CN103561787A - 外科植入物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外科植入物，其包括：具有外表面的基底和设置在所述基底外表面之上的多个层。所述基底包含聚合材料，并且所述多个层包括：活化的基底表面层；阀金属层；和多孔阀金属氧化物层，其中所述阀金属层设置在所述活化的基底层和所述多孔阀金属氧化物层之间。本公开提供了一种用于制备聚合物型外科植入物的方法。通过一种或多种工艺处理外基底表面，从而产生活化的基底表面层，所述工艺包括：等离子体活化；电子束辐照；紫外线；和低能量Ar+离子束辐照。将多个层施加于所述活化的基底表面层之上。通过在包含Ca离子和P离子的碱性浴中的火花阳极化工艺将所述表面转化成多孔阀金属氧化物层。

Description

外科植入物
技术领域
本发明涉及基于聚合材料的外科植入物，所述聚合材料具有导致与软组织和硬组织的相容性改善的多层涂层。
背景技术
由诸如聚醚醚酮(“PEEK”)等聚合材料制成的骨锚是令人感兴趣的，因为它们与标准成像技术如X-射线、计算机断层成像(“CT”)或磁共振成像(“MRI”)完全相容。尤其是，当使用CT或MRI时，不会产生扰乱诊断的伪影。在X-射线的情况下，PEEK锚定件是不可见的。然而，已知PEEK具有较差的骨整合性，并且因此需要克服该缺点。
聚合物诸如PAEK家族中的聚合物的表面常常不与软组织或硬组织(如骨)相容。由这些材料制成的植入物可能较差地整合，并最终产生功能障碍。在基于聚合物的装置中，聚合物-组织界面的迁移或松动的风险可能是一个重要的考虑因素，并且因此经常改良聚合物表面以改善骨整合。一种实现这种改良的方法是，利用例如真空等离子体喷雾(“VPS”)喷涂厚氧化钛粉末涂层，因为氧化钛的生物活性远高于诸如PAEK或PEEK等聚合物之一。然而，这些技术(诸如VPS)可能不会确保氧化钛表面和组织之间的良好锚固，并且高工艺温度可能促使聚合物性能的退化。此外，由于喷雾的阴影效应和可能影响植入物表面将具有的任何细小结构的相对大厚度(例如200μm)，将厚VPS涂层施加在复杂几何形状上可能是挑战性的。此外，等离子体喷雾涂层的所谓的“飞溅”结构可能不会表现出合适的孔结构，因为所述孔是细小且伸长的，并且总孔隙率受到限制。
另外，通过物理气相沉积(“PVD”)形成的钛层可能是致密的和薄的，例如大约1微米或更小，因而，在一些情况下，钛PVD薄层对于植入物而言可能不是令人满意的。
本发明的实施例克服了这些挑战中的一个或多个。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种外科植入物，其包括具有外表面的基底和设置在所述基底外表面之上的多个层，其中所述基底包含聚合材料，并且其中所述多个层包括：(i)活化的基底表面层；(ii)阀金属层；和(iii)多孔阀金属氧化物层，其中所述阀金属层设置在所述活化的基底层和所述多孔阀金属氧化物层之间。
在一个实施例中，所述基底包含热塑性聚合材料。在一个实施例中，所述外科植入物的基底的聚合材料为聚乙烯。在一个实施例中，所述外科植入物的基底包含强化的聚芳醚酮(PAEK)。在另一个实施例中，所述聚芳醚酮(PAEK)独立地选自聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
在一个实施例中，所述阀金属层由独立地选自以下的金属形成：钛、钨、铝、铪、铌、钽和锆。在另一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层包含无定形磷酸钙组合物。
在一些实施例中，所述多个层还包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述活化的基底表面层和所述阀金属层之间。
在一个实施例中，所述缓冲层包括第一材料和第二材料的多个交替层。
在一些实施例中，所述缓冲层包括第一材料和第二材料的多个交替层。在另一个实施例中，所述第一材料包括金属材料，并且所述第二材料包括所述金属材料的氮化物或碳化物。在一个实施例中，所述第一材料包括Ti和／或Cr，并且所述第二材料包括TiN和／或CrN和／或TiC和／或CrC。
在所述缓冲层的一个实施例中，所述第一材料和所述第二材料的多个交替层中的每个交替层具有10nm至100nm范围内的厚度。在一些实施例中，所述缓冲层具有100nm至1000nm范围内的厚度。
在一些实施例中，所述缓冲层包含结晶材料或无定形材料。在另一个实施例中，所述结晶材料或无定形材料独立地选自TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、SiO2、RuO2或MoO2、MoO3、VO、VO2、V2O3、V2O5、CrO、Cr2O3、CrO3以及它们的组合。
在一些实施例中，所述缓冲层包括第一材料、第二材料和第三材料的多个交替层。在另一个实施例中，所述第一材料包括第一金属材料的氧化物；所述第二材料包括第二金属材料的氮化物或碳化物，其中所述第二金属材料可与所述第一金属材料相同或不同；并且所述第三材料包括第三金属材料，其中此类第三金属材料可与所述第一金属材料和／或所述第二金属材料相同或不同。在一个特定实施例中，所述第一材料为Ta2O5，所述第二材料为AlN，并且所述第三材料为Au，从而产生包括多个Ta2O5／AlN／Au交替层的缓冲层。
在根据本发明的外科植入物的一些实施例中，所述多孔阀金属氧化物层涂覆有银盐层。在根据本发明的外科植入物的一个实施例中，所述基底包含独立地选自以下的射线不可透材料：Zr、ZrO2、ZnO、Ba、BaSO4、Ta、Ta2O5、Au、Nb、Nb2O5、Bi和Bi2O3。
在根据本发明的外科植入物的一些实施例中，所述多个层还包括设置在所述活化的基底表面层和所述阀金属层之间的聚硅烷层。
在根据本发明的外科植入物的其它实施例中，所述多个层还包括由导电的、不可氧化的金属形成的导电层。在一个实施例中，所述导电的、不可氧化的金属独立地选自Au、Pt、Pd以及它们的组合。在另一个实施例中，所述导电层具有100nm至1000nm范围内的厚度。
在一些示例性实施例中，根据本发明的外科植入物具有独立地选自以下的形状：螺杆、销、杆、板、指甲、骨锚、缆系材、具有锥体或刺突或龙骨突的板、解剖学3D板、复杂的骨替换结构和支架。
在一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸；和约10,000个孔/mm2至约500,000个孔／mm2范围内的孔密度。
在另一个方面，本发明为聚合物型外科植入物提供了外涂层，所述植入物例如包括多个层的聚芳醚酮(PAEK)外科植入物。在一些示例性实施例中，外涂层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸。在其它实施例中，所述外涂层具有孔，所述孔具有约10,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2范围内的孔密度。在一些实施例中，所述外涂层还包含Ti、O、Ca和P的元素或离子。
在另一个方面，本发明提供了一种用于制备根据本文中描述的任意示例性实施例的聚合物型外科植入物诸如聚芳醚酮(PAEK)外科植入物的方法。在一个示例性实施例中，所述方法包括(A)通过一种或多种工艺处理外基底表面，所述工艺包括：(i)等离子体活化；(ii)电子束辐照；(iii)紫外线；和(iv)低能量Ar+离子束辐照；以由此产生活化的基底表面层；(B)将多个层施加于所述活化的基底表面层之上，其中至少一个层包括以约1nm至约20μm的厚度施加的阀金属层；以及(C)通过阳极化工艺转化所述阀金属层的表面，以由此形成具有约2μm至约10μm厚度的多孔阀金属氧化物层。在一个实施例中，所述阳极化工艺对应于在包含Ca离子和P离子的碱性浴中执行的向多孔阀金属氧化物层转化的火花阳极化工艺，其中所述多孔阀金属氧化物层包含无定形磷酸钙。在另一个实施例中，所述阳极化工艺对应于在酸性介质中执行的彩色阳极化工艺。此类彩色阳极化工艺可产生着色的表面。
在一些实施例中，用于制备聚合物型(尤其是聚芳醚酮(PAEK)材料)外科植入物的方法还包括如下步骤：在施加所述阀金属层之前，将缓冲层施加于所述活化的基底表面层之上。在其它实施例中，施加缓冲层的所述步骤包括施加第一材料层和第二材料层的多个交替层。在一个实施例中，施加所述多个层以基本上覆盖所述活化的基底表面层。
在制备聚合物型外科植入物的方法的一个示例性实施例中，所述聚合物为独立地选自以下的PAEK聚合物：PAEK、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
在用于制备聚合物型外科植入物诸如聚芳醚酮(PAEK)外科植入物的方法的一些实施例中，所述阀金属层通过独立地选自以下的工艺来施加：阴极电弧沉积、磁控溅射物理气相沉积、脉冲激光沉积、电子束物理气相沉积、高功率脉冲磁控溅射、过滤式真空电弧沉积、金属等离子体浸渍离子注入和沉积、金属蒸气真空电弧注入和等离子体辅助的化学气相沉积。在用于制备聚合物型外科植入物诸如聚芳醚酮(PAEK)外科植入物的方法的其它实施例中，所述阀金属层通过在包含Ti化合物的溶液中的浸涂或旋涂来施加。
附图说明
当结合示例性实施例的附图阅读时，将会更好地理解前述的发明内容以及下面的本发明的外科植入物的实施例的详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所示出的精确布置和机构。
在附图中：
图1是穿过根据本发明的外科植入物的一个示例性实施例的示意性剖面的透视图；
图2是穿过根据本发明的外科植入物的另一个示例性实施例的示意性剖面；
图3A是根据本发明的一个示例性实施例的包括设置在活化的基底表面层和阀金属层之间的缓冲层的外科植入物的剖面图；
图3B是如图3A所示的包括设置在活化的基底表面层和阀金属层之间的缓冲层的外科植入物的剖面图，其中所述缓冲层突出显示；
图3C是图3A或图3B的缓冲层的剖面图，所述缓冲层包括第一材料和第二材料的多个交替层；
图3D是根据本发明的外科植入物的另一个示例性实施例的剖面图，其示出了导电层15作为设置在基底外表面之上的多个层的一部分；
图4示出了由聚合物如PEEK制成的示例性骨锚，其具有骨整合表面处理；
图5示出了在从人脊柱取出椎间盘以后使用的外科植入物的透视图，其中外表面20和内表面21根据本发明的一个示例性实施例进行活化；
图6A示出了根据本文中描述的实施例的用于重构颅骨盖的外科植入物30；并且
图6B示出了根据本文中描述的实施例的用于重构颅骨盖的、与人颅骨有关的外科植入物30。
具体实施方式
现在将详细参考本公开的多个实施例，其例子示出于附图1-6中。在可能时，贯穿附图使用的相同附图标记表示相同或类似的部件。
在一个方面，本发明提供了一种外科植入物，其包括具有外表面的基底和设置在所述基底外表面之上的多个层。所述基底包含聚合材料，并且其中所述多个层包括：(i)活化的基底表面层；(ii)阀金属层；和(iii)多孔阀金属氧化物层，其中所述阀金属层设置在所述活化的基底层和所述多孔阀金属氧化物层之间。
通常，用于根据本发明的外科植入物中的示例性基底包含聚合材料。所述聚合材料可以是热塑性聚合材料，例如聚乙烯。在另一个例子中，所述聚合材料可以是聚芳醚酮(PAEK)材料。在一个实施例中，聚芳醚酮(PAEK)包括聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)、聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)以及它们的组合。在一个实施例中，所述聚芳醚酮(PAEK)为聚醚醚酮(PEEK)。在另一个实施例中，所述聚芳醚酮(PAEK)为聚醚酮酮(PEKK)。
在一些实施例中，所述基底包含强化的聚芳醚酮(PAEK)。在一个实施例中，所述强化包含短玻璃纤维、长玻璃纤维、碳纤维或它们的组合。
在一些实施例中，所述基底包含独立地选自以下的射线不可透材料：Zr、ZrO2、ZnO、Ba、BaSO4、Ta、Ta2O5、Au、Nb、Nb2O5、Bi和Bi2O3。在一个实施例中，所述射线不可透材料为BaSO4。适合用于本发明中的示例性射线不可透材料可参见美国专利申请公开2007／0191708，其公开内容通过引用整体并入本文。
在一个实施例中，所述基底包含聚芳醚酮(“PAEK”)材料或热塑性材料(诸如聚乙烯)，其各自具有约1mm至约5cm范围内的厚度。在另一个实施例中，包含聚芳醚酮(“PAEK”)材料或热塑性材料诸如聚乙烯的所述基底具有约1mm至约5cm范围内的厚度。在另一个实施例中，PAEK材料或热塑性材料诸如聚乙烯具有如下范围内的厚度：约0.1cm至1cm、约0.2cm至约1cm、约0.3cm至约1cm、约0.4cm至约1cm、约0.5cm至约1cm、约0.6cm至约1cm、约0.7cm至约1cm、约0.8cm至约1cm、约0.9cm至约1cm、约0.1cm至约2cm、约0.2cm至约2cm、约0.3cm至约2cm、约0.4cm至约2cm、约0.5cm至约2cm、约0.6cm至约2cm、约0.7cm至约2cm、约0.8cm至约2cm、约0.9cm至约2cm、约0.1cm至约3cm、约0.2cm至约3cm、约0.3cm至约3cm、约0.4cm至约3cm、约0.5cm至约3cm、约0.6cm至约3cm、约0.7cm至约3cm、约0.8cm至约3cm、约0.9cm至约3cm、约0.1cm至约4cm、约0.2cm至约4cm、约0.3cm至约4cm、约0.4cm至约4cm、约0.5cm至约4cm、约0.6cm至约4cm、约0.7cm至约4cm、约0.8cm至约4cm、约0.9cm至约4cm、约0.1cm至约5cm、约0.2cm至约5cm、约0.3cm至约5cm、约0.4cm至约5cm、约0.5cm至约5cm、约0.6cm至约5cm、约0.7cm至约5cm、约0.8cm至约5cm、和约0.9cm至约5cm。
在一个实施例中，所述活化的基底表面层具有约1原子层至约1μm之间的表面厚度。在一个实施例中，所述活化的基底表面层具有独立地选自以下的范围内的表面厚度：约0.1μm至约1μm、约0.2μm至约2μm、约0.3μm至约3μm、约0.4至约4μm、约0.5至约5μm、约0.6μm至约6μm、约0.7μm至约7μm、约0.8μm至约8μm、约0.9μm至约9μm、约0.1μm至约0.2μm、约0.1μm至约0.3μm、约0.1μm至约0.4μm、约0.1至约0.5μm、约0.1μm至约0.6μm、约0.1μm至约0.7μm、约0.1μm至约0.8μm、约0.1μm至约0.9μm、约0.2μm至约0.3μm、约0.2μm至约0.4μm、约0.2μm至约0.5μm、约0.2μm至约0.6μm、约0.2μm至约0.7μm、约0.2μm至约0.8μm、约0.2μm至约0.9μm、约0.3μm至约0.4μm、约0.3μm至约0.5μm、约0.3至约0.6μm、约0.3μm至约0.7μm、约0.3μm至约0.8μm、约0.3至约0.9μm、约0.4μm至约0.5μm、约0.4μm至约0.6μm、约0.4μm至约0.7μm、约0.4μm至约0.8μm、约0.4μm至约0.9μm、约0.5μm至约0.6μm、约0.5μm至约0.7μm、约0.5μm至约0.8μm、约0.5μm至约0.9μm、约0.7μm至约0.8μm、和约0.7μm至约0.9μm。
在一些实施例中，所述阀金属层独立地选自钛、钨、铝、铪、铌、钽和锆。
在一些实施例中，所述阀金属层具有约1nm至约20μm的厚度。在一个实施例中，所述阀金属层具有独立地选自以下的范围内的厚度：约1000nm至约20000nm、约2000nm至约20000nm、约3000nm至约20000nm、约4000nm至约20000nm、约5000nm至约20000nm、约6000nm至约20000nm、约7000nm至约20000nm、约8000nm至约20000nm、约9000nm至约20000nm、约10000nm至约20000nm、约11000nm至约20000nm、约12000nm至约20000nm、约13000nm至约20000nm、约14000nm至约20000nm、约15000nm至约20000nm、约16000nm至约20000nm、约17000nm至约20000nm、约18000nm至约20000nm、约19000nm至约20000nm、约1000nm至约2000nm、约1000nm至约3000nm、约1000nm至约4000nm、约1000nm至约5000nm、约1000nm至约6000nm、约1000nm至约7000nm、约1000nm至约8000nm、约1000nm至约9000nm、约1000nm至约10000nm、约1000nm至约11000nm、约1000nm至约12000nm、约1000nm至约13000nm、约1000nm至约14000nm、约1000nm至约15000nm、约1000nm至约16000nm、约1000nm至约17000nm、约1000nm至约18000nm、和约1000nm至约19000nm。
在一些实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有约2μm至约10μm的厚度。在一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有独立地选自以下的范围内的厚度：2000nm至3000nm、3000nm至4000nm、4000nm至5000nm、5000nm至6000nm、6000nm至7000nm、7000nm至8000nm、8000nm至9000nm、9000nm至10000nm。
在一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸。在另一个实施例中，约0.1μm至约0.2μm、约0.1μm至约0.3μm、约0.1μm至约0.4μm、约0.1μm至约0.5μm、约0.1μm至约0.6μm、约0.1μm至约0.7μm、约0.1μm至约0.8μm、约0.1μm至约0.9μm、约0.2μm至约1.2μm、约0.2μm至约1.3μm、约0.2μm至约1.4μm、约0.2μm至约1.5μm、约0.2μm至约1.6μm、约0.2μm至约1.7μm、约0.2μm至约1.8μm、约0.2μm至约1.9μm、约0.3μm至约2.2μm、约0.3μm至约2.3μm、约0.3μm至约2.4μm、约0.3μm至约2.5μm、约0.3μm至约2.6μm、约0.3μm至约2.7μm、约0.3μm至约2.8μm、约0.3μm至约2.9μm、约0.4μm至约3.2μm、约0.4μm至约3.3μm、约0.4μm至约3.4μm、约0.4μm至约3.5μm、约0.4μm至约3.6μm、约0.4μm至约3.7μm、约0.4μm至约3.8μm、约0.4μm至约3.9μm、约0.5μm至约4.2μm、约0.5μm至约4.3μm、约0.5μm至约4.4μm、约0.5μm至约4.5μm、约0.5μm至约4.6μm、约0.5μm至约4.7μm、约0.5μm至约4.8μm、约0.5μm至约4.9μm、约0.6μm至约5.2μm、约0.6μm至约5.3μm、约0.6μm至约5.4μm、约0.6μm至约5.5μm、约0.6μm至约5.6μm、约0.6μm至约5.7μm、约0.6μm至约5.8μm、约0.6μm至约5.9μm、约0.7μm至约6.2μm、约0.7μm至约6.3μm、约0.7μm至约6.4μm、约0.7μm至约6.5μm、约0.7μm至约6.6μm、约0.7μm至约6.7μm、约0.7μm至约6.8μm、约0.7μm至约6.9μm、约0.8μm至约7.2μm、约0.8μm至约7.3μm、约0.8μm至约7.4μm、约0.8μm至约7.5μm、约0.8μm至约7.6μm、约0.8μm至约7.7μm、约0.8μm至约7.8μm、约0.8μm至约7.9μm、约0.9μm至约8.2μm、约0.9μm至约8.3μm、约0.9μm至约8.4μm、约0.9μm至约8.5μm、约0.9μm至约8.6μm、约0.9μm至约8.7μm、约0.9μm至约8.8μm、约0.9μm至约8.9μm、约1μm至约9.2μm、约1μm至约9.3μm、约1μm至约9.4μm、约1μm至约9.5μm、约1μm至约9.6μm、约1μm至约9.7μm、约1μm至约9.8μm、约1μm至约9.9μm、约2μm至约9.2μm、约2μm至约9.3μm、约2μm至约9.4μm、约2μm至约9.5μm、约2μm至约9.6μm、约2μm至约9.7μm、约2μm至约9.8μm、约2μm至约9.9μm、约3μm至约9.3μm、约3μm至约9.3μm、约3μm至约9.4μm、约3μm至约9.5μm、约3μm至约9.6μm、约3μm至约9.7μm、约3μm至约9.8μm、约3μm至约9.9μm、约4μm至约9.2μm、约4μm至约9.3μm、约4μm至约9.4μm、约4μm至约9.5μm、约4μm至约9.6μm、约4μm至约9.7μm、约4μm至约9.8μm、约4μm至约9.9μm、约5μm至约9.2μm、约5μm至约9.3μm、约5μm至约9.4μm、约5μm至约9.5μm、约5μm至约9.6μm、约5μm至约9.7μm、约5μm至约9.8μm、约5μm至约9.9μm、约6μm至约9.2μm、约6μm至约9.3μm、约6μm至约9.4μm、约6μm至约9.5μm、约6μm至约9.6μm、约6μm至约9.7μm、约6μm至约9.8μm、约6μm至约9.9μm、约7μm至约9.2μm、约7μm至约9.3μm、约7μm至约9.4μm、约7μm至约9.5μm、约7μm至约9.6μm、约7μm至约9.7μm、约7μm至约9.8μm、约7μm至约9.9μm、约8μm至约9.2μm、约8μm至约9.3μm、约8μm至约9.4μm、约8μm至约9.5μm、约8μm至约9.6μm、约8μm至约9.7μm、约8μm至约9.8μm、约8μm至约9.9μm、约9μm至约9.2μm、约9μm至约9.3μm、约9μm至约9.4μm、约9μm至约9.5μm、约9μm至约9.6μm、约9μm至约9.7μm、约9μm至约9.8μm、和约9μm至约9.9μm。
在另一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有约10,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2范围内的孔密度。在另一个实施例中，所述多孔阀金属氧化物层具有独立地选自以下的范围内的孔密度：约10,000个孔／mm2至约50,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约100,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约100,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约400,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、和约450,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2。
在一些实施例中，所述多个层还包括缓冲层。在一个实施例中，所述缓冲层设置在所述活化的基底表面层和所述阀金属层之间。
在一些实施例中，所述缓冲层具有100nm至1000nm范围内的厚度。在其它实施例中，所述缓冲层具有独立地选自以下的范围内的厚度：100nm至200nm、100nm至300nm、100nm至400nm、100nm至500nm、100nm至600nm、100nm至700nm、100nm至800nm、100nm至900nm、200nm至300nm、200nm至400nm、200nm至500nm、200nm至600nm、200nm至700nm、200nm至800nm、200nm至900nm、200nm至100nm、300nm至400nm、300nm至500nm、300nm至600nm、300nm至700nm、300nm至800nm、300nm至900nm、300nm至100nm、400nm至500nm、400nm至600nm、400nm至700nm、400nm至800nm、400nm至900nm、400nm至100nm、500nm至600nm、500nm至700nm、500nm至800nm、500nm至900nm、500nm至100nm、600nm至700nm、600nm至800nm、600nm至900nm、600nm至100nm、700nm至800nm、700nm至900nm、700nm至100nm、800nm至900nm、800nm至100nm和900nm至1000nm。
在一个实施例中，所述缓冲层包括第一材料和第二材料的多个交替层。在一个实施例中，所述第一材料包括金属材料，并且所述第二材料包括所述金属材料的氮化物或碳化物。在一个具体实施例中，所述第一材料包括Ti和／或Cr。在另一个实施例中，所述第二材料包括TiN和／或CrN和／或TiC和／或CrC。
在一个实施例中，所述第一材料的多个交替层中的每个交替层具有10nm至100nm范围内的厚度。在另一个实施例中，所述第一材料的多个交替层中的每个交替层具有独立地选自以下的范围内的厚度：10nm至20nm、10nm至30nm、10nm至40nm、10nm至50nm、10nm至60nm、10nm至70nm、10nm至80nm、10nm至90nm、20nm至30nm、20nm至40nm、20nm至50nm、20nm至60nm、20nm至70nm、20nm至80nm、20nm至90nm、20nm至100nm、30nm至40nm、30nm至50nm、30nm至60nm、30nm至70nm、30nm至80nm、30nm至90nm、30nm至100nm、40nm至50nm、40nm至60nm、40nm至70nm、40nm至80nm、40nm至90nm、40nm至100nm、50nm至60nm、50nm至70nm、50nm至80nm、50nm至90nm、50nm至100nm、60nm至70nm、60nm至80nm、60nm至90nm、60nm至100nm、70nm至80nm、70nm至90nm、70nm至100nm、80nm至90nm、80nm至100nm和90nm至100nm。
在一个实施例中，所述第二材料的多个交替层中的每个交替层具有10nm至100nm范围内的厚度。在另一个实施例中，所述第二材料的多个交替层中的每个交替层具有独立地选自以下的范围内的厚度：10nm至20nm、10nm至30nm、10nm至40nm、10nm至50nm、10nm至60nm、10nm至70nm、10nm至80nm、10nm至90nm、20nm至30nm、20nm至40nm、20nm至50nm、20nm至60nm、20nm至70nm、20nm至80nm、20nm至90nm、20nm至100nm、30nm至40nm、30nm至50nm、30nm至60nm、30nm至70nm、30nm至80nm、30nm至90nm、30nm至100nm、40nm至50nm、40nm至60nm、40nm至70nm、40nm至80nm、40nm至90nm、40nm至100nm、50nm至60nm、50nm至70nm、50nm至80nm、50nm至90nm、50nm至100nm、60nm至70nm、60nm至80nm、60nm至90nm、60nm至100nm、70nm至80nm、70nm至90nm、70nm至100nm、80nm至90nm、80nm至100nm和90nm至100nm。
在一个实施例中，所述第一材料和所述第二材料的多个交替层中的每个交替层具有10nm至100nm范围内的厚度。在另一个实施例中，所述第一材料和所述第二材料的多个交替层中的每个交替层具有独立地选自以下的范围内的厚度：10nm至20nm、10nm至30nm、10nm至40nm、10nm至50nm、10nm至60nm、10nm至70nm、10nm至80nm、10nm至90nm、20nm至30nm、20nm至40nm、20nm至50nm、20nm至60nm、20nm至70nm、20nm至80nm、20nm至90nm、20nm至100nm、30nm至40nm、30nm至50nm、30nm至60nm、30nm至70nm、30nm至80nm、30nm至90nm、30nm至100nm、40nm至50nm、40nm至60nm、40nm至70nm、40nm至80nm、40nm至90nm、40nm至100nm、50nm至60nm、50nm至70nm、50nm至80nm、50nm至90nm、50nm至100nm、60nm至70nm、60nm至80nm、60nm至90nm、60nm至100nm、70nm至80nm、70nm至90nm、70nm至100nm、80nm至90nm、80nm至100nm和90nm至100nm。
在另一个实施例中，所述缓冲层包含结晶材料或无定形材料。在一个此类实施例中，所述结晶材料或无定形材料独立地选自TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、SiO2、RuO2或MoO2、MoO3、V0、VO2、V2O3、V2O5、CrO、Cr2O3、CrO3以及它们的组合。
在另一个实施例中，所述缓冲层包括第一材料、第二材料和第三材料的多个交替层。在一个实施例中，所述缓冲层包含1-10组3个交替层。在另一个实施例中，所述第一材料包括第一金属材料的氧化物；所述第二材料包括第二金属材料的氮化物，其中所述第二金属材料可与所述第一金属材料相同或不同；并且所述第三材料包括第三金属材料，其中此类第三金属材料可与所述第一金属材料和／或所述第二金属材料相同或不同。在一个特定实施例中，所述第一材料为Ta2O5，所述第二材料为AlN，并且所述第三材料为Au，从而产生包含Ta2O5／AlN／Au的多个交替层的缓冲层。
在根据本发明的一些实施例中，设置在所述基底之上的多个层还包括设置在所述活化的基底表面层和阀金属层之间的粘合剂层。在一个此类实施例中，所述粘合剂层为从甲基丙烯基氧基丙基三甲氧基硅烷衍生的聚硅烷层。
在根据本发明的外科植入物的其它实施例中，所述多个层还包括由导电的、不可氧化的金属形成的导电层。在一个实施例中，所述导电的、不可氧化的金属独立地选自Au、Pt、Pd以及它们的组合。在一个实施例中，所述导电层位于所述缓冲层和所述阀金属层之间。在另一个实施例中，所述导电层具有如下厚度：100nm至1000nm；100nm至500nm；和200nm至300nm。
在一些实施例中，所述外科植入物包括位于所述多孔阀金属氧化物层上的银盐涂层。在一个此类实施例中，所述银盐为AgNO3。
在根据本发明的外科植入物的一些示例性实施例中，所述外科植入物包括具有外表面的基底和设置在所述基底外表面之上的多个层，其中所述基底包含聚芳醚酮(PAEK)材料或热塑性材料，诸如聚乙烯。在一个实施例中，所述多个层基本上覆盖整个基底外表面。为了该实施例的目的，基本上覆盖是指至少95％的基底外表面被所述多个层覆盖。
制造可植入的医疗装置，以用于多种医学/临床应用，包括替代缺失的生物学结构、支持受损的生物学结构、或增强现有的生物学结构。与身体／身体组织接触的植入物和／或植入物表面在它们的组成方面存在差异。取决于期望的植入物功能，一些植入物可由生物医学材料(诸如钛、有机硅或磷灰石)制成。在一些情况下，植入物含有电子器件，例如人工心脏起搏器和耳蜗植入物，和／或是生物活性的，诸如可植入的药丸或药物洗脱支架形式的皮下药物递送装置。
存在用于矫形外科、神经外科、心脏病学和胸心外科以及其它领域中的医学/临床应用的外科植入物。外科植入物的非限制性例子包括：心血管植入物，例如，心脏瓣膜假体和管状血管假体；神经外科植入物，例如脑积水分流器和部件；颅内动脉瘤夹子；骨和关节置换，例如，部分和完全髋关节假体和全膝关节假体；骨接合和脊椎装置，例如，金属骨螺杆、金属骨板、髓内针、金属骨骼针和丝和全椎骨间椎间盘假体；口腔的和颌面外科植入物；以及脊椎和骨盆系统诸如通用脊柱系统、Harrington系统和常规系统。
因此，外科植入物包括在组成、结构复杂性和医学/临床应用方面存在差异的宽范围的产品。所以，用于根据本发明的示例性实施例的植入物可在尺寸、形状和其它物理和化学特征方面存在差异，这取决于应用的背景。
因此，在一个实施例中，根据本发明的外科植入物具有独立地选自以下的形状：螺杆、销、杆、板、指甲、骨锚、缆系材、具有锥体或刺突或龙骨突的板、解剖学3D板、复杂的骨替换结构和支架。
本领域的普通技术人员会明白，可选择合适的植入物的性能，例如规模、形状、化学组成等，以得到期望的结果，例如，器官修复、器官置换或器官增强。
在另一个方面，本发明为包括多个层的聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物提供了涂层。在另一个示例性实施例中，所述涂层具有外涂层，所述外涂层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸。在另一个实施例中，所述外涂层具有孔，所述孔具有独立地选自以下范围的尺寸：约0.1μm至约1μm、约0.2μm至约2μm、约0.3μm至约3μm、约0.4至约4μm、约0.5至约5μm、约0.6μm至约6μm、约0.7μm至约7μm、约0.8μm至约8μm、约0.9μm至约9μm、约0.1μm至约0.2μm、约0.1μm至约0.3μm、约0.1μm至约0.4μm、约0.1至约0.5μm、约0.1μm至约0.6μm、约0.1μm至约0.7μm、约0.1μm至约0.8μm、约0.1μm至约0.9μm、约0.2μm至约0.3μm、约0.2μm至约0.4μm、约0.2μm至约0.5μm、约0.2μm至约0.6μm、约0.2μm至约0.7μm、约0.2μm至约0.8μm、约0.2μm至约0.9μm、约0.2μm至约10μm、约0.3μm至约0.4μm、约0.3μm至约0.5μm、约0.3至约0.6μm、约0.3μm至约0.7μm、约0.3μm至约0.8μm、约0.3至约0.9μm、约0.3μm至约10μm、约0.4μm至约0.5μm、约0.4μm至约0.6μm、约0.4μm至约0.7μm、约0.4μm至约0.8μm、约0.4μm至约0.9μm、约0.4μm至约10μm、约0.5μm至约0.6μm、约0.5μm至约0.7μm、约0.5μm至约0.8μm、约0.5μm至约0.9μm、约0.5μm至约10μm、约0.7μm至约0.8μm、约0.7μm至约0.9μm、和约0.7μm至约10μm。
在其它实施例中，所述外涂层具有孔，所述孔具有约10,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2范围内的孔密度。在另一个实施例中，所述外涂层具有孔，所述孔具有独立地选自以下范围的孔密度：约10,000个孔／mm2至约50,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约100,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约10,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约100,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约50,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约150,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约150,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约250,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约200,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约300,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约250,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约350,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约300,000个孔/mm2至约450,000个孔／mm2、约300,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约400,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约350,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、约400,000个孔／mm2至约450,000个孔／mm2、和约450,000个孔／mm2至约500,000个孔／mm2。
在一些实施例中，所述外涂层还包含Ti、O、Ca和P的元素或离子。
在另一个方面，本发明提供了一种用于制备上述的聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料(诸如聚乙烯)外科植入物的多个实施例的方法。
在一个示例性实施例中，所述方法包括以下步骤：(A)通过一种或多种工艺处理外基底表面，所述工艺包括：(i)等离子体活化；(ii)电子束辐照；(iii)紫外线；和(iv)低能量Ar+离子束辐照；以由此产生活化的基底表面层；(B)将多个层施加于所述活化的基底表面层之上，其中至少一个层包括以约1nm至约20μm的厚度施加的阀金属层；以及(C)通过阳极化工艺转化所述阀金属层的表面，以由此形成具有约2μm至约10μm厚度的多孔阀金属氧化物层。
在用于制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法的一些实施例中，所述阀金属层通过独立地选自以下的工艺来施加：阴极电弧沉积、磁控溅射物理气相沉积、脉冲激光沉积、电子束物理气相沉积、高功率脉冲磁控溅射、过滤式真空电弧沉积、金属等离子体浸渍离子注入和沉积、金属蒸气真空电弧注入和等离子体辅助的化学气相沉积。在制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法的其它实施例中，所述阀金属层通过在包含Ti化合物的溶液中的浸涂或旋涂来施加。
在一个实施例中，所述阳极化工艺对应于在包含Ca离子和P离子的碱性浴中执行的向多孔阀金属氧化物层转化的火花阳极化工艺，其中所述多孔阀金属氧化物层包含无定形磷酸钙。在另一个实施例中，所述阳极化工艺对应于在酸性介质中执行的彩色阳极化工艺。此类彩色阳极化工艺可产生着色的表面。
在一个实施例中，施加所述多个层以基本上覆盖所述活化的基底表面层。
在一些实施例中，用于制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法还包括如下步骤：在施加所述阀金属层之前，将缓冲层施加于所述活化的基底表面层之上。在其它实施例中，施加缓冲层的步骤包括施加第一材料层和第二材料层的多个交替层。
在一些实施例中，用于制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法还包括如下步骤：在所述活化的基底表面层和所述缓冲层之间施加粘合剂层。
在一些其它的实施例中，用于制备聚芳醚酮(PAEK)外科植入物的方法还包括如下步骤：在所述阳极化工艺之前，施加导电的不可氧化的金属，以由此形成在所述阀金属层下面的导电层。
在制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法的另一个实施例中，所述方法还包括如下附加步骤：将银盐涂层施加到所述多孔阀金属氧化物层上。AgNO3是用于所述方法中的一种示例性银盐。
在制备聚芳醚酮(PAEK)或热塑性材料诸如聚乙烯外科植入物的方法的一个示例性实施例中，所述PAEK独立地选自：聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚醚醚酮酮(PEEKK)和聚醚酮醚酮酮(PEKEKK)。
现在将参考示出于附图1-6中的、上面讨论的多个实施例的例子。在可能时，贯穿附图使用的相同附图标记表示相同或类似的部件。
参见图1，显示了穿过根据本发明的外科植入物的一个示例性实施例的示意性剖面的图示。示出的示例性外科植入物包括基底1，所述基底具有基底外表面14；和设置在所述基底外表面14之上的多个层。在一个实施例中，所述多个层包括活化的基底表面层2，所述活化的基底表面层2设置在所述基底外表面14的至少一部分之上。在一个实施例中，所述多个层包括阀金属层3，所述阀金属层3设置在所述活化的基底表面层2的至少一部分之上。在另一个实施例中，所述多个层包括多孔阀金属氧化物层4，其中所述阀金属层3设置在所述活化的基底表面层2和所述多孔阀金属氧化物层4之间。
图2示出了穿过根据本发明的外科植入物的另一个示例性实施例的示意性剖面。在示出的实施例中，所述外科植入物包括基底1，所述基底具有外表面；和设置在所述基底外表面之上的多个层。在一个实施例中，所述多个层包括含硅和／或碳的层5。在另一个实施例中，所述含硅和／或碳的层5设置在所述活化的基底表面层2和所述阀金属层3之间。在另一个实施例中，所述多个层包括设置在所述阀金属层3之上的多孔阀金属氧化物层4。
图3A和3B各自示出了穿过根据本发明的外科植入物的另一个示例性实施例的示意性剖面。在示出的实施例中，所述外科植入物包括基底1，所述基底具有外表面；和设置在所述基底外表面之上的多个层，其中所述多个层包括缓冲层6。在一个实施例中，所述缓冲层设置在所述活化的基底表面层2的表面的至少一部分之上。在另一个实施例中，所述缓冲层6设置在所述活化的基底表面层2和所述阀金属层3之间。
图3C是在图3B中示出的缓冲层6的示例性实施例的更详细的图示。如图所示，缓冲层6的示例性实施例包括第一材料7和第二材料8的多个交替层。在一个实施例中，所述第一材料7和所述第二材料8可相同或不同。在一个实施例中，所述第一材料7包括金属材料。在另一个实施例中，所述第二材料8包括金属材料的氮化物。在一个实施例中，所述第一材料7包括金属材料，并且所述第二材料8包括金属材料的氮化物。在一个实施例中，所述第一材料7包括Ti。在一个实施例中，所述第一材料7包括Cr。在另一个实施例中，所述第一材料7包括Ti和Cr。在另一个实施例中，所述第二材料包括TiN。在另一个实施例中，所述第二材料包括CrN。在另一个实施例中，所述第二材料包括TiC。在另一个实施例中，所述第二材料包括CrC。在另一个实施例中，所述第二材料包括TiN、CrN、TiC和CrC中的一种或组合。
在一些实施例中，所述缓冲层6包括第一材料、第二材料和第三金属材料(例如，Ta2O5／AlN／Au)的多个交替层，所述第一材料包括第一金属材料的氧化物，所述第二材料包括第二金属材料的氮化物，所述第二金属材料与所述第一金属材料相同或不同。
图3D示出了穿过根据本发明的外科植入物的另一个示例性实施例的示意性剖面。在示出的实施例中，所述外科植入物包括基底1(所述基底具有外表面)和设置在所述基底外表面之上的多个层，其中所述多个层包括导电层15。在一个实施例中，所述导电层15设置在所述缓冲层6和所述阀金属层3之间。在另一个实施例中，所述导电层包含导电的不可氧化的金属。在一个具体实施例中，所述导电层包含导电的不可氧化的金属，所述金属独立地选自：Au、Pt和Pd。在一些实施例中，所述导电层具有不大于1000nm的厚度。在另一个实施例中，所述导电层具有不大于100nm的厚度。
图4示出了由聚合物如PEEK制成的示例性骨锚，其具有骨整合表面处理。示出的骨锚具有经表面处理的锚定件主体10、锚定件插入头9、为缝线准备的开口12和螺杆凹陷坑11。
图5示出了在从人脊柱取出椎间盘以后使用的示意外科植入物，其中外表面20和内表面21被活化。
图6A示出了根据本文中描述的实施例，用于重构颅骨盖的外科植入物30。
图6B示出了根据本文中描述的实施例，用于重构颅骨盖的、与人颅骨35有关的外科植入物30。
本领域的技术人员将理解，可以对以上显示和描述的示例性实施例进行修改，而不偏离本发明的宽泛概念。因此，应当理解，本发明不限于显示和描述的示例性实施例，而是意图涵盖在由权利要求限定的本发明的精神和范围内的修改。例如，示例性实施例的具体特征可能是或不是要求保护的发明的一部分，并且所公开的实施例的特征可以组合。除非在本文中明确阐述，否则术语“一个”、“一种”和“所述”不限于一个要素，而应解读为是指“至少一个／种”。
应当理解，本发明的至少一些附图和描述已经被简化，以集中于与清楚理解本发明相关的要素，同时为了清楚起见，消除本领域的普通技术人员将会认识到也可构成本发明一部分的其它要素。然而，由于这些要素是本领域众所周知的，并且由于它们不必然促进更好地理解本发明，在本文中没有提供这样的要素的描述。
此外，就所述方法不依赖于本文阐述的步骤的具体顺序而言，所述步骤的具体顺序不应解释为对权利要求的限制。涉及本发明方法的权利要求不应限于其书写顺序的步骤的实施，并且本领域的技术人员可以容易地认识到，所述步骤可以变化并且仍然保持在本发明的精神和范围内。

Claims (40)

1. 一种外科植入物，包括：
具有外表面的基底和设置在所述基底外表面之上的多个层，其中所述基底包含聚合材料，并且
其中所述多个层包括：
(i) 活化的基底表面层；
(ii) 阀金属层；和
(iii) 多孔阀金属氧化物层，其中所述阀金属层设置在所述活化的基底层和所述多孔阀金属氧化物层之间。
2. 根据权利要求1所述的外科植入物，其中所述基底的聚合材料为热聚合材料。
3. 根据权利要求1所述的外科植入物，其中所述聚合材料为聚芳醚酮（PAEK）材料。
4. 根据权利要求1-3中的任一项所述的外科植入物，其中所述阀金属层由独立地选自以下的金属形成：钛、钨、铝、铪、铌、钽和锆。
5. 根据权利要求1-4中的任一项所述的外科植入物，其中所述多孔阀金属氧化物层包含无定形磷酸钙组合物。
6. 根据权利要求1-5中的任一项所述的外科植入物，其中所述多个层还包括缓冲层，所述缓冲层设置在所述活化的基底表面层和所述阀金属层之间。
7. 根据权利要求6所述的外科植入物，其中所述缓冲层包括第一材料和第二材料的多个交替层。
8. 根据权利要求7所述的外科植入物，其中所述第一材料包括金属材料，并且所述第二材料包括所述金属材料的氮化物和/或碳化物。
9. 根据权利要求7-8中的任一项所述的外科植入物，其中所述第一材料包括Ti和Cr，并且所述第二材料包括独立地选自TiN、CrN、TiC、CrC及其混合物的组合。
10. 根据权利要求1-9中的任一项所述的外科植入物，其中每个交替层具有10nm至100nm范围内的厚度。
11. 根据权利要求6所述的外科植入物，其中所述缓冲层包含结晶材料或无定形材料。
12. 根据权利要求11所述的外科植入物，其中所述结晶材料或无定形材料独立地选自TiO2、Ta2O5、Nb2O5、ZrO2、SiO2、RuO2或MoO2、MoO3、VO、VO2、V2O3、V2O5、CrO2O3、CrO3以及它们的组合。
13. 根据权利要求6所述的外科植入物，其中所述缓冲层包括第一材料、第二材料和第三材料的多个交替层。
14. 根据权利要求13所述的外科植入物，其中所述第一材料为Ta2O5，所述第二材料为AlN，并且所述第三材料为Au。
15. 根据权利要求6-14中的任一项所述的外科植入物，其中所述缓冲层具有100nm至1000nm范围内的厚度。
16. 根据权利要求1-15中的任一项所述的外科植入物，其中所述基底包含强化的聚芳醚酮（PAEK）。
17. 根据权利要求3-16中的任一项所述的外科植入物，其中所述聚芳醚酮（PAEK）独立地选自：聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚醚酮酮（PEEKK）和聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）。
18. 根据权利要求1-17中的任一项所述的外科植入物，其中所述多个层基本上覆盖所述基底外表面。
19. 根据权利要求1-18中的任一项所述的外科植入物，其中所述多孔阀金属氧化物层涂覆有银盐层。
20. 根据权利要求1-19中的任一项所述的外科植入物，其中所述基底包含独立地选自以下的射线不可透材料：Zr、ZrO2、ZnO、Ba、BaSO4、Ta、Ta2O5、Au、Nb、Nb2O5、Bi、Bi2O3以及它们的组合。
21. 根据权利要求1-20中的任一项所述的外科植入物，其中所述多个层还包括设置在所述活化的基底表面层和所述阀金属层之间的聚硅烷层。
22. 根据权利要求1-21中的任一项所述的外科植入物，其中所述多个层还包括由导电的、不可氧化的金属形成的导电层。
23. 根据权利要求22所述的外科植入物，其中所述导电的、不可氧化的金属独立地选自Au、Pt、Pd以及它们的组合。
24. 根据权利要求22和23中的任一项所述的外科植入物，其中所述导电层具有100nm至1000nm范围内的厚度。
25. 根据权利要求1-24中的任一项所述的外科植入物，其具有独立地选自以下的形状：螺杆、销、杆、板、指甲、骨锚、缆系材、具有锥体或刺突或龙骨突的板、解剖学3D板、复杂的骨替换结构和支架。
26. 根据权利要求1-25中的任一项所述的外科植入物，其中所述多孔阀金属氧化物层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸；和约10,000个孔/mm2至约500,000个孔/mm2范围内的孔密度。
27. 一种用于包括多个层的聚合物型外科植入物的涂层，其中外涂层具有孔，所述孔具有约0.1μm至约10μm范围内的尺寸；和约10,000个孔/mm2至约500,000个孔/mm2的孔密度，并且所述外涂层还包含Ti、O、Ca和P的元素或离子。
28. 根据权利要求27所述的涂层，其中所述聚合物型外科植入物为聚芳醚酮（PAEK）外科植入物。
29. 一种用于制备根据权利要求1-28中的任一项所述的聚合物型外科植入物的方法，包括以下步骤：
A) 通过一种或多种工艺处理所述外基底表面，所述工艺包括：
(i) 等离子体活化；
(ii) 电子束辐照；
(iii) 紫外线；和
(iv) 低能量Ar+离子束辐照；
以由此产生活化的基底表面层；
B) 将多个层施加于所述活化的基底表面层之上，其中至少一个层包括以约1nm至约20μm的厚度施加的阀金属层；以及
C) 通过阳极化工艺转化所述阀金属层的表面，以由此形成具有约2μm至约10μm厚度的多孔阀金属氧化物层。
30. 根据权利要求29所述的方法，其中所述阳极化工艺是在包含Ca离子和P离子的碱性浴中执行的向多孔阀金属氧化物层转化的火花阳极化工艺，其中所述多孔阀金属氧化物层包含无定形磷酸钙。
31. 根据权利要求29和30中的任一项所述的方法，其中所述阳极化工艺是在酸性介质中执行的彩色阳极化工艺。
32. 根据权利要求29-31中的任一项所述的方法，还包括如下步骤：
在施加所述阀金属层之前，将缓冲层施加于所述活化的基底表面层之上。
33. 根据权利要求32所述的方法，其中施加所述缓冲层包括施加第一材料层和第二材料层的多个交替层。
34. 根据权利要求29-33中的任一项所述的方法，其中施加所述多个层以基本上覆盖所述活化的基底表面层。
35. 根据权利要求29-34中的任一项所述的方法，还包括在所述活化的基底表面层和所述缓冲层之间施加粘合剂层。
36. 根据权利要求29-35中的任一项所述的方法，还包括在所述阳极化工艺之前，施加导电的不可氧化的金属以形成在所述阀金属层下面的导电层。
37. 根据权利要求29-36中的任一项所述的方法，其中所述聚合物型外科植入物为聚芳醚酮（PAEK）外科植入物，其中所述PAEK独立地选自：PAEK、聚醚酮（PEK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮酮（PEKK）、聚醚醚酮酮（PEEKK）和聚醚酮醚酮酮（PEKEKK）。
38. 根据权利要求29-37中的任一项所述的方法，还包括如下附加步骤：将银盐涂层施加到所述多孔阀金属氧化物层上。
39. 根据权利要求29-38中的任一项所述的方法，其中所述阀金属层通过独立地选自以下的工艺来施加：阴极电弧沉积、磁控溅射物理气相沉积、脉冲激光沉积、电子束物理气相沉积、高功率脉冲磁控溅射、过滤式真空电弧沉积、金属等离子体浸渍离子注入和沉积、金属蒸气真空电弧注入和等离子体辅助的化学气相沉积。
40. 根据权利要求29-38中的任一项所述的方法，其中所述阀金属层通过在包含Ti化合物的溶液中的浸涂或旋涂来施加。
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