HU212180B - Eljárás titánból vagy titánötvözetből álló implantátumok előállítására - Google Patents

Abstract

Eljárás titánból vagy titán-ötvözetből álló implantátumok előállítására, melyet úgy végeznek, hogy a titánvagy titán-ötvözet felületének porozítását mechanikai vagy kémiai úton megnövelik, a kapott porózus felületet elektrolitikusan vagy oxigénnel oxidálják, majd az oxidrétegbe elektrolitikusan Ca2+ és H+ ionokat visznek be.

Description

A találmány tárgya eljárás titánból vagy titán-ötvözetből álló implantátumok előállítására.

A titánból vagy titán-ötvözetből álló implantátumokat például fogpótlásnál, továbbá csípőízületek helyettesítésére alkalmazzák.

Az említett céloknak megfelelő implantátumokat eddig úgy állították elő, hogy a titán vagy titán-ötvözet felületére apatitot vittek fel. Az így előállított implantátum nem épül azonban be megfelelő szilárdsággal a csontba, kötőszövetesen heged, és ezért egy idő után a kötésszilárdság csökken, a beépített implantátum kilazul.

Ugyancsak állítottak elő titánból vgy titán-ötvözetből álló implantátumokat úgy, hogy ezeknek a felületén oxidálással oxidréteget hoztak létre [B. Kasemo, Biocompatibility of Titanium Implants: Surface Science aspects, J. of Prothetic Dentistry, 49. 832-837 (1983), és C. Dahlin, L. Sennerby, U. Lekholm and A. Linde, Generálion of new boné around titanium implants using a membráné technique: an experimental study in rabbits, Int. J. Órai. Maxillofac Implants, 4(1), 19-25 (1989)], és az így előállított implantátumot ültették be a szervezetbe. Bizonyos idő eltelte után végzett vizsgálatok alapján kiderült, hogy az oxidrétegben a Ca²⁺ és H⁺ ionok feldúsultak, emellett különböző, a szervezet számára fontos nyomelemek is megjelentek az implantátum oxidrétegében. Ez azt jelenti, hogy a beültetett anyag a szervezetből vonta el a szervezet számára fontos Ca²⁺-iont valamint a nyomelemeket, így alkalmazása hátrányos az élő szervezetre.

A találmányunk céljául tűztük ki az ismert megoldások hátrányainak kiküszöbölését, és olyan, titánból vagy titán-ötvözetből álló implantátum előállítási eljárásának a kidolgozását, amely az élő szervezetben hosszabb időn át (például fogpótlásnál legalább 2 év) megmarad. Ennek elősegítésére a találmányunk szerint a titán vagy titán-ötvözeten kialakított oxidrétegbe Ca²⁺-ionokat viszünk be, hogy megakadályozzuk ezeknek a csontból való elvonását, és így a kötés szilárdságát növeljük.

A találmányunk szerint ezt a célt úgy érjük el, hogy a titán- vagy titán-ötvözet felületének porozitását mechanikai vagy kémiai úton megnöveljük, a kapott porózus felületet elektrolitikusan vagy oxigénnel oxidáljuk, majd az oxidrétegbe elektrolitikusan Ca²⁺ és H⁺ ionokat viszünk be.

A titán vagy a titán-ötvözet felületi porozitásának növelését végezhetjük például nagy mechanikai szilárdságú pornak a titán vagy titán-ötvözet felületére való ráfúvásával mechanikai úton. A felület megnövelését elérhetjük kémiai úton is, ekkor az említett felületeket savas, így például salétromsavas és hidrogén-fluoridot tartalmazó oldattal történő kezelésnek vetjük alá.

A kialakított porózus felületet ezután oxidáljuk. Az oxidációt végezhetjük elektrolitikus úton szobahőmérsékleten. vagy pedig magasabb hőmérsékleten, ekkor gázfázisú hidrogén-fluoridot vagy tömény vizes hidrogén-fluorid-oldatot használunk. Az elektroliúkus oxidációt úgy végezzük, hogy a titánnak csak alacsony oxidációs fokú (TiO₂-nél alacsonyabb oxidációs fokú) oxidjai keletkezzenek. Az oxidáció eredményeképpen a titán vagy titán-ötvözet felületén titán-fluorid keletkezik. Ezt hidrolizáljuk, így titán-oxidok jönnek létre a titán vagy titán-ötvözet felületén.

Ezt követően katódként az előzőek szerint előállított, oxidréteggel rendelkező titánt vagy titán-ötvözetet, anódként pedig fém-titánt alkalmazva az elektródok között vizes kalcium-klorid-oldatot elektrolizálunk. A kalcium-klorid oldat koncentrációját attól függően választjuk meg, hogy az implantátum közvetlenül csontba vagy izomszövetbe kerül beültetésre. így alkalmazhatunk 0,01 m koncentrációjú kalcium-kloridoldatot is. A kalcium-klorid oldat koncentrációjának felső határát az elektrolízisnél alkalmazott hőmérséklet határozza meg. így a kialakított oxidrétegbe Ca²⁺-ionok és emellett H⁺ ionok diffundálnak be. Amennyiben az implantátum felületén feleslegben lenne Ca²⁺-ion, ezt savas oldással távolítjuk el.

Találmányunkat a következőkben példákkal mutatjuk be.

1. példa

A mechanikai megmunkálással készített, 3 cm² felületű, átlagosan 50 pm szemcseméretű titán implantátum szemcsehatárai salétromsavra nézve 10 tömeg%-os, és hidrogén-fluoridra nézve 5 tömeg%-os vizes oldattal kimaratjuk. Ezután az implantátumot nyomokban fluorionokat tartalmazó 0,05 m koncentrációjú kalcium-klorid oldatba helyezzük, és titán elektródok anódosan oxidáljuk mintegy 10 A/dm² áramsűrűséggel a fluroid-tartalomtól függően 10 percig, az elektrolit állandó áramoltatása közben. Ezután az elektródok polaritását megcseréljük, majd szobahőmérsékleten végzett újabb 10 A/dm² áramsűrűségű elektrolízissel Ca²⁺-ionokat viszünk be az oxidrétegbe. Az implantátum felületére tapadt Ca²⁺-ionokat 0,2 m ecetsav-oldattal távolítjuk el.

2. példa

A mechanikai megmunkálással készített, 10 cm² felületű, átlagosan 50 pm szemcseméretű titán implantátum szemcsehatáraí salétromsavra nézve 10 tömeg%-os, és hidrogén-fluoridra nézve 5 tömeg%-os vizes oldattal kimaratjuk. Ezután az implantátumot tömény vizes hidrogén-fluorid-oldatba helyezzük 20-25 másodpercre. Ezt követően az implantátumot az oldatból kivesszük, és vízgőzzel telített levegőben vagy nedves oxigénlégkörben 500 °C hőmérsékleten alacsony oxidációs fokú titán-oxidokká bontjuk el. Ezután titán elektródák között elektrolízist végzünk 10 A/dm² áramsűrűséggel 0,05 m kalciumklorid-oldatban szobahőmérsékleten, és így visszük be oxidrétegbe a Ca²⁺-ionokat. Az implantátum felületére tapadt Ca²⁺-ionokat szükség szerint eltávolítjuk.

3. példa

Az 1. példában leírtak szerint dolgozunk, azzal az eltéréssel, hogy kalcium-klorid-oldat elektrolízise során 0,5 m kalcium-klorid-oldatot használunk, és az elektrolízist 100 ’C hőmérsékleten végezzük.

4. példa

A 2. példában leírtak szerint dolgozunk, azzal az

HU 212 180 Β eltéréssel, hogy a kalcium-klorid oldat elektrolízise során 1 m kalcium-klorid-oldatot használunk, és az elektrolízist 100 ’C hőmérsékleten végezzük.

A Ca²⁺-ionok bevitelét végezhetjük magasabb hőmérsékleten is, ez a hőmérséklet bármilyen magas lehet, feltéve, hogy a titán vagy titán-ötvözet implantátum mechanikai szilárdsága ezen a hőmérsékleten nem csökken.

Az 1. és 2. példa szerinti implantátumot például fogínybe, a 3. és 4. példa szerinti implantátumot pedig állkapocsba ültethetjük be.

Claims (4)

1. Eljárás titánból vagy titán-ötvözetből álló implantátumok előállítására, azzal jellemezve, hogy a titánvagy titán-ötvözet felületének porozitását mechanikai vagy kémiai úton megnöveljük, a kapott porózus felületet elektrolitikusan vagy oxigénnel oxidáljuk, majd az oxidrétegbe elektrolitikusan Ca²⁺ és H⁺ ionokat vi5 szünk be.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a titán vagy titán-ötvözet felületét a porozitás megnövelése céljából savasan kezeljük.

3. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, 10 hogy a felület kezeléshez salétromsavat és hidrogénfluoridot alkalmazunk.

4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálást tömény vizes hidrogén-fluorid-oldattal végezzük.

15 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxidálást elektrolitikusan végezzük.