本公開涉及包含生物可相容-生物活性復(fù)合材料層(bacl)的醫(yī)療植入物組件、其制備方法和其應(yīng)用；所述bacl包含組件(a)：生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物，和組件(b)：有機(jī)生物活性成分。

背景技術(shù)：

1、醫(yī)療植入物組件可用于各種臨床和醫(yī)療保健應(yīng)用中，以便在醫(yī)學(xué)治療期間或之后為醫(yī)師、外科醫(yī)生、注冊(cè)專業(yè)護(hù)士和患者提供益處。歸功于材料科學(xué)和醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展，需要手術(shù)或醫(yī)療植入物的患者的預(yù)后不斷改善。舉例來說，人工關(guān)節(jié)可以改善患有年齡相關(guān)病癥或疾病的個(gè)體或患者的運(yùn)動(dòng)功能，并且可以延長個(gè)體或患者的身體部位的壽命。

2、微生物或病毒感染是手術(shù)期間或手術(shù)后的常見并發(fā)癥，并且需要清創(chuàng)、廣泛的抗生素使用、輸血，并且可能導(dǎo)致延長的住院治療。這給患者帶來負(fù)擔(dān)并消耗醫(yī)療資源。在嚴(yán)重的情況下，其可能導(dǎo)致膿毒癥、需要截肢或甚至死亡。抗生素被廣泛用于降低手術(shù)期間感染的風(fēng)險(xiǎn)，通過將其并入植入物中或?qū)⑵鋺?yīng)用于表面。通過控制藥物的釋放，可以抑制細(xì)菌生長并且可以使抗生素對(duì)組織修復(fù)的影響最小化。為了控制藥物的釋放并保持植入物的整體機(jī)械強(qiáng)度，使用抗生素載體(有機(jī)物，例如聚乳酸、聚乙二醇和骨水泥；無機(jī)物，例如羥基磷灰石、磷酸鈣和其它材料)負(fù)載抗生素以滿足上述要求。由這類抗生素載體與抗生素形成的層被稱為“有機(jī)抗微生物膜”。

3、為了增強(qiáng)醫(yī)療植入物的性能，有機(jī)抗微生物膜可以作為涂層施加在醫(yī)療植入物的表面上。然而，現(xiàn)有的有機(jī)抗微生物膜仍然可能表現(xiàn)出某些缺陷或缺點(diǎn)，例如耐久性或機(jī)械強(qiáng)度不足，或者具有較高的污染醫(yī)療植入物的風(fēng)險(xiǎn)。此外，現(xiàn)有的用于制備涂覆有有機(jī)抗微生物膜的醫(yī)療植入物的方法的成本可能較高，并且鑒于有機(jī)抗微生物膜或醫(yī)療植入物的材料，所述方法的適用性可能受到限制。

4、因此，仍然需要開發(fā)新型且成本有效的醫(yī)療植入物和其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、因此，本公開涉及一種醫(yī)療植入物組件，其包含：

2、(a)生物可相容基材(s)，和

3、(b)位于所述基材上方或位于所述基材上的生物可相容-生物活性復(fù)合材料層(bacl)，其具有0.5％至40％的孔隙率，優(yōu)選30％或更小的孔隙率；

4、其中所述生物可相容基材(s)由選自由以下組成的群組的一或多種材料制成：生物可相容聚合材料、第一生物可相容金屬或合金和第一生物可相容陶瓷，并且

5、其中所述bacl由復(fù)合材料制成，所述復(fù)合材料包含組分(1)：第二生物可相容金屬或合金、第二生物可相容陶瓷或其任何混合物，和組分(2)：有機(jī)生物活性成分。

6、本公開還涉及一種制備本文中所描述的醫(yī)療植入物組件的方法，其包含以下步驟：

7、(i)在沉積室中提供生物可相容基材(s)；

8、(ii)將沉積室中的壓力降低至小于2.5托，例如小于2.35托、小于2.2托；以及

9、(iii)通過氣溶膠沉積(ad)來沉積生物可相容-生物活性復(fù)合材料層(bacl)的復(fù)合材料，以在所述生物可相容基材上方或所述生物可相容基材上形成bacl，以及

10、其中所述復(fù)合材料包含組分(1)：生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物，和組分(2)：有機(jī)生物活性成分。

11、在一個(gè)方面，本公開提供了一種醫(yī)療植入物組件，其包含生物可相容基材(s)、所述基材上的輔助致密層(adl)和所述輔助致密層(adl)上的生物可相容-生物活性復(fù)合材料層(bacl)，即所述adl位于所述生物可相容基材與所述bacl之間，其中所述adl由生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物制成，并且

12、所述adl具有小于0.3μm的表面粗糙度。

13、在一個(gè)方面，本公開提供了一種制備本文中所描述的醫(yī)療植入物組件的方法，其包含以下步驟：

14、(i)在沉積室中提供生物可相容基材(s)；

15、(ii)將所述沉積室中的壓力降低至小于2.5托，例如小于2.35托、小于2.2托；以及

16、(iii)通過氣溶膠沉積(ad)來沉積bacl的復(fù)合材料，以在生物可相容基材上方或生物可相容基材上形成所述bacl，

17、其中所述復(fù)合材料包含組分(1)：第二生物可相容金屬或合金、第二生物可相容陶瓷或其任何混合物，和組分(2)：有機(jī)生物活性成分。

18、在一個(gè)方面，本公開提供了一種制備本文中所描述的醫(yī)療植入物組件的方法，其包含以下步驟：

19、(i)在沉積室中提供生物可相容基材(s)；

20、(ii)將沉積室中的壓力降低至小于2.5托，例如小于2.35托、小于2.2托；

21、(ii')通過氣溶膠沉積(ad)在所述基材上沉積輔助致密層(adl)的材料，以及

22、(iii')通過氣溶膠沉積(ad)來沉積bacl的復(fù)合材料，以在所述adl上方或所述adl上形成bacl，

23、其中所述adl的材料包含生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物。

24、在一個(gè)方面，本公開提供了作為人工關(guān)節(jié)、與人工關(guān)節(jié)相關(guān)的插入物、支架、椎間盤、螺釘、人造骨板、椎體間間隔件或永久性或臨時(shí)性錨固裝置的一部分或整體的醫(yī)療植入物組件。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，bacl的厚度為0.1μm至80μm，優(yōu)選0.5至50μm，更優(yōu)選1至6μm，例如0.75μm至15μm、1.5μm至25μm、約10μm、約20μm、約30μm、約40μm，或由上文提到的作為終點(diǎn)或單點(diǎn)的值構(gòu)成的任何合理的數(shù)值范圍。

26、在任何前述實(shí)施例中，醫(yī)療植入物組件具有0.3μm或更高的表面粗糙度。

27、在任何前述實(shí)施例中，bacl的表面粗糙度為0.05μm至4μm，例如0.1μm至3.5μm、0.15μm至3μm、0.075μm至3.75μm、0.2μm至2.5μm等。

28、在任何前述實(shí)施例中，bacl由d50在0.1μm至10μm范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.5μm至3μm范圍內(nèi)的初級(jí)顆粒形成。

29、在任何前述實(shí)施例中，bacl的組分(1)選自由以下組成的群組：鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氧化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氮化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的碳化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氧化物-氮化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氧化物-碳化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氮化物-碳化物；鋁、硅、鈦和鋯中的一或多種的氧化物-氮化物-碳化物；鈣的磷酸鹽；羥基磷灰石；鹵代羥基磷灰石；碳酸化羥基磷灰石；鹵代碳酸化羥基磷灰石；以及前述物質(zhì)的任何混合物。

30、在任何前述實(shí)施例中，bacl的組分(2)選自由以下組成的群組：抗生素、富血小板血漿(prp)、膠原蛋白、類固醇、核酸、抗體、抗體的功能片段，以及前述物質(zhì)的任何混合物。

31、在任何前述實(shí)施例中，以復(fù)合材料的總重量計(jì)，bacl的組分(2)以0.3重量％至25重量％，優(yōu)選0.5重量％至20重量％的量存在。

32、在任何前述實(shí)施例中，bacl的厚度變化小于10％，例如小于8％、小于5％等。

33、在任何前述實(shí)施例中，如果存在，那么adl具有0.5μm至10μm，優(yōu)選1μm至3μm的厚度。

34、在任何前述實(shí)施例中，根據(jù)astm?d3359測(cè)量，基材和bacl之間的粘著強(qiáng)度大于3b。如果存在adl，那么(i)根據(jù)astm?d3359測(cè)量，adl與基材之間的粘著強(qiáng)度為至少4b，(ii)根據(jù)astm?d3359測(cè)量，adl與bacl之間的粘著強(qiáng)度為至少4b，或(iii)同時(shí)滿足(i)和(ii)兩者。在任何前述實(shí)施例中，根據(jù)astm?d3359測(cè)量，膜堆疊(即，adl+bacl)與基材之間的粘著強(qiáng)度大于3b，優(yōu)選大于4b。

35、在任何前述實(shí)施例中，如果存在adl，那么adl的厚度變化小于10％。

36、在任何前述實(shí)施例中，如果存在adl，那么adl具有小于1％的孔隙率，優(yōu)選在fe-sem下以10000x的放大率測(cè)定。

37、在任何前述實(shí)施例中，如果存在adl，那么bacl的表面粗糙度為0.05μm至4μm，例如0.1μm至3.5μm、0.15μm至3μm、0.075μm至3.75μm、0.2μm至2.5μm等。

38、在任何前述實(shí)施例中，如果存在adl，那么其生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物與bacl的復(fù)合材料的組分(1)不同。

39、在任何前述實(shí)施例中，如果存在adl，那么其生物可相容金屬或合金、生物可相容陶瓷或其任何混合物與bacl的復(fù)合材料的組分(1)相同。

40、在任何前述實(shí)施例中，醫(yī)療植入物組件包含至少兩個(gè)生物可相容-生物活性復(fù)合材料層(bacl)。

41、在任何前述實(shí)施例中，生物可相容聚合材料選自由以下組成的群組：聚四氟乙烯(ptfe)、聚醚醚酮(peek)、聚乙烯(pe)、聚氨酯(pu)和聚氯乙烯(pvc)。

42、在任何前述實(shí)施例中，pe是低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)或超高分子量聚乙烯(uhmwpe)。

43、在任何前述實(shí)施例中，生物可相容聚合材料的硬度為至少400hv(維氏硬度(vickers?hardness))，優(yōu)選高達(dá)600hv，更優(yōu)選高達(dá)1000hv；或其肖氏d(shore?d)(肖氏硬度(shore?hardness))為至少50，優(yōu)選肖氏d為至少55，更優(yōu)選肖氏d為至少60，最優(yōu)選肖氏d為至少65。

44、在任何前述實(shí)施例中，用于基材(s)的生物可相容金屬或合金選自由以下組成的群組：鈦(ti)或其合金、鋯(zr)或其合金、鉭(ta)或其合金、鈮(nb)或其合金、不銹鋼、鈷-鉻-鉬(co-cr-mo)合金和ti-6al-4v合金。

45、在任何前述實(shí)施例中，用于基材(s)的生物可相容陶瓷選自由任何以下元素的氧化物、碳化物、氮化物或氮碳化物組成的群組：硅(si)、鈦(ti)、鉭(ta)、鎢(w)、鋯(zr)、鈮(nb)、鉻(cr)和鋁(al)。

46、在任何前述實(shí)施例中，用選自由以下組成的群組的載氣進(jìn)行ad：n2、o2、ar、he、清潔干燥空氣(cda)和其任何組合。

47、在任何前述實(shí)施例中，以300至1500l/h的載氣流速進(jìn)行ad。

48、在任何前述實(shí)施例中，在沉積adl和/或bacl期間基材的溫度范圍為5℃至50℃，例如至少15℃，優(yōu)選不高于35℃。

49、在任何前述實(shí)施例中，拋光基材(s)以表現(xiàn)出至少0.2μm的表面粗糙度。