Procedimiento para producir un implante médico a base de una aleación de titanio beta-molibdeno e implante correspondiente.

Procedimiento para producir un implante médico a partir de una aleación de titanio,

que comprende las etapas: colada de precisión de la aleación de titanio en un molde de colada correspondiente al implante a producir, caracterizado por: el uso de una aleación de titanio ºcon un contenido en molibdeno de 7, 5 % a 25 %, el resto titanio; prensado isostático en caliente a una temperatura que es, como máximo, tan elevada como la temperatura transus beta de la aleación de titanio-molibdeno y que se encuentra como mínimo 100ºC por debajo de la temperatura transus beta, calcinación en disolución a una temperatura entre 700 ºC y 900 ºC, y subsiguiente enfriamiento brusco.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2006/001792.

Solicitante: WALDEMAR LINK GMBH & CO. KG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: BARKHAUSENWEG 10 22339 HAMBURG ALEMANIA.

Inventor/es: KELLER, ARNOLD, BALIKTAY,SEVKI.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • A61F2/36 SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA.A61 CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE.A61F FILTROS IMPLANTABLES EN LOS VASOS SANGUINEOS; PROTESIS; DISPOSITIVOS QUE MANTIENEN LA LUZ O QUE EVITAN EL COLAPSO DE ESTRUCTURAS TUBULARES, P. EJ. STENTS; DISPOSITIVOS DE ORTOPEDIA, CURA O PARA LA CONTRACEPCION; FOMENTACION; TRATAMIENTO O PROTECCION DE OJOS Y OIDOS; VENDAJES, APOSITOS O COMPRESAS ABSORBENTES; BOTIQUINES DE PRIMEROS AUXILIOS (prótesis dentales A61C). › A61F 2/00 Filtros implantables en los vasos sanguíneos; Prótesis, es decir elementos de sustitución o de reemplazo para partes del cuerpo; Dispositivos para unirlas al cuerpo; Dispositivos para mantener la luz o para evitar que se colapsen las estructuras tubulares del cuerpo, p. ej. stents (como artículos cosméticos, ver las subclases apropiadas, p. ej pelucas, postizos, A41G 3/00, A41G 5/00, uñas artificiales A45D 31/00; prótesis dentales A61C 13/00; materiales para prótesis A61L 27/00; corazones artificiales A61M 1/10; riñones artificiales A61M 1/14). › Cabezas femorales.
  • C22C14/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › Aleaciones basadas en titanio.
  • C22F1/18 C22 […] › C22F MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE METALES O ALEACIONES NO FERROSOS (procesos específicos para el tratamiento térmico de aleaciones ferrosas o aceros y dispositivos para el tratamiento térmico de metales o aleaciones C21D). › C22F 1/00 Modificación de la estructura física de metales o aleaciones no ferrosos por tratamiento térmico o por trabajo en caliente o en frío. › Metales de elevado punto de fusión o refractarios o aleaciones basadas en ellos.

PDF original: ES-2382954_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Procedimiento para producir un implante médico a base de una aleación de titanio beta-molibdeno e implante correspondiente La invención se refiere a un procedimiento para producir un implante médico a partir de una aleación de titanio, así como a un implante correspondiente.

Como material para la producción de implantes, las aleaciones de titanio encuentran una aplicación cada vez más amplia. A las ventajas de este material pertenecen para el empleo como prótesis propiedades tan importantes como una elevada capacidad de carga mecánica, una elevada estabilidad química y, de forma especial, una extraordinaria biocompatibilidad. Bajo el punto de vista de las propiedades del material, las aleaciones de titanio son el material de elección para muchos diversos implantes, entre ellos, placas para huesos, espigas, articulaciones de rodilla y de cadera artificiales así como prótesis del disco intervertebral.

En el estado conocido de la técnica se conocen diferentes procedimientos para producir los implantes. La elección de un procedimiento adecuado se orienta no sólo en función del tipo de implante a producir, sino también en función de la aleación de titanio utilizada en cada caso. Para la conformación, son esencialmente dos procedimientos los que se utilizan para las aleaciones de titanio. Por una parte, éstos son el fraguado y, por otra, la colada de precisión. Básicamente, en el caso de las aleaciones de titanio se trata de aleaciones de fraguado (Peters/Leyens: Titan und Titanlegierungen, editorial Wiley-VCH, 2002) . Sin embargo, la colada de precisión tiene la ventaja de que con la misma también se pueden producir fácilmente formas complejas que no se pueden conseguir mediante fraguado o sólo se pueden conseguir bajo la adición de varios componentes. Sin embargo, debido al elevado punto de fusión y a la gran propensión a la reacción del titanio, la colada de precisión de aleaciones de titanio es generalmente problemática; a ello se añade la escasa densidad de las aleaciones. Sólo algunos grupos de aleaciones de titanio se adecuan para la colada de precisión. A ellos pertenecen, en particular, las denominadas aleaciones de titanio a y algunas aleaciones de aleaciones de titanio a/º. De este último grupo han adquirido importancia para la producción de implantes, en particular, aleaciones con vanadio y aluminio tales como TiAl6V4. Mediante la colada de precisión, a partir de esta aleación se pueden producir con un buen resultado implantes tales como prótesis para articulaciones o implantes dentales.

No obstante, existen ciertos reparos en relación con la compatibilidad a largo plazo de los elementos de la aleación tal como se utilizan típicamente para aleaciones de titanio a/º tales como TiAl6V4. Además, el módulo de elasticidad de estas aleaciones se encuentra considerablemente por encima del del material del hueso natural, con lo que se pueden producir alteraciones patológicas del hueso.

A partir del documento US 2004/0136859 A1 se conoce hacer por colada implantes médicos a partir de aleaciones de titanio º.

La invención tiene por misión crear implantes médicos en los que se reduzcan estos inconvenientes.

La solución de acuerdo con la invención se encuentra en las características de las reivindicaciones independientes. Perfeccionamientos ventajosos son el objeto de las reivindicaciones dependientes.

Está previsto un procedimiento para producir un implante médico a partir de una aleación de titanio, que comprende las etapas de colada de precisión de la aleación de titanio en un molde de colada correspondiente al implante a producir, estando previsto, de acuerdo con la invención, que se utilice una aleación de titanio º, se prense de forma isostática en caliente, se calcine en disolución y, a continuación, se enfríe bruscamente. La aleación de titanio º tiene un contenido en molibdeno de 7, 5 % - 25 % de molibdeno, siendo el resto titanio. La etapa del prensado isostático en caliente se lleva a cabo a una temperatura que se encuentra entre la temperatura transus beta y 100ºC por debajo de la temperatura transus beta. Para la calcinación en disolución se elige una temperatura entre 700 ºC y 900 ºC.

Con el procedimiento de acuerdo con la invención se hace posible producir mediante colada de precisión implantes médicos a partir de una aleación de titanio º. La posibilidad de utilizar las aleaciones de titanio º conlleva considerables ventajas en relación con los implantes médicos. Así, las aleaciones de titanio º presentan favorables propiedades mecánicas, en particular un módulo de elasticidad claramente inferior al de las aleaciones de titanio a/º conocidas. Mientras que estas últimas presentan habitualmente valores de aprox. 100.000 N/mm2, por ejemplo con aleaciones de titanio-molibdeno se pueden alcanzar valores casi reducidos en la mitad de aprox. 60.000 N/mm2. Además, mediante el uso de aleaciones de titanio º se puede aumentar la biocompatibilidad. Mientras que en el caso de la aleación de titanio a/º TiAl6V4 frecuentemente utilizada, existen ciertos reparos en relación con una toxicidad de los iones aluminio o vanadio liberados, para la aleación de titanio º pueden utilizarse con éxito formadores de aleaciones tal como molibdeno, inocuas en relación con la toxicidad. Se ha demostrado que, en particular con aleaciones de titanio-molibdeno se pueden alcanzar extraordinarios resultados en relación con las propiedades mecánicas, como también en relación con la biocompatibilidad. El contenido en molibdeno oscila entre 7, 5 y 25 %, preferiblemente entre 12 y 16 %. Con ello, mediante un rápido enfriamiento después de la colada se puede alcanzar una fase ºmetaestable. Se ha acreditado particularmente TiMo15 con un contenido en molibdeno de 15 %.

Además, el uso de la aleación de titanio º tiene la ventaja de que se pueden producir racionalmente también implantes con una forma compleja. En general, la colada de precisión es un proceso de conformación con el que, en comparación con la conformación mediante fraguado, se pueden producir racionalmente también formas complejas. Sin embargo, se ha demostrado que precisamente al utilizar aleaciones de titanio a o a/º conocidas por el estado de la técnica, sólo se conseguía de manera insuficiente crear durante la colada de precisión aristas vivas en los implantes. Las ventajas de la colada de precisión, en sí dadas, a saber poder crear formas complejas arbitrarias, no se podían realizar por completo de esta manera. Precisamente en el caso de implantes es, sin embargo, a menudo deseable prever aristas vivas para un mejor anclaje del implante. Para un implante exento de cemento, el cual, por motivos de la estabilidad mecánica del implante a largo plazo, se le da preferencia en muchos casos, las aristas vivas en los implantes son de gran importancia. Sorprendentemente, se ha demostrado que el procedimiento de acuerdo con la invención alcanza un llenado mejorado del molde. Con ello, pueden alcanzarse aristas vivas de elevada calidad, también en el caso de implantes de forma compleja. Con ello, la invención no sólo posibilita implantes con propiedades más favorables en relación con la mecánica y la biocompatibilidad, sino también con relación a una mejora de la conformación por parte de la colada de precisión.

Convenientemente, en el caso de la calcinación en disolución el gradiente de temperaturas se elige de manera que la aleación de titanio esté exenta de fases w. Con ello, se contrarresta el riesgo de una merma de las propiedades mecánicas mediante la formación de una fase w.

Para el prensado isostático en caliente (HIP - siglas en alemán) , es favorable una temperatura por debajo de la temperatura transus º, a saber de hasta 100ºC inferior. Para una aleación de titanio y molibdeno con una proporción de 15% de molibdeno, se han acreditado temperaturas en el intervalo de 710 ºC a 760 ºC, preferiblemente de aproximadamente 740 ºC, a una presión de argón de aproximadamente 1100 a 1200 bar.

Para la calcinación en disolución se han acreditado temperaturas de al menos 700 ºC hasta 880 ºC, preferiblemente en el intervalo de 800 ºC hasta 860 ºC bajo una atmósfera de gas protector argón. Con ello, se alcanza una mejora de la ductilidad de la aleación. En este caso, no es necesario un almacenamiento previo antes o después del prensado isostático en caliente. El subsiguiente enfriamiento brusco tiene lugar preferiblemente con agua fría.

Puede ser ventajoso endurecer además el objeto al final. Con ello, en caso necesario se puede aumentar el módulo de elasticidad. Preferiblemente,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para producir un implante médico a partir de una aleación de titanio, que comprende las etapas: colada de precisión de la aleación de titanio en un molde de colada correspondiente al implante a producir, caracterizado por: el uso de una aleación de titanio ºcon un contenido en molibdeno de 7, 5 % a 25 %, el resto titanio; prensado isostático en caliente a una temperatura que es, como máximo, tan elevada como la temperatura transus beta de la aleación de titanio-molibdeno y que se encuentra como mínimo 100ºC por debajo de la temperatura transus beta, calcinación en disolución a una temperatura entre 700 ºC y 900 ºC, y subsiguiente enfriamiento brusco.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por un endurecimiento después del enfriamiento brusco.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la aleación de titanio-molibdeno presenta una proporción de molibdeno de aproximadamente 15 %.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el enfriamiento brusco tiene lugar preferiblemente con agua fría.

5. Implante médico a base de una aleación de titanio º-molibdeno hecha por colada de precisión con una proporción en molibdeno de 15 %, el resto titanio, que presenta un tamaño medio de grano de al menos 0, 3 mm y un módulo de elasticidad de 59, 4 kN/mm2 a 68 kN/mm2.

6. Implante según la reivindicación 5, caracterizado porque está prensado de modo isostático en caliente y está calcinado en disolución.

7. Implante según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque la aleación de titanio está exenta de una fase w.

8. Implante según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque la aleación de titanio está exenta de vanadio y aluminio.

9. Implante según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque es una prótesis ortopédica.

10. Implante según la reivindicación 9, caracterizado porque la prótesis es una prótesis para articulaciones.

11. Implante según la reivindicación 10, caracterizado porque es una parte de fémur (1) de una prótesis de articulación de la cadera.

12. Implante según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque es un implante dental (3) .


 

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