JP2005533551A - インプラントおよびインプラント表面を処理するための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
& Maxillofacial Implants,Vol 16,No 2(2001)中に記載されている。
、D M EspositoによってTitanium in Medicine, Material Science,Surface Science,Engineering, Biological Responses and Medical Application,Springer−Verlag(2001)の836〜837ページに記載されている。
さらにまた、酸化チタンの結晶性は酸化物の層の厚さが増大するにつれ大きくなる。従って、酸化物層をより厚くすることによりインプラント表面を粗くすることができる。
of Material Science: Materials in Medicine,6(1995), pp 749−753 によると、表面の酸化チタン層を反応しそして酸素に結合したチタンと置き換わりフッ化チタン化合物を生成すると想定される。生体において、組織液体中の燐酸塩の酸素は酸化物層中のフッ化物と置換され、次いで燐酸塩はチタン表面に共有結合的に結合されていくであろう。これによって、骨中の燐酸塩がチタンインプラントに結合される骨形成が誘発されるであろう。さらにまた、放出されたフッ化物はこの反応を触媒しそしてフッ化物化されたヒドロキシアパタイトおよびフルオロアパタイトの周囲の骨における生成を誘発する。
さを有する細孔からなるミクロ粗さを含む。
ある。最高であるとされうるいくつかの点が同一水準にあるなら、細孔に最も近接する点を選定すべきである。『ピーク』の幅が極めて広いなら(つまり表面が明確なピークを欠くように思われるなら)、表面は、その上に散らばる細孔(上記のミクロ粗さを形成する)間に本質的に平坦な表面プロフィールを有するということができる。この場合、細孔直径は、表面プロフィールが、本質的に平坦な表面プロフィールから外れ始め、この細孔を形作る点の間の距離である。これは図1に示す上記の定義と合致する。
インプラント表面少なくとも一部分上にフッ素および/またはフッ化物を付与すること、そして
≦250の二乗平均平方根(Rqおよび/またはSq)を有するそして/または≦1μmの細孔直径および≦500nmの細孔深さを有する細孔を含むミクロ粗さをインプラント表面上に与えること
を包含するものと表現することもできる。
プラント例えばセラミック、プラスチック、または複合材料に施された金属表面であってよいであろう。さらにまた、金属インプラント表面は、部分的に金属のインプラントの一部分であってもよく、これによって部分的に金属のインプラント表面が与えられる。
−フッ素および/またはフッ化物を含むプラズマ例えばCHF3−プラズマを使用するプラズマ付着、
−フッ素および/またはフッ化物が関与する電気化学処理、例えばフッ素および/またはフッ化物を含む電解質中での陽極酸化、
−フッ素および/またはフッ化物を含む水性のおよび/または非水性の溶液、例えばNaFのようなフッ化物塩を溶解して含む溶液またはHF(aq)での処理、
−イオンインプラント化、または
−これらの方法の任意の組み合わせなど
を用いてインプラント表面上に付与することができる。
まり所望の結果を得るためには、24±1℃でエッチングするためにここに示す時間より短いエッチング期間が必要である。従って、24±1℃より低い温度を用いるなら、所望の結果を得るためには24±1℃でのエッチングのためにより長い期間が必要である。
試料の調製
商業的純度(c.p.)のチタンの外科用インプラントを使用した。
各々のインプラントをEcosolve(登録商標)(70〜100%のエチル−2−ヒドロキシプロピオネート)中で5分、その後エタノール(70%)中で5分超音波で脱気した。
その後、インプラントのいくつかを二酸化チタン粒子によってブラスチングした。二酸化チタンの2つの異なる粒子寸法範囲つまり6.8〜90μm(細かい=F)および106〜180μm(粗い=C)を用いた。しかしながら、180〜300μmのようなさらに粗い粒子寸法もまた使用できる。
次いで、ブラスチングされたインプラントを脱イオン水中で超音波によって2×5分、そしてエタノール中で2×5分リンスして、残留するすべてのブラスチング粒子を除去した。
a)対照インプラント
上記に従ってクリーニングされたブラスチングされていないおよびブラスチングされたインプラント(FおよびC)を以下に述べる検討のための対照物として用意した。
上記に従ってクリーニングされたブラスチングされていないおよびブラスチングされたインプラント(FおよびC)を室温(約24±1℃)で90秒0.1MのHF(aq)中に浸漬した。この処理期間に際してH2(g)は生成せず、従って、エッチングは起きなかった。
その後、インプラントを脱イオン水中に20秒浸漬し、その後に乾燥した。
上記に従ってクリーニングされたブラスチングされていないおよびブラスチングされたインプラント(FおよびC)をエタノール(99.5%)中に2秒そして脱イオン水中に5秒浸漬した。
その後、本発明に従ってインプラントを室温(約24±1℃)で40±5秒のエッチング期間にわたって0.1MのHF(aq)の撹拌された溶液中に浸漬した。次に表面の面積の約80〜90%をエッチングすることによりミクロ粗さを付与した。しかしながら、ブラスチングされていないインプラントの場合、エッチング過程はブラスチングされたインプラントより緩慢であることが示されているので、これらのインプラントは似た程度のエッチングを行うのに、60±5秒のようにより長い時間にわたってエッチングされるのが好ましい。エッチング期間は、インプラント表面でのH2(g)の最初の気泡の形成から測った。インプラント表面のエッチングは、酸が純粋なチタンと直接接触する時、つまりチタン表面を覆う酸化チタンが除去される時に開始する。
その後インプラントを撹拌された脱イオン水中に20秒浸漬した。
インプラントをエタノール(20%)中で3分、そして脱イオン水中で4分超音波によってリンスした。
次いでインプラントをエタノール(99.5%)中で5秒リンスし、拭き、そして乾燥した。
この方法によって処理したインプラントは実施例1と称する。
上記に従ってクリーニングされたブラスチングされていないおよびブラスチングされたインプラント(FおよびC)をエタノール(99.5%)中に2秒そして脱イオン水中に5秒浸漬した。
その後、本発明に従ってインプラントを室温(約24±1℃)で40±5秒のエッチング期間にわたって0.1MのHF(aq)の溶液中に撹拌しつつ浸漬した。次に表面の面積の約80〜90%をエッチングすることによりミクロ粗さを付与した。上記に説明した理由から、ブラスチングされていないインプラントのいくつかを60±5秒にわたってエッチングした(これらの試料はAFM測定のためのみに使用した)。エッチング期間は、インプラント表面でのH2(g)の最初の気泡の形成から測った。
次にインプラントを拭きそして乾燥した。
この方法に従って処理するインプラントは実施例2と称する。
上記の方法に従って処理されるインプラント表面を、Biomaterials 23
(2002)の2201〜2209ページにH J,Ronald、およびJ E Ellingsenによって記載されている引っ張り試験を用いて生体内で評価した。
次いでインプラントコインを7週間試験1の下におき、そして試験2の下に8週間おいた。
試験1では18頭のウサギをそして試験2では20頭のウサギを使用した。
上記に開示した本発明の方法によって処理されたインプラントの表面の特性を、X線光電子分光法(XPS)、原子間力顕微鏡法(AFM)、走査電子顕微鏡法(SEM)、および飛行時間型2次イオン質量分析法(TOF−SIMS)を用いて評価した。表面粗さ、フッ素および/またはフッ化物の平均原子濃度、およびインプラント表面上のおよび酸化物層を通じてのフッ素および/またはフッ化物の分布を評価した。
l Electronics、米国)およびアルゴンスパッタリングを使用した。
いないインプラントを、フッ素および/またはフッ化物の酸化チタン層にわたる分布について評価した。
処理されていず、粗くブラスチングされた(C)対照用インプラント表面を図2(倍率、×500および×10000)に示す。
フッ素および/またはフッ化物が含められている酸化チタンの反応性を示すために、以下の実験を実施した。
Claims (27)
- インプラント表面の少なくとも一部分上にフッ素および/またはフッ化物を付与し、そして
二乗平均平方根粗さ(Rqおよび/またはSq)≦250nmを有するミクロ粗さを与える
ことを包含することを特徴とする、骨組織中へのインプラント化を意図したインプラント表面を処理する方法。 - インプラント表面の少なくとも一部分上にフッ素および/またはフッ化物を付与し、そして
≦1μmの細孔直径および≦500nmの細孔深さを有する細孔を含むミクロ粗さをnmの二乗平均平方根粗さを与える
ことを包含することを特徴とする、骨組織中へのインプラント化を意図したインプラント表面を処理する方法。 - 細孔直径が50nm〜1μmの範囲にありまた細孔深さが50〜500nmの範囲にある請求項2に記載の方法。
- 二乗平均平方根粗さ(Rqおよび/またはSq)≦250nmが与えられる請求項2または3に記載の方法。
- フッ素および/またはフッ化物の平均原子濃度少なくとも0.2at%が与えられる請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- フッ素および/またはフッ化物の平均原子濃度が0.4〜7at%の範囲にある請求項5に記載の方法。
- インプラント表面が金属インプラント表面である請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 金属インプラント表面を弗化水素酸の水溶液で処理することによりフッ素および/またはフッ化物が付与されそしてミクロ粗さが与えられる請求項7に記載の方法。
- フッ水素酸の濃度が0.5Mより低い請求項8に記載の方法。
- 金属インプラント表面が室温で180秒までのエッチング時間にわたって処理される請求項9に記載の方法。
- フッ水素酸の濃度が0.1Mでありそして室温でのエッチング時間が60秒までである請求項10に記載の方法。
- フッ素および/またはフッ化物を付与する前そしてミクロ粗さを与える前にインプラント表面上にマクロ粗さを与えることをさらに包含する請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- マクロ粗さがインプラント表面をブラスチングすることにより与えられる請求項12に記載の方法。
- 金属インプラント表面が商業的純度のチタンまたはチタン合金からできている請求項7
〜13のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法によって少なくとも一部分が処理されているインプラント表面を有する、骨組織内へのインプラント化のためのインプラント。
- インプラント表面の少なくとも一部分が、フッ素および/またはフッ化物を含み、また二乗平均平方根粗さ(Rqおよび/またはSq)≦250nmであるミクロ粗さを有することを特徴とするインプラント表面を有する、骨組織内にインプラント化するためのインプラント。
- インプラント表面の少なくとも一部分が、フッ素および/またはフッ化物を含み、また≦1μmの細孔直径および≦500nmの細孔深さをもつ細孔を含むミクロ粗さを有することを特徴とするインプラント表面を有する、骨組織内にインプラント化するためのインプラント。
- 細孔直径が50nm〜1μmの範囲にありそして細孔深さが50〜500nmの範囲にある請求項17に記載のインプラント。
- ミクロ粗さが二乗平均平方根粗さ(Rqおよび/またはSq)≦250nmを有する請求項17または18に記載のインプラント。
- ミクロ粗さが、細孔深さの半分におけるピーク幅が細孔直径の15〜150%であるピークを含む請求項16〜19のいずれか1項に記載のインプラント。
- インプラント表面の少なくとも一部分がフッ素および/またはフッ化物少なくとも0.2at%の平均原子濃度を有する請求項16〜20のいずれか1項に記載のインプラント。
- フッ素および/またはフッ化物の平均原子濃度が0.4〜7at%の範囲にある請求項21に記載のインプラント。
- インプラント表面がマクロ粗さをさらに有する請求項16〜22のいずれか1項に記載のインプラント。
- インプラントが金属インプラントである請求項16〜23のいずれか1項に記載のインプラント。
- 金属インプラントが商業的純度のチタンまたはチタン合金からできている請求項24に記載のインプラント。
- インプラントが歯科インプラントである請求項16〜25のいずれか1項に記載のインプラント。
- インプラントが整形外科インプラントである請求項16〜25のいずれか1項に記載のインプラント。
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