CZ32417U1 - Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants - Google Patents

Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants Download PDF

Info

Publication number
CZ32417U1
CZ32417U1 CZ2018-35392U CZ201835392U CZ32417U1 CZ 32417 U1 CZ32417 U1 CZ 32417U1 CZ 201835392 U CZ201835392 U CZ 201835392U CZ 32417 U1 CZ32417 U1 CZ 32417U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
titanium
antibacterial
multilayer coating
layer
silver nanoparticles
Prior art date
Application number
CZ2018-35392U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Jiří Gallo
Milan Kolář
Aleš Panáček
Robert Prucek
Eva Kriegová
Alena Galandáková
Jaroslav Fojt
Luděk Joska
Eva Průchová
Ladislav CvrÄŤek
František Denk
Original Assignee
Univerzita Palackého v Olomouci
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
České vysoké učení technické v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci, Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, ÄŚeskĂ© vysokĂ© uÄŤenĂ­ technickĂ© v Praze filed Critical Univerzita PalackĂ©ho v Olomouci
Priority to CZ2018-35392U priority Critical patent/CZ32417U1/en
Publication of CZ32417U1 publication Critical patent/CZ32417U1/en

Links

Landscapes

  • Prostheses (AREA)

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.In the registration procedure, the Industrial Property Office does not determine whether the subject of the utility model meets the conditions for eligibility for protection pursuant to Section 1 of Act no. No. 478/1992 Coll.

CZ 32417 UICZ 32417 UI

Antibakteriální vícevrstevný povlak ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitinAntibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys

Oblast technikyField of technology

Technické řešení se týká oblasti endoprotetiky, konkrétně antibakteriálního vícevrstevného povlaku ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin.The technical solution relates to the field of endoprosthetics, in particular the antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys.

Dosavadní stav technikyPrior art

V oblasti endoprotetiky zůstávají nevyřešena dvě základní témata spjatá přímo s designem a biomateriály. Prvním je pozdní aseptické uvolňování endoprotéz a opotřebení artikulaěních povrchů a druhým je infekce. K infekčním komplikacím dochází stále, přestože jsou rutinně aplikovány základní preventivní opatření, jako jsou moderní operační sály, provozní opatření, profylaktické podávání antibiotik, standardizovaná operační technika apod. Dochází k nim na všech pracovištích, proto vznikla výzva k vývoji implantátu s primárně antibakteriálními vlastnostmi. Ačkoliv relativní riziko vzniku infekce ortopedického implantátu neboli kloubní náhrady není na všech klinikách a u všech pacientů stejné, odráží obecně hranici současných preventivních opatření. U primárních kloubních náhrad a vhodných pacientů se sice nejnižší četnost infekcí dostává pod 1 %, několikanásobně vyšší je však u reoperací a u rizikových skupin pacientů např. se systémovými autoimunitními nemocemi, maligními nádory, hepatopatií či nefropatií.In the field of endoprosthetics, two basic topics directly related to design and biomaterials remain unresolved. The first is late aseptic loosening of endoprostheses and wear of articulating surfaces, and the second is infection. Infectious complications still occur, although basic preventive measures are routinely applied, such as modern operating theaters, operating measures, prophylactic administration of antibiotics, standardized surgical techniques, etc. They occur in all workplaces, so there is a challenge to develop implants with primarily antibacterial properties. Although the relative risk of orthopedic implant infection or joint replacement is not the same in all clinics and in all patients, it generally reflects the limit of current preventive measures. Although the lowest incidence of infections falls below 1% in primary joint replacements and suitable patients, it is several times higher in reoperations and in risk groups of patients with eg systemic autoimmune diseases, malignancies, hepatopathy or nephropathy.

V prevenci se dlouhodobě uplatňuje princip masivního zadržování a likvidace solitérů, kteří pronikli přes nastavené preventivní bariéry. Tento princip je spolehlivý a efektivní u většiny primárních operací. Nelze na něj ovšem spoléhat u pacientů, kteří byli reoperováni několikrát, s rozsáhlým poškozením měkkých tkání a kosti v okolí endoprotézy a u pacientů, kteří mají z nějakého důvodu sníženou imunitní odpověď či v nádorových indikacích. Shoda panuje v tom, že zejména u těchto rizikových skupin pacientů je nutné vložit navíc do současného preventivního přístupu implantáty s primárně silným, širokospektrým a dlouhotrvajícím antibakteriálním povrchem, který by zabránil vzniku biofilmu na povrchu endoprotézy. Tímto krokem by se výrazně znesnadnil vznik infekce kloubní náhrady, jejíž patogeneze je z velké části podmíněná právě tvorbou biofilmu.The principle of massive retention and liquidation of solitaires who have penetrated through the set preventive barriers has long been applied in prevention. This principle is reliable and effective in most primary operations. However, it cannot be relied on in patients who have been reoperated several times, with extensive soft tissue and bone damage around the endoprosthesis, and in patients who have a reduced immune response for some reason or in tumor indications. There is a consensus that, especially in these high-risk groups of patients, it is necessary to insert implants with a primarily strong, broad-spectrum and long-lasting antibacterial surface, which would prevent the formation of a biofilm on the surface of the endoprosthesis. This step would significantly complicate the development of a joint replacement infection, the pathogenesis of which is largely conditioned by the formation of biofilm.

Aktuální znalosti o vzniku biofilmu na povrchu kloubních náhrad jsou shrnuty v několika publikacích. Předpokládá se, že krátce po vložení implantátu do těla pacienta se na jeho povrchu objevuje biologická vrstva tvořená proteiny krevní plazmy, krevními buňkami, případně buňkami z tkání poškozených operací, tzv. conditional film. V této vrstvě jsou také bakterie pocházející z kůže, z operačního prostředí, případně nástrojů používaných při operaci. Teprve následně, v řádech desítek hodin a dnů, se na povrchu endoprotézy utváří biofilm, který velmi pevně adheruje k povrchu implantátu. Zralý a prosperující biofilm není možné léčit jinak než vyjmutím kolonizované protézy z těla pacienta.Current knowledge about the formation of biofilm on the surface of joint replacements is summarized in several publications. It is assumed that shortly after the implant is inserted into the patient's body, a biological layer consisting of blood plasma proteins, blood cells, or cells from tissues damaged by surgery, the so-called conditional film, appears on its surface. In this layer there are also bacteria originating from the skin, from the surgical environment, or instruments used during surgery. Only then, in the order of tens of hours and days, a biofilm is formed on the surface of the endoprosthesis, which adheres very firmly to the surface of the implant. The mature and thriving biofilm cannot be treated other than by removing the colonized prosthesis from the patient's body.

V literatuře lze nalézt velké množství publikací dokládajících antibakteriální působení nej různějších typů povrchových úprav biomateriálů používaných k výrobě ortopedických implantátů. Velmi zhruba a zjednodušeně se mohou upravené povrchové vrstvy rozdělit na antiadhezivní, antibakteriální a multifunkční. První princip antiadhezivní povrchové vrstvy by měl bránit v adhezi bakterií na povrch ortopedického implantátu, tudíž rozvoji biofilmu. Druhý princip antibakteriální povrchové vrstvy spoléhá na přímé antibakteriální účinky, které jsou zprostředkovány přímým kontaktem antibakteriální látky s patogenním mikroorganismem (contact killing) nebo uvolňováním antibakteriálních látek. Multifunkční povrchové vrstvy by měly kombinovat několik antibakteriálně působících principů současně, přičemž se od nich očekává synergie časová, což znamená, že jednotlivé funkcionality na sebe přirozeně navazujíA large number of publications documenting the antibacterial activity of various types of surface treatments of biomaterials used for the production of orthopedic implants can be found in the literature. Very roughly and simply, the treated surface layers can be divided into anti-adhesive, antibacterial and multifunctional. The first principle of the anti-adhesive surface layer should prevent the adhesion of bacteria to the surface of the orthopedic implant, thus the development of biofilm. The second principle of the antibacterial surface layer relies on direct antibacterial effects, which are mediated by direct contact of the antibacterial substance with the pathogenic microorganism (contact killing) or the release of antibacterial substances. Multifunctional surface layers should combine several antibacterial principles at the same time, while time synergy is expected from them, which means that the individual functionalities naturally follow each other.

- 1 CZ 32417 UI (případně se překrývají), a/nebo efektu. Existuje celá řada antimikrobiálních látek zabraňující vzniku biofilmu. Nevýhoda většiny známých antimikrobiálních látek spočívá v rychlé adaptaci mikroorganismů na přítomnost antimikrobiální látky a vzniku rezistence. Jednou z možností je použití nanočástic stříbra, které se aplikují v nanovrstvě na povrch ošetřovaného materiálu. Předpokládá se, že se z takto upraveného povrchu uvolňují ionty Ag+, které působí baktericidně a současně brání adhezi bakterií. Nevýhody použití nanočástic stříbra na povrch ošetřovaných materiálů spočívají zejména vtom, že může snadno dojít kuvolnění nanočástic stříbra do prostředí bez dlouhodobějšího antimikrobiálního efektu a jeho hromadění v tkáních a také v nesnadném uchycení samotných nanočástic do povrchové vrstvy. Do budoucna se očekává vývoj chytrých smart povrchů, které by měly obsahovat segment receptivní, rezervoár látek k specifické biologické intervenci, včetně antibakteriálních látek a část řídící, tedy regulační.- 1 CZ 32417 UI (possibly overlapping), and / or effect. There are a number of antimicrobials that prevent biofilm formation. The disadvantage of most known antimicrobials is the rapid adaptation of microorganisms to the presence of the antimicrobial and the development of resistance. One of the possibilities is the use of silver nanoparticles, which are applied in a nanolayer to the surface of the treated material. It is believed that Ag + ions are released from the surface thus treated, which act bactericidally and at the same time prevent the adhesion of bacteria. The disadvantages of using silver nanoparticles on the surface of treated materials are mainly that silver nanoparticles can easily be released into the environment without a long-term antimicrobial effect and its accumulation in tissues, as well as difficult to attach the nanoparticles themselves to the surface layer. In the future, the development of smart smart surfaces is expected, which should include a receptive segment, a reservoir of substances for specific biological intervention, including antibacterial substances and a control part, ie regulatory.

Úkolem technického řešení je proto vytvoření antibakteriálního vícevrstevného povlaku ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin, který by vykazoval antiadhezivní i antimikrobiální efekt pro patogenní bakterie tvořící biofilm, kde by byla nízká pravděpodobnost vzniku rezistence bakterií a kde by docházelo k postupnému uvolňování nanočástic stříbra do okolí ortopedického implantátu.The task of the technical solution is therefore to create an antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys, which would have antiadhesive and antimicrobial effect for pathogenic bacteria forming biofilm, where there would be low probability of bacterial resistance and where there would be gradual release of silver nanoparticles into orthopedic implant.

Podstata technického řešeniThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky odstraňuje antibakteriální vícevrstevný povlak ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin obsahující nanočástice stříbra podle tohoto technického řešení. Podstata tohoto technického řešení spočívá v tom, že antibakteriální vícevrstevný povlak je tvořen první vrstvou tloušťky 100 až 1000 nm s tubulámí nanostrukturou s vnitřním průměrem nanotrubic 50 až 100 nm z oxidů titanu uspořádanou na povrchu ortopedického implantátu a druhou vrstvou navázanou na první vrstvu. První vrstva je součástí povrchu ortopedického implantátu, ze kterého byla vytvořena a pevnost tohoto, čistě fyzikálního spoje, vyhovuje normě pro pevnost vazby povrchových vrstev. Druhá vrstva zahrnuje nanočástice stříbra o velikosti 20 až 90 nm navázanými na povrch nanotrubic pro postupné uvolňování nanočástic stříbra z antibakteriálního vícevrstevného povlaku. Nanotrubice z titanu nebo titanových slitin mají rovněž antibakteriální potenciál a účinek nanočástic stříbra významně potencují. Vytvořený antibakteriální vrstevnatý povlak splňuje vysoké nároky kladené na materiály ortopedických implantátů v dlouhodobém styku s tělem pacienta.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys containing silver nanoparticles according to this technical solution. The essence of this technical solution lies in the fact that the antibacterial multilayer coating consists of a first layer 100 to 1000 nm thick with a tubular nanostructure with an inner diameter of nanotubes of titanium oxides arranged on the surface of an orthopedic implant and a second layer bonded to the first layer. The first layer is part of the surface of the orthopedic implant from which it was made, and the strength of this, purely physical joint meets the standard for bond strength of surface layers. The second layer comprises silver nanoparticles of 20 to 90 nm in size bonded to the surface of the nanotubes for the gradual release of silver nanoparticles from the antibacterial multilayer coating. Titanium or titanium alloy nanotubes also have antibacterial potential and significantly potentiate the effect of silver nanoparticles. The created antibacterial layered coating meets the high demands placed on the materials of orthopedic implants in long-term contact with the patient's body.

Takto vzniklý antibakteriální vícevrstevný povlak je na základě in vitro testů biokompatibilní, mechanicky odolný a dostatečně trvanlivý v běžných testovacích médiích. Po aplikaci základních sterilizačních postupů se nemění funkční ani materiálové charakteristiky antibakteriálního vícevrstevného povlaku. Antibakteriální efekt tohoto povrchového povlaku je okamžitý, pokrývá široké spektrum bakteriálních kmenů, zejména všechny hlavní původce infekcí ortopedických implantátů. Antibakteriální působení trvá díky postupnému uvolňování antibakteriální složky ve formě nanočástic stříbra v řádech týdnů a měsíců.The antibacterial multilayer coating thus formed is biocompatible, mechanically resistant and sufficiently durable in conventional test media on the basis of in vitro tests. After application of basic sterilization procedures, the functional and material characteristics of the antibacterial multilayer coating do not change. The antibacterial effect of this surface coating is immediate, it covers a wide range of bacterial strains, especially all the main causes of infections with orthopedic implants. The antibacterial action lasts for weeks and months due to the gradual release of the antibacterial component in the form of silver nanoparticles.

Perspektivně lze antibakteriální vícevrstevný povlak dále rozvíjet, protože ve druhé vrstvě je možné knanostříbru přidat další látky s antibakteriálními účinky, jako jsou např. různá antibiotika či chitosan. Také nanotrubice z titanu nebo titanových slitin mohou sloužit jako tzv. nanokontejnery pro uložení dalších biologicky užitečných molekul, jako jsou podporující buňky, lokální tkáňové homeostázy ale i výše zmiňovanou přídatnou látku s antibakteriálními účinky, čímž je antibakteriální efekt zesílen.Prospectively, the antibacterial multilayer coating can be further developed, because in the second layer it is possible to add other substances with antibacterial effects, such as various antibiotics or chitosan. Titanium or titanium alloy nanotubes can also serve as so-called nanocontainers for storing other biologically useful molecules, such as supporting cells, local tissue homeostasis, but also the above-mentioned additive with antibacterial effects, which enhances the antibacterial effect.

Výhody antibakteriálního vícevrstevného povlaku ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin podle tohoto technického řešení jsou zejména v účinné kombinaci antiadhezivního i antimikrobiálního efektu antibakteriálního vícevrstevného povlaku pro patogenní bakterie tvořící biofilm, kde je navíc nízká pravděpodobnost vzniku rezistence bakterií. Díky tomuto uspořádání je nízká pravděpodobnost vzniku klinicky významné argyrózy, tedyThe advantages of the antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys according to this technical solution are especially in the effective combination of antiadhesive and antimicrobial effect of antibacterial multilayer coating for pathogenic bacteria forming biofilm, where there is also low probability of bacterial resistance. Due to this arrangement, there is a low probability of developing clinically significant argyrosis, i

-2CZ 32417 Ul šedavého zbarvení kůže způsobené ukládáním solí stříbra. Jako další výhoda tohoto řešení spočívá v postupném řízeném uvolňování nanočástic stříbra do okolí ortopedického implantátu, tudíž antibakteriální efekt je prodloužen. Antibakteriální vícevrstevný povlak je vhodný použít i na povrchy s nízkou mechanickou zátěží, neboť se zvyšuje odolnost vůči tzv. „vlnám“ kloubní kapaliny, resp. tření měkkých tkání obklopujících kloub. Jsou možné i modifikace nabízející vyšší retenci antibakteriálních vrstevnatých povlaků k substrátu určených potenciálně k pokrytí fixačního povrchu ortopedického implantátu.-2GB 32417 Ul. Gray discoloration of the skin due to deposition of silver salts. Another advantage of this solution is the gradual controlled release of silver nanoparticles into the vicinity of the orthopedic implant, thus the antibacterial effect is prolonged. The antibacterial multilayer coating is suitable for use on surfaces with low mechanical load, as it increases the resistance to the so-called "waves" of joint fluid, respectively. friction of the soft tissues surrounding the joint. Modifications are also possible offering a higher retention of antibacterial layered coatings to the substrate, potentially intended to cover the fixation surface of the orthopedic implant.

Příklad uskutečněni technického řešeniExample of realization of technical solution

Antibakteriální účinnost nanočástic stříbra na nanostrukturovaných površích ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin byla testována proti bakteriálním kmenům Escherichia coli CCM 3954 a Staphylococcus aureus CCM 3953. Testování proběhlo podle normy ISO 22196 - Measurement of antibacterial activity on plastics and other non-porous surfaces. Vzorky ortopedických implantátů byly nejprve sterilizovány v autoklávu a poté inokulovány bakteriální suspenzí naředěnou fyziologickým roztokem. Inkubace probíhala při teplotě 35 °C po dobu 24 hodin. Poté byl odečten počet CFU neboli colony forming unit a přepočten na CFU/cm2. CFU se používá pro vyjádření počtu mikroorganismů ve vzorcích, označuje počet jednotek tvořících bakteriální kolonie. Antibakteriální aktivita vůči bakteriím Escherichia coli a Staphylococcus aureus byla u použité sonochemické redukce velmi vysoká.The antibacterial activity of silver nanoparticles on nanostructured surfaces of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys was tested against bacterial strains of Escherichia coli CCM 3954 and Staphylococcus aureus CCM 3953. Testing was performed according to ISO 22196 - Measurement of antibacterial activity on plastics and other non-porous surfaces. Samples of orthopedic implants were first sterilized in an autoclave and then inoculated with a bacterial suspension diluted with saline. Incubation was at 35 ° C for 24 hours. The number of CFU or colony forming unit was then subtracted and converted to CFU / cm 2 . CFU is used to express the number of microorganisms in the samples, indicating the number of units forming bacterial colonies. The antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus was very high in the sonochemical reduction used.

Povrch ortopedického implantátu z čistého titanu nebo titanových slitin musí být mechanicky upraven na výslednou drsnost Ra 0,05 nebo nižší. Následně je povrch ortopedického implantátu elektrochemicky kombinovaným potenciostaticko - potenciodynamickým postupem zpracován tak, že vznikne první vrstva, tedy souvislá tubulámí nanostruktura z oxidů titanu.The surface of an orthopedic implant made of pure titanium or titanium alloys must be mechanically treated to a final roughness Ra of 0.05 or less. Subsequently, the surface of the orthopedic implant is processed by an electrochemically combined potentiostatic - potentiodynamic procedure so that the first layer is formed, ie a continuous tubular nanostructure of titanium oxides.

Na povrch nanotrubek je navázána druhá vrstva, tedy nanočástice stříbra. K nanášení nanočástic stříbra na tubulámí nanostrukturované povrchy ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin se používá sonochemická redukce pomocí glukózy. Při této metodě se aplikuje modifikace Tollensova procesu spočívající v redukci rozpustné stříbrné komplexní soli redukčními činidlem glukózou. Po smíchání 1 ml 0,25M AgNO3, 0,25M glukózy a 0,lM NH3 je zahájena sonikace se současným přidáním 0,3 ml 0,2M NH3. Frekvence ultrazvuku je nastavena na hodnotu 20 kHz a intenzita na 200 W, doba sonikace je 5 minut. Při redukci dochází k tvorbě souvislé a homogenní druhé vrstvy nanočástic stříbra na povrchu nanotrubic první vrstvy, aniž by docházelo k agregaci nanočástic stříbra na povrchu nanotrubic či v disperzi.A second layer, i.e. silver nanoparticles, is attached to the surface of the nanotubes. Sonochemical reduction using glucose is used to deposit silver nanoparticles on tubular nanostructured surfaces of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys. In this method, a modification of the Tollens process is applied, consisting in the reduction of the soluble silver complex salt with the reducing agent glucose. After mixing 1 ml of 0.25 M AgNO 3 , 0.25 M glucose and 0.1 M NH 3 , sonication is started with the simultaneous addition of 0.3 ml of 0.2 M NH 3 . The ultrasound frequency is set to 20 kHz and the intensity to 200 W, the sonication time is 5 minutes. During the reduction, a continuous and homogeneous second layer of silver nanoparticles is formed on the surface of the nanotubes of the first layer without aggregation of the silver nanoparticles on the surface of the nanotubes or in dispersion.

Příklad 1Example 1

Povrch ortopedického implantátu z čistého titanu je mechanicky upraven na výslednou drsnost Ra 0,05. Následně je povrch ortopedického implantátu zpracován tak, že vznikne první vrstva tloušťky 150 nm, tedy souvislá tubulámí nanostruktura z oxidů titanu s vnitřním průměrem nanotrubic 60 nm a délkou nanotrubic 500 nm. Na povrch nanotrubek je navázána druhá vrstva, tedy nanočástice stříbra o velikosti 35 nm.The surface of the orthopedic implant made of pure titanium is mechanically modified to a final roughness Ra of 0.05. Subsequently, the surface of the orthopedic implant is treated to form a first layer 150 nm thick, i.e. a continuous tubular nanostructure of titanium oxides with an inner diameter of nanotubes of 60 nm and a length of nanotubes of 500 nm. A second layer, i.e. 35 nm silver nanoparticles, is bonded to the surface of the nanotubes.

Příklad 2Example 2

Povrch ortopedického implantátu z titanové slitiny TÍ6A14V ELI je mechanicky upraven na výslednou drsnost Ra 0,05. Následně je povrch ortopedického implantátu zpracován tak, že vznikne první vrstva, tedy souvislá tubulámí nanostruktura z oxidů titanu s vnitřním průměrem nanotrubic 95 nm a délkou nanotrubic 950 nm. Na povrch nanotrubek je navázána druhá vrstva, tedy nanočástice stříbra o velikosti 85 nm.The surface of the orthopedic implant made of titanium alloy Ti6A14V ELI is mechanically modified to a final roughness of Ra 0.05. Subsequently, the surface of the orthopedic implant is treated to form a first layer, i.e. a continuous tubular nanostructure of titanium oxides with an inner diameter of nanotubes of 95 nm and a length of nanotubes of 950 nm. A second layer, i.e. 85 nm silver nanoparticles, is attached to the surface of the nanotubes.

-3CZ 32417 UI-3CZ 32417 UI

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Antibakteriální vícevrstevný povlak ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin podle tohoto technického řešení lze využít zejména pro výrobu částí ortopedických implantátů, které nejsou v namáhaném kloubním spojení, ale představují potenciální ohnisko vzniku infekce, jako je například krček kyčelního kloubu, vybrané povrchy endoprotézy kolena, resp. velké segmenty tumorózních implantátů. Navržené úpravy tedy nejsou určeny k povlakování spoje mezi hlavičkou a krčkem, ani artikulačních či fixačních povrchů kloubních náhrad.The antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys according to this technical solution can be used especially for the production of parts of orthopedic implants which are not in stressed joints but represent a potential focus of infection, such as hip neck, selected surfaces of knee endoprosthesis, resp. . large segments of tumor implants. Thus, the proposed modifications are not intended to coat the joint between the head and the neck, nor the articulating or fixing surfaces of the joint replacements.

Claims (2)

NÁROKY NA OCHRANUCLAIMS FOR PROTECTION 1. Antibakteriální vícevrstevný povlak ortopedických implantátů z titanu nebo titanových slitin obsahující nanočástice stříbra, vyznačující se tím, že je tvořen první vrstvou s tubulámí nanostrukturou s vnitřním průměrem nanotrubic 50 až 100 nm a délkou nanotrubic 100 až 1000 nm z oxidů titanu uspořádanou na povrchu ortopedického implantátu a druhou vrstvou navázanou na první vrstvu, přičemž druhá vrstva zahrnuje nanočástice stříbra o velikosti 20 až 90 nm navázanými na povrch nanotrubic pro postupné uvolňování nanočástic stříbra z antibakteriálního vícevrstevného povlaku.An antibacterial multilayer coating of orthopedic implants made of titanium or titanium alloys comprising silver nanoparticles, characterized in that it consists of a first layer with a tubular nanostructure with an inner diameter of nanotubes of 50 to 100 nm and a nanotube length of 100 to 1000 nm of titanium oxides arranged on the orthopedic surface. an implant and a second layer bonded to the first layer, the second layer comprising silver nanoparticles of 20 to 90 nm in size bonded to the surface of the nanotubes to gradually release the silver nanoparticles from the antibacterial multilayer coating. 2. Antibakteriální vícevrstevný povlak podle nároku 1, vyznačující se tím, že druhá vrstva dále zahrnuje alespoň jednu další látku s antibakteriálními účinky.The antibacterial multilayer coating according to claim 1, characterized in that the second layer further comprises at least one further substance with antibacterial effects.
CZ2018-35392U 2018-09-24 2018-09-24 Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants CZ32417U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-35392U CZ32417U1 (en) 2018-09-24 2018-09-24 Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-35392U CZ32417U1 (en) 2018-09-24 2018-09-24 Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ32417U1 true CZ32417U1 (en) 2018-12-10

Family

ID=64662777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-35392U CZ32417U1 (en) 2018-09-24 2018-09-24 Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ32417U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wang et al. Surface treatment strategies to combat implant-related infection from the beginning
Romanò et al. Hyaluronic acid and its composites as a local antimicrobial/antiadhesive barrier
Ramasamy et al. Recent nanotechnology approaches for prevention and treatment of biofilm-associated infections on medical devices
Schmidt-Braekling et al. Silver-coated megaprostheses: review of the literature
Romanò et al. Antibacterial coating of implants in orthopaedics and trauma: a classification proposal in an evolving panorama
Qin et al. Antimicrobial and osteogenic properties of silver-ion-implanted stainless steel
Al Thaher et al. Nano-carrier based drug delivery systems for sustained antimicrobial agent release from orthopaedic cementous material
Tran et al. Nanomaterial‐based treatments for medical device‐associated infections
Benčina et al. The importance of antibacterial surfaces in biomedical applications
Kumar et al. Coatings on orthopedic implants to overcome present problems and challenges: A focused review
KR20130045836A (en) Biofilm resistant materials
Stavrakis et al. Controlled release of vancomycin and tigecycline from an orthopaedic implant coating prevents Staphylococcus aureus infection in an open fracture animal model
Moojen et al. Prophylaxis of infection and effects on osseointegration using a tobramycin‐periapatite coating on titanium implants—An experimental study in the rabbit
Shiels et al. Chlorhexidine-releasing implant coating on intramedullary nail reduces infection in a rat model
Belcarz et al. Biphasic mode of antibacterial action of aminoglycoside antibiotics-loaded elastic hydroxyapatite–glucan composite
Francolini et al. Biofilms, biomaterials, and device-related infections
Shevtsov et al. Protecting the skin‐implant interface with transcutaneous silver‐coated skin‐and‐bone‐integrated pylon in pig and rabbit dorsum models
Williams et al. The 5 hallmarks of biomaterials success: an emphasis on orthopaedics
Huo et al. Metal-phenolic networks assembled on TiO2 nanospikes for antimicrobial peptide deposition and osteoconductivity enhancement in orthopedic applications
Smeets et al. Biocompatibility and Osseointegration of Titanium Implants with a Silver-Doped Polysiloxane Coating: An In Vivo Pig Model.
Mott et al. Multilayering as a solution to medical device failure
CZ32417U1 (en) Antibacterial multilayer coating of titanium or titanium alloy orthopedic implants
Graziani et al. Ionized jet deposition of silver nanostructured coatings: Assessment of chemico-physical and biological behavior for application in orthopedics
Laure et al. Effect of hydroxyapatite coating and polymethylmethacrylate on stainless steel implant‐site infection with Staphylococcus epidermidis in a sheep model
Qian et al. Current Advances and Applications of Tantalum Element in Infected Bone Defects

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20181210

MK1K Utility model expired

Effective date: 20220924