Implante y procedimiento para su fabricación, especialmente su modificación superficial.

Procedimiento para la fabricación de un implante cerámico con la superficie estructurada por lo menos en la zona expuesta a hueso y/o tejido,

caracterizado porque el implante cerámico después de su moldeo en la zona que va a estructurarse

I. se reduce sobre la superficie al metal correspondiente;

II. a continuación, la superficie esencialmente metálica se somete a un tratamiento superficial de estructuración;

III. la superficie estructurada se oxida de nuevo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/CH2008/000527.

Solicitante: THOMMEN MEDICAL AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: HAUPTSTRASSE 26D 4437 WALDENBURG SUIZA.

Inventor/es: SCHLOTTIG, FALKO, ORTEGA CRUZ,Luis Alfonso.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B22F3/24 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS.B22F TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS A PARTIR DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE POLVOS METALICOS (fabricación de aleaciones mediante metalurgia de polvos C22C ); APARATOS O DISPOSITIVOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA POLVOS METALICOS. › B22F 3/00 Fabricación de piezas a partir de polvos metálicos, caracterizada por el modo de compactado o sinterizado; Aparatos especialmente concebidos para esta fabricación. › Tratamiento ulterior de las piezas u objetos.
  • C04B41/50 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 41/00 Postratamiento de morteros, hormigón, piedra artificial; Tratamiento de la piedra natural (vidriados distintos a los vidirados en frio C03C 8/00). › con sustancias inorgánicas.
  • C04B41/87 C04B 41/00 […] › Cerámicas.
  • C23C8/02 C […] › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 8/00 Difusión en estado sólido solamente de elementos no metálicos en la capa superficial de materiales metálicos (difusión del silicio C23C 10/00 ); Tratamiento químico de la superficie por reacción del material metálico de la superficie y un gas reactivo, quedando en el revestimiento productos de la reacción, p. ej. revestimiento de conversión, pasivación de metales (C23C 14/00 tiene prioridad). › Pretratamiento del material a revestir (C23C 8/04 tiene prioridad).
  • C23C8/10 C23C 8/00 […] › Oxidación.

PDF original: ES-2381911_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Implante y procedimiento para su fabricación, especialmente su modificación superficial CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un implante cerámico con la superficie estructurada, por lo menos en la zona expuesta a hueso y/o tejido. Además, se describen y se reivindican implantes que en la superficie se proveyeron de una estructura topológica usando este procedimiento.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Hay múltiples implantes que se usan desde hace tiempo como material de sustitución o material de construcción en el cuerpo humano. En el campo de los llamados implantes de hueso, es decir, aquellos implantes que se introducen por lo menos parcialmente en el hueso, por ejemplo, implantes de articulaciones, implantes de columna vertebral, implantes dentales, se han impuesto principalmente implantes de metal o de cerámica. Dependiendo de las propiedades de material necesarias y preferencias del paciente se usa el uno o el otro material.

Para que los implantes se integren fijamente en el hueso y/o el tejido adyacente es habitual o bien modificar la superficie de los implantes o bien aplicar un recubrimiento sobre la superficie de los implantes. Por una parte, a este respecto se trata de proveer la superficie de un estructura topológica, por ejemplo, de una rugosidad en un determinado intervalo microscópico para que el tejido o el hueso puedan formar un anclaje para el implante. Por otra parte, se trata de proveer la superficie del recubrimiento promotor o activador de la integración, por ejemplo, de sustancias activas que estimulan el tejido adyacente para realizar de forma acelerada el anclaje o el proceso de integración.

En relación con los implantes, hay distintos procedimientos para la fabricación de una superficie estructurada, es decir, rugosa. Por una parte, esto puede realizarse mediante un tratamiento por proyección, por ejemplo, por proyección con arena de un determinado tamaño de grano (malla) . Por otra parte, esto puede realizarse mediante un tratamiento químico, por ejemplo, mediante un tratamiento que ataca y disuelve o modifica parcialmente la superficie. En el caso de implantes metálicos, por ejemplo, el documento EP 0 388 576 describe un procedimiento en el que el implante se expone a ácido concentrado, dado el caso después de un tratamiento previo mediante proyección de arena. En el caso de implantes cerámicos, por ejemplo, el documento WO 00/37121 describe un procedimiento en el que la superficie se trata en un álcali.

Generalmente se muestra que dependiendo del material de base usado (metal/cerámica) se conocen diferentes procedimientos para el tratamiento de la superficie para la generación de una estructuración y estos procedimientos diferentes también dan lugar a diferentes estructuras en las superficies de los implantes.

El documento WO 2006/0131010 describe un implante cerámico, concretamente un implante dental, con una superficie estructurada o porosa para la introducción por lo menos parcial en un hueso. A este respecto, la superficie porosa especialmente ventajosa está modificada por lo menos por zonas por una sal fundida. Las excelentes propiedades de osteointegración pueden provocarse en un procedimiento en el que después de su moldeo, dado el caso después de la modificación superficial por eliminación de material previa, esta superficie se modifica superficialmente en una sal fundida por lo menos en las zonas expuestas a hueso y/o tejido blando.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En consecuencia, la invención se basa en el objetivo de proporcionar un procedimiento alternativo para la estructuración de superficies de implantes cerámicos. A este respecto se tratará de un procedimiento lo más versátil posible que puede generar las más variadas topologías mediante el ajuste de los parámetros de procedimiento. Por tanto, se trata de una mejora de un procedimiento para la fabricación de un implante cerámico con la superficie estructurada, por lo menos en la zona expuesta a hueso y/o tejido, así como de implantes correspondientes, especialmente implantes dentales.

La solución para este objetivo se alcanza haciendo que el implante cerámico después de su moldeo y dado el caso después ya de una sinterización en la zona que va a estructurarse I. se reduzca sobre la superficie al metal correspondiente;

II. a continuación, la superficie esencialmente metálica se someta a un tratamiento superficial de estructuración;

III. la superficie estructurada se oxide de nuevo.

Uno de los aspectos esenciales de la invención consiste, en otras palabras, en que se apreció que es inesperadamente posible sin problemas reducir inicialmente un implante cerámico a la forma metálica (estado de oxidación 0) en la zona superficial, que a continuación es posible realizar todos los procedimientos conocidos del campo de los implantes metálicos para la estructuración de la superficie sobre esta capa metálica superior y a continuación puede oxidarse de nuevo la capa superficial metálica así estructurada. De esta manera, los muchos procedimientos conocidos para la estructuración de una superficie metálica pueden usase en la etapa II y tomarse, por ejemplo, de la bibliografía. Pero a continuación, a causa de la etapa III, se forma una estructura similar, pero en muchas condiciones de procedimiento no exactamente la misma, como en el tratamiento de un implante metálico sólo con la etapa II, es decir, se ponen a disposición novedosas estructuraciones en la superficie.

Una ventaja esencial del procedimiento propuesto consiste en que, a causa del gran conocimiento sobre la estructuración de superficies metálicas, este conocimiento puede transferirse por lo menos parcialmente a la estructuración de implantes de cerámica. Así, casi en un marco discrecional, una estructuración adecuada de la superficie de un implante de cerámica puede generarse en función del procedimiento elegido en la etapa II (dado el caso en combinación con una estructuración previa o posterior) , así como de su ajuste de parámetros.

Una ventaja esencial del procedimiento propuesto consiste en que la superficie del implante cerámico se genera usando el material del implante (hasta cierto punto estructura autóctona) y no con ayuda de procedimientos de recubrimiento. Estos últimos conducen generalmente a problemas con la adherencia de capas, que en el procedimiento novedoso aquí propuesto se excluyen completamente, dado que, por ejemplo, en la etapa I no se forma la clásica capa con una superficie de separación lisa con respecto al material cerámico, sino más bien una modificación superficial fuertemente dentada que se guía por la resistencia y la porosidad del material procesado y correspondientemente también garantiza una unión íntima en cualquier fase de procedimiento.

La superficie cerámica (normalmente ZrO2 y mezclas de ZrO2 y Al2O3) también se reduce inicialmente en un entorno definido al metal. La superficie metálica obtenida se estructura por procesos de grabado u otros procedimientos. La superficie metálica estructurada se oxida en un entorno definido. De esto resulta la superficie del implante cerámica estructurada deseada.

Una primera forma de realización del procedimiento propuesto se caracteriza porque el implante cerámico ya se ha sometido a una estructuración de la superficie antes o durante su moldeo y/o sinterización (por ejemplo, estructuración de la superficie del cuerpo en bruto o también estructuración u ocupación del molde para el moldeo con separadores) .

Alternativamente o adicionalmente también es posible que el implante cerámico ya se haya sometido a una estructuración de la superficie después de su moldeo y/o sinterización, pero antes del tratamiento en las etapas I-III.

La estructuración previa de la superficie del implante cerámico puede realizarse, en otros palabras, por ejemplo, mediante estructuración superficial del cuerpo en bruto antes de la sinterización. Pero también puede realizarse usando un molde en la etapa de moldeo, molde que está estructurado en el interior o que presenta separadores. Puede realizarse igualmente mediante estructuración superficial del implante de cerámica sinterizado (este también puede ya haberse sometido a un tratamiento abrasivo adicional o a otro procedimiento) . Esta estructuración mencionada en la superficie puede usarse alternativamente o conjuntamente. Generalmente, en la estructuración en este procedimiento puede tratarse preferiblemente de un tratamiento mecánico... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de un implante cerámico con la superficie estructurada por lo menos en la zona expuesta a hueso y/o tejido, caracterizado porque el implante cerámico después de su moldeo en la zona que va a estructurarse I. se reduce sobre la superficie al metal correspondiente;

II. a continuación, la superficie esencialmente metálica se somete a un tratamiento superficial de estructuración;

III. la superficie estructurada se oxida de nuevo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el implante cerámico se sinteriza antes de la etapa I.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el implante cerámico se somete ya a una estructuración de la superficie, preferiblemente antes de su moldeo y dado el caso sinterización y/o después de su moldeo y dado el caso sinterización, pero antes del tratamiento en las etapas I-III.

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque la estructuración previa de la superficie del implante cerámico se realiza mediante estructuración superficial del cuerpo en bruto antes de la sinterización, y/o mediante uso de un molde en la etapa de moldeo que está estructurado en el interior o presenta separadores, y/o mediante estructuración superficial del implante de cerámica sinterizado.

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque la estructuración previa de la superficie del implante cerámico se realiza mediante estructuración superficial del cuerpo en bruto antes de la sinterización, y/o mediante uso de un molde en la etapa de moldeo que está estructurado en el interior o presenta separadores, y/o mediante estructuración superficial del implante de cerámica sinterizado, realizándose la estructuración mediante un tratamiento mecánico tal como tratamiento por proyección y/o mediante un tratamiento químico tal como tratamiento con ácido, tratamiento con álcali, tratamiento con sal fundida.

6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque en el caso del tratamiento por proyección se trata de un tratamiento por proyección con tratamiento simultáneo y/o realizado sucesivamente con dos abrasivos de diferente tamaño de grano medio, preferiblemente con dos abrasivos de diferente tamaño de grano medio con una proporción de un tamaño de grano grueso en el intervalo d.

8. 180 de malla y una proporción de un tamaño de grano pequeño en el intervalo d.

30. 450 de malla, pudiendo tratarse en el caso del abrasivo de arena y/o de material orgánico tal como huesos de fruta.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se reduce en la etapa I bajo atmósfera de gas reductora, preferiblemente bajo atmósfera de hidrógeno, preferiblemente a una temperatura superior a 500 ºC, y/o preferiblemente durante una duración de por lo menos 10 minutos, preferiblemente por lo menos 30 minutos.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se reduce en la etapa I bajo atmósfera de gas reductora, preferiblemente bajo atmósfera de hidrógeno, a una temperatura superior a 800 ºC, preferiblemente en el intervalo de 1000 ºC-1400 ºC, y/o preferiblemente durante una duración en el intervalo de 40 minutos-20 horas.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se reduce en la etapa I usando grafito, preferiblemente en el marco de la sinterización, especialmente preferiblemente como prensado isostático en caliente (HIP) , usándose el grafito preferiblemente como agente reductor a una temperatura superior a 500 ºC, preferiblemente superior a 1000 ºC, especialmente preferiblemente en el intervalo de 1200 ºC-1800 ºC, y/o preferiblemente durante una duración de por lo menos 10 minutos, preferiblemente por lo menos 30 minutos, especialmente preferiblemente en el intervalo de 40 minutos-20 horas y/o a una presión superior a 200 bar (20 MPa) , preferiblemente superior a 500 bar (50 MPa) , especialmente preferiblemente en el intervalo de 800 bar (80 bar) - 1500 bar (150 MPa) .

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa II la superficie esencialmente metálica se somete en la zona que va a estructurarse a un tratamiento con ácido, especialmente con ayuda de ácido concentrado, especialmente preferiblemente una mezcla de ácido clorhídrico y/o ácido sulfúrico y/o ácido nítrico, tratándose con el ácido preferiblemente a una temperatura superior a 80 ºC, especialmente preferiblemente a una temperatura superior a 100 ºC, preferiblemente durante una duración de por lo menos 60 minutos, especialmente preferiblemente de por lo menos 100 minutos, preferiblemente en el intervalo d.

11. 400 minutos.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa II la superficie esencialmente metálica se somete en la zona que va a estructurarse a un tratamiento en una sal fundida, especialmente con ayuda de cloruros y/o hidróxidos alcalinos y/o alcalinotérreos, especialmente preferiblemente a una temperatura superior a 80 ºC, especialmente preferiblemente a una temperatura superior a 100 ºC, tratándose en la sal fundida preferiblemente durante una duración de por lo menos 20 minutos, especialmente preferiblemente de por lo menos 40 minutos, preferiblemente en el intervalo d.

8. 400 minutos.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa III el implante con la superficie estructurada se mantiene bajo una atmósfera de gas oxidante, preferiblemente bajo aire, a una temperatura superior a 800 ºC, preferiblemente superior a 1000 ºC, esto durante una duración de por lo menos 60 minutos, preferiblemente durante una duración de por lo menos 100 minutos.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en la etapa III el implante con la superficie estructurada se mantiene bajo una atmósfera de gas oxidante, preferiblemente bajo aire, a una temperatura en el intervalo de 1000 ºC-1500 ºC, esto durante una duración en el intervalo de 120 - 600 minutos.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se trata de un implante cerámico a base de óxido metálico, preferiblemente a base de óxido de aluminio y/o a base de óxido de circonio y/o a base de nitruro de silicio, especialmente preferiblemente a base de policristales de circonio tetragonales estabilizados con itrio (Y-TZP) .

15. Uso de un procedimiento según una de las reivindicaciones 1-14 para la estructuración de la superficie de un 20 implante, preferiblemente de un implante dental, por lo menos en la zona expuesta al hueso y/o a la encía.


 

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