高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工されたコバルト−クロム合金物品及びその製造方法
【課題】コバルトクロム合金から形成され、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品と、その製造方法及び使用と、を提供する。
【解決手段】本発明は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を支持する物品に関し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。そのような物品は、哺乳動物への植え込みに好適であり得る。
【解決手段】本発明は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を支持する物品に関し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。そのような物品は、哺乳動物への植え込みに好適であり得る。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、全て同日に出願された以下の３つの出願に関連した、２００９年４月１５日出願の米国仮出願第６１／１６９，３６５号の利益を主張する。（ｉ）「マクロ及びナノスケールで表面テクスチャ加工したチタン含有物品及びその製造方法（Micro and Nano Scale Surface Textured Titanium-Containing Articles and Methods of Producing Same）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバティ（Larry Salvati）を有し、代理人整理番号ＪＪＤＯ−００２８（ＤＥＰ ６１６０）で指定された米国特許出願第６１／１６９，４４３号、（ｉｉ）「骨取り付けのための方法及び装置（Methods and Devices For Bone Attachment）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバティ（Larry Salvati）を有し、代理人整理番号１０２７３７−１６（ＤＥＰ ６０４５）で指定された米国特許出願、並びに（ｉｉｉ）「リン酸カルシウムを有するインプラントのための方法及び装置（Methods and Devices For Implants With Calcium Phosphate）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）、ラリー・サルバティ（Larry Salvati）及びプージャ・カダンビ（Pooja Kadambi）を有し、代理人整理番号１０２７３７−１７（ＤＥＰ ６０９０）で指定された米国特許出願。前述した４つの全出願は、その全容が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
〔技術分野〕
本発明は、とりわけ、コバルトクロム合金から形成され、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品と、その製造方法及び使用とに関する。
【０００３】
〔背景技術〕
部分骨代替インプラントに関して長期間要求されている、以下を含む多数の設計基準が存在する。（１）インプラントは、患者の生涯において機能を失わずに、又はいかなる有害なプロセス応答も開始せずに残留する必要がある、（２）インプラントは、インプラントが植え込まれる骨の正常な機能を回復させる必要がある、（３）インプラントは、商業的スケールで製造可能である必要がある。前記の基準を満たすために、インプラントは、多くは変動する性質の負荷荷重を支持する必要があるのみでなく、インプラントと骨との間の境界も荷重要求に耐える必要がある。
【０００４】
インプラントを骨に付着させ、またインプラントと骨との間の適合を改善するために、ポリメチルメタクリレートなどのプラスチックセメントが度々使用されている。インプラントには多孔質コーティングも設けられ、このコーティングは、ある時間の経過後に補綴物が骨構造に一体化されるように骨と結びつき、骨内部成長を招く。そのようなコーティングの典型は、米国特許第３，８５５，６３８号、同第４，２０６，５１６号、同第４，１５６，９４３号、及び同第４，６１２，１６０号に開示されているものである。
【０００５】
セラミックコーティングは、骨とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料との間の親和性により、良好な効果を有し、多くの場合、特に望ましい。そのようなコーティングの典型は、米国特許第４，１４５，７６４号及び同第４，４８３，６７８号に開示されているものであり、これらは特に歯科インプラントに関係し、また米国特許第４，３０９，４８８号及び同第４，８４６，８３７号があり、これらは、身体全体に使用される植え込み可能な骨代替材料をより広く開示している。
【０００６】
他の研究では、インプラントの高度に回旋状の表面を使用している。米国特許第５，３６８，８８１号及び同第５，６５８，３３３号は、非球面粉末を使用した、補綴物のために粗面化された表面の形成を示している。しかしながら、これらの表面は、相互連結した多孔性を殆ど、あるいは全く有さないことが公知である。
【０００７】
改善された性質を有する補綴物表面に対する必要性が当技術分野において依然として存在している。
【０００８】
〔概要〕
本発明の一態様は、哺乳動物への植え込みに好適な物品に関し、この物品はコバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を支持し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。いくつかの実施形態において、層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。いくつかの物品において、コバルト−クロム合金はＣｏＣｒＭｏである。いくつかの実施形態において、前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む。
【０００９】
本発明の別の態様は、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品を作製する方法に関する。いくつかの物品は、上述したような性質を有する。いくつかの方法は、コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む。好ましい所定の実施形態において、溶液は、実質的に酸化剤を含有しない。
【００１０】
いくつかのプロセスにおいて、溶液は、少なくとも約４ＭのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＭのＣｌ−濃度とを有する。溶液は、濃度約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の塩化物含有化合物を更に含むことができる。いくつかの実施形態において、溶液は、約０．８〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する。好ましい塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及びそれらの混合物を含む。
【００１１】
本発明のいくつかの工程において、物品を、温度約２０〜約１００℃の溶液と接触させる。所定の工程では、物品を、温度約２０〜約４０℃の溶液と接触させる。いくつかの工程では、物品を、約３０分間〜約９６時間、溶液と接触させる。
【００１２】
尚、別の態様において、物品は、哺乳動物に植え込みするのに好適である。いくつかの物品は、関節代替補綴物又はその構成要素である。所定の物品は、股関節又は膝関節代替補綴物である。
【００１３】
本発明の尚別の態様は、請求項１に記載の物品を、ヒトなどの哺乳動物に植え込みすることに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤の画像。
【図１Ｂ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に５分間浸漬した画像。
【図１Ｃ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に３０分間浸漬した画像。
【図１Ｄ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１時間浸漬した画像。
【図１Ｅ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１．５時間浸漬した画像。
【図１Ｆ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に３．５時間浸漬した画像。
【図１Ｇ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に６時間浸漬した画像。
【図１Ｈ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１８時間浸漬した画像。
【図２Ａ】研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（８ＮのＨＣｌ中に浸漬していない）上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｂ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に５分間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｃ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に３０分間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｄ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に１時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｅ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に１．５時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｆ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に６時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｇ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に２４時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図３Ａ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の、酸浸漬時間における単位面積当たりの重量損失を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図３Ｂ】研磨鍛錬円盤の表面上に配置した水の接触角対酸浸漬時間を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図３Ｃ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤の吸水性対酸浸漬時間を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図４Ａ】１ＮのＨＣｌ中に２４時間浸漬した後の１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤の形態を示す。
【図４Ｂ】塩化物を補充した１ＮのＨＣｌ中に２４時間浸漬した後の１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤を示す。塩化物を補充した１ＮのＨＣｌは、７０ｇのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏを、１００ｍＬの１ＮのＨＣｌに室内条件下で加えることにより調製される。塩化物補充ＨＣｌ酸中の最終濃度は、およそ［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎである。
【図５Ａ】酸に２４時間浸漬した後のＧｌｏｂａｌ ＣＡＰ肩インプラントＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）（ＣｏＣｒＭｏ）のより低い倍率の画像。
【図５Ｂ】ビーズ表面上の１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の穴の高い倍率の画像。
【００１５】
〔例示的な実施形態の詳細な説明〕
インプラント材料の表面特性は、インプラントに対する隣接した細胞の接着に重要な役割を果たす。湿潤性は、インプラントに対する接着に影響を与えると思われる一つの要因である。本発明の方法の使用により、ＣｏＣｒＭｏ物品の表面の化学的構造はクロムに富んだものとなる。加えて、表面はナノテクスチャー加工され、高い吸水性を示す。いくつかの実施形態では、処理したインプラント表面は、未処理表面に対して３〜１０倍の吸水における向上が観察される。そのような材料で作製されたインプラントは、改善された骨内部成長を示す。
【００１６】
本発明の一態様は、哺乳動物に植え込みするのに好適な物品に関し、この物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。いくつかの実施形態において、層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。
【００１７】
液体吸収能力は、物品中に吸収される水の量を測定することにより決定される。液体吸収能力を決定するべき物品を計量する。７滴の１０μＬ ＲＯ水（合計７スポット及び合計７０ｍｇの水）を物品上に配置する。水を５分間平衡化させた後、物品の上面を濾紙に接触させて、Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）表面上に残留する水を全て除去する。次いで、Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤の重量を再度測定する。重量の差異を容積（１ｍｇの水＝１μＬ）に変換する。水の容積を物品の推定表面積で除算して、液体吸収能力を決定する。いくつかの実施形態において、液体吸収能力はμＬ／ｃｍ２（μＬ／ｉｎ２）で報告される。
【００１８】
本発明のいくつかの物品は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。別の物品は、少なくとも約１１．６μＬ／ｃｍ２（約７５μＬ／ｉｎ２）又は１５．５μＬ／ｃｍ２（１００μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。
【００１９】
所望であれば、液体吸収能力は、ＤｅＰｕｙの標準Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤（直径１．９ｃｍ（３／４”）、厚さ７５０μ、及び多孔性４０〜５０％）などの基準と比較されてもよい。物品が高い湿潤性を有する場合、水は通常、物品内に５分以内に運ばれる。物品が高い湿潤性を有さない場合、水は通常、表面上で玉状となる。
【００２０】
いくつかの好ましい金属物体は、鍛錬ＣｏＣｒＭｏなどの、コバルト、クロム及びモリブデンのうちの少なくとも１つを含有するものを含む。いくつかの物品において、コバルト−クロム合金はＣｏＣｒＭｏである。いくつかの実施形態において、前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む。
【００２１】
本発明の別の態様は、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品を作製する方法に関する。いくつかの物品は、上述したような性質を有する。いくつかの方法は、コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む。特定の好適な実施形態において、溶液は、実質的に酸化剤を含有しない。
【００２２】
いくつかのプロセスにおいて、溶液は、少なくとも約４ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する。溶液は、濃度約０．０１Ｎ〜８Ｎの範囲の塩化物含有化合物を更に含む。いくつかの実施形態において、溶液は、約０．８〜約１２ＮのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する。好ましい塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及びそれらの混合物を含む。
【００２３】
表面を変更するのに好適な任意の温度で、物品を溶液に接触させてもよい。いくつかの実施形態では、物品を、約２０〜約１００℃の温度で溶液と接触させ、又はいくつかの実施形態では、約２０〜約４０℃の温度で溶液と接触させる。物品を、十分な時間、溶液と接触させて、所望の表面特性を提供することができる。いくつかの工程では、例えば、物品を、約３０分間〜約９６時間、溶液と接触させる。別の工程では、物品を、約１〜約３６時間、溶液と接触させる。
【００２４】
本明細書に記載した物品は、哺乳動物への植え込みに好適である。これらの物品の所定のものは、関節代替補綴物又はその構成要素などの補綴装置である。これらの装置は、股関節又は膝関節代替補綴物を含む。
【００２５】
本発明は更に、本明細書に記載した物品を哺乳動物に植え込みすることにも関する。いくつかの実施形態において、物品はヒトへの植え込みに好適である。
【００２６】
Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）Ｐｏｒｏｕｓ Ｃｏａｔｉｎｇは、デプイ・オーソパエディクス社（DePuy Orthopaedics, Inc）から市販されている３次元のビーズコーティングである。いくつかの実施形態において、コーティングはＣｏＣｒＭｏ材料を含む。
【００２７】
本発明を、例示であり限定を意図するものではない以下の実施例により説明する。
【００２８】
〔実施例〕
円盤
鏡面研磨したＡＳＴＭ Ｆ１５３７鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤、直径１．９ｃｍ（３／４インチ）を、重量損失評価及び接触角測定に使用した。そのような円盤は、鉄桿（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７鍛錬）から機械切断し、鏡面研磨仕上げ（Ｒａ＜０．１μ）することにより入手することができる。ＣｏＣｒＭｏ Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）は、寸法約１５０〜２５０μの範囲のＣｏＣｒＭｏの球状ビーズを含む。Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）は、厚さ７５０μ及び直径１．９ｃｍ（３／４インチ）であり、４０〜５０％の範囲の多孔性を有する。室温／室内条件（１８℃〜２３℃）で酸浸漬試験を実施した。平坦な１．９ｃｍ（３／４インチ）円盤に関して、少なくとも容積３０ｍＬの酸溶液を使用した、１．９ｃｍ（３／４インチ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤に関して、少なくとも容積５０ｍＬの酸溶液を使用した。
【００２９】
酸溶液
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを５０ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、８ＮのＨＣｌ溶液（溶液１）を作製した。
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを１００ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、６ＮのＨＣｌ溶液（溶液２）を作製した。
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを２００ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、４ＮのＨＣｌ溶液（溶液３）を作製した。
【００３０】
塩化物を補充した１ＮのＨＣｌは、７０ｇのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏを１００ｍＬの１ＮのＨＣｌに加えて調製する。塩化物補充ＨＣｌ酸中の最終濃度は、およそ［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎ（溶液４）である。
【００３１】
超音波洗浄：各酸浸漬時間の終了後、各試験サンプルをＲＯ水で濯ぎ、その後、ＲＯ中で２０分間、１０分間及び５分間超音波洗浄した。次いで、サンプルを窒素でブロー乾燥し、６０℃の炉で少なくとも２時間、熱乾燥した。
【００３２】
エッチング研究は、Ｒａ＜０．１μを有する１．９ｃｍ（３／４インチ）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、酸浸漬プロセス中の重量損失を測定した。エッチング研究は、２．５４ｃｍ（１インチ）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、接触角を測定した。エッチング研究は、１．９ｃｍ（３／４インチ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、吸水性を測定した。
【００３３】
（実施例１）
３００ｍＬの溶液１を５００ｍＬビーカーに加えた。直径１．９ｃｍ（３／４インチ）の研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤をテフロン固定具に添え、それにより研磨した表面のみが酸に暴露され、鉛直に置かれた。ビーカーの上部をパラフィルムで密封した。指定された時間、浸漬した後、円盤を流れるＲＯ水で濯ぎ、超音波洗浄した。実験を５分間、３０分間、１時間、１．５時間、３．５時間、６時間、１８時間又は２４時間の浸漬により繰り返した。対象円盤（浸漬せず）並びに５分間、３０分間、１．５時間、３．５時間、６時間及び１８時間浸漬した円盤の顕微鏡写真を図１に示す。図２に、研磨円盤と、８ＮのＨＣｌに５分間、３０分間、１時間、１．５時間、６時間及び２４時間、浸漬したものとの深さプロファイルを示す。表面上部からのＣｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｏ、Ｃの深さ分布は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で試験した。５つの要素（Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｃｏ２ｐ、Ｃｒ２ｐ及びＭｏ３ｄ）を通過エネルギ−２２４．００ＥＶ及び刻み幅０．４ＥＶで試験した。アルゴンを２ｋｖ２×２のスパッタ設定で使用して、２００μｍ×２００μｍ（２００ｕ４５ｗ１５ｋｖ）面積を合計２．１分間スパッタリングした。スパッタサイクルは、交互スパッタモードにて０．１分間で６サイクル、０．２分間で６サイクルを含み、合計分析時間５７分間を有した。Ｃｒに富んだ層の深さは、ＣｒとＣｏとの深さの交差点（矢印で示す）により画定される。
【００３４】
図３に、（Ａ）浸漬時間当たりの重量損失、（Ｂ）円盤の表面上に配置した水の接触角対浸漬時間、（Ｃ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤表面の吸水性対浸漬時間を示す。酸に浸漬したＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤は、未処理Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤と比較して有意に多量の水を吸収した。重量損失を、浸漬前と浸漬後に測定した円盤の間の差異により決定した。標準的な接触角測定器具を使用して１滴の５ｍＬ水を３／４”鍛錬円盤上に盛り、水滴形状分析を適用することにより接触角を抽出して、接触角を測定した。同一の試験を、３回繰り返した。吸水性を上述したように測定した。
【００３５】
（実施例２）
３００ｍＬの指定溶液を５００ｍＬビーカーに加えた。１．９ｃｍ（３／４インチ）の研磨ＣｏＣｒＭｏ鍛錬円盤をビーカーに加え、研磨表面を上向きにして９６時間、平らに置いた。ビーカーの上部をパラフィルムで密封した。浸漬後、円盤を超音波洗浄した。４Ｎ又は６ＮのＨＣｌに浸漬した円盤は、色変化（僅かに青色）を示すように観察され、円盤表面はその光沢を損失し（研磨表面上に、白色混濁した領域が出現した）、２ＮのＨＣｌに４日間浸漬した円盤は、溶液中の色変化、又は外観による表面変化を全く示さなかった。
【００３６】
（実施例３）
２枚の研磨した１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤を１つのテフロン（登録商標）固定具に固定し、それにより各円盤の一方の表面のみが酸に暴露された。２枚の研磨円盤をパラフィルム（登録商標）で密封したＰｙｒｅｘガラス容器内の１００ｍＬの塩化物補充ＨＣｌ酸に、室内条件下で２４時間浸漬した。別の２枚の研磨円盤をテフロン（登録商標）固定具に固定し、パラフィルム（登録商標）で密封したＰｙｒｅｘガラス容器内の１００ｍＬの１ＮのＨＣｌ酸に、室内条件下で２４時間浸漬した。図４Ａに、１ＮのＨＣｌに２４時間浸漬した後の表面を示し、図４Ｂに、塩化物を補充した１ＮのＨＣｌ（溶液４）に浸漬した後の表面を示す。
【００３７】
塩化物補充ＨＣｌ酸に浸漬した円盤における、酸に暴露した単位面積当たりの平均重量損失は、０．４５±０．０９ｍｇ／ｃｍ２（２．９±０．６ｍｇ／ｉｎ２）であり、１ＮのＨＣｌに浸漬した円盤では、０．０８±０．０３ｍｇ／ｃｍ２（０．５±０．２ｍｇ／ｉｎ２）である。
【００３８】
（実施例４）
Ｇｌｏｂａｌ ＣＡＰ肩インプラント（図５Ａ）を、パラフィルムで密封したＰｙｒｅｘガラスビーカー内の３００ｍＬの８ＮのＨＣｌ溶液に、室内条件下で２４時間浸漬した。インプラントを酸溶液から取り出した後で、超音波洗浄した。エッチングされた１００〜５００ｎｍの範囲の穴が表面の一部又は全部に観察できる（図５Ｂ）。
【００３９】
〔実施の態様〕
（１） 哺乳動物への植え込みに好適な物品において、前記物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、前記層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む、物品。
（２） 前記層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する、実施態様１に記載の物品。
（３） 前記コバルト−クロム合金は、ＣｏＣｒＭｏである、実施態様１に記載の物品。
（４） 前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む、実施態様１に記載の物品。
（５） コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む、方法。
（６） 前記溶液は、酸化剤を実質的に含有しない、実施態様５に記載の方法。
（７） 前記層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する、実施態様５に記載の方法。
（８） 前記溶液は、少なくとも約０．１ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する、実施態様５に記載の方法。
（９） 前記溶液は、約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の濃度の塩化物含有化合物を更に含む、実施態様５に記載の方法。
（１０） 前記溶液は、約０．１〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する、実施態様９に記載の方法。
【００４０】
（１１） 前記塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）又はそれらの混合物である、実施態様９に記載の方法。
（１２） 前記物品を約２０〜約１００℃の温度で前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１３） 前記物品を約２０〜約４０℃の温度で前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１４） 前記物品を、約３０分間〜約９６時間、前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１５） 前記コバルト−クロム合金は、ＣｏＣｒＭｏである、実施態様５に記載の方法。
（１６） 前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む、実施態様５に記載の方法。
（１７） 前記物品は、哺乳動物への植え込みに好適である、実施態様５に記載の方法。
（１８） 前記物品は、関節代替補綴物又はその構成要素である、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記物品は、股関節又は膝関節代替補綴物である、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 実施態様１に記載の物品を哺乳動物に植え込むこと、を含む、方法。
【００４１】
（２１） 前記哺乳動物はヒトである、実施態様２０に記載の方法。
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本願は、全て同日に出願された以下の３つの出願に関連した、２００９年４月１５日出願の米国仮出願第６１／１６９，３６５号の利益を主張する。（ｉ）「マクロ及びナノスケールで表面テクスチャ加工したチタン含有物品及びその製造方法（Micro and Nano Scale Surface Textured Titanium-Containing Articles and Methods of Producing Same）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバティ（Larry Salvati）を有し、代理人整理番号ＪＪＤＯ−００２８（ＤＥＰ ６１６０）で指定された米国特許出願第６１／１６９，４４３号、（ｉｉ）「骨取り付けのための方法及び装置（Methods and Devices For Bone Attachment）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバティ（Larry Salvati）を有し、代理人整理番号１０２７３７−１６（ＤＥＰ ６０４５）で指定された米国特許出願、並びに（ｉｉｉ）「リン酸カルシウムを有するインプラントのための方法及び装置（Methods and Devices For Implants With Calcium Phosphate）」と題された、発明者ウェイドン・トン（Weidong Tong）、ラリー・サルバティ（Larry Salvati）及びプージャ・カダンビ（Pooja Kadambi）を有し、代理人整理番号１０２７３７−１７（ＤＥＰ ６０９０）で指定された米国特許出願。前述した４つの全出願は、その全容が参照により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
〔技術分野〕
本発明は、とりわけ、コバルトクロム合金から形成され、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品と、その製造方法及び使用とに関する。
【０００３】
〔背景技術〕
部分骨代替インプラントに関して長期間要求されている、以下を含む多数の設計基準が存在する。（１）インプラントは、患者の生涯において機能を失わずに、又はいかなる有害なプロセス応答も開始せずに残留する必要がある、（２）インプラントは、インプラントが植え込まれる骨の正常な機能を回復させる必要がある、（３）インプラントは、商業的スケールで製造可能である必要がある。前記の基準を満たすために、インプラントは、多くは変動する性質の負荷荷重を支持する必要があるのみでなく、インプラントと骨との間の境界も荷重要求に耐える必要がある。
【０００４】
インプラントを骨に付着させ、またインプラントと骨との間の適合を改善するために、ポリメチルメタクリレートなどのプラスチックセメントが度々使用されている。インプラントには多孔質コーティングも設けられ、このコーティングは、ある時間の経過後に補綴物が骨構造に一体化されるように骨と結びつき、骨内部成長を招く。そのようなコーティングの典型は、米国特許第３，８５５，６３８号、同第４，２０６，５１６号、同第４，１５６，９４３号、及び同第４，６１２，１６０号に開示されているものである。
【０００５】
セラミックコーティングは、骨とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料との間の親和性により、良好な効果を有し、多くの場合、特に望ましい。そのようなコーティングの典型は、米国特許第４，１４５，７６４号及び同第４，４８３，６７８号に開示されているものであり、これらは特に歯科インプラントに関係し、また米国特許第４，３０９，４８８号及び同第４，８４６，８３７号があり、これらは、身体全体に使用される植え込み可能な骨代替材料をより広く開示している。
【０００６】
他の研究では、インプラントの高度に回旋状の表面を使用している。米国特許第５，３６８，８８１号及び同第５，６５８，３３３号は、非球面粉末を使用した、補綴物のために粗面化された表面の形成を示している。しかしながら、これらの表面は、相互連結した多孔性を殆ど、あるいは全く有さないことが公知である。
【０００７】
改善された性質を有する補綴物表面に対する必要性が当技術分野において依然として存在している。
【０００８】
〔概要〕
本発明の一態様は、哺乳動物への植え込みに好適な物品に関し、この物品はコバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を支持し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。いくつかの実施形態において、層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。いくつかの物品において、コバルト−クロム合金はＣｏＣｒＭｏである。いくつかの実施形態において、前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む。
【０００９】
本発明の別の態様は、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品を作製する方法に関する。いくつかの物品は、上述したような性質を有する。いくつかの方法は、コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む。好ましい所定の実施形態において、溶液は、実質的に酸化剤を含有しない。
【００１０】
いくつかのプロセスにおいて、溶液は、少なくとも約４ＭのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＭのＣｌ−濃度とを有する。溶液は、濃度約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の塩化物含有化合物を更に含むことができる。いくつかの実施形態において、溶液は、約０．８〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する。好ましい塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及びそれらの混合物を含む。
【００１１】
本発明のいくつかの工程において、物品を、温度約２０〜約１００℃の溶液と接触させる。所定の工程では、物品を、温度約２０〜約４０℃の溶液と接触させる。いくつかの工程では、物品を、約３０分間〜約９６時間、溶液と接触させる。
【００１２】
尚、別の態様において、物品は、哺乳動物に植え込みするのに好適である。いくつかの物品は、関節代替補綴物又はその構成要素である。所定の物品は、股関節又は膝関節代替補綴物である。
【００１３】
本発明の尚別の態様は、請求項１に記載の物品を、ヒトなどの哺乳動物に植え込みすることに関する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤の画像。
【図１Ｂ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に５分間浸漬した画像。
【図１Ｃ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に３０分間浸漬した画像。
【図１Ｄ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１時間浸漬した画像。
【図１Ｅ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１．５時間浸漬した画像。
【図１Ｆ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に３．５時間浸漬した画像。
【図１Ｇ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に６時間浸漬した画像。
【図１Ｈ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨した鍛錬ＣｏＣｒＭｏ（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）円盤を、８ＮのＨＣｌ中に１８時間浸漬した画像。
【図２Ａ】研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（８ＮのＨＣｌ中に浸漬していない）上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｂ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に５分間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｃ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に３０分間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｄ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に１時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｅ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に１．５時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｆ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に６時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図２Ｇ】８ＮのＨＣｌ（室温）中に２４時間浸漬した後の、研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の深さプロファイルにおける変化（ＸＰＳによる）を示す。
【図３Ａ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）の研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤上の、酸浸漬時間における単位面積当たりの重量損失を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図３Ｂ】研磨鍛錬円盤の表面上に配置した水の接触角対酸浸漬時間を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図３Ｃ】１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤の吸水性対酸浸漬時間を示す（円盤は室温にて８ＮのＨＣｌで２４時間処理された）。
【図４Ａ】１ＮのＨＣｌ中に２４時間浸漬した後の１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤の形態を示す。
【図４Ｂ】塩化物を補充した１ＮのＨＣｌ中に２４時間浸漬した後の１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤を示す。塩化物を補充した１ＮのＨＣｌは、７０ｇのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏを、１００ｍＬの１ＮのＨＣｌに室内条件下で加えることにより調製される。塩化物補充ＨＣｌ酸中の最終濃度は、およそ［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎである。
【図５Ａ】酸に２４時間浸漬した後のＧｌｏｂａｌ ＣＡＰ肩インプラントＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）（ＣｏＣｒＭｏ）のより低い倍率の画像。
【図５Ｂ】ビーズ表面上の１００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲の穴の高い倍率の画像。
【００１５】
〔例示的な実施形態の詳細な説明〕
インプラント材料の表面特性は、インプラントに対する隣接した細胞の接着に重要な役割を果たす。湿潤性は、インプラントに対する接着に影響を与えると思われる一つの要因である。本発明の方法の使用により、ＣｏＣｒＭｏ物品の表面の化学的構造はクロムに富んだものとなる。加えて、表面はナノテクスチャー加工され、高い吸水性を示す。いくつかの実施形態では、処理したインプラント表面は、未処理表面に対して３〜１０倍の吸水における向上が観察される。そのような材料で作製されたインプラントは、改善された骨内部成長を示す。
【００１６】
本発明の一態様は、哺乳動物に植え込みするのに好適な物品に関し、この物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、この表面酸化物層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む。いくつかの実施形態において、層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。
【００１７】
液体吸収能力は、物品中に吸収される水の量を測定することにより決定される。液体吸収能力を決定するべき物品を計量する。７滴の１０μＬ ＲＯ水（合計７スポット及び合計７０ｍｇの水）を物品上に配置する。水を５分間平衡化させた後、物品の上面を濾紙に接触させて、Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）表面上に残留する水を全て除去する。次いで、Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤の重量を再度測定する。重量の差異を容積（１ｍｇの水＝１μＬ）に変換する。水の容積を物品の推定表面積で除算して、液体吸収能力を決定する。いくつかの実施形態において、液体吸収能力はμＬ／ｃｍ２（μＬ／ｉｎ２）で報告される。
【００１８】
本発明のいくつかの物品は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。別の物品は、少なくとも約１１．６μＬ／ｃｍ２（約７５μＬ／ｉｎ２）又は１５．５μＬ／ｃｍ２（１００μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する。
【００１９】
所望であれば、液体吸収能力は、ＤｅＰｕｙの標準Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤（直径１．９ｃｍ（３／４”）、厚さ７５０μ、及び多孔性４０〜５０％）などの基準と比較されてもよい。物品が高い湿潤性を有する場合、水は通常、物品内に５分以内に運ばれる。物品が高い湿潤性を有さない場合、水は通常、表面上で玉状となる。
【００２０】
いくつかの好ましい金属物体は、鍛錬ＣｏＣｒＭｏなどの、コバルト、クロム及びモリブデンのうちの少なくとも１つを含有するものを含む。いくつかの物品において、コバルト−クロム合金はＣｏＣｒＭｏである。いくつかの実施形態において、前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む。
【００２１】
本発明の別の態様は、高い湿潤性を有するナノテクスチャー加工された物品を作製する方法に関する。いくつかの物品は、上述したような性質を有する。いくつかの方法は、コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む。特定の好適な実施形態において、溶液は、実質的に酸化剤を含有しない。
【００２２】
いくつかのプロセスにおいて、溶液は、少なくとも約４ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する。溶液は、濃度約０．０１Ｎ〜８Ｎの範囲の塩化物含有化合物を更に含む。いくつかの実施形態において、溶液は、約０．８〜約１２ＮのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する。好ましい塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）及びそれらの混合物を含む。
【００２３】
表面を変更するのに好適な任意の温度で、物品を溶液に接触させてもよい。いくつかの実施形態では、物品を、約２０〜約１００℃の温度で溶液と接触させ、又はいくつかの実施形態では、約２０〜約４０℃の温度で溶液と接触させる。物品を、十分な時間、溶液と接触させて、所望の表面特性を提供することができる。いくつかの工程では、例えば、物品を、約３０分間〜約９６時間、溶液と接触させる。別の工程では、物品を、約１〜約３６時間、溶液と接触させる。
【００２４】
本明細書に記載した物品は、哺乳動物への植え込みに好適である。これらの物品の所定のものは、関節代替補綴物又はその構成要素などの補綴装置である。これらの装置は、股関節又は膝関節代替補綴物を含む。
【００２５】
本発明は更に、本明細書に記載した物品を哺乳動物に植え込みすることにも関する。いくつかの実施形態において、物品はヒトへの植え込みに好適である。
【００２６】
Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）Ｐｏｒｏｕｓ Ｃｏａｔｉｎｇは、デプイ・オーソパエディクス社（DePuy Orthopaedics, Inc）から市販されている３次元のビーズコーティングである。いくつかの実施形態において、コーティングはＣｏＣｒＭｏ材料を含む。
【００２７】
本発明を、例示であり限定を意図するものではない以下の実施例により説明する。
【００２８】
〔実施例〕
円盤
鏡面研磨したＡＳＴＭ Ｆ１５３７鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤、直径１．９ｃｍ（３／４インチ）を、重量損失評価及び接触角測定に使用した。そのような円盤は、鉄桿（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７鍛錬）から機械切断し、鏡面研磨仕上げ（Ｒａ＜０．１μ）することにより入手することができる。ＣｏＣｒＭｏ Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）は、寸法約１５０〜２５０μの範囲のＣｏＣｒＭｏの球状ビーズを含む。Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）は、厚さ７５０μ及び直径１．９ｃｍ（３／４インチ）であり、４０〜５０％の範囲の多孔性を有する。室温／室内条件（１８℃〜２３℃）で酸浸漬試験を実施した。平坦な１．９ｃｍ（３／４インチ）円盤に関して、少なくとも容積３０ｍＬの酸溶液を使用した、１．９ｃｍ（３／４インチ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤に関して、少なくとも容積５０ｍＬの酸溶液を使用した。
【００２９】
酸溶液
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを５０ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、８ＮのＨＣｌ溶液（溶液１）を作製した。
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを１００ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、６ＮのＨＣｌ溶液（溶液２）を作製した。
１００ｍＬの１２ＮのＨＣｌを２００ｍＬの逆浸透（ＲＯ）処理水で希釈して、４ＮのＨＣｌ溶液（溶液３）を作製した。
【００３０】
塩化物を補充した１ＮのＨＣｌは、７０ｇのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏを１００ｍＬの１ＮのＨＣｌに加えて調製する。塩化物補充ＨＣｌ酸中の最終濃度は、およそ［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎ（溶液４）である。
【００３１】
超音波洗浄：各酸浸漬時間の終了後、各試験サンプルをＲＯ水で濯ぎ、その後、ＲＯ中で２０分間、１０分間及び５分間超音波洗浄した。次いで、サンプルを窒素でブロー乾燥し、６０℃の炉で少なくとも２時間、熱乾燥した。
【００３２】
エッチング研究は、Ｒａ＜０．１μを有する１．９ｃｍ（３／４インチ）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、酸浸漬プロセス中の重量損失を測定した。エッチング研究は、２．５４ｃｍ（１インチ）研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、接触角を測定した。エッチング研究は、１．９ｃｍ（３／４インチ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤（ＡＳＴＭ Ｆ１５３７）を使用して、吸水性を測定した。
【００３３】
（実施例１）
３００ｍＬの溶液１を５００ｍＬビーカーに加えた。直径１．９ｃｍ（３／４インチ）の研磨鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤をテフロン固定具に添え、それにより研磨した表面のみが酸に暴露され、鉛直に置かれた。ビーカーの上部をパラフィルムで密封した。指定された時間、浸漬した後、円盤を流れるＲＯ水で濯ぎ、超音波洗浄した。実験を５分間、３０分間、１時間、１．５時間、３．５時間、６時間、１８時間又は２４時間の浸漬により繰り返した。対象円盤（浸漬せず）並びに５分間、３０分間、１．５時間、３．５時間、６時間及び１８時間浸漬した円盤の顕微鏡写真を図１に示す。図２に、研磨円盤と、８ＮのＨＣｌに５分間、３０分間、１時間、１．５時間、６時間及び２４時間、浸漬したものとの深さプロファイルを示す。表面上部からのＣｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｏ、Ｃの深さ分布は、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）で試験した。５つの要素（Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ｃｏ２ｐ、Ｃｒ２ｐ及びＭｏ３ｄ）を通過エネルギ−２２４．００ＥＶ及び刻み幅０．４ＥＶで試験した。アルゴンを２ｋｖ２×２のスパッタ設定で使用して、２００μｍ×２００μｍ（２００ｕ４５ｗ１５ｋｖ）面積を合計２．１分間スパッタリングした。スパッタサイクルは、交互スパッタモードにて０．１分間で６サイクル、０．２分間で６サイクルを含み、合計分析時間５７分間を有した。Ｃｒに富んだ層の深さは、ＣｒとＣｏとの深さの交差点（矢印で示す）により画定される。
【００３４】
図３に、（Ａ）浸漬時間当たりの重量損失、（Ｂ）円盤の表面上に配置した水の接触角対浸漬時間、（Ｃ）Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤表面の吸水性対浸漬時間を示す。酸に浸漬したＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤は、未処理Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）円盤と比較して有意に多量の水を吸収した。重量損失を、浸漬前と浸漬後に測定した円盤の間の差異により決定した。標準的な接触角測定器具を使用して１滴の５ｍＬ水を３／４”鍛錬円盤上に盛り、水滴形状分析を適用することにより接触角を抽出して、接触角を測定した。同一の試験を、３回繰り返した。吸水性を上述したように測定した。
【００３５】
（実施例２）
３００ｍＬの指定溶液を５００ｍＬビーカーに加えた。１．９ｃｍ（３／４インチ）の研磨ＣｏＣｒＭｏ鍛錬円盤をビーカーに加え、研磨表面を上向きにして９６時間、平らに置いた。ビーカーの上部をパラフィルムで密封した。浸漬後、円盤を超音波洗浄した。４Ｎ又は６ＮのＨＣｌに浸漬した円盤は、色変化（僅かに青色）を示すように観察され、円盤表面はその光沢を損失し（研磨表面上に、白色混濁した領域が出現した）、２ＮのＨＣｌに４日間浸漬した円盤は、溶液中の色変化、又は外観による表面変化を全く示さなかった。
【００３６】
（実施例３）
２枚の研磨した１．９ｃｍ（３／４インチ）（直径）鍛錬ＣｏＣｒＭｏ円盤を１つのテフロン（登録商標）固定具に固定し、それにより各円盤の一方の表面のみが酸に暴露された。２枚の研磨円盤をパラフィルム（登録商標）で密封したＰｙｒｅｘガラス容器内の１００ｍＬの塩化物補充ＨＣｌ酸に、室内条件下で２４時間浸漬した。別の２枚の研磨円盤をテフロン（登録商標）固定具に固定し、パラフィルム（登録商標）で密封したＰｙｒｅｘガラス容器内の１００ｍＬの１ＮのＨＣｌ酸に、室内条件下で２４時間浸漬した。図４Ａに、１ＮのＨＣｌに２４時間浸漬した後の表面を示し、図４Ｂに、塩化物を補充した１ＮのＨＣｌ（溶液４）に浸漬した後の表面を示す。
【００３７】
塩化物補充ＨＣｌ酸に浸漬した円盤における、酸に暴露した単位面積当たりの平均重量損失は、０．４５±０．０９ｍｇ／ｃｍ２（２．９±０．６ｍｇ／ｉｎ２）であり、１ＮのＨＣｌに浸漬した円盤では、０．０８±０．０３ｍｇ／ｃｍ２（０．５±０．２ｍｇ／ｉｎ２）である。
【００３８】
（実施例４）
Ｇｌｏｂａｌ ＣＡＰ肩インプラント（図５Ａ）を、パラフィルムで密封したＰｙｒｅｘガラスビーカー内の３００ｍＬの８ＮのＨＣｌ溶液に、室内条件下で２４時間浸漬した。インプラントを酸溶液から取り出した後で、超音波洗浄した。エッチングされた１００〜５００ｎｍの範囲の穴が表面の一部又は全部に観察できる（図５Ｂ）。
【００３９】
〔実施の態様〕
（１） 哺乳動物への植え込みに好適な物品において、前記物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、前記層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む、物品。
（２） 前記層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する、実施態様１に記載の物品。
（３） 前記コバルト−クロム合金は、ＣｏＣｒＭｏである、実施態様１に記載の物品。
（４） 前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む、実施態様１に記載の物品。
（５） コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む、方法。
（６） 前記溶液は、酸化剤を実質的に含有しない、実施態様５に記載の方法。
（７） 前記層は、少なくとも約７．８μＬ／ｃｍ２（約５０μＬ／ｉｎ２）の液体吸収能力を有する、実施態様５に記載の方法。
（８） 前記溶液は、少なくとも約０．１ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する、実施態様５に記載の方法。
（９） 前記溶液は、約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の濃度の塩化物含有化合物を更に含む、実施態様５に記載の方法。
（１０） 前記溶液は、約０．１〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する、実施態様９に記載の方法。
【００４０】
（１１） 前記塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）又はそれらの混合物である、実施態様９に記載の方法。
（１２） 前記物品を約２０〜約１００℃の温度で前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１３） 前記物品を約２０〜約４０℃の温度で前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１４） 前記物品を、約３０分間〜約９６時間、前記溶液と接触させる、実施態様５に記載の方法。
（１５） 前記コバルト−クロム合金は、ＣｏＣｒＭｏである、実施態様５に記載の方法。
（１６） 前記物品の表面は、コバルト−クロム合金ビーズを含む、実施態様５に記載の方法。
（１７） 前記物品は、哺乳動物への植え込みに好適である、実施態様５に記載の方法。
（１８） 前記物品は、関節代替補綴物又はその構成要素である、実施態様１７に記載の方法。
（１９） 前記物品は、股関節又は膝関節代替補綴物である、実施態様１８に記載の方法。
（２０） 実施態様１に記載の物品を哺乳動物に植え込むこと、を含む、方法。
【００４１】
（２１） 前記哺乳動物はヒトである、実施態様２０に記載の方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
哺乳動物への植え込みに好適な物品において、前記物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、前記層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む、物品。
【請求項２】
コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む、方法。
【請求項３】
前記溶液は、少なくとも約０．１ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液は、約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の濃度の塩化物含有化合物を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液は、約０．１〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）又はそれらの混合物である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記物品を約２０〜約１００℃の温度で前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記物品を約２０〜約４０℃の温度で前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記物品を、約３０分間〜約９６時間、前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記物品は、哺乳動物への植え込みに好適である、請求項２に記載の方法。
【請求項１】
哺乳動物への植え込みに好適な物品において、前記物品は、コバルト−クロム合金を含み、かつ２０〜４０Åの厚さを有する表面酸化物層を担持し、前記層は、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む、物品。
【請求項２】
コバルトクロム合金を含む物品を、２０〜４０Åの厚さを有し、前記物品と比較してクロムに富み、独立して約４０〜約５００ｎｍの直径を有する複数のくぼみを含む表面酸化物層を前記物品上に形成するのに有効な時間及び温度で、塩酸を含有する溶液と接触させることを含む、方法。
【請求項３】
前記溶液は、少なくとも約０．１ＮのＨ＋濃度と、少なくとも約４ＮのＣｌ−濃度とを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記溶液は、約０．０１Ｍ〜８Ｍの範囲の濃度の塩化物含有化合物を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記溶液は、約０．１〜約１２ＭのＨ＋濃度と、前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度とを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記塩化物含有化合物は、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、塩化第一鉄（ＦｅＣｌ２）、塩化コバルト（ＣｏＣｌ２）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）又はそれらの混合物である、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記物品を約２０〜約１００℃の温度で前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記物品を約２０〜約４０℃の温度で前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記物品を、約３０分間〜約９６時間、前記溶液と接触させる、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記物品は、哺乳動物への植え込みに好適である、請求項２に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図１Ｅ】
【図１Ｆ】
【図１Ｇ】
【図１Ｈ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図２Ｅ】
【図２Ｆ】
【図２Ｇ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−２４６９２５（Ｐ２０１０−２４６９２５Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−９２８３２（Ｐ２０１０−９２８３２）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＹＲＥＸ
【出願人】（５０１３８４１１５）デピュイ・プロダクツ・インコーポレイテッド (216)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９２８３２（Ｐ２０１０−９２８３２）
【出願日】平成２２年４月１４日（２０１０．４．１４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＹＲＥＸ
【出願人】（５０１３８４１１５）デピュイ・プロダクツ・インコーポレイテッド (216)
【Ｆターム（参考）】
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