ES2712548T3

ES2712548T3 - Implante biodegradable y procedimiento para fabricar el mismo

Info

Publication number: ES2712548T3
Application number: ES10767316T
Authority: ES
Inventors: Ja-Kyo Koo; Hyun-Kwang Seok; Seok-Jo Yang; Yu-Chan Kim; Sung-Youn Cho; Jong-Tack Kim
Original assignee: U&I Corp
Current assignee: U&I Corp
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2019-05-13
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: EP2422821A4; US10052405B2; JP2012524599A; TR201902105T4; JP5784005B2; EP2422821A2; US20160000964A1; WO2010123302A3; CN103830773A; WO2010123302A2; AU2010239873A1; KR20100116566A; CN102548589A; US20170128620A1; EP2422821B1; EP2422821B2; US20120035740A1

Abstract

Implante biodegradable, que comprende una aleación de magnesio representada por la fórmula química 1 siguiente que comprende sobre la base del peso total de la misma, 23% en peso o menos pero excediendo 0% en peso de Ca; de 0.76% en peso a 10% en peso de X; y un resto de Mg: Mg-Ca-X <Fórmula química 1> en el que X es Zn.

Description

DESCRIPCION

Implante biodegradable y procedimiento para fabricar el mismo.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a un implante biodegradable y a un procedimiento de fabricacion del mismo, y mas particularmente a un implante biodegradable, cuya velocidad de biodegradacion se controla facilmente, la resistencia y la fuerza interfacial con respecto al tejido oseo del mismo son elevadas, con el que la velocidad de formacion osea se incrementa, y que presenta simultaneamente una resistencia a la corrosion y unas propiedades mecanicas mejoradas, y a un procedimiento de fabricacion del mismo.

Antecedentes de la tecnica

Los materiales ffpicos utilizados en implantes que se utilizan en el tratamiento medico incluyen metal, ceramica y polfmeros. Entre los mismos, los implantes metalicos presentan unas propiedades mecanicas y una procesabilidad muy buenas. Sin embargo, los implantes metalicos son desventajosos debido a la proteccion contra tensiones, la degradacion de la imagen y la migracion del implante. Ademas, los implantes de ceramica presentan una biocompatibilidad superior en comparacion con los otros implantes. Sin embargo, los implantes ceramicos se rompen facilmente mediante un impacto externo y son diffciles de procesar. Ademas, los implantes polimericos presentan una resistencia relativamente debil en comparacion con los otros materiales de implante. Recientemente se han estado desarrollando implantes porosos que pueden acelerar la formacion de tejido oseo tras su insercion en el cuerpo humano y pueden reducir el modulo de Young para evitar la proteccion contra tensiones. Sin embargo, dichos implantes porosos presentan una resistencia mecanica baja y son debiles frente a un impacto externo. Ademas, se esta llevando a cabo actividades de investigacion y desarrollo en implantes biodegradables que no es necesario extraerlos despues de insertarlos en el cuerpo humano para lograr el proposito deseado de los mismos. El estudio de aplicaciones medicas que utilizan dicho material biodegradable comenzo ya a mediados de la decada de 1960 y se centra principalmente en el uso de poffmeros tales como poli(acidos lacticos) (PLA), poli(acido glicolico) (PGA) o un copolfmero de los mismos, incluido el PLGA. Sin embargo, los poffmeros biodegradables presentan una resistencia mecanica baja, producen acidos al descomponerse y presentan la desventaja de que es diffcil controlar su velocidad de biodegradacion y, por lo tanto, tienen aplicaciones limitadas. En particular, los poffmeros biodegradables son diffciles de aplicar a implantes ortopedicos que tienen que soportar una carga fuerte o a implantes dentales debido a las propiedades de los poffmeros que tienen una baja resistencia mecanica. Por lo tanto, se estan estudiando algunos materiales biodegradables para superar los problemas de los poffmeros biodegradables. los ejemplos ffpicos de los mismos incluyen ceramica tal como fosfato de tricalcio (TCP), materiales de combinacion de poffmero biodegradable e hidroxiapatita biodegradable (HA), etc.

Sin embargo, las propiedades mecanicas de dichos materiales no son mucho mas elevadas que las de los poffmeros biodegradables. En particular, la deficiente resistencia al impacto del material ceramico se considera muy desventajosa en un biomaterial. Ademas, la utilidad real de dichos materiales es cuestionable, dado que es diffcil controlar la velocidad de biodegradacion.

Paralelamente, los implantes biodegradables deben ser muy fuertes porque parte o la totalidad de los mismos tiene que resistir una carga cuando se usan en el cuerpo humano. A fin de garantizar una alta resistencia, un implante biodegradable se somete ademas a procesos adicionales que incluyen enfriamiento rapido, extrusion y tratamiento termico para que la estructura del implante se vuelva fina y se pueda controlar la tension residual interna. Ademas, la composicion de aleacion de un metal utilizado para un implante biodegradable debera disenarse adecuadamente cambiando los elementos constituyentes o el contenido de los mismos. Como tal, el cambio en la composicion de la aleacion se puede realizar ffpicamente ajustando las cantidades de los elementos que se anaden. A medida que aumentan las cantidades de elementos anadidos a la aleacion, se mejora su resistencia mecanica.

Se puede mencionar el documento WO2008/035948, que divulga implantes biodegradables que comprenden una aleacion de Mg que contiene bajas cantidades de Zn. Debe apreciarse que el documento WO2008/035948 no divulga la velocidad de corrosion de dicha aleacion de Mg en el cuerpo humano.

Sin embargo, cuando las cantidades de elementos anadidos aumentan, el metal para los implantes puede crear facilmente un circuito galvanico que aumenta la velocidad de corrosion atribuible a un aumento en la falta de uniformidad de la composicion del mismo y la falta de uniformidad de una estructura fina, aumentando de forma no deseada la velocidad de corrosion de los implantes. Por lo tanto, es muy diffcil disenar materiales de aleacion que tengan una resistencia elevada y una velocidad de biodegradacion reducida para su aplicacion a implantes.

Divulgacion

Problema tecnico

En consecuencia, la presente invencion se ha realizado considerando los problemas anteriores que se producen en la tecnica relacionada, y un objetivo de la presente invencion es proporcionar un implante biodegradable cuya velocidad de biodegradacion pueda controlarse.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un implante biodegradable que pueda superar los problemas de los implantes porosos convencionales, tales como una resistencia mecanica reducida y una resistencia al impacto deficiente.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un implante biodegradable cuya resistencia a la corrosion y propiedades mecanicas se hayan mejorado simultaneamente.

Otro objetivo adicional de la presente invencion es proporcionar un implante biodegradable en el que se pueda aumentar la velocidad de formacion osea, y con el paso de un penodo de tiempo predeterminado despues de la cirugfa, haya desaparecido el material metalico biodegradable cargado en los poros y haya tenido lugar un reemplazo oseo.

Solucion tecnica

Para lograr los objetivos anteriores, un aspecto de la presente invencion describe un implante biodegradable que comprende magnesio, en el que el magnesio contiene como impurezas manganeso (Mn); y una seleccionada del grupo que consiste en hierro (Fe), mquel (Ni) y mezclas de hierro (Fe) y mquel (Ni), en el que la cantidad de impurezas es de 1 parte en peso o inferior, pero excediendo las 0 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso de magnesio, y la relacion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

⁰ < - U-n-o-- s-e-le-c-c-io-n-a-d-o-- d-el-- gr-u-p-o-- q-u-e- c-o-n-s-is-te-- e-n-- hi-e-rr-o- (-F-e-),-- m-q-u-e-l- (N--i)- y--- < ⁵ mezclas de hierro (Fe) y mquel (Ni)

Ademas, otro aspecto de la presente invencion describe un procedimiento de fabricacion de un implante biodegradable, que comprende a) proporcionar magnesio que contiene como impurezas manganeso (Mn); y una seleccionada de entre el grupo que consiste en hierro (Fe), mquel (Ni) y mezclas de hierro (Fe) y mquel (Ni), en la que la cantidad de impurezas es de 1 parte en peso o inferior, pero excediendo las 0 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso de magnesio, y la relacion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

⁰ < - U-n-o-- s-e-le-c-c-io-n-a-d-o-- d-el-- gr-u-p-o-- q-u-e- c-o-n-s-is-te-- e-n-- hi-e-rr-o- (-F-e-),-- n-iq-u-e-l- (N--i)- y--- < ⁵ mezclas de hierro (Fe) y niquel (Ni)

y b) formar el magnesio.

Ademas, otro aspecto de la presente invencion proporciona un implante biodegradable, que comprende una aleacion de magnesio representada por la formula qmmica 1 siguiente que comprende sobre la base del peso total de la misma, el 23% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Ca; del 0,76% en peso al 10% en peso de X; siendo el resto Mg:

<Formula qmmica 1> Mg-Ca-X

en la que X es Zn.

Ademas, otro aspecto de la presente invencion describe un procedimiento de fabricacion de un implante biodegradable, que comprende i) proporcionar la aleacion de magnesio y ii) formar la aleacion de magnesio. Ademas, otro aspecto de la presente invencion describe un procedimiento de fabricacion de un implante biodegradable, que comprende aplicar ultrasonidos al implante biodegradable que comprende magnesio.

Ademas, otro aspecto de la presente invencion describe un implante biodegradable, que comprende, sobre la base del peso total del mismo, el 10% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de manganeso; el 1% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de hierro; siendo el resto un metal que comprende magnesio. Ademas, otro aspecto de la presente invencion describe un implante biodegradable, que comprende, sobre la base del peso total del mismo, el 90% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de oxido de magnesio (MgO); siendo el resto un metal que comprende magnesio.

Efectos ventajosos

Segun la presente invencion, un implante biodegradable puede estar presente ventajosamente durante un largo periodo de tiempo in vivo debido a que su velocidad de biodegradacion esta controlada para que sea muy baja. Tambien segun la presente invencion, en caso de que el implante biodegradable incluya una estructura porosa, se forman vasos sangumeos que pasan a traves de los poros, aumentando asf la velocidad de formacion osea y disminuyendo el modulo de Young, lo que reduce la proteccion contra el estres.

Tambien segun la presente invencion, el implante biodegradable puede presentar una resistencia mecanica y una resistencia al impacto mejoradas.

Tambien segun la presente invencion, el implante biodegradable puede mejorarse simultaneamente en terminos de resistencia a la corrosion y propiedades mecanicas.

Por lo tanto, el implante segun la presente invencion esta adaptado para su uso en reemplazos oseos o tratamiento oseos, y puede usarse para ortopedia, cuidado dental, cirugfa plastica o vasos sangumeos.

Descripcion de los dibujos

La figura 1 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion de las muestras de implantes del ejemplo 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1;

La figura 2 es un grafico que representa los resultados de la evaluacion de la resistencia mecanica de las muestras de implantes de los ejemplos 3 y 4 y el ejemplo comparativo 3 antes de la extrusion;

La figura 3 es un grafico que representa los resultados de la evaluacion de la resistencia mecanica de las muestras de implantes de los ejemplos 3 y 4 y del ejemplo comparativo 3 despues de la extrusion;

La figura 4 es un grafico que representa la velocidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion de las muestras de implantes de los ejemplos de referencia 3 y el ejemplo 4 y el ejemplo comparativo 3;

La figura 5 es un grafico que representa la velocidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion de las muestras de implantes de los ejemplos 4 a 6.

La figura 6 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion de las muestras de implantes del ejemplo de referencia 7 y los ejemplos 8 a 11 y los ejemplos comparativos 2 y 4;

La figura 7 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al contenido de Zn;

La figura 8 es una imagen de microscopio electronico que representa la superficie de la muestra de implante del ejemplo 7 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas;

La figura 9 es una imagen que representa la superficie de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas segun analizada utilizando EDS;

La figura 10 es una imagen que presenta la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 que se ha sumergido en una solucion biomimetica durante 61 horas y de la cual se ha eliminado un material de corrosion;

La figura 11 es una imagen que representa la seccion transversal de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas;

La figura 12 es una imagen ampliada de la imagen de la figura 11;

La figura 13 es una imagen de WDS (JXA-8500F, disponible de JEOL) que presenta la muestra de implante del ejemplo 7 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas;

La figura 14 es una imagen que representa la seccion transversal de la muestra de implante del ejemplo 8 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas;

La figura 15 es una imagen de WDS (JXA-8500F, disponible de JEOL) que presenta la muestra de implante del ejemplo 8 sumergida en una solucion biomimetica durante 61 horas;

La figura 16 es un grafico que representa la velocidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion en dos muestras de implantes del ejemplo 8, una de las cuales se trata con ultrasonidos y la otra no se trata con ultrasonidos y despues se sumergen en una solucion biomimetica;

La figura 17 es un grafico que representa la cantidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion en la muestra de implante del ejemplo 8 tratada con ultrasonido y despues sumergida en una solucion biomimetica;

La figura 18 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion de las muestras de implantes de los ejemplos de referencia 12 ~ 14;

La figura 19 es una imagen que representa el tamano de los granos de cristal de la muestra de implante del ejemplo de referencia 14 antes de la extrusion;

La figura 20 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion antes y despues de la extrusion de la muestra de implante del ejemplo de referencia 14; y

La figura 21 es una fotograffa que representa la hinchazon debida a la generacion de hidrogeno gaseoso en una rata en la que se ha insertado la muestra de implante del ejemplo comparativo 4.

Mejor modo

A continuacion, se proporciona una descripcion detallada de la presente invencion.

I. Implante biodegradable que contiene impurezas

Un implante biodegradable comprende magnesio (Mg), en el que el Mg contiene, como impurezas, Mn y una seleccionada de entre el grupo que consiste en Fe, Ni y mezclas de Fe y Ni, en el que la cantidad de impurezas es de 1 parte en peso o menos, pero excediendo las 0 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso de magnesio, y la proporcion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

⁰ < - U--n--o-- s-e-l-e-c--c-io--n-a--d-o-- d--e-l- g--ru--p-o--- q-u-e-- c--o-n-s--is-t-e-- e--n-- h-i-e-r-r-o-- (-F-e-)-,-- n-i-q-u--e-l- (-N--i)-- y----- < ⁵

mezclas de hierro (Fe) y niquel (Ni)

Preferentemente, la relacion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

mezclas de hierro (Fe) y niquel (Ni)

Si las impurezas satisfacen la condicion, la velocidad de biodegradacion esta controlada para que sea la mas baja posible, lo que aumenta la resistencia a la corrosion. Por lo tanto, los implantes pueden estar presentes durante un penodo de tiempo mas largo in vivo.

Cuando existe presencia de Ni y Mn entre las impurezas, el Ni provoca una reaccion alergica en el cuerpo humano y aumenta la velocidad de corrosion del Mg puro. Por lo tanto, el contenido de Ni es preferentemente de 100 ppm o inferior, y de forma mas preferida de 50 ppm o inferior.

Ademas, el Mg puede incluir ademas aluminio (Al) como impureza.

Segun la presente invencion, se puede proporcionar un implante biodegradable resultante de cargar Mg que contiene las impurezas anteriores en los poros de una estructura porosa.

Los poros de la estructura porosa tienen preferentemente un tamano de 200 ~ 500 ym, y el tamano de los poros se puede ajustar en funcion del campo de aplicacion utilizando procedimientos que se usan generalmente en la tecnica. Si el tamano de los poros se encuentra dentro del intervalo anterior, es facil permitir que los vasos sangumeos responsables del suministro de nutrientes, minerales e iones pasen a traves de los poros.

La estructura porosa puede tener una porosidad de 5 ~ 95%. La porosidad significa la relacion de volumen de poros con respecto al volumen total. En caso de que la resistencia exigida a un objetivo sea elevada, la porosidad puede disminuirse de forma que se mejore la resistencia de la estructura porosa. Por ejemplo, en caso de que una estructura porosa este fabricada de tantalio que tenga una alta resistencia o simplemente sirva para rellenar las cavidades de hueso perdido, la elevada porosidad del mismo no causa problemas.

La estructura porosa puede comprender uno o mas seleccionados de entre el grupo que consiste en un metal, una ceramica y un polfmero. En caso de que la estructura porosa este fabricada de un metal, se pueden utilizar uno o mas seleccionados del grupo que consiste en titanio o una aleacion de titanio, una aleacion de cobaltocromo y acero inoxidable. En caso de que la estructura porosa este fabricada de una ceramica, se pueden utilizar una o mas seleccionadas del grupo que consiste en fosfato de calcio, alumina, circonia y magnesia. En caso de que la estructura porosa este realizada en un polfmero, se pueden utilizar uno o mas seleccionados de entre el grupo que consiste en polietileno, poli(acidos lacticos) (PLA), poli(acido glicolico) (PGA) y un copolfmero de los mismos que puede incluir PLGA. Como tal, en caso de que la estructura porosa pueda comprender el polfmero anterior, se genera un acido que es biodegradable de forma que el pH pueda disminuir. En el caso de un compuesto polimerico en el que los poros estan llenos de Mg, el Mg puede aumentar el pH mientras se esta descomponiendo y, por lo tanto, cuando se controla la velocidad de descomposicion del pohmero y el Mg, puede esperarse un efecto adicional de ajuste arbitrario del pH in vivo.

Segun la presente invencion, el implante biodegradable puede utilizarse para ortopedia, cuidado dental, cirugfa plastica o vasos sangumeos. Espedficamente, el implante anterior se puede utilizar para un espaciador intercorporal para la columna vertebral, un relleno oseo, una placa osea, un pasador oseo, un tornillo oseo, un andamio oseo, una endoprotesis vascular y una rafz dental artificial.

II. Procedimiento de fabricacion del implante biodegradable que contiene impurezas

A continuacion se muestra una descripcion de un procedimiento para fabricar el implante biodegradable de la parte I.

El procedimiento de fabricacion del implante biodegradable comprende a) proporcionar Mg que contiene como impurezas Mn y una seleccionada del grupo que consiste en Fe, Ni y mezclas de Fe y Ni, en el que la cantidad de impurezas es de 1 parte en peso o menos, pero excediendo las 0 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso del magnesio, y la relacion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

⁰ < - U--n--o-- s-e-l-e-c--c-io--n-a--d-o-- d--e-l- g--ru--p-o--- q-u-e-- c--o-n-s--is-t-e-- e--n-- h-i-e-r-r-o-- (-F-e-)-,-- n-i-q-u--e-l- (-N--i)-- y----- < ⁵ mezclas de hierro (Fe) y niquel (Ni)

y b) formar el magnesio.

En a), el Mg se proporciona preferentemente en forma de material fundido. Espedficamente, a) se realiza fundiendo Mg en una atmosfera de gas inerte como argon (Ar) que no reacciona con Mg o al vado. Ademas, el suministro de Mg fundido en a) se puede llevar a cabo utilizando una diversidad de procesos, incluido un proceso de calentamiento por resistencia para generar calor mediante la aplicacion de electricidad a una resistencia, un proceso de calentamiento por induccion que permite que la corriente fluya en una bobina de induccion, o un proceso basado en luz o laser. Entre los procesos de fusion anteriores, es particularmente util un proceso de calentamiento por resistencia. Se prefiere que la aleacion fundida (es decir, una masa fundida) se agite de forma que las impurezas se mezclen bien cuando el Mg se funde.

Segun otra forma de realizacion de la presente invencion, en caso de que se proporcione un implante biodegradable obtenido rellenando los poros de una estructura porosa con la aleacion de Mg, a) puede incluir a-1) preparar una estructura porosa; y a-2) rellenar los poros de la estructura porosa con la aleacion de Mg.

En a-1), la estructura porosa puede comprender una seleccionada de entre el grupo que consiste en un metal, una ceramica y un polfmero.

a-1) se describe a continuacion para el caso en que la estructura porosa se prepare utilizando solo un metal. Espedficamente, un metal se prepara en forma de polvo o alambre. El polvo o alambre metalico se prepara proporcionando una preforma (una preforma verde). Como tal, la preforma se puede obtener usando un proceso de sinterizacion o un proceso de sinterizacion modificado.

La produccion de la preforma por medio de un proceso de sinterizacion es la siguiente: en primer lugar se dispone polvo o alambre metalico en un recipiente, o se presiona con una fuerza apropiada de 100 MPa o inferior para que presente una resistencia debil, despues de lo cual el metal que presenta una resistencia debil se mantiene a una temperatura de 2/10 ~ 9/10 del punto de fusion del metal, de forma que el polvo o el alambre cohesionen respectivamente, obteniendose asf una preforma que presenta resistencia mecanica.

Ademas, la produccion de la preforma por medio de un proceso de sinterizacion modificado es la siguiente: en primer lugar se dispone polvo o alambre metalico en un recipiente conductor, tal como un recipiente de grafito, y despues se aplica una corriente elevada al recipiente conductor para que el calor se genere instantaneamente en la porcion de contacto del polvo o alambre metalico, preparando asf un cuerpo sinterizado, que posteriormente se conforma dando una preforma.

a-1) se describe a continuacion para el caso en que se utilicen un metal y un polfmero para preparar la estructura porosa.

Espedficamente, se prepara un metal en forma de polvo o alambre. Posteriormente, el polvo o alambre metalico se mezcla con un polfmero y, al aumentar la temperatura, el polfmero se descompone y desaparece a baja temperatura y el polvo o alambre metalico se sinteriza a alta temperatura, obteniendose asf una preforma que presenta la resistencia mecanica adecuada. Como tales, la porosidad y la resistencia del cuerpo sinterizado estan determinadas por la temperatura de sinterizacion, la presion, la relacion entre el polfmero y el metal en la mezcla, etc., y se pueden seleccionar las condiciones adecuadas segun sea necesario. La temperatura de sinterizacion puede variar segun el tipo de material utilizado para preparar la estructura porosa, y normalmente se ajusta al nivel de aproximadamente 1/2 ~ 9/10 del punto de fusion de la estructura porosa. Aunque la sinterizacion puede tener lugar incluso en ausencia de presion, la sinterizacion puede progresar rapidamente de forma proporcional a un aumento de la presion. Sin embargo, a medida que la presion es mayor, existe la necesidad de costes adicionales que incluyen el coste del dispositivo y el coste del molde, y por lo tanto, se debe seleccionar la presion adecuada.

Ademas del procedimiento anterior, a-1 se describe a continuacion para el caso en que se usen un metal y un polfmero para preparar la estructura porosa.

Espedficamente, la superficie de un polfmero se recubre con un metal precioso, tal como oro, platino y Pd. A continuacion, el polfmero se elimina, obteniendose asf una estructura porosa metalica que presenta una mejor biocompatibilidad.

a-1) se describe a continuacion para el caso de que se usen una sal acuosa y un metal para preparar la estructura porosa.

Espedficamente, se mezclan una sal acuosa y un polvo metalico y despues se forman a alta temperatura, obteniendo asf una preforma. La sal acuosa puede incluir una o mas seleccionadas de entre el grupo que consiste en NaNO², KNO², NaNOa, NaCl, CuCl, KNO³, KCl, LiCl, KNO³; PbCh, MgCh, CaChy BaCla.

A continuacion, la preforma se prensa a una temperatura de 2/10 ~ 9/10 del punto de fusion del polvo metalico. En el transcurso del prensado, el polvo metalico se cohesiona por medio de la migracion de los atomos para formar una estructura, con la sal acuosa contenida en la misma, obteniendose asf un compuesto. Cuando el compuesto se sumerge en agua, solo puede disolverse la sal acuosa, dando como resultado una estructura porosa metalica que tiene poros. Ademas, se puede obtener una estructura metalica porosa fundiendo completamente un material metalico y luego inyectando un agente espumante para generar gas.

a-1) se describe a continuacion para el caso en que se utilicen un polfmero y un electrolito que tiene iones metalicos para preparar la estructura porosa.

Espedficamente, la superficie de un polfmero poroso se reviste con un metal utilizando un electrolito que tiene iones metalicos. Como tales, los iones metalicos no estan particularmente limitados, pero se pueden utilizar uno o mas seleccionados del grupo que consiste en Ti, Co, Cr y Zr. A continuacion, se aumenta la temperatura para eliminar el polfmero, obteniendo asf una estructura porosa metalica.

a-2) se describe a continuacion para el caso en que la estructura porosa se prepare utilizando una ceramica. Espedficamente, se mezclan granos de ceramica finos y un polfmero aglutinante. La mezcla resultante se aplica sobre la superficie de una estructura de esqueleto fabricada de un agente espumante tal como poliuretano que puede retirarse, y despues se seca, preparando de esta forma una estructura porosa. Posteriormente, cuando la temperatura aumenta, el polfmero experimenta una combustion y se elimina a una temperatura cercana a la temperatura de combustion del polfmero aglutinante. Cuando la temperatura aumenta aun mas, los granos de ceramica restantes se sinterizan mutuamente, dando como resultado una estructura porosa que tiene resistencia mecanica.

Como tales, los granos ceramicos finos pueden comprender uno o mas seleccionados del grupo que consiste en hidroxiapatita (HA), circonia y alumina.

a-1) puede ser una modificacion o una combinacion de los procedimientos anteriores para producir la estructura porosa, o puede ser un procedimiento para formar una estructura porosa que tenga diferentes porosidades en el interior y en el exterior que se aplica a algunos de los materiales heterogeneos. El ultimo procedimiento permite la produccion de una estructura porosa en la que la densidad del interior es alta porque hay pocos o ningun poro y la porosidad del exterior es alta, siendo la porosidad diferente en diferentes posiciones. Este procedimiento puede emplearse en la produccion de un implante que puede soportar una elevada tension exterior en su totalidad, mientras que induce una alta velocidad de formacion de hueso en la superficie del implante. Ademas, la produccion de la estructura porosa como anteriormente es solo una ilustracion entre una diversidad de procedimientos para producir una estructura porosa, y el alcance de la presente invencion no esta limitado por variaciones de los procedimientos para producir la estructura porosa.

a-2) puede incluir uno seleccionado de entre el grupo que consiste en sumergir la estructura porosa en una solucion de Mg fundido, permitir que una solucion de Mg fundido fluya en la estructura porosa fija de forma que los poros se llenen con la misma, y aplicar una presion externa de 1 atm o superior en los dos casos anteriores, de forma que el Mg fundido se cargue mas facilmente en los poros de la estructura porosa. Como tal, para evitar que el Mg fundido se solidifique en el transcurso de llenado de los poros con el mismo, la estructura porosa se puede calentar o se pueden eliminar una diversidad de contaminantes de la superficie para que el Mg fundido se cargue facilmente en los poros.

Ademas, a-2) puede ser de la forma siguiente: el Mg se vaporiza a alta temperatura, preferentemente a 700°C o mas, de forma que el vapor de Mg se deposite en la superficie de los poros mientras pasa a traves de los poros de la estructura porosa, llenando asf los poros de la estructura porosa con Mg.

Ademas, a-2) puede ser de la forma siguiente: una sal que contiene Mg se funde en un lfquido, despues de lo cual el Mg se adsorbe en la superficie de los poros de una estructura porosa mientras se hace pasar la estructura porosa a traves del lfquido.

Como otra modificacion, ademas de los procesos de llenado anteriores, se puede llenar con la aleacion de Mg solo una parte de los poros de la estructura porosa, en lugar de llenar todos con la misma. Espedficamente, el Mg fundido se carga en la estructura porosa, despues de lo cual se sopla gas a alta presion en la estructura porosa o la estructura porosa se hace girar o se agita antes de que el Mg se solidifique completamente. De esta forma, el Mg no solidificado se elimina de la estructura porosa y solo parte del Mg puede quedarse en los poros, obteniendose asf un compuesto en el que parte de los poros estan impregnados con Mg. En este caso, puede controlarse la tasa de carga de Mg de forma diferente en las posiciones de los poros de la estructura porosa. Como otra modificacion, la aplicacion de Mg se controla de forma que el Mg se aplique solo a la superficie del esqueleto de la estructura porosa y una parte predeterminada de los poros permanezca sin rellenar, y por lo tanto se esperan efectos adicionales, incluyendo que sea mas facil formar hueso por el Mg mientras se mantienen espacios en los que los vasos sangumeos finos necesarios para formar el hueso pueden formarse facilmente en el implante.

En el caso de un polfmero que presenta un punto de fusion inferior al del Mg, cuando se prepara en primer lugar una estructura porosa y despues los poros de la misma se llenan con Mg fundido, la estructura porosa del polfmero no puede mantener su forma. Por lo tanto, el polfmero biodegradable que presenta un polfmero y Mg se puede fabricar mezclando polvo de Mg y el polfmero a una relacion de volumen de 5:95 a 95:5, aumentando la temperatura a 150 ~ 500°C y aplicando presion en el intervalo de 1 atm a 100 atm. Las condiciones anteriores son preferidas para la fabricacion del implante biodegradable de polfmero-Mg, pero tambien se puede formar el implante biodegradable de polfmero-Mg en condiciones diferentes de las condiciones anteriores. Asf, cambiar las condiciones de fabricacion para fabricar el implante biodegradable de polfmero-Mg infringira el alcance de la presente invencion.

El procedimiento de fabricacion de la estructura porosa fabricada de metal, ceramica y polfmero, el procedimiento de llenado de los poros de la estructura porosa con aleacion de Mg y el procedimiento de fabricacion del implante biodegradable de polfmero relleno de Mg son meramente ilustrativos en la presente invencion, y el alcance de la presente invencion no se limita a los mismos.

En el procedimiento de fabricacion del implante biodegradable segun la presente invencion, b) puede formarse la aleacion de Mg fundido para controlar la velocidad de biodegradacion utilizando una o mas operaciones seleccionadas del grupo que consiste en enfriamiento, extrusion y procesamiento de metales.

El proceso de enfriamiento se puede utilizar para mejorar la resistencia mecanica de la aleacion de Mg. Espedficamente, cuando el Mg se funde en a), se puede utilizar una inmersion de un crisol que incluye Mg fundido en agua. Ademas, el Mg fundido puede enfriarse pulverizando un gas inerte tal como argon. El proceso de enfriamiento mediante pulverizacion se realiza a una velocidad mucho mayor, obteniendose asf una estructura muy fina. Sin embargo, en caso de que el Mg se moldee en estado fundido en un tamano pequeno, debe apreciarse que se forma una pluralidad de poros (parte negra) en el mismo.

El proceso de extrusion se utiliza para hacer que la estructura de Mg sea uniforme y mejorar el rendimiento mecanico. El proceso de extrusion se puede realizar a 300 ~ 450°C. Ademas, la extrusion de Mg se puede llevar a cabo a una relacion de reduccion en el area de la seccion transversal antes y despues de la extrusion (una relacion de extrusion) de 10:1 a 30:1. A medida que aumenta la relacion de extrusion, la estructura fina del material de extrusion puede devenir uniforme, y los defectos causados por el moldeo pueden eliminarse facilmente. En este caso, se prefiere aumentar la capacidad del dispositivo de extrusion.

El procesamiento de metales no esta particularmente limitado siempre que sea conocido en la tecnica. Por ejemplo, el Mg fundido puede verterse en un molde procesado para que tenga una forma cercana a la forma de un producto final y, por lo tanto, moldearse directamente, o puede prepararse dando un material intermedio tal como una varilla o una lamina y luego someterse a torneado o molido, y tambien la aleacion de Mg se puede forjar a una presion mas alta, obteniendose asf un producto final.

III. Implante biodegradable representado por Mg-Ca-X

El implante biodegradable segun la presente invencion comprende una aleacion de Mg que esta representada por la formula qmmica 1 siguiente y comprende sobre la base de su peso total, el 23% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, del 0.76% en peso al 10% en peso de X, siendo el resto Mg.

<Formula qmmica 1> Mg-Ca-X

En la formula qmmica 1, X es Zn.

Cuando la aleacion de Mg se encuentra dentro del intervalo anterior, se puede proporcionar un implante biodegradable en el que las propiedades mecanicas y la resistencia a la corrosion mejoran simultaneamente y no se producen fracturas por fragilidad.

Ademas, la aleacion de Mg comprende, sobre la base del peso total de la misma, el 23% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, el 0.76 ± 5% en peso de X, siendo el resto Mg, y mas preferentemente el 23% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, el 0.76 ± 3% en peso de X, siendo el resto Mg. Cuando se realiza con la misma velocidad de corrosion, el caso en que la cantidad de impurezas es baja es favorable por temor a que las impurezas causen efectos secundarios.

Segun la presente invencion, se puede proporcionar un implante biodegradable obtenido rellenando poros de una estructura porosa con la aleacion de Mg representada por la formula qmmica 1, que comprende, sobre la base de su peso total, menos del 23% en peso, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, del 0.76% en peso al 10% en peso de X, siendo el resto Mg.

El tamano de los poros de la estructura porosa es preferentemente de 200 ~ 500 ym. El tamano de los poros se puede ajustar dependiendo del campo de aplicacion utilizando procedimientos tfpicos de la tecnica. Cuando el tamano de los poros se encuentra dentro del intervalo anterior, es facil permitir que los vasos sangmneos responsables del suministro de nutrientes, minerales e iones pasen a traves de los poros.

La estructura porosa puede tener una porosidad del 5 ~ 95%. La porosidad es la relacion de volumen de poros con respecto al volumen total. En caso de que la resistencia exigida a un objetivo sea alta, la porosidad se reduce de forma que pueda aumentar la resistencia de la estructura porosa. Por ejemplo, el caso en el que la estructura porosa es un metal como el tantalio que tiene una alta resistencia o simplemente sirve para rellenar las cavidades del hueso perdido, su alta porosidad no causa problemas.

La estructura porosa puede estar formada por uno o mas seleccionados del grupo que consiste en un metal, una ceramica y un polfmero. El metal puede incluir uno o mas seleccionados del grupo que consiste en titanio o una aleacion de titanio, una aleacion de cromo-cobalto y acero inoxidable. La ceramica puede incluir uno o mas seleccionados del grupo que consiste en fosfato de calcio, alumina, circonia y magnesia. El polfmero puede incluir uno o mas seleccionados del grupo que consiste en polietileno, poli(acidos lacticos) (PLA), poli(acido glicolico) (PGA) y un copolfmero de los mismos, tal como PLGA. En caso de que la estructura porosa se fabrique con el polfmero anterior, se puede producir un acido biodegradable, reduciendose asf el pH. Como tal, en el caso de un compuesto polimerico que comprende poros rellenos con la aleacion de Mg, el Mg puede aumentar el pH mientras se esta descomponiendo, y por lo tanto puede esperarse un efecto adicional de ajuste arbitrario del pH in vivo por medio del control de la velocidad de descomposicion del polfmero y Mg.

El implante biodegradable segun la presente invencion se puede usar para ortopedia, cuidado dental, cirugfa plastica o vasos sangmneos. Espedficamente, el implante anterior se puede utilizar para un espaciador intercorporal para la columna vertebral, un relleno oseo, una placa osea, un pasador oseo, un tornillo oseo, un andamio oseo y una rafz dental artificial.

IV. Procedimiento de fabricacion del implante biodegradable representado por Mg-Ca-X

A continuacion se muestra una descripcion de un procedimiento para fabricar el implante biodegradable segun la presente invencion.

El implante biodegradable segun la presente invencion se fabrica: i) proporcionando una aleacion de Mg representada por la formula qmmica 1 siguiente, que comprende sobre la base de su peso total menos del 23% en peso, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, del 0.76% en peso al 10% en peso de X, y menos del 100% en peso, pero excediendo el 67% en peso, de Mg; y ii) formando la aleacion de Mg.

<Formula qmmica 1> Mg-Ca-X

En la formula qmmica 1, X es Zn.

La descripcion de la aleacion de Mg es la anterior y se omite en este caso.

i) se realiza proporcionando preferentemente la aleacion de Mg en un estado fundido. La descripcion de i) es la misma que la de a) y, por lo tanto, se omite.

Segun otra forma de realizacion de la presente invencion, en caso de que se proporcione un implante biodegradable que es resultado del llenado de los poros de una estructura porosa con la aleacion de Mg anterior, i) puede comprender i-1) preparar una estructura porosa y i-2 ) rellenar los poros de la estructura porosa con la aleacion de Mg.

La descripcion de i-1) y i-2) es la misma que la de a-1) y a-2) y, por lo tanto, se omite.

En el procedimiento de fabricacion del implante biodegradable segun la presente invencion, en ii) se puede formar la aleacion de Mg fundido para controlar la velocidad de biodegradacion utilizando una o mas operaciones seleccionadas del grupo que consiste en enfriamiento, extrusion y procesamiento de metales.

La descripcion de ii) es la misma que la de b) y, por lo tanto, se omite.

V. Procedimiento de fabricacion de implantes biodegradables mediante ultrasonido

La presente invencion proporciona un procedimiento de fabricacion de un implante biodegradable, que comprende aplicar ultrasonidos al implante biodegradable que comprende Mg. Cuando se aplica ultrasonidos al implante biodegradable que comprende Mg, la velocidad de corrosion puede aumentar in vivo, de modo que el implante puede desaparecer en un penodo de tiempo mas corto.

Se describe un implante biodegradable que comprende Mg que puede ser una estructura porosa, en el que Mg contiene como impurezas (i) Mn y (ii) una seleccionada del grupo que consiste en Fe, Ni y mezclas de Fe y Ni, en el que la cantidad de impurezas es de 1 parte en peso o menos, pero excediendo las 0 partes en peso, sobre la base de 100 partes en peso del magnesio, y la proporcion en peso de las impurezas satisface la condicion siguiente:

Manganeso (Mn)

El implante biodegradable de la invencion incluye una aleacion de Mg representada por la formula qmmica 1 siguiente, que comprende sobre la base de su peso total menos del 23% en peso, pero excediendo el 0% en peso, de Ca, del 0.76% en peso al 10% en peso de X, y menos del 100% en peso, pero excediendo el 67% en peso, de Mg.

<Formula qmmica 1> Mg-Ca-X

En la formula qmmica 1, X es Zn.

El implante biodegradable segun la presente invencion puede estar presente ventajosamente in vivo durante un largo penodo de tiempo debido a que la velocidad de biodegradacion esta controlada para que sea muy baja. Ademas, en caso de que el implante biodegradable segun la presente invencion incluya una estructura porosa, se forman vasos sangmneos que pasan a traves de los poros, aumentando asf la velocidad a la que se forma el hueso y disminuyendo el modulo de Young para reducir asf la proteccion contra el estres. Ademas, el implante biodegradable segun la presente invencion puede tener una resistencia mecanica y una resistencia al impacto mejoradas. Ademas, el implante biodegradable segun la presente invencion puede estar simultaneamente mejorado en terminos de resistencia a la corrosion y propiedades mecanicas. Por lo tanto, el implante segun la presente invencion esta adaptado para su uso en reemplazos oseos o tratamiento oseo y se puede usar en ortopedia, cuidado dental, cirugfa plastica o vasos sangumeos.

VI. Implante biodegradable que presenta un contenido de Mn controlado

El implante biodegradable descrito en la presente memoria comprende, sobre la base del peso total del mismo, el 10% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Mn; el 1% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de Fe; y del 99% en peso a menos del 100% en peso de un metal que comprende Mg. Como tal, el contenido de Mn se puede establecer en el 0.3 ~ 0.6% en peso.

En el implante biodegradable, el Fe se incluye tambien como impureza.

El implante biodegradable incluye Mn en el intervalo de contenidos anterior, que esta unido con el Fe contenido en el metal que comprende Mg, lo que disminuye la diferencia de potencial para reducir asf la corrosion galvanica. Ademas, el Fe contenido en el metal que comprende Mg esta encerrado con Mn, de forma que el contacto entre Mg y Fe se bloquea, lo que evita o reduce la corrosion.

En la presente memoria, el metal que comprende Mg puede ser Mg puro, Mg que presenta una cantidad muy pequena de impurezas, o una aleacion de Mg. Esta impureza X se puede seleccionar del grupo que consiste en circonio (Zr), molibdeno (Mo), niobio (Nb), tantalio (Ta), titanio (Ti), estroncio (Sr), cromo (Cr), manganeso (Mn), cinc (Zn), silicio (Si), fosforo (P) y mquel (Ni).

VII. Implante biodegradable que contiene oxido de magnesio

El implante biodegradable descrito en este documento comprende, sobre la base del peso total del mismo, el 90% en peso o menos, pero excediendo el 0% en peso, de oxido de magnesio (MgO); y del 10% en peso a menos del 100% en peso de un metal que comprende Mg.

Cuando esta contenido MgO en la cantidad anterior en el implante biodegradable segun la presente invencion, las propiedades de corrosion del implante biodegradable estan controladas, evitando asf que se genere hinchamiento debido al hidrogeno despues de la insercion del implante biodegradable in vivo.

Como la cantidad de MgO es mayor en el implante biodegradable segun la presente invencion, la corrosion del metal que comprende Mg puede reducirse. Sin embargo, es muy preferido que el MgO este contenido en el intervalo de cantidades anterior.

El metal que comprende Mg puede ser Mg puro, Mg que presenta una cantidad muy pequena de impurezas, o una aleacion de Mg. Esta impureza X se puede seleccionar de entre el grupo que consiste en circonio (Zr), molibdeno (Mo), niobio (Nb), tantalio (Ta), titanio (Ti), estroncio (Sr), cromo (Cr), manganeso (Mn), cinc (Zn), silicio (Si), fosforo (P) y mquel (Ni).

VIII. Implante biodegradable que presenta unas propiedades de corrosion controladas mediante extrusion El implante biodegradable segun la presente invencion puede prevenir la PCP (corrosion por picadura cristalografica preferida) causada por los granos de cristales gruesos en el mismo, utilizando extrusion. Espedficamente, cuando los granos de cristal son gruesos, la probabilidad de corrosion entre los granos de cristal es alta. El tamano de los granos cristalinos disminuye mediante extrusion, de forma que los intervalos entre los granos cristalinos se reducen, lo que evita dicha corrosion.

Como tal, la relacion de reduccion en el area de la seccion transversal antes y despues de la extrusion (la relacion de extrusion) no esta particularmente limitada siempre que sea de 2:1 o superior, pero preferentemente excede de 25:1 o de 20:1.

Modo para la invencion

Los siguientes ejemplos que se exponen a tftulo ilustrativo y no limitativo de la presente invencion, pueden proporcionar una mejor comprension de la presente invencion, que se refiere a la fabricacion de implantes biodegradables que comprenden Mg o una aleacion de Mg para controlar la velocidad de biodegradacion.

Ejemplos de referencia 1, 2 y ejemplo comparativo 1: Fabricacion de implantes biodegradables que comprenden una aleacion de Mg para controlar la velocidad de biodegradacion que comprende 1 parte en peso o menos, pero excediendo las 0 partes en peso, del total de impurezas que incluyen Mn, Fe y Ni sobre la base de l0o partes en peso de Mg, y en la que las impurezas satisfacen la condicion siguiente: 0 <{Fe Ni} / Mn < 5

Se cargaron Fe, Ni, Al, Mn y Mg en las cantidades que se muestran en la tabla 1 siguiente en un crisol con un diametro interno de 50 mm fabricado de acero inoxidable (SUS 410). Subsiguientemente, permitiendo mientras que circule gas Ar alrededor del crisol de forma que Fe, Ni, Mn, Al y Mg presentes en el crisol no entren en contacto con el aire, la temperatura del crisol se aumento a aproximadamente 700 ~ 750°C dentro de un horno de calentamiento por resistencia para que Fe, Ni, Al, Mn y Mg se fundan. El crisol se agito de forma que Fe, Ni, Al, Mn y Mg fundidos se mezclaran bien. La aleacion de Mg completamente fundida se enfrio, preparando asf una aleacion de Mg en fase solida. Tambien al enfriar, el crisol se sumergio en agua para mejorar la resistencia mecanica del Mg, por lo que la aleacion de Mg fundida se enfriara rapidamente.

La aleacion de Mg en fase solida se extruyo a 400°C en condiciones de la relacion de reduccion en el area de la seccion transversal antes y despues de la extrusion (la relacion de extrusion) se establecio en 15:1.

Tabla 1

Ejemplo de ensayo 1: Evaluacion de la velocidad de corrosion de un implante biodegradable que comprende una aleacion de Mg

Los implantes biodegradables de los ejemplos de referencia 1 y 2 y el ejemplo comparativo 1 se sumergieron en una solucion que presentaba la composicion de la tabla 2 siguiente, y de este forma se evaluo la velocidad de corrosion basandose en la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion. Los resultados se muestran en la figura 1.

Tabla 2

Haciendo referencia a la figura 1, en el ejemplo de referencia 1, el hidrogeno comenzo a aparecer despues de 50 horas, y en el ejemplo de referencia 2, el hidrogeno casi no se genero desde la inmersion inicial hasta despues de 200 horas, y por lo tanto el implante se corroyo ligeramente. Sin embargo, en el ejemplo comparativo 1, se genero hidrogeno a partir de la inmersion inicial. Por lo tanto, la velocidad de biodegradacion de los implantes biodegradables de los ejemplos de referencia 1 y 2 que satisfacen la condicion siguiente: 0 <{Fe Ni}/Mn < 5 fue mas lenta que la del ejemplo comparativo 1 que cumple la condicion siguiente: {Fe Ni}/Mn > 5

Ejemplos de referencia 3, 7, ejemplos 4 a 6 y 8 a 11 y ejemplos comparativos 2 a 5: Fabricacion de implantes biodegradables

Se cargaron Mg, Ca, Mn y Zn en las cantidades que se muestran en la tabla 3 siguiente en un crisol con un diametro interno de 50 mm realizado en acero inoxidable (SUS 410). A continuacion, mientras se permitfa que circulara gas Ar alrededor del crisol de forma que Mg, Ca, Mn y Zn presentes en el crisol no entraran en contacto con el aire, la temperatura del crisol se aumento a aproximadamente 700 ~ 750°C dentro de un horno de calentamiento por resistencia para que el Mg, Ca, y Mn se fundieran. El crisol se agito de modo que el Mg, Ca y Mn fundidos se mezclaron bien. La aleacion de Mg completamente fundida se enfrio, preparando asf una aleacion de Mg en fase solida. Tambien al enfriar, el crisol se sumergio en agua para mejorar la resistencia mecanica del Mg, por lo que la aleacion de Mg fundida se enfrio rapidamente.

La aleacion de Mg en fase solida se extruyo a 400°C en condiciones en las que la relacion de reduccion en el area de la seccion transversal antes y despues de la extrusion (la relacion de extrusion) se establecio en 15:1. Tabla 3

Ejemplo de ensayo 1: Evaluacion de la resistencia mecanica de un implante biodegradable utilizando aleacion de Mg

La figura 2 representa los resultados de la evaluacion de la resistencia mecanica del implante biodegradable antes de la extrusion, y la figura 3 representa los resultados de la evaluacion de la resistencia mecanica del implante biodegradable antes de la extrusion.

Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, antes de la extrusion, el ejemplo 3 tema un lfmite elastico de 180 Mpa, que era ligeramente inferior a 220 MPa del ejemplo comparativo 3, y tambien despues de la extrusion, el ejemplo de referencia 3 tema 280 MPa, que era ligeramente inferior a 320 MPa del ejemplo de referencia comparativo 3. Sin embargo, debido a que 280 MPa es un valor que se puede aplicar con suficiencia a productos de implantes que se someten a cargas, el implante correspondiente puede aplicarse razonablemente a los productos. Ademas, el alargamiento no alcanzo el 7 ~ 10% antes de la extrusion y se aumento a 12 ~ 16% despues de la extrusion. Esto significa que el rendimiento en terminos de soportar un impacto externo fuerte es superior.

El ejemplo 4 tema una resistencia de 170 Mpa que era inferior a 220 MPa, pero mantema 320 MPa igual a la del ejemplo comparativo 3 despues de la extrusion. El alargamiento aumento del 12% antes de la extrusion al 17% despues de la extrusion y, por lo tanto, las propiedades mecanicas eran iguales o mejores que las del ejemplo comparativo 3.

En la presente memoria, el lfmite elastico se refiere a la resistencia en el punto temporal en el que el gradiente cambia en cada grafica.

Ejemplo de ensayo 2: Evaluacion de la velocidad de corrosion de un implante biodegradable utilizando una aleacion de Mg

Los implantes biodegradables del ejemplo de referencia 3 y los ejemplos 4 a 11 y los ejemplos comparativos 3 a 6 se sumergieron en una solucion biomimetica que presenta la composicion de la tabla 2, y asf se evaluo la velocidad de corrosion basandose en la velocidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion. Esto se debe a que la velocidad de corrosion de un implante se determina tfpicamente a partir de la velocidad de evolucion del hidrogeno en la solucion biomimetica porque el hidrogeno se genera con la biodegradacion del Mg.

La figura 4 es un grafico que representa la velocidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion en el ejemplo de referencia 3 y el ejemplo 4 y el ejemplo comparativo 3. La figura 5 es un grafico que representa la velocidad de evolucion del hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion en los ejemplos 4 a 6 antes de la extrusion. La figura 6 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al tiempo de inmersion en el ejemplo de referencia 7 y los ejemplos 8 a 11 y ejemplos comparativos 2 y 4 antes de la extrusion. La figura 7 es un grafico que representa la cantidad de evolucion de hidrogeno con respecto al contenido de Zn.

Haciendo referencia a la figura 4, en el ejemplo comparativo 3, la descomposicion rapida comenzo a producirse despues de 5 horas, pero en el ejemplo de referencia 3 la descomposicion rapida comenzo a producirse despues de 17 horas. En el ejemplo 4, 30 dfas despues de la inmersion, no se produjo ninguna corrosion drastica. Por lo tanto, los implantes biodegradables segun la presente invencion mostraron una resistencia superior a la corrosion en comparacion con el ejemplo comparativo 3.

Haciendo referencia a las figuras 5 y 6 que muestran la velocidad de corrosion con respecto al contenido de Zn, la velocidad de corrosion se incremento en proporcion a un aumento en el contenido de Zn.

Haciendo referencia a la figura 7, la velocidad de corrosion con respecto al contenido de Zn se represento cuando la cantidad de evolucion de hidrogeno era de 0.5 ml/cm2 En terminos de la velocidad de corrosion, la composicion optima de la presente aleacion fue de 0.76 ± 5% y preferentemente de 0.76 ± 3%. La razon es que la zona de la velocidad de corrosion es la misma, pero el bajo contenido de Zn se considera satisfactorio suponiendo la misma velocidad de corrosion a la luz de los efectos secundarios que el Zn tiene en el cuerpo humano.

En el eje x, 0.5 designa el ejemplo de referencia 7, 0.76 designa el ejemplo 8, 1.63 designa el ejemplo 9, 3 designa el ejemplo 10, y 4.12 designa el ejemplo 11.

La figura 8 es una imagen de microscopio electronico que representa la superficie de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 sumergida en la solucion biomimetica durante 61 horas, y la figura 9 es una imagen EDS que representa la superficie de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7. La figura 10 es una imagen que representa la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 del que se ha eliminado el material de corrosion.

Haciendo referencia a las figuras 8 y 9, el material de corrosion se produjo en la superficie. Los componentes del material de corrosion se proporcionan en la tabla 4 a continuacion.

Tabla 4

Como se evidencia a partir de la tabla 4, el oxfgeno se midio como un componente del material de corrosion, a partir del cual se oxido la muestra de implante del ejemplo de referencia 7, y el fosforo y el calcio se derivaron de la solucion biomimetica. Por lo tanto, debido al material de corrosion que incluye el fosforo y el calcio, los efectos de union a los huesos podnan aumentar.

La figura 10 presenta la muestra de implante de la que se elimino el material de corrosion mostrado en las figuras 8 y 9. Los resultados del analisis de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 que no tiene material de corrosion se muestran en la tabla 5 siguiente.

Tabla 5

Haciendo referencia a la tabla 5, incluso despues de eliminar el material de corrosion, el fosforo y el calcio permanecen. De esta forma, el fosforo y el calcio derivados de la solucion biomimetica no se eliminaron facilmente.

La figura 11 es una imagen que representa la seccion transversal de la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 sumergida en la solucion biomimetica durante 61 horas, la figura 12 es una imagen ampliada de la imagen de la figura 11, y la figura 13 es una imagen de WDS (JXA-8500F, disponible de JEOL) que presenta la muestra de implante del ejemplo de referencia 7 sumergida en la solucion biomimetica de la tabla 2 durante 61 horas.

Haciendo referencia a las figuras 11 a 13, la region de la lmea brillante en Mg designa Mg²Ca, y la region de la lmea oscura designa una parte corrida. Se observo que la corrosion progresaba mientras la lmea negra penetraba gradualmente en Mg.

La figura 14 es una imagen que representa la seccion transversal de la muestra de implante del ejemplo 8 sumergida en la solucion biomimetica durante 61 horas.

La figura 15 es una imagen de WDS (JXA-8500F, disponible de JEOL) que presenta la muestra de implante del ejemplo 8 sumergida en la solucion biomimetica durante 61 horas.

Haciendo referencia a las figuras 14 y 15, Mg²Ca (Zn) se adjunto con el compuesto Mg-Ca-Zn. Cuando se aumento el contenido de Zn, Zn estaba ademas contenido en Mg²Ca.

Ejemplo de ensayo 3: Evaluacion de la velocidad de corrosion de implantes biodegradables utilizando aleacion de Mg

El Kmite elastico, la resistencia a la fractura y el alargamiento de las muestras de implantes del ejemplo de referencia 7, se midieron los ejemplos 8 a 11 y el ejemplo comparativo 2. Los resultados se muestran en la Tabla 6 siguiente.

Tabla 6

Ejemplo de ensayo 4: Evaluacion de la velocidad de corrosion al aplicar ultrasonidos a implantes biodegradables utilizando aleacion de Mg

La muestra de implante del ejemplo 8 se corto a una anchura de 9.65 cm, una longitud de 19.66 cm y un espesor de 1.18 cm, preparando asf dos muestras. Se aplico ultrasonidos a dos muestras, y despues las muestras se sumergieron en la solucion biomimetica de la tabla 2 durante 3 horas y se midio la cantidad de evolucion de hidrogeno. Los resultados se muestran en las figuras 15 y 16.

Haciendo referencia a las figuras 16 y 17, la muestra a la que se aplicaron los ultrasonidos genero una gran cantidad de hidrogeno y, por lo tanto, se corroyo mas rapidamente.

Ejemplos de referencia 12 a 14: Fabricacion de implantes biodegradables

Se cargaron Mg y Mn en las cantidades que se muestran en la tabla 7 siguiente en un crisol que tema un diametro interno de 50 mm que estaba fabricado de acero inoxidable (SUS 410). Subsiguientemente, mientras se permitfa que circulara gas Ar alrededor del crisol para que el Mg y el Mn en el crisol no entraran en contacto con el aire, la temperatura del crisol se aumento a aproximadamente 700 ~ 750°C dentro de un horno de calentamiento por resistencia, de forma que el Mg y el Mn se derritieran. El crisol se agito de forma que el Mg y el Mn fundidos se mezclaran bien. La aleacion de Mg completamente fundida se enfrio, preparando asf una aleacion de Mg en fase solida. Tambien al enfriar, el crisol se sumergio en agua para mejorar la resistencia mecanica del Mg, por lo que la aleacion de Mg fundida se enfrio rapidamente, proporcionando como resultado un implante biodegradable.

Tabla 7

Ejemplo de ensayo 5: Evaluacion de la velocidad de corrosion del implante biodegradable con respecto al contenido de Mn controlado

Las muestras de implantes de los ejemplos de referencia 12 a 14 se cortaron a una anchura de 9.65 cm, una longitud de 19.66 cm y un espesor de 1.18 cm, preparando asf dos muestras. Se aplicaron ultrasonidos a las dos muestras, despues de lo cual las muestras se sumergieron en la solucion biomimetica de la Tabla 2 durante 3 horas, y se midio la cantidad de evolucion de hidrogeno. Los resultados se muestran en la figura 18.

Haciendo referencia a la figura 18, cuando se anadio Mn en una cantidad del 1% en peso o inferior, pero excediendo el 0% en peso, la corrosion comenzo a producirse despues de 50 horas. Las propiedades de corrosion fueron las que se controlaron de forma mas eficaz cuando se anadio Mn en una cantidad del 0.5% en peso o superior.

Ejemplo de ensayo 6: Evaluacion de la velocidad de corrosion de un implante biodegradable extrudido El implante biodegradable del ejemplo de referencia 14 se extruyo a 400°C y la relacion de reduccion en el area de la seccion transversal antes y despues de la extrusion (la relacion de extrusion) se establecio en 25:1.

El implante biodegradable del ejemplo de referencia 14 antes y despues de la extrusion se sumergio en la solucion biomimetica de la tabla 2 durante 3 horas y se midio la cantidad de evolucion de hidrogeno.

La figura 19 es una imagen que representa los granos de cristal cuando el implante biodegradable del ejemplo de referencia 14 no se extruyo.

Haciendo referencia a la figura 19, tuvo lugar PCP a lo largo de los granos de cristal.

La figura 20 es un grafico que representa las propiedades de corrosion del implante biodegradable del ejemplo de referencia 14 antes y despues de la extrusion.

Haciendo referencia a la figura 20, cuando no se realizo la extrusion, las propiedades de corrosion se deterioraron.

Ejemplo de referencia 15: Fabricacion de implantes biodegradables

Se cargaron Mg y MgO en las cantidades que se muestran en la tabla 8 siguiente en un crisol con un diametro interno de 50 mm fabricado de acero inoxidable (SUS 410). A continuacion, mientras se permitfa que circulara gas Ar alrededor del crisol para que el Mg y el MgO presentes en el crisol no entraran en contacto con el aire, la temperatura del crisol se aumento a aproximadamente 700 ~ 750°C dentro de un horno de calentamiento por resistencia, de forma que el Mg y el MgO se derritieran. El crisol se agito de forma que el Mg y el MgO fundidos se mezclaran bien. La aleacion de Mg completamente fundida se enfrio, preparando asf una aleacion de Mg en fase solida. Tambien al enfriar, el crisol se sumergio en agua para mejorar la resistencia mecanica del Mg, por lo que la aleacion de Mg fundida se enfrio rapidamente, proporcionando como resultado un implante biodegradable. Tabla 8

Ejemplo de ensayo 7: Evaluacion de la cantidad de evolucion de hidrogeno del implante biodegradable que comprende MgO in vivo

Las muestras de implantes biodegradables del ejemplo de referencia 15 y el ejemplo comparativo 4 se insertaron en una rata para evaluar la cantidad de evolucion de hidrogeno in vivo.

La figura 21 es una fotograffa que representa la rata que presenta la muestra de implante biodegradable del ejemplo comparativo 4 insertada en la misma.

Haciendo referencia a la figura 21, se genero hidrogeno en la rata, causando asf hinchamiento.

Sin embargo, cuando la muestra de implante biodegradable del ejemplo 15 se inserto en la rata, no se produjo hinchamiento.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Implante biodegradable, que comprende una aleacion de magnesio representada por la formula qmmica 1 siguiente que comprende sobre la base del peso total de la misma,

23% en peso o menos pero excediendo 0% en peso de Ca;

de 0.76% en peso a 10% en peso de X;

y un resto de Mg:

Mg-Ca-X <Formula qmmica 1>

en el que X es Zn.

2. Implante biodegradable segun la reivindicacion 1, en el que la aleacion de magnesio comprende, sobre la base del peso total de la misma, de 0.76% en peso a 5% en peso de X.

3. Implante biodegradable segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la aleacion de magnesio comprende, sobre la base del peso total de la misma, de 0.76% en peso a 3% en peso de X.

4. Implante biodegradable segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la aleacion de magnesio se carga en poros de una estructura porosa.

5. Implante biodegradable segun la reivindicacion 4, en el que la estructura porosa presenta una porosidad de 5 ~ 95%.

6. Implante biodegradable segun la reivindicacion 4, en el que la estructura porosa comprende uno seleccionado de entre el grupo que consiste en un metal, una ceramica y un polfmero.

7. Implante biodegradable segun la reivindicacion 6, en el que el metal comprende uno o mas seleccionado(s) de entre el grupo que consiste en titanio o una aleacion de titanio, una aleacion de cobalto-cromo y acero inoxidable.

8. Implante biodegradable segun la reivindicacion 6, en el que la ceramica comprende uno o mas seleccionado(s) de entre el grupo que consiste en fosfato de calcio, alumina, circonia y magnesia.

9. Implante biodegradable segun la reivindicacion 6, en el que el polfmero comprende uno o mas seleccionado(s) de entre el grupo que consiste en polietileno, poli(acidos lacticos) (PLA), poli(acido glicolico) (PGA) y un copolfmero de los mismos que incluye PLG^a.

10. Implante biodegradable segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que se utiliza para uno seleccionado de entre el grupo que consiste en ortopedia, cuidado dental, cirugfa plastica y vasos sangurneos.