JP2006502762A - 感染に対して抵抗性を有する生体適合性のインプラント用酸化チタンコーティング及びその調製方法 - Google Patents
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Abstract
Description
金属イオンを含む生体適合性の酸化チタンコーティングをインプラント上に調製する方法であって、
この方法によってインプラントを調製でき、
生理的条件下でコーティング中から周囲へ金属イオンが放出され、
金属イオンがコーティング全体に均一に分散している方法が提供される。
テトラブトキシチタネート69.5gをn−ブタノール500g中に室温において溶解し、不活性ガス条件下で2時間撹拌した。その後、酢酸銅を低温飽和まで分割して添加する。上清を沈殿から回収し、コーティングとして使用する。
抗菌コーティングの作用状態を実証するために、一方では臨床的に関連のある細菌菌株(黄色ブドウ球菌:ATCC25923、MRSA27065、及び、表皮ブドウ球菌:ATCC35984、RP62a、SE183)を使用し、他方では結合組織細胞(L292、マウス繊維芽細胞)及び胎児骨芽細胞(MC3T3−E1)を使用して研究を実施した。本発明による抗菌コーティングを施したTiAl6V4プレート(直径14.5mm、厚さ1mm)を試料材料として使用した。直接比較するために、細胞と細菌について同一の細胞培養培地(培地:90%のRPMI1640(=2.05mMグルタミン含有血清)、10%FCS(ウシ胎児血清);インキュベーション:24時間、37℃、5%CO2、静置培養、暗室)中で実験した。
細胞株:MC3T3−E1(マウス骨芽細胞)
L292(マウス繊維芽細胞)
24ウェル培養皿(ポリスチレン製)
接種:12万個/ml及びウェル、1gフェイズ(phase)、継代6回
細胞増殖:37℃の震盪インキュベーター中で8分間のトリプシン処理(トリプシンEDTA300μl)、酵素反応は培地700μlにより停止させる。
細菌株(ATCC25923、MRSA27065、ATCC35984、RP62a、SE183)
全ての実験は細胞についての試験と同様に実施した。
接種:10万個/ml及びウェル
銅−キセロゲル:例1として、本発明により銅含有酸化チタンコーティングを一層施したTiAl6V4
(銅−キセロゲル)二層:本発明により銅含有酸化チタンコーティングを二層施したTiAl6V4
キセロゲル:銅を添加した純粋な酸化チタンコーティング
銅−キセロゲル:例1として、本発明により銅含有酸化チタンコーティングを一層施したTiAl6V4
(銅−キセロゲル)二層:本発明により銅含有酸化チタンコーティングを二層施したTiAl6V4
キセロゲル:銅を添加した純粋な酸化チタンコーティング
PS:コントロールとしてのポリスチレン
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Claims (28)
- インプラント上に酸化チタンコーティングを調製する方法であって、
以下の段階:
a)有機溶媒、有機金属性の酸化チタン前駆物質、並びに、任意に水及び/又は酸を含む調製物に、金属塩及び/又は有機金属化合物を添加して、調製物中で金属イオンを均一に分散させる段階;
b)a)で調製した調製物をインプラント上に塗布する段階;並びに、
c)前記で塗布したコーティングを乾燥させる段階:
を含む
ことを特徴とする方法。 - 前記段階c)の後、100〜1000℃で加熱する
ことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記インプラントは、金属製、合金製、ガラス製、セラミック製、プラスチック製及び複合材料製インプラント、又は、骨インプラントである
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - 前記インプラントは、カテーテル、骨接合プレート、体内プロテーゼ、外部フィクサツール、内部フィクサツール、釘、ねじ及び/又はワイヤー、心臓弁、人工血管又はシャント、美顔手術/形成外科手術用インプラント、人工中耳並びに歯科インプラントである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 金属製インプラントの場合の前記金属は、チタン、鋼、鉄、及び/又は、鋼と鉄とチタンを含む合金、及び/又は、CoCrである
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。 - 前記合金は、チタン合金、好ましくはTiAl6V4若しくはTiAl6Nb7、CoCr合金、又は、骨接合用鋼、好ましくはAISI316Lである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記プラスチックは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリシロキサン、ポリシロキサンエラストマー、ポリエーテルエーテルケトン及び/又はポリスルホンである
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 有機溶媒としては、炭素数2〜8の鎖長の直鎖若しくは分岐アルコール、又は、環状、芳香族若しくは複素環式芳香族炭化水素若しくはその誘導体を使用する
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 - 有機金属性の酸化チタン前駆物質は、酸素結合で結合した直鎖又は分岐アルキル基及び/又はアルケニル基を有する四配位チタンであって、前記アルキル基及び/又はアルケニル基は好ましくは炭素数2〜5の鎖長であって、O原子及び/又はN原子を置換により又は鎖中に有することができる
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 酸としては硝酸、塩酸、硫酸、リン酸、有機酸又はこれらの混合物を使用する
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 金属塩及び/又は有機金属化合物は、一価〜四価の金属イオン、好ましくは亜鉛イオン、水銀イオン、バナジウムイオン、アルミニウムイオン、チタンイオン、クロミウムイオン、カドミウムイオン、スズイオン、鉛イオン、ニッケルイオン及び/又はコバルトイオン、より好ましくはカルシウムイオン、マグネシウムイオン、銅イオン、亜鉛イオン及び/又は銀イオンを有する
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記段階a)における金属イオン濃度は、塗布して乾燥させ、任意に加熱したコーティング中の金属イオン濃度が1〜20重量%、好ましくは5〜15重量%、更に好ましくは10〜12重量%となるように選択する
ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。 - 前記塗布は、ディップコーティング、スピンコーティング、ブレードコーティング、印刷又はスプレーによって実施する
ことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。 - 前記段階a)の調製物を、乾燥させて任意に加熱した後のコーティング一層の厚さが50〜1000nm、好ましくは50〜200nm、より好ましくは130〜170nm、最も好ましくは約150nmとなるような厚さで塗布する
ことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。 - 前記段階a)の調製物をゾル状で塗布し、金属塩及び/又は有機金属化合物が均一に分散及び溶解している前記ゾルは、塗布中又は塗布後に、金属イオンが均一に分散及び溶解しているゲルへと変形する
ことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。 - 請求項1の段階a)〜c)を一回又は数回繰り返して、一層以上の酸化チタンコーティングをインプラント上に調製し、各コーティングは前記段階c)の後に100〜1000℃で任意に加熱することができる
ことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。 - 前記金属イオン濃度が前記段階a)において異なっていて、これによって、元々のコーティング中、及び、塗布して乾燥させ、任意に加熱した一層以上のコーティング中の金属イオン濃度が異なっている
ことを特徴とする請求項16に記載の方法。 - 前記金属イオン濃度が前記段階a)において異なっていて、これによって、元々のコーティング中、及び、塗布して乾燥させ、任意に加熱した一層以上のコーティング中の金属イオン濃度が、インプラントに近接する内側のコーティングから外側に向かうにつれて減少していく
ことを特徴とする請求項16又は17に記載の方法。 - 前記段階c)において塗布したコーティングの乾燥を、超臨界条件下で実施する
ことを特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。 - 塗布した各コーティングは、異なる金属イオンを有している
ことを特徴とする請求項16〜19のいずれか1項に記載の方法。 - 酸化チタンコーティングを有するインプラントであって、
請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法によって調製できる
ことを特徴とするインプラント。 - コーティング中で得られる金属イオンは、生理的条件下においてコーティング中から周囲の媒体中へ溶出できる
ことを特徴とする請求項21に記載のインプラント。 - 各酸化チタンコーティング一層の厚さが、50〜1000nm、好ましくは50〜200nm、より好ましくは130〜170nm、最も好ましくは約150nmである
ことを特徴とする請求項21又は22に記載のインプラント。 - 前記金属イオンは、各酸化チタンコーティング中に均一に分散している
ことを特徴とする請求項21〜23のいずれか1項に記載のインプラント。 - 酸化チタンコーティング中に含まれる金属イオン濃度は、前記コーティングが最初に抗菌効果を有し、かつ、調節可能な時間の後に生体に適合するような濃度である
ことを特徴とする請求項21〜24のいずれか1項に記載のインプラント。 - 酸化チタンコーティング中の金属イオン濃度は、1〜20重量%、好ましくは5〜15重量%、更に好ましくは10〜12重量%である
ことを特徴とする請求項21〜25のいずれか1項に記載のインプラント。 - 酸化チタンコーティング中に含まれる金属イオンは、銅イオン及び/又は銀イオンである
ことを特徴とする請求項21〜26のいずれか1項に記載のインプラント。 - 患者に移植するための請求項21〜27のいずれか1項に記載のインプラントの使用。
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