KR20200056462A - 증가된 분해 속도를 갖는 fe-mn 흡수성 임플란트 합금 - Google Patents

증가된 분해 속도를 갖는 fe-mn 흡수성 임플란트 합금 Download PDF

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KR20200056462A
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Abstract

본 발명은 적어도 50중량% 철, 적어도 25중량% 망간, 및 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 의료용 임플란트에 사용하기에 적합한 생분해성 합금에 관한 것이고, 여기서 생분해성 합금은 비자성이다. 본 발명은 또한 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법을 제공한다.

Description

증가된 분해 속도를 갖는 FE-MN 흡수성 임플란트 합금
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2017년 10월 6 일에 출원된 미국 가출원 제62/569,228호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 생분해성 Fe-Mn 합금에 관한 것이다.
발명의 배경
다른 합금 원소를 갖거나 갖지 않는 철, 마그네슘, 또는 아연 기초의 금속이 흡수성 금속 임플란트의 제조에 대해 평가되어 왔다. 흡수성 금속 임플란트는 일정 기간 동안에 걸쳐 발생하는 부식 반응의 결과로서 체내에서 분해되도록 설계된다. 분해 생성물은 체내에서 국소 또는 전신 축적 없이 운반되고 제거되어야 한다. 임플란트 분해 속도는 지정된 기간 동안 기능을 달성하는 데 필요한 기계적 무결성 수준과 균형을 이루어야 한다.
흡수성 Fe-Mn 합금은 심혈관 적용을 위해 수년에 걸쳐 광범하게 연구되어 왔다. Liu 및 Zheng(Acta Biomater., 7, 1407-1420 (2011))에 의한 연구는 이원 합금 FeS 분해 속도가 순수한 철의 분해 속도와 근접함을 조사했고 이는 Fe-Mn 합금에 비해 개선되지 않음을 나타낸다. Liu 및 Zheng에 의해 조사된 FeS 이원 합금은 Mn을 함유하지 않았다. 다른 연구에서는 완전히 비자성인 미세구조를 제공하기 위해 최소 25% 망간 첨가가 필요함이 밝혀졌다 (Hermawan, H., Metallic Biodegradable Coronary Stent: Materials Development in Biodegradable Metals From Concept to Applications, Chapter 4, Springer, 43-44 (2012)). 비자성 임플란트 미세구조는 자기 공명 영상 (MRI) 절차에 환자 노출을 허용하기 위해 필요하다.
경량 심혈관 스텐트는 일반적으로 복잡한 관형 벽 패턴을 포함하도록 기계 가공되거나 레이저 절단된 이음매 없는 관으로부터 제작된다. 스텐트의 외경은 전형적으로 < 2.0 mm이며 일반적으로 카테터에 의해 소동맥 또는 대동맥으로 삽입된다 (Hermawan, H., Biodegradable Metals for Cardiovascular Applications, in Biodegradable Metals from Concept to Applications, Chapter 3, Springer, 23-24 (2012)). 그러나, Fe-Mn 흡수성 합금의 분해 속도는 플레이트, 나사, 못, 뼈 앵커 등과 같은 중간 크기의 금속 의료용 임플란트에 대해서는 지나치게 느리다. 중간 크기의 의료용 임플란트는 심혈관 또는 신경 스텐트의 질량을 초과하는 임플란트로 정의된다.
따라서, 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 Fe-Mn 합금이 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 한 양태는 적어도 50중량% 철, 적어도 25중량% 망간, 및 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 의료용 임플란트에 사용하기에 적합한 생분해성 합금에 관한 것이고, 여기서 생분해성 합금은 비자성이다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 크롬이 없다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 니켈이 없다.
일부 구체예에서, 황 및 망간은 황화 망간 이차 상을 형성한다.
일부 구체예에서, 셀레늄 및 망간은 셀레늄화 망간 이차 상을 형성한다.
일부 구체예에서, 황 또는 셀레늄은 생분해성 합금에 균등하게 분산된다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 60중량% 철을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 30중량% 망간을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 단련(wrought) 제품, 주조(cast) 제품, 또는 분말 야금(powder metallurgy) 제품의 형태이다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 생리학적 조건하에서 약 0.155 내지 3.1 mg/cm2의 분해 속도를 갖는다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.20중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.02중량% 내지 0.10중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 본원에 개시된 생분해성 합금을 포함하는 이식 가능 의료 장치에 관한 것이다. 일부 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 뼈 나사, 뼈 앵커, 조직 스테이플, 두개악안면 재건 플레이트, 외과용 메쉬, 패스너 (예를 들어, 외과용 패스너), 재건용 치과 임플란트 및 스텐트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명의 다른 양태는 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음을 포함한다: (a) 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 조성물을 용융 혼합물에 첨가하여 생분해성 합금을 제조하는 단계, 여기서 용융 혼합물은 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖고, 여기서 생분해성 합금은 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함함, 및 (b) 생분해성 합금을 냉각시키는 단계.
일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 크롬이 없다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 니켈이 없다.
일부 구체예에서, 황 및/또는 셀레늄은 100 내지 3500 백만분율로 첨가된다.
일부 구체예에서, 황을 포함하는 조성물은 황화 철(II)이다.
일부 구체예에서, 셀레늄을 포함하는 조성물은 셀레늄화 철(II)이다.
일부 구체예에서, 황 또는 셀레늄은 생분해성 합금에 균등하게 분산된다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 60중량% 철을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 30중량% 망간을 포함한다.
일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 규소가 없다.
일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 알루미늄이 없다.
일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 산소가 없다.
일부 구체예에서, 상기 방법은 염기성 슬래그를 용융 혼합물에 첨가하여, 산소를 용융 혼합물로부터 염기성 슬래그로 제거하는 것을 추가로 포함한다. 일부 구체예에서, 염기성 슬래그는 적어도 2의 산화 칼슘 대 이산화 규소 비율을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 30 ˚C/min 내지 60 ˚C/min의 속도로 냉각된다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.20중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.02중량% 내지 0.10중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태는 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 100 내지 3500 백만분율 황을 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖는 용융 혼합물에 첨가하여, 적어도 0.01중량% 황을 갖는 생분해성 합금을 제조하는 것을 포함한다.
도 1은 단련 제품 형태의 연신된 MnS 이차 상을 도시하는 개략도이다.
도 2는 주조 또는 분말 제품 형태의 구상 MnS 이차 상을 도시하는 개략도이다.
발명의 상세한 설명
본 발명은, 특히, 강에서 황화 망간 석출물의 형성이 부식 속도를 증가시키는 것으로 밝혀졌다는 발견에 기초한다. 황화 망간 (II) (MnS) 석출물은 또한 주변 강 합금보다 화학적으로 더 활성인 것으로 나타났다. 일부 구체예에서, Fe-Mn 강이 바, 튜빙, 또는 와이어와 같은 연신된 형태로 인발하여 냉간 가공됨에 따라, MnS 석출물이 파열되고 형태 내에 공극을 남겨, 추가적인 부식 표면을 생성한다. 부식은 생분해성 임플란트에 대한 주요 분해 메커니즘이며 증가된 부식 속도는 생분해성 임플란트에 대한 더 빠른 분해 프로파일과 동일하다.
본 발명의 목적은 황(S) 또는 셀레늄(Se)을 합금에 첨가하여 흡수성 Fe-Mn 합금의 분해 속도를 증가시키는 것이다. 일부 구체예에서, Fe-Mn 합금 중의 의도적으로 첨가되는 황 또는 셀레늄의 양은 쾌삭(free-machining) 스테인리스 강에 첨가되는 황 또는 셀레늄의 양과 유사할 수 있다. 예를 들어, 쾌삭 이식불가능 타입 303 스테인리스 강, 비흡수성 임플란트 품질 타입 316L, 및 본원에 개시된 바와 같은 Fe-Mn 흡수성 임플란트 합금 중의 황 또는 셀레늄의 상대적인 양이 표 1에 나타난다.
표 1. 합금의 황 및 셀레늄 함량
합금 유형 황 함량 (%) 셀레늄 함량 (%) 이식 가능 흡수성
쾌삭 303 최소 0.150 N/A 아니오 아니오
쾌삭 303 Se N/A 0.15-0.35 아니오 아니오
316L 임플란트 품질 최대 0.010 N/A 네 아니오
Fe-Mn 임플란트 품질 0.01-0.35 N/A 네 네
Fe-Mn 임플란트 품질 N/A 0.01-0.35 네 네
한 양태에서, 본 발명은 적어도 50중량% 철, 적어도 25중량% 망간, 및 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 의료용 임플란트에 사용하기에 적합한 생분해성 합금을 제공하고, 여기서 생분해성 합금은 비자성이다. 황 또는 셀레늄은 생분해성 합금에 균등하게 분산될 수 있다.생분해성 합금은 탄소, 질소, 인, 규소, 또는 전형적으로 Fe-Mn 합금과 관련된 미량 원소의 소량 첨가물을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 크롬이 없다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금에는 실질적으로 니켈이 없다. 본원에서 사용된 용어 "실질적으로 없다"는 생분해성 합금 중의 원소의 존재에 관하여 언급될 경우 생분해성 합금 중의 원소의 농도가 0.2중량% 이하, 0.1중량% 이하, 또는 0.05중량% 이하임을 의미한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 55중량% 철, 예를 들어, 적어도 60중량% 철, 적어도 65중량% 철, 또는 적어도 70중량% 철을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 50중량% 내지 70중량% 철, 예를 들어, 50중량% 내지 60중량% 철, 55중량% 내지 60중량% 철, 55중량% 내지 70중량% 철, 또는 60중량% 내지 70중량% 철을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 적어도 28중량% 망간, 예를 들어, 적어도 30중량% 망간, 적어도 35중량% 망간, 적어도 40중량% 망간, 또는 적어도 45중량% 망간을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 25중량% 내지 45중량% 망간, 예를 들어, 25중량% 내지 40중량% 망간, 25중량% 내지 35중량% 망간, 30중량% 내지 45중량% 망간, 또는 35중량% 내지 45중량% 망간을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 2.0중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.5중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.2중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.0중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.35중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.30중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.20중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.15중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.02중량% 내지 0.10중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.10중량% 내지 0.35중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.15중량% 내지 0.35중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.20중량% 내지 0.35중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 2.0중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.5중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.2중량% 황을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.0중량% 황을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 2.0중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.5중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.2중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.0중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.35중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.30중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.20중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.15중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.02중량% 내지 0.10중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.10중량% 내지 0.35중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.15중량% 내지 0.35중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.20중량% 내지 0.35중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 2.0중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.5중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.2중량% 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.0중량% 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 2.0중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.5중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.2중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 1.0중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.30중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.20중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.01중량% 내지 0.15중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.02중량% 내지 0.10중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.10중량% 내지 0.35중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.15중량% 내지 0.35중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.20중량% 내지 0.35중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 2.0중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.5중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.2중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 0.5중량% 내지 1.0중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 황 대 셀레늄의 중량비는 99:1 내지 1:99 범위일 수 있다. 예를 들어, 황 대 셀레늄의 중량비는 99:1 내지 75:1, 99:1 내지 50:1, 또는 90:1 내지 50:1의 범위일 수 있다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 50중량% 내지 70중량% 철, 25중량% 내지 35중량% 망간, 및 0.01중량% 내지 0.35중량% 황을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 50중량% 내지 70중량% 철, 25중량% 내지 35중량% 망간, 및 0.01중량% 내지 0.35중량% 셀레늄을 포함한다.
일부 구체예에서, 생분해성 합금은 50중량% 내지 70중량% 철, 25중량% 내지 35중량% 망간, 및 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및 셀레늄을 포함한다. 황 대 셀레늄의 중량비는 1:99 내지 99:1의 범위일 수 있다. 예를 들어, 황 대 셀레늄의 중량비는 99:1 내지 75:1, 99:1 내지 50:1, 또는 90:1 내지 50:1의 범위일 수 있다.
황 및/또는 셀레늄의 농도에 따라, 생분해성 합금의 분해 속도는 생리학적 조건 하에 하루에 약 0.155 내지 3.1 mg/cm2의 범위일 수 있다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금의 분해 속도는 생리학적 조건 하에 하루에 약 0.2 내지 3.0 mg/cm2의 범위일 수 있다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금의 분해 속도는 생리학적 조건 하에 하루에 약 0.2 내지 2.5 mg/cm2의 범위일 수 있다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금의 분해 속도는 생리학적 조건 하에 하루에 약 1.0 내지 3.1 mg/cm2의 범위일 수 있다. 생분해성 합금의 분해 속도는 또한 하루에 적어도 0.3 mg/cm2, 하루에 적어도 0.4 mg/cm2, 하루에 적어도 0.5 mg/cm2, 하루에 적어도 1.0 mg/cm2, 하루에 적어도 1.5 mg/cm2, 하루에 적어도 2.0 mg/cm2, 또는 하루에 적어도 2.5 mg/cm2일 수 있다.
일부 구체예에서, 용어 "생리학적 조건"은 20-40 ˚C의 온도 범위, 1의 대기압, 6-8의 pH, 1-20 mM의 글루코스 농도, 대기 산소 농도, 및 지구 중력을 지칭한다. 따라서, 본 발명은 한정된 범위의 임플란트 분해 속도를 확립하기 위해 제어된 황 또는 셀레늄 함량을 갖는 일련의 완전히 또는 부분적으로 조밀화된 Fe-Mn 합금을 제공한다. 개선된 가공성 및 예측 가능한 분해 속도를 갖는 중소형 Fe-Mn 흡수성 임플란트가 적용분야에 따라 설계될 수 있다.
생분해성 합금은 전신 제품, 주조 제품, 또는 분말 야금 제품의 형태일 수 있다.
Fe-Mn 합금에 대한 황 첨가는 미세구조에서 MnS 이차 상을 형성한다. 유사하게, Fe-Mn 합금에 대한 셀레늄 첨가는 미세구조에서 MnSe 이차 상을 형성한다. MnX (X = S 또는 Se) 이차 상을 포함하는 전신 Fe-Mn 합금은 제한되는 것은 아니지만 가압, 단조, 압연, 압출, 스웨이징, 및 인발과 같은 전신 열간, 온간, 또는 주위 온도 금속가공 작업에 의해 반제품 형태로 가공될 수 있다. 이러한 전신 금속가공 작업 모두는 단면적을 감소시키고 세로 방향으로 스트링거(stringer)로 알려진 연신된 MnX 이차 상을 생성한다. 연신된 MnX 스트링거 형태는 도 1에 도시된다. MnX 이차 상은 벌크 매트릭스의 부식 속도와 비교할 때 다양한 화학 용액에서 향상된 가공성 및 증가된 점식 및 틈새 부식 반응을 제공한다. 전신 제품 형태는 임플란트 적용분야에 따라 Fe-Mn 흡수성 의료 장치로 처리되고 가공될 수 있다. 적용분야에 따라, 전신 반제품 형태는 가공, 세정, 부동태화, 멸균 및 포장되어 최종 임플란트 장치가 제조될 수 있다.
정밀 주조(investment casting)는 MnX 이차 상을 갖는 Fe-Mn 주조 형상을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 주물은 내부 결함, 큰 입자 크기, 및 화학적 분리를 포함할 수 있으며, 이는 전형적으로 기계적 특성 및 자기 반응에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 주조된 그대로의(as-cast) 특성을 개선하기 위해 열간 등방 가압과 같은 이차 작업이 사용될 수 있다. 주조 기술과 비교할 때, 앞에서 설명된 전신 금속가공 실시가 더 적은 내부 결함, 더 작은 입자 크기, 및 개선된 기계적 특성을 제공할 수 있다.
황 첨가물을 포함하는 특수 용융된 또는 통상적으로 용융된 Fe-Mn 흡수성 합금 바 또는 빌렛은 분말 야금 합금을 생성하기 위해 전극으로 알려진 출발 원료로서 사용될 수 있다. 전극 표면은 표면 결함의 제거를 위해 일반적으로 박리, 무심 연삭, 연마, 또는 다른 금속 제거 공정에 의해 조절된다. Fe-Mn 합금 분말을 제조하기 위해 물 원자화, 아르곤 또는 헬륨 가스 원자화, 플라즈마 회전 전극 공정(plasma rotating electrode process, PREP), 또는 다른 분말 제조 방법이 사용될 수 있다. 분말 야금 제조 경로는 금속 사출 성형(metal injection molding, MIM), 냉간 등방 가압, 열간 등방 가압, 또는 다른 공지의 분말 압밀 기술에 의해 단순 형상, 준정밀 형상(near-net shape), 또는 정밀 형상(net shape)으로 압밀될 수 있는 Fe-Mn 분말 입자에 사용될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "단순 형상"은 최종 부품 도면을 충족시키기 위해 광범위한 기계가공이 필요한 제품 형태를 지칭한다. 본원에서 사용된 용어 "준정밀 형상"은 최종 부품 도면을 충족시키기 위해 적당한 양의 기계가공이 필요한 반제품 형태를 지칭한다. 본원에서 사용된 용어 "정밀 형상"은 최종 부품 도면을 충족시키기 위해 최소 양의 기계가공이 필요한 반제품 형태를 지칭한다. 분말 압밀 파라미터는 적용분야에 따라 완전히 조밀화된 또는 부분적으로 조밀화된 반제품 형태를 제공하도록 조정될 수 있다. 분말 압밀된 반제품 형태는 마무리 가공, 세정, 부동태화, 멸균 (선택적), 및 포장되어 최종 임플란트 장치가 제조될 수 있다.
주요 장점은 분말 야금 흡수성 임플란트 장치가 작은 분말 입자 크기 및 분말 가공 단계의 결과로서 미세한 구상 MnX 이차 상을 포함한다는 것이다. 이는 전신 금속가공 작업과 관련된 전형적인 스트링거 또는 연신된 MnX 형태를 피한다. 분말 야금 방법은 세립 구상 MnX 형태를 나타내는 압밀된 분말 제품을 제공할 수 있고, 이는 우수한 가공성 및 예상 가능한 부식 반응을 용이하게 한다. 도 2는 분말 야금 제품 형태의 구상 MnX 형태의 예시이다.
당업자가 용이하게 인식할 것과 같이, 본원에 기재된 합금을 사용하여 제조될 수 있는 다수의 이식 가능 의료 장치가 있다. 생분해성 합금은 뼈 나사, 뼈 앵커, 조직 스테이플, 두개악안면 재건 플레이트, 외과용 메쉬, 패스너 (예를 들어, 외과용 패스너), 재건용 치과 임플란트 또는 스텐트을 포함하지만 이에 제한되지 않는 이식 가능 의료 장치 제조에 사용될 수 있다. 특정 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 (예를 들어, 분리된 뼈 조각의 복구를 위한) 뼈 앵커이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 (예를 들어, 파열된 뼈 조각의 고정을 위한) 뼈 나사이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 (예를 들어, 큰 뼈를 위한) 뼈 고정화 장치이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 조직 고정을 위한 스테이플이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 두개악안면 재건 플레이트 또는 패스너이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 외과용 메쉬이다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 치과 임플란트(예를 들어, 재건용 치과 임플란트)이다. 또 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 (예를 들어, 동물 신체의 장기에서 개구의 내강 유지를 위한) 스텐트이다.
일부 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 인간으로의 이식을 위해 설계된다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 애완 동물(예를 들어, 개, 고양이)로의 이식을 위해 설계된다. 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 농장 동물(예를 들어, 소, 말, 양, 돼지 등)로의 이식을 위해 설계된다. 또 다른 구체예에서, 이식 가능 의료 장치는 동물원 동물로의 이식을 위해 설계된다.
이식 가능 의료 장치에 생물활성제(예를 들어, 약물)를 혼입시키는 것이 흔히 바람직하다. 예를 들어, 미국 특허 제6,649,631호는 정형외과 임플란트에 사용될 수 있는 뼈 성장 촉진용 약물을 청구한다. 생물활성제는 발명의 이식 가능 의료 장치의 표면에 직접 혼입될 수 있다. 예를 들어, 상기 약제는 고분자 코팅, 예컨대 미국 특허 제6,368,356호의 하이드로겔과 혼합될 수 있고, 고분자 코팅은 장치의 표면에 도포될 수 있다. 대안으로, 생물활성제는 약제가 시간 경과에 따라 서서히 방출되도록 저장소로서 작용하는 의료 장치에서 공동 또는 기공에 로딩될 수 있다. 기공은 의료 장치의 표면에 있어 약물의 비교적 빠른 방출을 허용할 수 있거나, 의료 장치 제조에 사용되는 합금의 전체 구조의 일부에 있어 생물활성제가 장치의 유효 수명의 대부분 또는 전부 동안 점진적으로 방출되도록 할 수 있다. 생물활성제는 예를 들어, 펩타이드, 핵산, 호르몬, 화학 약물, 또는 다른 생물학적 약제일 수 있으며, 치유 과정 향상에 유용하다.
한 양태에서, 본 발명은 본 발명의 이식 가능 의료 장치를 포함하는 용기를 제공한다. 일부 구체예에서, 용기는 상자(예를 들어, 장치를 보관, 판매, 또는 선적하기 위한 상자)와 같은 포장 용기이다. 일부 구체예에서, 용기는 (예를 들어, 의료 절차를 위해 이식 가능 의료 장치를 사용하기 위한) 지시사항을 추가로 포함한다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법을 제공하고, 상기 방법은 다음을 포함한다: (a) 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 조성물을 용융 혼합물에 첨가하여 생분해성 합금을 제조하는 단계, 여기서 용융 혼합물은 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖고, 여기서 생분해성 합금은 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함함, 및 (b) 생분해성 합금을 냉각시키는 단계.
생분해성 합금의 분해 속도는 생분해성 합금 중의 황 및/또는 셀레늄의 농도 변화에 의해 제어될 수 있다. 황 및/또는 셀레늄의 농도가 더 높을수록, 분해 속도가 더 빠르다. 일부 구체예에서, 황 및/또는 셀레늄은 100 내지 6000 백만분율(ppm)로 첨가된다. 예를 들어, 황 및/또는 셀레늄은 300 내지 3000 ppm으로 첨가될 수 있다.
일부 구체예에서, 황을 포함하는 조성물은 S, 황화 철(II), FeS2, Fe2S3, 또는 MnS이다. 일부 구체예에서, 셀레늄을 포함하는 조성물은 Se, 셀레늄화 철(II), FeSe2, Fe2Se3, 또는 MnSe이다.
생분해성 합금의 분해 속도는 또한 MnX 내포물의 크기, 형상, 및/또는 분산을 변화시켜 제어될 수 있다. 더 미세하고 더 분산된 내포물은 더 균일하고 더 빠른 분해를 야기할 것이다. 한편 더 큰 내포물은 더 느리고 덜 균일한 부식을 야기할 것이다. 이식된 장치의 목적에 따라 이들 두 가지 조건 모두가 적절할 수 있다. 그러므로, 흡수성 합금의 다목적성을 최대화하기 위해 내포물 크기에 대한 제어가 바람직하다. MnX 내포물은 또한 구형 또는 구상으로부터 막대형 및 각형까지의 많은 형태를 취할 수 있다. 일부 구체예에서, MnX 내포물은 구상 형태를 갖는다. 구형/구상 MnX 내포물은 분산되고, 균일한 분해를 제공한다. 각형 또는 연신된 MnX 내포물은 더 큰 표면적 및 더 빠른 분해를 가질 수 있지만 불규칙한 분해로 인해 초기 임플란트 실패를 야기할 수 있다. 그러므로, 일부 적용분야에서는 구형/구상 MnX 내포물이 더욱 바람직하다.
또한 생분해성 합금의 분해 속도는 생분해성 합금의 형성 전에 강 용융물 중의 용존 산소의 농도를 제어하여 제어될 수 있다. 강 용융물 중의 용존 산소의 더 낮은 수준이 더 구상인 MnX 형상을 유발한다. 일부 구체예에서, 구상 내포물은 강 용융물 중의 150 ppm 미만의 용존 산소에서 형성될 것이다. 일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 산소가 없다.
생분해성 합금의 분해 속도는 또한 생분해성 합금의 형성 전에 강 용융물로의 알루미늄 첨가를 제어하여 제어될 수 있다. 알루미늄은 내포물의 형상에 영향을 미친다. 강 용융물로의 알루미늄의 첨가는 MnX 내포물이 후속 처리 동안 더욱 길어지고, 더욱 각이 지며, 더욱 쉽게 변형될 수 있게 한다. 더 높은 알루미늄 농도는 더 크고 더 불규칙한 내포물을 생성한다. 일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 알루미늄이 없다.
생분해성 합금의 분해 속도는 또한 생분해성 합금 중의 규소의 농도를 제어하여 제어될 수 있다. 증가된 규소 농도는 MnX 내포물의 길이 대 폭 비율을 증가시켜서, 표면적 및 분해 속도를 더욱 불규칙한 방식으로 증가시킨다. 일부 구체예에서, 용융 혼합물에는 실질적으로 규소가 없다. 일부 구체예에서, 저 규소, 저 산소, 및 저 알루미늄의 강 합금은 직경이 대략 1 미크론 내지 20 미크론, 예를 들어, 직경이 1 미크론 내지 15 미크론, 직경이 1 미크론 내지 10 미크론, 또는 직경이 4 미크론 내지 10 미크론인 구상 내포물을 생성할 수 있다. 일부 구체예에서, 저 규소, 저 산소, 및 저 알루미늄의 강 합금은 직경이 대략 1 미크론, 직경이 2 미크론, 직경이 3 미크론, 직경이 4 미크론, 또는 직경이 5 미크론인 구상 내포물을 생성할 수 있다.
생분해성 합금의 분해 속도는 또한 용융물 냉각 시간을 제어하여 제어될 수 있다. 용융물 냉각 시간은 또한 MnX 내포물의 크기 및 형태에 영향을 미친다. 급속하게 냉각된 용융물은 더 작고 더 분산된, 구상 MnX 내포물을 야기한다. 생분해성 합금을 제조하기 위한 냉각 속도는 용융 온도, 침지 시간, 및 잉곳 크기에 의존하며, 이는 사용되는 용융 방법에 따라 달라질 것이다. 일부 구체예에서, 생분해성 합금은 10 ˚C/min 내지 60 ˚C/min, 예를 들어, 10 ˚C/min 내지 60 ˚C/min, 20 ˚C/min 내지 60 ˚C/min, 20 ˚C/min 내지 50 ˚C/min, 또는 30 ˚C/min 내지 50 ˚C/min의 속도로 냉각될 수 있다. 열간 가공 후 냉각은 물에서의 퀀칭에 의해 60 ˚C/min보다 훨씬 더 빠를 수 있다.
알루미늄, 규소, 및 산소의 농도는 당해 분야에 공지인 기술에 의해 강 용융물에서 제어될 수 있다. 알루미늄 및 규소의 농도는 후속 전기-슬래그 재용융(subsequent electro-slag re-melt, ESR) 처리 동안 사용된 원료의 품질 및 슬래그의 조성을 제어하여 제어될 수 있다. 진공 또는 불활성 가스 하에서 유도로에서 합금의 일차 용융은 용융물에 용해된 대기 가스의 수준을 감소시킨다. 산소는 적어도 2의 산화 칼슘(CaO) 대 이산화 규소(SiO2) 비율을 포함하고, 매우 낮은 산화 알루미늄(Al2O3) 대 CaO 비율을 갖는 매우 염기성인 슬래그를 사용하여 용융물로부터 슬래그로 제거될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 100 내지 3500 백만분율 황을 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖는 용융 혼합물에 첨가하여, 적어도 0.01중량% 황을 갖는 생분해성 합금을 제조하는 것을 포함한다.
본 발명의 세부사항은 아래에 첨부된 설명에서 제시된다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시 또는 시험에서 사용될 수 있지만, 이제 예시적인 방법 및 재료가 설명된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 이점이 상세한 설명 및 청구범위로부터 명백할 것이다. 명세서 및 첨부된 청구범위에서, 단수 형태는 문맥상 명백하게 다르게 지시되지 않는 한 복수를 또한 포함한다. 달리 정의되지 않는 한, 본원에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 분야의 당업자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 인용된 모든 특허 및 간행물은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
정의
본원에 사용된 용어 "포함하는(comprising)"은 "포함하는(including)" 또는 "함유하는(containing)"과 동의어이며, 포괄적이거나 개방형이고, 추가의 언급되지 않은 구성원, 요소 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. "구성되는(consisting of)"은 "구성되는"이라는 구절을 따르는 것을 포함하며 이에 제한되는 것을 의미한다. 따라서, "구성되는"이라는 구절은 열거된 요소가 필요하거나 필수적이며, 다른 요소가 존재할 수 없음을 나타낸다. "본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"은 구절 뒤에 열거된 임의의 요소를 포함하는 것을 의미하며, 열거된 요소에 대해 본 명세서에 명시된 활동 또는 작용에 간섭하거나 기여하지 않는 다른 요소로 제한된다. 따라서, "본질적으로 구성되는"이라는 구절은 열거된 요소가 필요하거나 필수이지만, 다른 요소는 선택적이며, 열거된 요소의 활동 또는 작용에 실질적으로 영향을 미치는지 여부에 따라 존재하거나 존재하지 않을 수 있음을 나타낸다.
관사 "a"및 "an"은 본 명세서에서 관사의 문법적 대상 중 하나 이상(즉, 적어도 하나)을 지칭하기 위해 사용된다. 예로서, "요소"는 하나의 요소 또는 하나 이상의 요소를 의미한다.
용어 "및/또는"은 본 명세서에서 달리 지시되지 않는 한 "및" 또는 "또는"을 의미하는 것으로 사용된다.
용어 "약"은 주어진 값 또는 범위의 ± 10 % 이내를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "생분해성", "생흡수성" 및 "생체흡수성"은 모두 생리적 환경에서, 즉 신체 내부 또는 신체 조직 내에서, 예컨대 재흡수 및 흡수를 포함한 생물학적 과정에 의해 화학적으로 분해될 수 있는 물질을 지칭한다. 이러한 화학적 분해 과정은 일반적으로 예를 들어 18 개월 이하, 24 개월 이하, 또는 36 개월 이하와 같은 몇 주 내지 몇 개월의 기간 내에 재료 및/또는 기구의 완전한 분해를 초래할 것이다. 이 속도는 최소 36 개월을 초과하고 잠재적으로 수령인의 수명 전체에 걸친 기간 동안 구조적으로 손상되지 않고 신체에 남아있는, 니켈-티타늄 합금("Ni-Ti") 또는 스테인리스 강으로 만들어진 것과 같은 더욱 "분해-내성인" 또는 영구적인 재료 및/또는 기구와 대조적이다. 본원에서 사용된 생분해성 금속은 영양 금속, 예를 들어, 철 및 망간과 같은 금속을 포함한다. 이들 영양 금속 및 금속 합금은 포유동물 신체 내에서 생물학적 유용성을 가지며, 생물학적 경로에 의해 사용되거나 흡수된다.
실시예
본 개시 내용은 다음 실시예 및 합성 예에 의해 추가로 설명되며, 이는 범위 또는 사상에서 본 개시 내용을 본원에 기재된 특정 절차로 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 실시예는 특정 구체예를 설명하기 위해 제공되며 이에 의해 본 개시 내용의 범위에 대한 제한이 의도되지 않음을 이해해야 한다. 본 개시의 사상 및/또는 첨부된 청구항의 범위로부터 벗어나지 않고 당업자에게 제안할 수 있는 다양한 다른 구체예, 변형, 및 이의 균등물에 의지해야 할 수 있음을 또한 이해해야 한다.
실시예 1
28.3% 망간, 0.08% 탄소, 0.0006% 질소, < 0.01% 규소, <0.005% 인, 0.0057% 황, 및 잔부 철을 함유하는 Fe-Mn 합금을 진공 유도로에서 전기슬래그 재용융(ESR) 노에서 이차 용융을 위한 전극으로 용융시켰다. 0.0012%의 황 함량이 ESR 후 측정되었다. 생성된 잉곳을 업셋 단조하고 중간 크기로 열간 압연하고 0.094 인치 두께로 냉간 압연했다. 미세구조가 종방향으로 검사될 때 단련 제품 형태가 연신된 MnS 이차 상을 포함했다.
실시예 2
> 0.15% 초과의 황을 함유하는 Fe-28 Mn 조성물을 진공 유도 용융시키고 여러 형상의 공동을 포함하는 세라믹 정밀 몰드(investment mold)로 주조했다. 응고 후, 세라믹 주조 쉘을 제거하고, 주물을 그릿 블라스팅(grit blasting)에 의해 세정하고, 주물을 열간 등방 가압하여 내부 다공성을 제거했다. 미세구조가 횡방향 및 종방향으로 검사될 때 주물이 구상 MnS 이차 상을 포함했다.
실시예 3
실시예 1의 다량의 Fe-28Mn 합금을 유도 용융시키고 불규칙한 금속 분말의 제조를 위해 물 원자화기(water atomizer)로 옮겼다. 물-원자화 분말을 원하는 입자 크기 분포를 제공하도록 분류하고, 금속 사출 성형(metal injection molding, MIM)에 의한 압밀 전에 고분자 결합제를 첨가했다. 압밀된 그대로의(as-consolidated) MIM 제품 형태를 중간 온도로 가열하여 결합제를 제거했다. 미세구조가 횡방향 및 종방향으로 검사될 때 MIM 생성물 형태가 구상 MnS 이차 상을 포함했다.
실시예 4
황은 28% 망간, 0.2% 니오븀, 0.08% 탄소, 잔부 철을 포함하는 Fe-Mn 합금의 진공 유도 용융물에 의도적으로 첨가되지 않았다. 잉곳은 균질화되고, 열간 가공되었으며, 스케일이 제거되었다. 직사각형 조각을 잉곳으로부터 절단하고, 세척하고, 치수를 측정하고, 시편을 칭량하고, 중탄산 나트륨이 첨가된 행크 평형 염 용액에서 37°C에서 7.4 ± 0.2의 pH에서 14-15 일 동안 부식 테스트를 수행했다. 시편을 재칭량하고 1.3928 밀리그램 / 제곱 인치 / 일의 부식 속도 계산을 얻었다.
실시예 5
황은 28% 망간, 0.2% 니오븀, 0.08% 탄소, 잔부 철을 포함하는 Fe-Mn 합금의 진공 유도 용융물에 첨가되었다. 응고된 잉곳 중의 측정된 황 함량은 400 ppm 황이었다. 잉곳은 균질화되고, 열간 가공되었으며, 스케일이 제거되었다. 직사각형 조각을 잉곳으로부터 절단하고, 세척하고, 치수를 측정하고, 시편을 칭량하고, 중탄산 나트륨이 첨가된 행크 평형 염 용액에서 37°C에서 7.4 ± 0.2의 pH에서 14-15 일 동안 부식 테스트를 수행했다. 시편을 재칭량하고 3.8142 밀리그램 / 제곱 인치 / 일의 부식 속도 계산을 얻었다.
실시예 6
황은 28% 망간, 0.2% 니오븀, 0.08% 탄소, 잔부 철을 포함하는 Fe-Mn 합금의 진공 유도 용융물에 첨가되었다. 응고된 잉곳 중의 측정된 황 함량은 520 ppm 황이었다. 잉곳은 균질화되고, 열간 가공되었으며, 스케일이 제거되었다. 직사각형 조각을 잉곳으로부터 절단하고, 세척하고, 치수를 측정하고, 시편을 칭량하고, 중탄산 나트륨이 첨가된 행크 평형 염 용액에서 37°C에서 7.4 ± 0.2의 pH에서 14-15 일 동안 부식 테스트를 수행했다. 시편을 재칭량하고 6.7569 밀리그램 / 제곱 인치 / 일의 부식 속도 계산을 얻었다.
실시예 7
본 발명자들은 철 및 28% 망간의 생분해성 합금에 400 백만분율(ppm) 및 520 ppm 황을 첨가하여 부식 속도를 평가했다. 부식 속도는 첨가된 황이 없는 동일한 합금과 비교되었다.
2 주 기간에 걸쳐, 부식 속도는 400 ppm 첨가된 황을 갖는 샘플에 대해 2.9 배 및 520 ppm의 첨가된 황을 갖는 샘플에 대해 4.8 배 증가했다.
황화 철(II) (FeS)는 Δf G = -118.0 kJ K-1 mol-1 (켈빈도·몰당 킬로줄)의 깁스 자유 에너지 변화로 용융물 내에서 자발적으로 MnS로 전환된다. 본 발명자들은 28% 망간을 함유하는 생분해성 강에 FeS를 의도적으로 첨가하여 강 구조 내에 MnS 석출물을 형성함으로써 부식 속에 미치는 영향을 연구했다.
방법: Bio4 생분해성 강(28% Mn, 0.2% Nb, 0.08% C, 잔부 철)의 잉곳을 FeS로서 500 및 2,500 ppm 첨가된 황을 첨가하여 용융시켰다. 잉곳을 용융, 균질화 및 열간 가공(열간 단조 및 열간 압연)했다. 잉곳의 샘플을 첨가된 FeS 없는 Bio4 잉곳의 슬라이스와 비교했다. 황 수준을 최종 잉곳에서 측정했다.
샘플 제작: 250 미크론 분압의 아르곤으로 진공하에 잉곳을 유도 용융시켰다. 용융 동안 황화물의 손실을 방지하기 위해 황화물을 FeS로서 첨가했다. 잉곳을 진공하에 균질화하고, 단조 및 열간 압엽에 의해 열간 가공했다. 각각의 열간 가공된 잉곳의 샘플을 다이아몬드 야금 톱을 사용하여 직사각형 조각을 슬라이스로부터 절단하고, 2400 그릿 페이퍼로 사포질하여 드레싱하고, 전기연마하여 매끄러운 표면을 생성하여 부식 테스트를 위해 준비했다. 샘플을 최근접 0.001 인치까지 측정하고 측정치로부터 표면적을 계산했다. 샘플을 최근접 0.1 mg까지 칭량했다.
부식 테스트: 샘플을 중탄산 나트륨이 첨가된 행크 평형 염 용액(Sigma H9269-1L)에 37°C 및 7.4 ± 0.2의 pH에서 14- 15 일 동안 침지시켰다. 용액 위의 헤드 스페이스에서 CO2 농도를 조정하여 pH를 유지시켰다.
테스트 용액에 넣기 전에 샘플을 측정 및 칭량하고 테스트 마지막에 다시 칭량했다. 부식 생성물을 1 분 동안 초음파 교반 하에 증류수에서 제거한 다음, 각각 1 분 동안 초음파욕에서 10% W/V 시트르산으로 여러 번 처리했다. 각 처리 사이클 후 샘플을 증류수로 헹구고, 건조시키고, 칭량했다. 부식 제거 종료점은 ASTM G1-03의 7.1.2.1-7.1.2.2 항(2017년 재승인됨)에 명시된 바와 같이 중량 손실 대 처리의 플롯의 기울기 변화에 의해 결정되었다.
분석: 각 샘플의 표면적을 계산했다. 이후 부식 속도는 행크 용액에 대한 노출 일당 제곱 인치당 밀리그램 손실로 계산되었다.
결과: 첨가된 황의 목표 수준은 500 및 2500 ppm이었지만, 최종 잉곳은 각각 400 및 520 ppm만을 함유했다. 잔여하는 첨가된 황은 용융 도가니에 남아 있는 스컬에 손실되었다. 표 2는 표면적, 그램으로 나타낸 중량 손실, 일로 나타낸 노출 및 일당 제곱 인치당 밀리그램 손실로서 계산된 특정 손실을 나타낸다.
샘플 ID 표면적 총 손실 그램 노출 일 밀리그램으로 나타낸 일당 제곱 인치당 손실
Bio4 대조군 (첨가된 황 없음) 0.753868 제곱 인치 0.0147 g 14 1.392817
Bio4 + 400 ppm 황 0.089140 제곱 인치 0.0051 g 15 3.814225
Bio4 +520 ppm 황 0.068078 제곱 인치 0.0069 g 15 6.756955
노출 일당 노출 제곱 인치당 손실로 측정된 부식 속도는 400 ppm 황을 갖는 샘플에 대해 2.9 배 및 520 ppm 황 수준에 대해 4.8 배 증가했다.논의: 이 실험에서, 본 발명자들은 28% 망간, 0.2% 니오븀, 0.08% 탄소 및 잔부 철의 강 장입물에 FeS를 첨가하여 최종 강 합금에서 MnS 석출물을 형성했다. FeS는 Δf G = -118.0 kJ K-1 mol-1의 깁스 자유 에너지 변화로 노에서 자발적으로 MnS로 전환된다. 첨가된 황의 목표 수준은 0.05% (500 ppm) 및 0.25% (2500 ppm)였다. 합금 중의 최종 측정치는 400 ppm 및 520 ppm이었다. 장입물의 잔여 부분은 도가니에 달라 붙어 잔존하는 스컬로서 용융 도가니에 손실되었으며, 이는 스컬의 분석에 의해 확인되었다. 실험실에서 사용 가능한 최고 표준이 270 ppm이므로 400 및 520 ppm의 측정값은 약간 낮을 수 있다.
부식은 표면 영역 현상이며, 특히 입자의 현재 표면층 너머의 입자 경계 아래로 진행하는 부식을 방지하기 위해 제조된 Bio4 강의 변형에서 발생한다. 현행 실험은 부식에 대한 국소적 민감성을 증가시키고 반응성 내포물을 둘러싸는 표면 영역의 형태로 임플란트의 표면에 추가적인 모조 부식 표면 영역을 부가하는, 표면의 피처(feature)를 형성하여 부식 속도가 증가될 수 있음을 보여주도록 개시되었다. 현행 실시예는 대략 2 미크론 폭 4 미크론 길이 타원형 고체 형태인 내포물을 포함했다.
결론: 본원에 제공된 다른 실험에서 알 수 있는 바와 같이, 망간 농후 합금에 황 성분을 첨가하는 것은 제어 가능한 방식으로 부식 속도를 증가시킨다.
균등물
본 발명은 전술한 특정 구체예와 관련하여 설명되었지만, 이의 많은 대안, 수정 및 다른 변형이 당업자에게 명백할 것이다. 이러한 모든 대안, 수정 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (33)

  1. 적어도 50중량% 철, 적어도 25중량% 망간, 및 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 의료용 임플란트에 사용하기에 적합한 생분해성 합금, 여기서 생분해성 합금은 비자성임.
  2. 제1항에 있어서, 크롬이 실질적으로 없는 생분해성 합금.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 니켈이 실질적으로 없는 생분해성 합금.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 황 및 망간은 황화 망간 이차 상을 형성하는 생분해성 합금.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 셀레늄 및 망간은 셀레늄화 망간 이차 상을 형성하는 생분해성 합금.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 황 또는 셀레늄은 생분해성 합금에 균등하게 분산되는 생분해성 합금.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 60중량% 철을 포함하는 생분해성 합금.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 30중량% 망간을 포함하는 생분해성 합금.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 단련 제품, 주조 제품, 또는 분말 야금 제품의 형태인 생분해성 합금.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 생리학적 조건하에서 약 0.155 내지 3.1 mg/cm2의 분해 속도를 갖는 생분해성 합금.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 생분해성 합금.
  12. 제11항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.20중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 생분해성 합금.
  13. 제11항에 있어서, 0.02중량% 내지 0.10중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 생분해성 합금.
  14. 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법, 상기 방법은 다음 단계를 포함함:
    (a) 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 조성물을 용융 혼합물에 첨가하여 생분해성 합금을 제조하는 단계, 여기서 용융 혼합물은 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖고, 여기서 생분해성 합금은 적어도 0.01중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함함, 및
    (b) 생분해성 합금을 냉각시키는 단계.
  15. 제14항에 있어서, 생분해성 합금에는 실질적으로 크롬이 없는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 생분해성 합금에는 실질적으로 니켈이 없는 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 황 및/또는 셀레늄은 100 내지 3500 백만분율로 첨가되는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 황을 포함하는 조성물은 황화 철(II)인 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 황 또는 셀레늄은 생분해성 합금에 균등하게 분산되는 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 60중량% 철을 포함하는 방법.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 30중량% 망간을 포함하는 방법.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 혼합물에는 규소가 실질적으로 없는 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 혼합물에는 알루미늄이 실질적으로 없는 방법.
  24. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 용융 혼합물에는 산소가 실질적으로 없는 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 방법은 염기성 슬래그를 용융 혼합물에 첨가하여, 산소를 용융 혼합물로부터 염기성 슬래그로 제거하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 염기성 슬래그는 적어도 2의 산화 칼슘 대 이산화 규소 비율을 포함하는 방법.
  27. 제14항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 생분해성 합금은 30 ˚C/min 내지 60 ˚C/min의 속도로 냉각되는 방법.
  28. 제14항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.35중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 0.01중량% 내지 0.20중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 0.02중량% 내지 0.10중량% 황 및/또는 셀레늄을 포함하는 방법.
  31. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 생분해성 합금을 포함하는 이식 가능 의료 장치.
  32. 제31항에 있어서, 이식 가능 의료 장치는 뼈 나사, 뼈 앵커, 조직 스테이플, 두개악안면 재건 플레이트, 외과용 메쉬, 재건용 치과 임플란트 및 스텐트로 이루어진 군으로부터 선택되는 이식 가능 의료 장치.
  33. 바람직한 분해 속도를 갖는 생분해성 합금 제조 방법, 상기 방법은 100 내지 3500 백만분율 황을 적어도 50중량% 철 및 적어도 25중량% 망간을 갖는 용융 혼합물에 첨가하여, 적어도 0.01중량% 황을 갖는 생분해성 합금을 제조하는 것을 포함함.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10960110B2 (en) * 2018-08-21 2021-03-30 Jian Xie Iron-based biodegradable metals for implantable medical devices
KR102218441B1 (ko) * 2019-10-08 2021-02-19 주식회사 포스코 비자성 고강도 선재 및 이의 제조방법
US20230113716A1 (en) * 2021-10-08 2023-04-13 Bio Dg, Inc. Alloy for inhibiting activity of bacterial collagenase and/or matrix metalloproteinase
CN116920180B (zh) * 2023-09-14 2023-12-15 乐普（北京）医疗器械股份有限公司 一种可降解金属材料及其制备方法与应用

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3846189A (en) * 1970-04-06 1974-11-05 V Tipnis Stainless steel having improved machinability
JPS62202023A (ja) * 1986-02-28 1987-09-05 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高強度、高降伏比高マンガン非磁性鋼の製造方法
JPH04147950A (ja) * 1990-10-08 1992-05-21 Kawasaki Steel Corp 被削性および耐食性に優れた焼結合金鋼およびその製造方法
JP3884363B2 (ja) * 2002-10-17 2007-02-21 株式会社神戸製鋼所 レーザ溶接用鉄系溶加材
DE102008002601A1 (de) * 2008-02-05 2009-08-06 Biotronik Vi Patent Ag Implantat mit einem Grundkörper aus einer biokorrodierbaren Eisenlegierung
US9119906B2 (en) * 2008-09-24 2015-09-01 Integran Technologies, Inc. In-vivo biodegradable medical implant
US20100217370A1 (en) * 2009-02-20 2010-08-26 Boston Scientific Scimed, Inc. Bioerodible Endoprosthesis
WO2011071299A2 (ko) * 2009-12-07 2011-06-16 유앤아이 주식회사 임플란트
EP2399620B1 (de) * 2010-06-28 2016-08-10 Biotronik AG Implantat und Verfahren zur Herstellung desselben
CN102228721A (zh) * 2011-06-09 2011-11-02 中国科学院金属研究所 一种可降解冠脉支架及其制备方法
US9192981B2 (en) * 2013-03-11 2015-11-24 Ati Properties, Inc. Thermomechanical processing of high strength non-magnetic corrosion resistant material
CA2906162C (en) * 2013-03-14 2022-08-23 Paul Jablonski Implantable medical devices comprising bio-degradable alloys with enhanced degradation rates
US9593397B2 (en) * 2013-03-14 2017-03-14 DePuy Synthes Products, Inc. Magnesium alloy with adjustable degradation rate
DE102015204112B4 (de) * 2015-03-06 2021-07-29 Leibniz-Institut Für Festkörper- Und Werkstoffforschung Dresden E.V. Verwendung eines biologisch abbaubaren Eisenbasiswerkstoffs
WO2017051671A1 (ja) * 2016-02-08 2017-03-30 住友電気工業株式会社 鉄基焼結体

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