本文所述的有益影响，紧固件坯件130可以施加在板的任何其它位置，只要生物力学情况允许即可。
在一些实施例中，植入物100包括可降解的材料(例如，可降解的金属或者聚合物)。在本发明中有用的可降解金属包括镁和可降解铁以及它们的合金。在一个实施例中，植入物100包括至少两种不同材料(例如，具有不同电极电位或者电化学电位的两种不同金属。例如，镁具有-2.37V的标准电极电位；铁具有-0.44V的标准电极电位。)。例如，在一个实施例中，本体110可以包括以下材料或者大致由以下材料构成：具有第一贵金属性(nobility)的材料；和包括第二材料或者实质上由第二材料构成的紧固件坯件130，所述第二材料具有不同于第一材料的贵金属性。在一个实施例中，第一材料比第二材料更贵重。在另一实施例中，第二材料比第一实施例更贵重。在一个实施例中，第二材料是第一材料的合金。在再一实施例中，第二材料不是第一材料的合金。
因此，例如，植入物100可以包括板，该板具有实质上由镁构成的本体110和实质上由镁合金构成的紧固件坯件130。这种合金可以包括钇和/或含有比如WE43或WE54等合金的稀土。在一个实施例中，植入物100包括均为合金的两种金属。
替代地，植入物100可以包括板，该板具有实质上由镁、铁或其合金构成的本体110和实质上由比如金或银等更贵重的金属构成的紧固件坯件。在一个实施例中，更贵重金属的存在允许本体110的降解比它在没有更贵重材料的情况下降解得更快。
因此，本发明的实施例能够提供若干优点。例如，在一个实施例中，植入物100可以通过基于植入物的设计特征和所选材料而受到控制的降解特征来得以植入。例如，植入的用于例如降低裂纹的现有技术镁植入物100是骨板。该板可以包括孔穴120，所述孔穴120容纳将板固定至骨头的接骨螺钉。在本发明之前，在裂纹附近可能使板孔穴120保持开放。在该情况中，板降解可能从板孔穴120的两侧发生，并且可能从板的内部得到加速。在本发明的一个实施例中，固定在其它开放孔穴120内的紧固件坯件能够阻滞或者大致消除该降解。替代地，可以植入这样的紧固件坯件，其包括比构成本体110的材料更可降解的材料。在这种情况下，更可降解的紧固件坯件可以牺牲性地降解掉，以进一步阻滞本体110的降解。
本文所公开的降解的控制并不局限于具有紧固件坯件的植入物。例如，在一个实施例中，存在这样一种组织植入物100(例如，如图6、7示出的)，其具有包括第一材料部分610和第二材料部分620的本体110。
在一个实施例中，第一材料部分610可以包括第一材料或者实质上由第一材料构成，并且第二材料部分620可以包括第二材料或者实质上由第二材料构成。在一个实施例中，这种第一材料在暴露于体液时可能以不同于第二材料的降解速率的速率降解。在一个实施例中，第二材料部分620可以相对于第一材料部分610构造成牺牲阳极。在一个实施例中，第二材料部分620可以包括以下材料或者实质上由以下材料构成：没有第一材料部分610贵重的金属合金。在一个实施例中，在牺牲阳极已通过例如电化侵蚀降解后，植入物110的其余部分可能开始腐蚀/降解。在一个实施例中，第二材料部分620和第一材料部分610通过镀覆或者焊接来组合。
在图6示出的一个实施例中，植入物100(例如，板)包括主体630，所述主体630具有被第一材料610至少大致包围的多个孔穴120和大致包括第二材料的延长部605。在一个实施例中，延长部605实质上由第二材料构成。在一个实施例中，延长部605包括镀覆在第一材料之上的第二材料。因此，例如，延长部605可以包括被第二材料部分620包围的第一材料部分610。在一个实施例中，延长部605焊接至主体630。
在图7示出的一个实施例中，植入物700(例如，板)包括主体730，所述主体730具有被第一材料610至少大致包围的多个孔穴120。植入物700还可以包括部分705，所述部分705包括第二材料或者实质上由第二材料构成。在一个实施例中，主体730包括第一材料或者实质上由第一材料构成。在一个实施例中，第二材料在部分705处镀覆于主体之上。
如图6、7所示，在一些实施例中，植入物100、700包括位于第一材料610与第二材料620之间的边界640、740。在一个实施例中，边界640从植入物100、700的一侧延伸至植入物100、700的相反侧。在一个实施例中，边界640包括弯曲边界。在一个实施例中，边界640、740形成如图7所示的扇形特征。在本发明的一个实施例中，植入物100、700的大部分(或者本体110的大部分)包括第一材料，而植入物100、700的少部分包括第二材料，并且第一和第二材料具有不同的降解特征(例如，贵金属性)。在一个实施例中，第二材料相对于第一材料包括离散部分。
在一个实施例中，植入物700包括以一定图案镀覆在第一材料之上的第二材料。在一个实施例中，第二材料在电化学方面比第一材料更贵重。在这种实施例中，第二材料的设置可能加速植入物的降解。在一个实施例中，例如，银可以镀覆至可降解的铁植入物的顶部，以加速铁植入物的降解。例如，图7的图案反映出多裂片状边界。图9的图案反映出第二材料620的离散线性部分。图10所示的示例性图案反映出呈点620、钻石930、十字940和图标950形式的第二材料620的离散部分。也可以生成其它规则或者不规则几何形状和线条的离散部分。
在图11示出的一个实施例中，第二材料620可以构造成向植入医生提供信息960。该信息例如可以提供关于植入物100的期望放置和/或取向的信息960。在一个实施例中，信息960包括比构成植入物100的其余部分的材料更贵重或更不贵重的材料。
图8示出了本发明的植入物800的一示例性截面图。在一个实施例中，植入物800是管状紧固件。植入物800可以包括主体880，所述主体880具有头部810、轴部820(其可以带也可以不带螺纹)和延伸穿过头部810和轴部820的管部830。植入物800还可以包括承窝840，所述承窝840可以与管部820相连。
在一个实施例中，植入物800还包括插入物850，其可以构造成嵌入管部830内。在一个实施例中，插入物850紧密地嵌入管部830。在一个实施例中，插入物850包括轴部860并且可以包括帽部870。在一个实施例中，帽部870与轴部860相连。
虽然图8示出了帽部870从植入物800的一端突出并且未填满承窝840的整体，其它构造也在本发明的范围内。在一些实施例中，例如，插入物850构造成大致填满管部830和/或承窝840。在一个实施例中，插入物850是紧紧地嵌入管部830内的线状插入物。在一些实施例中，帽部870被“锤入”，以改善主体880与插入物850之间的接触。
在一个实施例中，本发明包括控制植入物的降解的方法。在一个实施例中，所述方法包括提供具有至少一个孔穴的植入物(例如，可以包括板或者管状螺钉的植入物)。在一个实施例中，所述方法的植入物具有实质上由第一材料构成的本体。所述方法进一步包括将植入物固定至组织。在一个实施例中，所述方法包括将插入物定位在孔穴内以大致填满孔穴，所述插入物实质上由贵金属性低于第一材料的第二材料构成。
在一个实施例中，所述方法包括提供具有多个孔穴和至少一个紧固件坯件的第一植入物(例如，可以包括板的植入物)。所述方法可以包括将紧固件穿过一些孔穴而不是全部孔穴插入，以将板固定至骨头。在将板固定至骨头后，所述方法可以进一步包括允许至少一个紧固件坯件插入不包含所插入的紧固件的多个孔穴中的至少一者中。
因此，本发明的实施例能够提供若干优点。例如，在一个实施例中，植入物100可以是这样的植入物，其具有基于植入物的设计特征和所选材料而受到控制的降解曲线。因此，植入的用于例如降低裂纹的现有技术镁植入物100是骨板。该板可以包括孔穴120，所述孔穴120容纳将板固定至骨头的接骨螺钉。在本发明之前，在裂纹附近可能使板孔穴120保持开放。在该情况中，随着体液接触植入物100的内表面(例如，限定出孔穴120的面)，板降解将从板的内部向板的外部加速。在本发明的一个实施例中，固定在其它开放孔穴120内的紧固件坯件130能够阻滞或者大致降低该降解。替代地，包括比构成本体110的材料更可降解的材料的紧固件坯件130可以被牺牲性地降解，以进一步阻滞本体110的降解。
本领域的技术人员将理解的是，能够对以上示出和描述的实施例做出变化，而不背离其广泛的创新概念。因此，应该明白的是，本发明并不局限于所示出和描述的示例性实施例，而是旨在覆盖落于如权利要求限定出的本发明的精神和范围内的各变型。例如，示例性实施例的特定特征可以是也可以不是所要求的发明的一部分，并且所公开的实施例的特征可以组合。
应该明白的是，本发明的至少一部分附图和描述已被简化以聚焦于与清楚理解本发明相关的要素上，同时为了简明起见而省略了其它要素，这些其它要素是本领域技术人员将理解的，也可以构成本发明的一部分。然而，因为这类要素是本领域众所周知的，并且因为它们并不一定促进更好地理解本发明，所以在本文未提供对这类要素的描述。
此外，在所述方法不依赖于本文给出的特定步骤顺序的程度上，所述特定步骤顺序不应该解释为对权利要求的限制。涉及本发明的方法的权利要求不应该局限于以所写顺序来实施它们的步骤，并且本领域的技术人员能够轻松地理解这些步骤可以变化并仍然处于本发明的精神和范围内。

Claims (14)

1.一种固定至组织的植入物，包括：
本体，包括第一材料，并具有多个孔穴；
紧固件，设置在所述多个孔穴中的至少一者内，并且固定至所述组织；和
紧固件坯件，设置在至少一个孔穴内，所述坯件构造成大致填满它所设置于其中的孔穴，而不从所述本体大致突出。
2.如权利要求1所述的植入物，其中，所述紧固件坯件包括牢固地锁定至所述本体的螺钉头。
3.如权利要求1所述的植入物，其中，所述紧固件坯件包括没有第一材料贵重的第二材料。
4.如权利要求1所述的植入物，其中，所述紧固件坯件包括比第一材料贵重的第二材料。
5.一种组织植入物，包括：
构造成植入到组织中的本体，所述本体包括第一金属材料和第二金属材料，所述第一金属材料比所述第二金属材料贵重。
6.如权利要求5所述的组织植入物，其中，所述本体包括：
包括第一金属材料的管状紧固件，所述管状紧固件具有管部；和
包括第二材料的线状插入物，所述线构造成紧密地嵌入所述管部内。
7.如权利要求5所述的组织植入物，其中，所述本体的大部分由所述第一金属材料构成，并且所述第二金属材料焊接或者镀覆至所述第一金属材料。
8.如权利要求5所述的组织植入物，其中，所述本体包括板，所述板具有被所述第一材料大致包围的多个孔穴和大致包括所述第二材料的延长部。
9.如权利要求5所述的组织植入物，其中，所述第二材料包括所述第一材料的合金。
10.如权利要求5所述的植入物，其中，
所述本体的大部分实质上由所述第一材料构成；并且
所述本体的少部分实质上由所述第二材料构成。
11.如权利要求10所述的植入物，其中，所述本体的少部分反映为位于所述组织植入物的表面上的一个或多个离散部分。
12.如权利要求10所述的植入物，其中，所述一个或多个离散部分包括线条、点、图标、规则几何图案、不规则几何图案或者它们的组合。
13.一种控制组织植入物的降解的方法，包括：
提供具有至少一个孔穴的植入物，所述植入物具有实质上由第一材料构成的本体，
将所述植入物固定至组织；
将插入物定位在所述孔穴内以大致填满所述孔穴，所述插入物实质上由贵金属性低于第一材料的第二材料构成。
14.一种控制组织植入物的降解的方法，包括：
提供具有多个孔穴和至少一个紧固件坯件的第一植入物；
将紧固件穿过一些孔穴而不是全部孔穴插入，以将板固定至骨头；和
在将所述板固定至骨头后，允许所述至少一个紧固件坯件插入不包含所插入的紧固件的多个孔穴中的至少一者中。
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