SE523288C2 - Ett implantat och ett förfarande för behandling av en implantatyta - Google Patents

Description

25 30 35 523 288 a | ; - . .a . .n 2 fäst till benvävnaden, snittet i den mjukvävnad som täck- er implantatplatsen tilläts läka över implantatet, och i ett andra steg öppnas den mjukvävnad som täcker implanta- tet och andra implantatdelar, såsom en dental distans och/eller en rekonstruerad tand, ansluts till den första implantatdelen, sàsom nämnda fixtur, varvid den slutliga implantatstrukturen bildas. Detta förfarande beskrivs ex- empelvis av Brànemark et al: “Osseointegrated Implants in the Treatment of the Edentulous Jaw, Experience from a 10-year period", Almquist & Wiksell International, Stock- holm, Sverige.

Det faktum att implantatet inte kan belastas under läkperioden betyder dock att de andra implantatdelarna inte kan anslutas till den första implantatdelen och/eller användas under läkperioden pà tre månader eller mer. Med tanke pà det obehag som förknippas med detta, är det önskvärt att minimera den tidsperiod som krävs för ovan nämnda första steg eller till och med att utföra hela implantationsförfarandet i ett ingrepp , d v s att använda en-stegsförfarandet.

För vissa patienter kan det anses bättre att vänta åtminstone tre månader innan implantatet belastas funk- tionsmässigt, både när det gäller en-stegs- och tvà- stegsförfarandet. Ett alternativ vid användning av en- stegsförfarandet är dock att sätta implantatet i funktion direkt efter implantationen (omedelbar belastning) eller nägra få veckor efter implantationen (tidig belastning).

Dessa förfaranden beskrivs exempelvis av D M Esposito, sid 836-837, i "Titanium in Medicine, Material Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses och Medical Application", Springer-Verlag (2001).

Det är väsentligt att implantatet etablerar en till- räcklig stabilitet och bindning mellan implantat och ben- vävnad för att möjliggöra ovan beskrivna omedelbara eller tidiga belastning av implantatet. 10 15 20 25 30 35 - . ø « nu 523 288 _ 3 Det skall också observeras att en omedelbar eller tidig belastning av implantatet kan vara gynnsam för ben- bildning.

Vissa av de metaller eller legeringar, såsom titan, zirkonium, hafnium, tantal, niob, eller legeringar därav, som används för benimplantat har förmåga att bilda en re- en bindning som ibland till och med starkare. Det mest betydande exemplet på lativt stark bindning med benvävnaden, kan vara så stark som benvävnaden i sig själv, denna typ av metalliskt implantatmaterial är titan och legeringar av titan vars egenskaper i detta avseende har varit kända sedan ca 1950. Denna bindning mellan metallen och'benvävnaden betecknas “osseointegration” av Brànemark et al. Även om bindningen mellan metallen, t ex titan, och benvävnaden kan vara jämförelsevis stark, är det önskvärt att förstärka denna bindning.

Det finns idag ett flertal förfaranden för behand- ling av metalliska implantat i syfte att erhålla en bätt- re infästning av implantatet, och sålunda förbättrad osseointegration. Vissa av dessa innefattar att förändra implantatets morfologi, t ex genom att skapa relativt stora ojämnheter på implantatytan för att öka ytråheten i jämförelse med en obehandlad yta. En ökad ytràhet ger en större kontakt- och infästningsyta mellan implantatet och benvävnaden, varvid ett bättre mekaniskt kvarhällande och styrka erhålls. En ytråhet kan åstadkommas med exempelvis plasmasprayning, blästring eller etsning.

Grov etsning av implantatytor kan utföras med redu- (HF) eller bland- Syftet med ett sådant grovt etsningsförfarande är att erhålla cerande syror, såsom vätefluoridsyra ningar av saltsyra (HCl) och svavelsyra (H2SO4). implantatytor med tämligen stora ojämnheter, såsom pordi- ametrar inom intervallet 2-10 pm och pordjup inom inter- vallet 1-5 pm.

, Andra förfaranden för att erhälla,en bättre infäst- ning av implantatet i benvävnaden innefattar förändring lO 15 20 25 30 35 4 av implantatytans kemiska egenskaper. Exempelvis innefat- tar ett sådant förfarande applicering av ettfskikt av ett keramiskt material, såsom hydroxiapatit, på implantat- ytan, bl a för att stimulera regeneration av benvävnaden.

Keramiska beläggningar kan dock vara spröda och kan flaga eller brytas loss från implantatytan, vilket i sin tur kan leda till ett slutligt funktionsavbrott för implanta- tet .

Förutom ovan beskrivna förfaranden för implantatyt- skall det noteras att i kontakt med syre, tantal, modifiering, täcks titan, zirkonium, hafnium, niob och deras legeringar omedelbart av ett tunt oxidskikt. Oxidskikten på titanimplantat består huvudsakligen av titan(IV)dioxid (Ti02) med mindre mängder Ti2O3 och TiO. Titanoxiden har vanligtvis en tjocklek av ca 4-8 nm. Titanimplantat med en oxidskiktstjocklek av upp till ca 20 pm kan dock fram- ställas med användning av anodisering (anodisk oxida- tion). Då titanoxidskikttjockleken ökar, ökar oxidskik- tets porositet och ytråhet. Vidare ökar titanoxidens kristallinitet då oxidskiktstjockleken ökar. Sålunda kan en implantatytràhet erhållas genom att åstadkomma ett tjockare oxidskikt.

Vår tidigare ansökan WO 95/17217 beskriver ett för- (blästrat eller behandlas med en O,2% lösning av fluorvä- farande vari ett metalliskt implantat icke-blästrat) tesyra under en behandlingsperiod av företrädesvis 30 s vid rumstemperatur. Enligt WO 95/17217 är implantatytat opåverkad av denna behandling, d v s ingen etsning av yt- morfologin sker.

Vår tidigare ansökan WO 94/13334 beskriver ett för- farande vari ett metalliskt implantat behandlas med en vattenhaltig lösning innehållande natriumfluorid med en koncentration av ca 0,1-4%, pH 2,5-6, under en period av från åtminstone 10 s till ca 5 minuter vid rumstempera- tur.

, Båda dessa tidigare ansökningar beskriver metalliska implantat med förbättrad biokompatibilitet, och förfaran- 10 15 20 25 30 35 523 288 5 den för framställning därav. Mer specifikt ökas hastighe- ten för benvävnadsinfàstning och en starkare bindning mellan implantatet och benvävnaden erhålls. Den förbätt- rade biokompatibiliteten hos dessa implantat tros bero på kvarhållandet av fluor och/eller fluorid på im- plantatytorna.

Fluor och/eller fluorid antas, enligt J E Ellingsen, “Pre-treatment of titanium implants med fluoride improves their retention in bone", Journal of Material Science: 6 (1995), sid 749-753, yttitanoxidskiktet och ersätta titanbundet syre till att Materials in Medicine, reagera med bilda en titanfluoridförening. In vivo kan syret i fosfat i vävnadsvätska ersätta fluoriden i oxidskiktet och fos- fatet kommer då att bli kovalent bundet till titanytan.

Detta kan framkalla en benbildning där fosfat i benet binds till titanimplantatet. Dessutom kan den frisatta fluoriden katalysera denna reaktion och framkalla bild- ning av fluoriderad hydroxiapatit och fluorapatit i det omgivande benet.

Beskrivning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett implantat för implantation i benvävnad med en förbättrad infästningshastighet mellan implantatet och benvävnaden så att den läkperiod efter operation som be- skrivs ovan (antingen med användning av ett en-stegs- el- ler två-stegsförfarande) kan minskas och/eller en omedel- bar eller tidig belastning av implantatet möjliggörs.

Ett annat syfte med uppfinningen är att åstadkomma ett implantat som bildar en mekaniskt starkare bindning med benvävnad. Ett implantat avsett för implantation i benvävnad med en förbättrad biokompatibilitet ska sålunda åstadkommas.

Ytterligare ett syfte med uppfinningen är att åstad- komma ett förfarande för behandling av en implantatyta avsedd för implantation i benvävnad, såsom en ortopedisk eller dental implantatyta, varvid ett implantat enligt uppfinningen erhålls. ' 10 15 20 25 30 35 u ~ o . ao o 523 288 6 Enligt en första aspekt av uppfinningen uppnås dessa och andra syften med ett förfarande för behandling av en implantatyta avsedd för implantation i benvävnad, vilket innefattar att åstadkomma fluor och/eller fluorid på minst en del av implantatytan, såsom 1-99 area%, företrä- desvis > 10 area%, mer föredraget > 40 area%, med en me- delatomkoncentration av företrädesvis minst 0,2 at%, och att åstadkomma, på implantatytan, ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm, såsom från 1 nm till 250 nm. en mikro-ytråhet med Mikro-ytråheten innefattar ytojämnheter i form av porer, och eventuellt toppar, och kan följaktligen även uttryckas i termer av porstorlekar.

Enligt en andra aspekt av uppfinningen uppnås sålun- da nåmnda syften och andra syften med ett förfarande för behandling av en implantatyta avsedd för implantation i benvävnad, vilket innefattar att åstadkomma fluor och/eller fluorid på minst en del av implantatytan, såsom 1-99 area%, företrädesvis > 10 area%, mer föredraget > 40 area%, med en medelatomkoncentration av företrädesvis minst 0,2 at%, och att åstadkomma, på implantatytan, en mikro-ytråhet innefattande porer med en pordiameter S 1 um, såsom från 1 nm till 1 um, företrädesvis inom inter- vallet 50 nm till 1 pm, från 1 nm till 500 nm, från 50 till 500 nm. och ett pordjup S 500 nm, såsom företrädesvis inom intervallet Nämnda steg i förfarandena enligt uppfinningen kan utföras i vilken ordning som helst eller samtidigt.

En utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen innefattar att behandla en metallisk implantatyta med en vattenhaltig lösning av fluorvätesyra med en koncentra- tion företrädesvis lägre än 0,5 M, mer föredraget 0,1 M, vilket resulterar i etsning, under en etsningsperiod av företrädesvis upp till 180 sekunder, mer föredraget upp till 60 sekunder, vid rumstemperatur (24 i 1°C). I denna utföringsform àstadkommes fluor och/eller fluorid, och en mikro-ytråhet samtidigt. 4 10 15 20 25 30 35 n u e n en 523 288 I 7 Det har visats att överraskande god biokompatibili- tetsresultat erhålls för ett implantat, implanterat i benvävnad, med en implantatyta innefattande fluor och/eller fluorid, och en fin mikro-ytråhet såsom anges ovan. Både en förbättrad infästningshastighet och en starkare bindning mellan implantatytan och benvävnaden erhålls. Den fina mikro-ytråheten i kombination med fluor och/eller fluorid förbättrar sålunda osseointegrations- processen.

Enligt en tredje aspekt av uppfinningen uppnås nämn- da syften och andra syften med ett implantat för implan- tation i benvävnad med en implantatyta av vilken minst en del, redraget > 40 area%, har behandlats med förfarandet en- såsom 1-99 area%, företrädesvis > 10 area%, mer fö- ligt uppfinningen såsom beskrivs här ovan.

Enligt en fjärde aspekt av uppfinningen uppnås nämn- da syften och andra syften med ett implantat för implan- tation i benvävnad med en implantatyta av vilken minst en företrädesvis del av implantatytan, såsom 1-99 area%, > 10 area%, mer föredraget > 40 area%, innefattar fluor och/eller fluorid, och en mikro-ytråhet med ett kvadra- tiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm, från 1 nm till 250 nm.

Enligt en femte aspekt av uppfinningen uppnås nämnda såsom syften och andra syften med ett implantat för implanta- tion i benvävnad med en implantatyta av vilken minst en företrädesvis del av implantatytan, såsom 1-99 area%, > 10 area%, mer föredraget > 40 area%, innefattar fluor och/eller fluorid, och en mikro-ytråhet som innefattar porer med en pordiameter S 1 um, såsom från 1 nm till 1 um, företrädesvis inom intervallet 50 nm till 1 um, och ett pordjup S 500 nm, såsom från 1 nm till 500 nm, före- trädesvis inom intervallet från 50 till 500 nm.

Andra särdrag och fördelar med föreliggande uppfin- ning kommer att tydliggöras av de utföringsformer som be- skrivs härefter och de bifogade patentkraven. 10 15 20 25 30 35 525 288 **fif:«§ o u | 1 I: ~ . 8 Kort beskrivning av ritningarna Fig 1 definierar termerna “pordiameter” (D), (x).

Fig 2 visar SEM-bilder av en grovblästrad referens- “por- djup” (h) och “toppbredd vid halva pordjupet” implantatyta.

Fig 3 visar SEM-bilder av den här beskrivna och ana- lyserade tidigare kända implantatytan enligt WO 95/17217.

Implantatytan är icke-blästrad.

Fig 4 visar SEM-bilder av en utföringsform av im- plantatytan enligt föreliggande uppfinning. Implantatytan är icke-blästrad och har behandlats enligt förfarande I (Exempel 1, icke-blästrad).

Q Fig 5 visar SEM-bilder av en utföringsform av im- plantatytan enligt föreliggande uppfinning. Implantatytan har grovblästrats och behandlats enligt förfarande I (Ex- empel l, grovblästrad).

Fig 6 visar SEM-bilder av en utföringsform av im- plantatytan enligt föreliggande uppfinning. Implantatytan är icke-blästrad och har behandlats enligt förfarande II icke-blästrad).

Fig 7 visar SEM-bilder av en utföringsform av im- (Exempel 2, plantatytan enligt föreliggande uppfinning. Implantatytan har grovblästrats och behandlats enligt förfarande II (Exempel 2, grovblästrad).

Fig 8 visar AFM-profilen för den yta som visas i Fig 3 (tidigare känt implantat).

Fig 9 visar AFM-profilen för den yta som visas i Fig 4 (Exempel 1, icke-blästrad).

Fig 10 visar AFM-profilen för den yta som visas i Fig 6 (Exempel 2, icke-blästrad).

Figur ll visar fördelningen av fluor och/eller fluo- rid (mätt med TOF-SIMS) pà implantatytan för den yta som visas Fig 5 (Exempel 1, grovblästrad).

Figur 12 visar fördelningen av fluor och/eller flu- orid (mätt med TOF-SIMS) pà implantatytan för den yta som visas i Fig 7 (Exempel 2, grovblästrad). 10 15 20 25 30 35 | n o | .- 523 288 I n ~ | | - n» 9 Detaljerad beskrivning av uppfinningen Såsom den används här i samband med uppfinningen av- ser termen “etsning” den process som äger rum under den behandlingsperiod under vilken H2 (g) alstras vid implan- tatytan. Etsningsperioden mäts från bildandet av den för- sta bubblan H2(g) vid implantatytan. Etsning i samband med föreliggande uppfinning avser en mycket mild etsning av en implantatyta, vilken etsning åstadkommer den önska- de mikro-ytråhet som beskrivs här.

Såsom den används här avser termen “mikro-ytràhet” en ytråhet innefattande porer med en pordiameter lika med eller mindre än 1 pm och ett pordjup lika med eller mind- re än 1 pm.

Såsom den används här avser termen “makro-ytràhet” en ytràhet innefattande ytojämnheter med dimensioner större än 1 pm.

Såsom den används här omfattar termen “implantat” inom sin ram vilken anordning som helst som är avsedd att implanteras i kroppen hos ett ryggradsdjur, i synnerhet ett däggdjur, såsom en människa. Implantat kan användas för att ersätta anatomi och/eller återställa någon kroppsfunktion.

Vanligtvis är ett implantat sammansatt av en eller flera implantatdelar. T ex ett dentalt implantat innefat- tar vanligtvis en dental fixtur kopplad till andra im- plantatdelar, såsom en distans och/eller en rekonstruerad tand. Dock kan vilken anordning som helst, såsom en den- tal fixtur, som är avsedd för implantation i sig själv kallas ett implantat även om andra delar ska anslutas därtill.

Såsom den används här avser termen “implantat (av- sedd) åtminstone delvis implantation i benvävnad, för implantation i benvävnad” implantat avsedda för såsom dentala implantat, ortopediska implantat och liknande. Ett im- plantat för implantation i benvävnad kan också kallas ett benvävnadsimplantat. 10 15 20 25 30 35 523 288 jgsçg; 10 Såsom den används här avser termen “implantatyta” minst ett avgränsat ytområde på ett implantat. Det av- gränsade ytområdet kan sålunda innefatta implantatets hela ytarea eller delar därav.

Ett exempel på en implantatyta avsedd för implanta- tion i benvävnad är ytan hos en dental fixtur som är av- sedd för implantation i käkbenet hos en patient och för att vara i kontakt med benvävnad.

Ett annat exempel på en implantatyta som år avsedd för implantation i benvävnad år ytan hos ett höftledsim- plantat som är avsett för implantation i làrbenshalsen hos en patient.

' Termerna “pordiameter” (D), “pordjup” (h) och “topp- bredd vid halva pordjupet” (x) definieras i Fig 1. Dessa termer används i samband med en mikro-ytråhet. I Fig 1 är en mikro-ytråhet placerad ovanpå en makro-ytràhet. Samma termer används dock för en mikro-ytråhet åstadkommen på en yta utan nämnda makro-ytràhet.

Pordiametern (D) är avståndet mellan de högsta punk- terna hos två intilliggande toppar såsom definieras i Fig 1. Om det förekommer flera punkter på samma nivå som kan betecknas som den högsta, ska den punkt som är närmast poren väljas. Om “topparna” är mycket breda (d v s ytan tycks sakna väldefinierade toppar), kan ytan beskrivas ha en väsentligen plan ytprofil mellan porerna (som utgör nämnda mikro-ytråhet), som är utspridda över ytan. I det fallet är pordiametern avståndet mellan dessa punkter där ytprofilen börjar avvika från den väsentligen plana yt- profilen och sålunda bildar nämnda por. Detta är i över- ensstämmelse med nämnda definition som visas i Fig 1.

Pordjupet (h) definieras som avståndet mellan en fiktiv linje som dras mellan de högsta punkterna av två intilliggande toppar och porens botten (vid den lägsta punkten) (se Fig 1). Avståndet mäts i en riktning som är vinkelrät till tangenten för nämnda lägsta punkt i poren.

Om det finns flera punkter vid den lägsta nivån beräknas pordjupet som ett medelvärde av avstånden från dessa 10 15 20 25 30 35 u , , n, , . . . . . u u n» a. o u . a v: uu n n I I II 0 : ' 0 - ~ --- -: n. :: H ..n..

I." "'_ 'f E ., , . . . . r I - -~ ' ' , __. ._ .... . _ a ä . , - ll punkter till den fiktiva linjen. Om inga väldefinierade toppar förekommer dras den fiktiva linjen mellan de punk- ter där ytprofilen börjar avvika från en väsentligen pla- na ytprofil och sålunda bildar nämnda por.

Toppbredden (X) vid halva pordjupet (h) defineras såsom visas i Fig 1. 0 Föreliggande uppfinning avser ett förfarande för be- handling av en implantatyta avsedd för implantation i benvävnad, vilket innefattar att åstadkomma fluor och/eller fluorid pà minst en del av implantatytan, och att åstadkomma, pà implantatytan, en mikro-ytràhet med ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) 5 250 rmn bet kvadratiska medelràhetsvärdet motsvarar det kva- dratiska medelvärdet för profilens avvikelse fràn medel- linjen över en provtagningslängd. Rq är det kvadratiska medelràhetsvärdet mätt i tvá dimensioner och Sq är det kvadratiska medelràhetsvärdet mätt i tre dimensioner.

Det kvadratiska medelràhetsvärdet (Rq och/eller SQ (AFM) 5 x 5 um. AFM är en mycket känslig ytkarakteriseringsme- kan mätas med atomkraftsmikroskopi för en ytarea av tod. Analysen måste dock utföras mycket noggrant så att mikro-ytràheten analyseras och inte den underliggande yt- strukturen, sàsom en blästrad eller maskinbearbetad yta.

Det kvadratiska medelràhetsvärdet kan också beräknas baserat på den ytmorfologi som visas på SEM-bilder av im- plantatytan eller uppskattas fràn resultat som erhålls med någon annan ytkarakteriseringsmetod.

Beräkningar med användning av en pordiameter S 1 um och ett pordjup S 500 nm ger sålunda ett kvadratiskt me- delràhetsvärde (Rq) av S 250 nm baserat pà den definition av kvadratiskt medelràhetsvärde (RQ) som är känt för fackmän inom området.

Mikro-ytráheten, som innefattar ytojämnheter i form av porer, och eventuellt toppar, kan också uttryckas i termer av porstorlekar.

, Ett förfarande, enligt uppfinningen, för behandling av en implantatyta avsedd för implantation i benvävnad 10 15 20 25 30 35 n. nu s e 523 288 12 innefattar sålunda att åstadkomma fluor och/eller fluorid på minst en del av implantatytan, och att åstadkomma en mikro-ytråhet innefattande porer med en pordiameter av S 1 pm, företrädesvis inom intervallet 50 nm till 1 pm, och ett pordjup S 500 nm, företrädesvis inom intervallet 50 till 500 nm, på implantatytan. I Vidare kan mikro-ytråheten även företrädesvis inne- fatta toppar med en toppbredd, vid halva pordjupet, av från 15 till 150% av pordiametern (se Fig 1). Toppbredden är sålunda företrädesvis inom intervallet 7,5 nm till 1,5 pm. Till och med mer föredraget är toppar med en topp- bredd, vid halva pordjupet, av från 30 till 150% av por- diametern. Mest föredraget är toppar med en toppbredd, vid halva pordjupet, av från 60 till 150% av pordiame- tern.

Denna specifika ytmorfologi ger en mycket hållfast beninväxt. Med denna specifika morfologi spricker inte nybildat ben, sönder så lätt från det gamla benet. Dessutom spricker som växer in i implantatytans ytojämnheter, inte implantatytans toppar sönder så lätt från implanta- tet.

Vidare skall det noteras att endast en del eller de- lar av implantatytan kan innefatta de här angivna yt- ojåmnheterna, vilket betyder att porer, och eventuellt även toppar, kan grupperas i flera områden över hela ytan. Avstånden mellan porer och/eller toppar kan sålunda variera över hela ytan. Företrädesvis innefattar > 10 area% av implantatytan nämnda ytojämnheter, mer föredra- get > 40 area%, och ytterligare mer föredraget 2 70 area%. Mest föredraget innefattar hela implantatytan nämnda ytojämnheter homogent fördelade över hela ytan.

Det är inte nödvändigt att nämnda minst en del av implantatytan innefattande fluor och/eller fluorid över- lappar med nämnda del eller delar av implantatytan inne- fattande ytojämnheter. Det kan finnas ytområden, inklusi- ve fläckar, med endast ytojämnheter och områden med en- dast fluor och/eller fluorid. Dock är ett åtminstone del- 10 l5 20 25 30 35 523 zss p 13 vis överlapp av ytojämnheter och fluor och/eller fluorid föredraget.

Det kvadratiska medelràhetsvärdet (Rq och/eller Sq), uppskattat såsom beskrivs ovan, för mikro-ytràheten med 250 nm.

Följaktligen kan förfarandet för behandling av en de porstorlekar som ges ovan är företrädesvis S implantatyta avsedd för implantation i benvävnad enligt nämnda första och andra aspekt av uppfinningen också ut- tryckas som att innefatta: att åstadkomma fluor och/eller fluorid pà minst en del av implantatytan, och att åstadkomma, på implantatytan, en mikro-ytràhet med'ett kvadratiskt medelráhetsvärdet (Rq och/eller SQ S 250 nm och/eller innefattande porer med en pordiameter av 5 l pm och ett pordjup S 500 nm.

Företrädesvis har implantatytan en medelatomkoncent- ration av minst 0,2 at% fluor och/eller fluorid mätt med röntgenstràlningsfotoelektronspektroskopi (XPS) för en ytarea av 100 x 100 pm.

Medelatomkoncentrationen för fluor och/eller fluorid är med fördel S 20 at% mätt med XPS.

Mest föredraget är medelatomkoncentrationen för flu- or och/eller fluorid inom intervallet 0,4-7 at% uppmätt enligt ovan. Den ursprungligen àstadkomna mängden fluor och/eller fluorid kan dock behöva vara högre pà grund av eventuell minskning vid förvaring av implantatet.

Implantatytan är företrädesvis en metallisk implan- tatyta, såsom en titanimplantatyta.

Den metalliska implantatytan kan vara en del av ett metalliskt implantat eller så kan den vara ett metalliskt ytskikt applicerat pà ett icke-metalliskt implantat, sá- som ett keram-, plast- eller kompositmaterial. Vidare kan den metalliska implantatytan också vara del av ett delvis metalliskt implantat, varvid en delvis metallisk implan- tatyta tillhandahàlles.

Fluoret och/eller fluoriden är företrädesvis inför- livat i oxidskiktet på den metalliska implantatytan var- 10 15 20 25 30 35 523 288 . . . . H v.. u. 14 vid ett oxidskikt som år mer reaktivt än ett oxidskikt utan fluor och/eller fluorid åstadkommes (se-Exemplen).

En titanoxid med införlivat fluor och/eller fluorid har en störd oxidstruktur i jämförelse med en vanlig ren ti- tanoxidstruktur. Utan att vara bunden av någon teori, ger den störda oxidstrukturen ett mer reaktivt oxidskikt, vilket betyder att oxiden in vivo troligtvis till en hög- kommer att re grad, jämfört med en ren titanoxidstruktur, växelverka med molekyler, såsom fosfatjoner, och troligtvis också att växa med en högre hastighet, vilket betyder att en förbättrad biokompatibilitet uppnås.

Fluoret och/eller fluoriden kan åstadkommas på im- plantatytan med användning av något lämpligt förfarande, såsom: - plasmadeponering med användning av ett plasma in- nefattande fluor och/eller fluorid, t ex ett CHF;-plasma, - någon elektrokemisk behandling som innefattar flu- or och/eller fluorid, t ex anodisering i en elektrolyt innefattande fluorid och/eller fluor, - behandling med en vattenhaltig och/eller icke- vattenhaltig lösning innefattande fluor och/eller fluo- rid, t ex lösningar innefattande upplösta fluoridsalter, såsom NaF, eller HF(aq), - jonimplantation, eller - vilken kombination som helst av dessa förfaranden eller liknande.

Före, efter eller samtidigt med àstadkommandet av fluoret och/eller fluoriden, kan en mikro-ytråhet åstad- kommas med användning av mild etsning, mikrofabrikation, la- ser, gnistbearbetning eller något annat lämpligt ytmodi- anodisering, flamsprayning, elektrokemisk behandling, fieringsförfarande.

Företrädesvis àstadkommes fluoret och/eller fluori- den och mikro-ytråheten samtidigt genom att behandla den metalliska implantatytan med en vattenhaltig lösning av fluorvätesyra (HF), vilket resulterar i ett etsningsför- farande. 10 15 20 25 30 35 523 288 '''' " nu n. 15 Koncentration av fluorvätesyran är företrädesvis lägre än 0,5 M, mer föredraget 0,1 M.

Den metalliska implantatytan behandlas företrädesvis under en etsningsperiod av upp till 180 sekunder, mer fö- redraget upp till 60 sekunder, vid rumstemperatur (24 i l°C). Före etsningen inleds avlägsnas det naturliga oxid- skiktet med syran och då syran kommer i kontakt med im- plantatytan börjar etsningsförfarandet. Ett nytt oxid- skikt med fluor och/eller fluorid införlivat däri och fördelat över hela oxidskiktet bildas sedan. Vidare åstadkommes ovan beskrivna mikro-ytràhet med etsningsför- farandet av implantatytan.

' Det skall noteras att även om behandling med fluor- vätesyra används både för att åstadkomma fluor och/eller fluorid och en mikro-ytràhet på implantatytan kan dessa förfaranden utföras separat och i omvänd ordning.

Behandlingen med HF(aq) utförs företrädesvis vid rumstemperatur, d v s vid ca 20-30°C (normalt lufttryck), företrädesvis 24 i l°C. Om en högre temperatur än 24 i l°C används kommer etsningsförfarandet att, såsom är känt för fackmän inom området, inledas tidigare och etsningsförfa- randet kommer att vara snabbare, d v s en kortare ets- ningsperiod än den period som anges här för etsning vid 24 i l°C behövs för att erhålla det önskade resultatet.

Följaktligen, om en lägre temperatur än 24 i l°C används behövs en längre etsningsperiod än den period som anges här för etsning vid 24 i l°C för att erhålla det önskade resultatet.

Etsningsperioden, temperaturen och koncentrationen av HF (aq) bestämmer förhållandet mellan etsade områden, d v s områden med en mikro-ytràhet, och icke-etsade områ- den.

Sköljning avlägsnar eventuellt löst fastsittande fluor och/eller fluorid och orenheter från implantatytan.

Ett implantat med en bättre lagringsbeständighet erhålls sålunda. Implantatytan sköljs sålunda företrädesvis efter àstadkommandet av fluor och/eller fluorid därpå. 10 15 20 25 30 35 523 288 '''' " nu .- 16 Företrädesvis innefattar förfarandet vidare att åstadkomma en makro-ytråhet på imp1antatytan»före det att fluoret och/eller fluoriden åstadkommes och före det att mikro-ytråheten åstadkommes. Ett implantat med en mikro- ytråhet överlagrad makro-ytråheten erhålls sålunda. Mak- ro-ytråheten åstadkommes företrädesvis med blästring, mer föredraget blästring av en titanimplantatyta med titani- dioxidpartiklar.

En makro-ytråhet kan också åstadkommas med någon an- nan lämplig teknik, såsom etsning, mikrofabrikation, ano- disering, flamsprayning, någon elektrokemisk behandling, laser, gnistbearbetning, maskinbearbetning, räffling el- ler°något annat lämpligt ytmodifieringsförfarande.

Vidare ska det noteras att implantatytan, med eller utan en makro-ytråhet, antingen kan vara icke-gängad el- ler gängad.

Nämnda metalliska implantatyta är företrädesvis tillverkad av kommersiellt rent titan eller en titanle- gering, men den kan också vara tillverkad av något annat biokompatibelt metalliskt material, såsom zirkonium eller en legering därav, hafnium eller en legering därav, niob eller en legering därav, tantal eller en legering därav, en krom-vanadin-legering, eller någon kombination av des- sa material.

Implantatet för implantation i benvävnad enligt upp- finningen är företrädesvis ett dentalt implantat eller ett ortopediskt implantat.

Föreliggande uppfinning avser också ett implantat för implantation i benvävnad med en implantatyta av vil- ken åtminstone en del har behandlats med förfarandet en- ligt uppfinningen såsom beskrivs_hår ovan.

Ett implantat för implantation i benvävnad med en implantatyta med ovan beskrivna egenskaper utgör sålunda också del av föreliggande uppfinning.

Uppfinningen kommer nu att illustreras med hjälp av följande icke begränsande exempel. . n.. 10 15 20 25 30 35 2523 288 u» u» 17 EXEMPEL Provberedning Kirurgiska implantat av kommersiellt rent (c.p.) titan användes.

Vardera implantat avfettades med ultraljud i Eco- solv@(70-100% etyl-2-hydroxipropionat) under 5 min, och därefter i etanol (70%) under 5 min.

Vissa av implantaten blästrades därefter med titan- dioxidpartiklar. Titandioxid med tvâ olika partikelstor- 6,8-90 um (fina = F), och 106- Grövre partikelstorlekar, såsom 180- leksintervall användes; 180 um (grova = G). 300 pm, ' De blästrade implantaten sköljdes sedan med ultra- kan dock också användas. ljud i avjoniserat vatten under 2 x 5 min, och i etanol under 2 x 5 min för att avlägsna eventuella resterande blästringspartiklar.

Implantaten behandlades sedan enligt följande förfa- randen: a) Referensimplantat Icke-blästrade och blästrade (F och G) implantat, rengjorda i enlighet med ovan, tillhandahölls som refe- renser för de studier som beskrivs härefter. b) Förfarande enligt tidigare känd teknik (enligt WO 95/17217) Icke-blästrade och blästrade implantat (F och G), rengjorda i enlighet med ovan, sänktes ned i 0,1 M HF (ca 24 i 1°C) under 90 s.

Hzßfi bildades under denna behandlingsperiod, sålunda (aq) vid rumstemperatur Ingen skedde ingen etsning.

Implantaten sänktes därefter ned i avjoniserat vat- ten under 20 s, och torkades därefter. c) Förfarande I Icke-blästrade och blästrade implantat (F och G), rengjorda i enlighet med ovan, sänktes ned i etanol (99,5%) under 2 s och i avjoniserat vatten under 5 s.

, Implantaten sänktes därefter, enligt föreliggande uppfinning, ned i en omrörd lösning av 0,1 M HF (aq) vid 10 15 20 25 30 35 523 288 - . - - 1. u- .o 18 rumstemperatur (ca 24 i l°C) under en etsningsperiod av 40 i 5 sekunder. Ca 80-90 area% av ytan etsades därmed, varvid en mikro-ytràhet àstadkoms. Eftersom dock ets- ningsförfarandet visades vara långsammare för icke- blästrad implantat, skall dessa implantat företrädesvis etsas under en längre tidsperiod, sàsom 60Ai 5 sekunder, än blästrade implantat för att erhàlla en likartad ets- ningsgrad. Etsningsperiod mättes frän bildandet av den första bubblan H2(g) vid implantatytan. Etsningen av im- plantatytan börjar dà syran kommer i direkt kontakt med det rena titanet, d v s då den titanoxid som täcker ti- tanytan avlägsnas.

' Implantaten sänktes därefter ned i omrört avjonise- rat vatten under 20 s. (20%) under 3 min, och i avjoniserat avjoniserat vatten under 4 Implantaten sköljdes med ultraljud i etanol min.

Implantaten sköljdes därefter i etanol (99,5%) under 5 s, torkades av och torkades.

Ett implantat behandlat i enlighet med detta förfa- rande betecknas som Exempel 1. d) Förfarande II Icke-blästrad och blästrade (F och G) implantat, rengjorda i enlighet med ovan, sänktes ned i etanol (99,5%) under 2 s och i avjoniserat vatten under 5 s.

Implantaten sänktes därefter, enligt föreliggande uppfinning, ned i 0,1 M HF (aq) vid rumstemperatur (ca 24 i l°C) under omröring under en etsningsperiod av 40 i 5 sekunder. P g a de orsaker som förklaras ovan etsades vissa av de icke-blästrad implantaten under 60 i 5 sekun- der (dessa prover användes endast till den AFM-mätning som beskrivs härefter). Etsningsperioden mättes från bil- dandet av den första bubblan H2(g) vid implantatytan.

Implantaten torkades därefter av och torkades.

Ett implantat behandlat i enlighet med detta förfa- rande betecknas som Exempel 2.

I ...o 10 15 20 25 30 35 u Q u n nu 523 288 . . - = H n l u. .- 19 In vivo-utvärdering' Implantatytor behandlade i enlighet med ovan förfa- randen utvärderades in vivo med användning av det drag- provningstest som beskrivs i Biomaterials 23 (2002), sid 2201-2209, av H J, Ronald, och J E Ellingsen.

Implantaten var i form av ”mynt” med en diameter av 6,25 mm och en höjd av 1,95 mm. En sida av ”implantatmyn- ten” behandlades med nämnda förfaranden. I mitten på and- ra sidan av myntet àstadkoms ett gängat hàl för anslut- ning till en belastningscell.

Nyzeeländska vita kaniner användes som försöksdjur.

Två guidande hål borrades i ett av vardera kanins skenben med användning av en spiralborr med diameter 1,0 mm (Me- diconm, Tyskland) och användning av en borrmall för att säkerställa en standardiserad och korrekt positionering.

Hàligheter skapades sedan för vardera ”implantatmynt” med användning av ett specialtillverkat borr av rostfritt stàl med diameter 7,05 mm monterat i en làghastighets- borrmaskin för dentala implantat under riklig spolning med fysiologisk saltlösning.

De behandlade och obehandlade implantatytorna, en- ligt Tabell 1, placerades i hàligheterna och stabilisera- des med en för-formad 0,2 mm maxillofacial titanplatta (Mediconø CMS, Tyskland), hölls kvar i det kortikala be- net med tvà 1,2 x 3 mmztitanskruvar (Medicono CMS, Tysk- land). Detta säkerställde en stabil passiv fixering av implantaten under läkperioden. Polytetrafluorety- len(PTFE)-hylsor fördes in för att motverka bentillväxt mot de vertikala implantatytorna såväl som benöverväxt.

Den subkutana mjukvävnaden och de ytlig skikten åter- ställdes och syddes ihop.

Den behandlade ytan var i direkt kontakt med benväv- naden, men de vertikala sidorna och den motsatta sidan av ”myntet” var inte i kontakt med benvävnad.

”Implantatmynten” lämnades sedan under 7 veckor i försök 1, och under 8 veckor i försök 2. 10 15 20 25 30 35 523 288 . . « v Q . u- . .- ..a .- 20 l8 kaniner användes i försök 1, och 20 kaniner an- vändes i försök 2.

Vid slutet av nämnda period avlivades kaninerna och implantatfixeringarna och PTFE-hylsorna avlägsnades.

Skenbenet fastmonterades i en särskilt utformad provut- rustning för att stabilisera benet under testförfarandet.

En gängad tapp med ett kulformigt huvud fästes till ”im- plantatmyntet” med användning av det i förväg gjorda gängade hàlet och uppsättningen justerades vinkelrätt be- lastningscellen med användning av ett niväpass. Dragprov- ningsförsök utfördes med användning av Lloyds LRX Materi- als testmaskin anpassad med en kalibrerad belastningscell pà IOO N. Intervallet för tvärstyckshastigheten sattes till 1,0 mm/min. Belastning applicerades tills dess att implantatet lösgjordes fràn benet och den tillförda kraf- ten registrerades i ett diagram över belastning mot för- skjutning. Lösgörandet av ”implantatmyntet” var i detta diagram angivet som en väldefinierad brytpunkt med ett vertikalt fall i belastning. Medelvärdena för de krafter som behövdes för att dra ut de olika behandlade ”mynten” ges i Tabell 1. Den uppmätta kraften ger en direkt upp- skattning av styrkan av förbindelsen mellan ”implantat- myntet” och benet. Ju högre uppmätt kraft, desto starkare förbindelse.

Det första försöket innefattade ett ”referensmynt” blästrat med fina (F) titandioxidpartiklar och blästrade (F) ”mynt” behandlade i enlighet med förfarandet enligt tidigare känd teknik, förfarande I och förfarande II sà- som beskrivs ovan.

Det andra försöket innefattade ett ”referensmynt” blästrat med fina (F) titandioxidpartiklar, ett ”refe- rensmynt” blästrat med grova (G) titanoxidpartiklar och blästrade och förfarande II sàsom beskrivs ovan.

(G) mynt behandlade i enlighet med förfarande I . nu» 10 15 20 szs 288 ,,,_ ""* in .. 21 Tabell 1 Referens- Implantat Exempel 1 Exempel 2 implantat enligt ti- digare känd tek- nik Blästrings- F G F - F G F G partiklar Försök 1: 18,3 - 20,1 - 29,0 - 26,2 - Uppmätt kraft [N] Föršök 2; 17,1 32,2 - - - 39,8 - 38,2 Uppmätt kraft [N] Såsom kan ses fràn Tabell 1 gav de ”implantatmynt” som behandlats i enlighet med förfarande I och II en för- bättrade beninfästning i jämförelse med ”referensmynten” och de ”mynt” som behandlats i enlighet med förfarandet enligt tidigare känd teknik.

Vidare ska det noteras att ”myntimplantaten” bläst- rade med grova (G) titanoxidpartiklar gav en bättre beninfästning än ”myntimplantaten” blästrade med fina (F) titanoxidpartiklar.

Ytkarakterisering Ytegenskaperna hos de implantat som behandlats i en- lighet med de ovan beskrivna förfarandena utvärderades med användning av röntgenstràlningsfotoelektronspektro- skopi (XPS), atomkraftsmikroskopi (AFM), svepelektronmik- roskopi (SEM), och ”time-of-flight”-sekundärjonmass- spektrometri (TOF-SIMS). Ytràhet, medelatomkoncentration av fluor och/eller fluorid, och fördelning av fluor och/eller fluorid pà implantatytan och genom hela oxid- skiktet utvärderades.

, XPS (Quantum 2000 ESCA Scanning Microscope, Physical Electronics, USA) användes för att mäta medelatomkoncent- lO 15 20 25 30 35 523 288 « . . - .- u u 22 rationen av fluor och/eller fluorid över ett område av 100 X 100 pm. Monokromaterat AlKa användes som röntgen- stràlningskälla och en genomsläppsenergi av 187,8 eV an- vändes.

TOF-SIMS (TRIFT II Time-of-Flight SIMS, Physical Electronics, USA) användes för att utvärdera ytfördel- ningen (x- och y-riktning) av fluor och/eller fluorid över ett område av 250 x 250 pm (se Fig 11 och Fig 12).

Stràlenergin för de primära jonerna var 25 kV och ”Ga* användes som primärjonstràle.

Vinkel-XPS (Quantum 2000 ESCA Scanning Microscope, Physical Electronics, USA) och argonförstoftning användes för'att utvärdera fördelningen i djupled (z-riktning) av fluor och/eller fluorid inuti oxidskiktet.

AFM (AFM DualScope, DME AS, Danmark) användes för att mäta implantatytornas morfologi. Två provomràdesstor- lekar mättes, 5 x 5 um (256 samplingspunkter i x- och y- riktning) respektive 10 x 10 um (256 samplingspunkter i x- och y-riktning) bilder (5 x 5 pm) gånger.

SEM (Philips XL-30 ESEM, Philips, Nederländerna) an- vändes för att visuellt studera ytmorfologin (se Fig 2- 7). (se Fig 8-10). Z-skalingen för de 3D- som visas i Fig 8-10 har ökats fyra Medelatomkoncentrationerna och ytfördelningen av fluor och/eller fluorid för de ”implantatmynt” som använ- des i in vivo-studien ges i Tabell 2.

Det implantat som behandlats enligt WO 95/17217 hade en medelatomkoncentration av ca 1,1 at% fluor och/eller fluorid.

De implantat som behandlats med förfarande I respek- tive förfarande II, enligt föreliggande uppfinning hade en medelatomkoncentration av ca 0,8 respektive 5-6 at% fluor och/eller fluorid. De àstadkomna halogenatomerna är troligtvis, och företrädesvis, huvudsakligen fluorid.

Sköljningen med ultraljud avlägsnar löst fastsittan- de fluor och/eller fluorid från implantatytan och medel- 10 15 20 523 288 23 atomkoncentrationen'av fluor och/eller fluorid minskas.

Dessutom erhålls en heterogen fördelning av fluor och/eller fluorid. TOF-SIMS-bilderna för de grov- blästrade (G) ytorna enligt Exempel 1 och Exempel 2 visas i Fig ll respektive Fig 12. I dessa figurer anger rött F' , blàtt anger O', och där F' och O' överlappar i lika mängder resulterar detta i magentafärg. Skalgraderingen motsvarar 100 pm. Ytfördelningen av F' visas i Fig 11 vara tämligen heterogen för Exempel 1. Fig 12 visar en tämligen homogen fördelning av F' för Exempel 2.

Tabell 2 Referens- Implantat Exempel l Exempel 2 implantat enligt ti- digare känd teknik Blästrings- F G F - F G F 2 G partiklar Medelkonc. - - 1,1 - 0,8 0,8 5,1 6,2 av fluor/ fluorid [at%] Ytarea med - -60-70 -40-50 -100 fluor/ fluorid [%] Icke-blästrade implantat behandlade enligt förfaran- de I och II (en etsningsperiod av 40 i 5 sekunder) utvär- derades med avseende pà fördelning av fluor och/eller fluorid genom hela titanoxidskiktet.

Medelatomkoncentrationerna av fluor och/eller fluo- rid för Exempel 1 och Exempel 2 som användes i denna analys var 0,5 at% respektive 5 at%.

Det icke-blästrade implantat behandlat enligt förfa- rande II (Exempel 2) studerades med användning av förs- toftning med argon. Dessa resultat ges i Tabell 3. Det n uf- 523 288 y "-.__â.-" 24 kan ses i Tabell 3 att oxidskiktet har en minskande kon- centration av fluor och/eller fluorid från ytan och ned- àt.

Tabell 3 5 Oxidskiktsdjup Exempel 2 [nm] [at%] 0,75-1,25 3,9 1,65-2,75 3,2 3,30-5,50 3,1 4,65-7,75 2,3 5,70-9,50 2,1 ' 6,45-10,75 2,0 Argonförstoftningen var dock inte lämplig för analys av Exempel 1 eftersom atomkoncentrationen var för làg för en sådan analys. Sålunda analyserades denna implantatyta 10 med användning av XPS med olika startvinklar (10-90%.

Dessa resultat ges i Tabell 4. Det kan ses i Tabell 4 att fluoret och/eller fluoriden är jämnt fördelat i oxidskik- tet till ett djup av minst ca 7 nm. 15 Tabell 4 Startvinkel Oxidskiktsdjup Exempel 1 [nm] [at%] l0° 1,15 0,4 15° 1,71 0,4 20° 2,26 0,5 30° 3,30 0,4 45° 4,67 ' 0,4 60° 5,72 0,6 90° 6,60 0,5 Vidare utvärderades ytegenskaperna för implantat be- handlade i enlighet med de förfaranden'som beskrivs ovan. 10 15 20 25 30 35 n o c n no 523 288 g_j=gjj==.__i_.-' == 25 Icke-blästrad implantat och implantat blästrad med grova (G) titandioxidpartiklar studerades.

Implantatytorna studerades med SEM och AFM.

SEM-bilder för en obehandlad, grov-blästrad (G) (förstoring x500 och re- ferensimplantatyta visas i Fig 2 Xl0 000).

SEM-bilder för den icke~blästrade implantatytan be- handlad i enlighet med det förfarande enligt tidigare känd teknik som beskrivs ovan visas i Fig 3 (förstoring X2 500 Och XlO 000).

Fig 8.

SEM-bilder för de icke-blästrade och grov-blästrade (G)'implantatytorna behandlade i enlighet med förfarande I visas i Fig 4 (förstoring x2 500 och xl0 000) respekti- ve Fig 5 (förstoring x60 000 och x120 000). En AFM-graf för den icke-blästrade ytan som visas i Fig 4 visas i Fig 9.

En AFM-graf för denna yta visas i SEM-bilder för de icke-blästrade och grov-blästrade (G) implantatytorna behandlade i enlighet med förfarande II visas i Fig 6 (förstoring X2 500 och xl0 000) respek- tive Fig 7 (förstoring x500 och x1O 000). En AFM-graf för den icke-blästrade ytan som visas i Fig 6 visas i Fig 10.

Resultaten visade att både blästrad och icke- blästrad implantat behandlade i enlighet med förfarande I och II hade porer med en pordiameter av 100-600 nm, mer bestämt huvudsakligen runt 250-300 nm, ett pordjup av 50- 300 nm, mer bestämt huvudsakligen runt 60-150 nm, och en toppbredd, vid halva pordjupet, av 150-670 nm.

De mikro-ytràhetparameterar som erhölls för de icke- blästrade ytorna med användning av AFM ges i Tabell 5.

Parametervärden för två områden pà implantatytan mättes och dessa värden ges i Tabell 5. co nu s n oo nu' u av nn u n t! ao 0 n o c no n n »_ in o t; A o! 0 0 Q v v I I!! » e e | u. u: 2 2 n. u z :I lf Hål 26 Tabell 5 Referens- Implantat Exempel 1 Exempel 2 implantat enligt ti- digare känd tek- nik Blästrings- ingen ingen ingen ingen partiklar blästring blästring blästring* blästring" Mätomràde: 10 x 10 pm sa [pm] 0,04 0,06 0,13 0,12 ' 0,04 0,05 0,00 0,10 sq [pm] 0,04 0,07 0,16 0,14 0,05 0,07 0,10 0,12 sm-[%] 1,1 1,9 49,3 20,0 2,0 1,8 40,3 10,7 Mätomràde: 5 x 5 pm Sa [pm] 0,03 0,02 0,10 0,09 0,04 0,04 0,07 0,09 Sq [pm] 0,03 0,03 0,12 0,11 0,04 0,05 0,08 0,11 Sdf [%] 1,5 1,2 46,8 19,7 2,4 5,3 35,8 12,2 Etsningsperiod: 40 i 5 sekunder i* Etsningsperiod: 60 i 5 sekunder Såsom kan ses i Tabell 5 är Sa och Sq ca 0,07-0,13 pm respektive 0,08-0,16 pm för implantaten enligt Exempel 1 och Exempel 2, vilka är utföringsformer av föreliggande uppfinning.

Vidare ökar det kvoten utvecklad yta (Säg, d v s ökningen av ytarea jämfört med en jämn area, för implantaten enligt Exempel 1 och Exempel 2 i jämförelse med'referensimplantaten och implantatet enligt tidigare känd teknik. 10 15 20 25 523 288 .ü a; 27 Vidare kan det ses fràn Tabell 5 att ytmorfologin för den implantatyta som behandlats i enlighet med förfa- randet enligt tidigare känd teknik är likartad med refe- rensimplantatytan, d v s ytan är opàverkad, vilket också bekräftas med SEM-bilderna (Fig 3). De värden som erhölls (visas i Tabell 5) är troligtvis på grund av maskinspár.

För att förbättra noggrannheten och för att erhålla högre upplösning avseende AFM-mätningen för blästrade ytor placerades AFM-scannern i en vibrationsdämpande provställning. En blästrad (G) yta behandlad i enlighet med förfarande I analyserades med denna modifierade in- strumentuppställning. Dessa värden ges i Tabell 6.

Tabell 6 Exempel 1 Blästringspartiklar G Mätomràde: 5 x 5 pm Sa [pm] 0,19 0,11 sq [pm] 0,22 0,13 Sd; [%] 26,89 50,89 Såsom kan ses i Tabell 6 är Sa och Sq ca 0,11-0,19 pm respektive 0.13-0.22 pm för det grov-blästrade implanta- tet enligt Exempel 1.

SEM-bilderna (se Fig 4-7) och AFM-resultaten (se Fig 9 och Fig 10) visar att mikro-ytràheten för blästrad och icke-blästrad ytor behandlade i enlighet med förfarandet enligt föreliggande uppfinning, d v s i detta exempel förfarande I och förfarande II, nästan är identiska. Vi- dare kan det ses att det implantat som behandlats i en- lighet med förfarandet enligt tidigare känd teknik är opàverkad, d v s ytan är nästan identisk med det obehand- lade referensimplantatet. 10 15 . - o u nu 523 288 28 Titanoxidskiktets reaktivitet För att visa att reaktiviteten hos titanoxiden med införlivat fluor och/eller fluorid ökar, utfördes följan- de experiment.

Oxidreaktiviteten för olika oxidskikt kan uppskattas genom mätning av tidsperioden från nedsänkning av implan- tatet i utspädd HF (aq) och till bildandet av den första bubblan H2(g) vid implantatytan. En koncentration av 0,1 M HF (aq) Blästrade (G) implantat behandlade i enlighet med användes i detta experiment. förfarande II såsom beskrivs ovan jämfördes med ett blästrat (G) referensimplantat. . _ . . .- Tabell 7 Tidsperiod till första bubblan H2 (9) [S] Implantat- Referensimplantat Exempel 2 förvaringstid 1 h 16-17 24 h 40-45 25-27 72 h 45-51 27-28 384 h 56-64 34 720 h 75-79 66-69 1008 h 66-69 1200 h 98-100 2 månader 59-60 2,5 månader 85-89 3,5 månader 64 6,5 månader 89-95 11 månader 107-114 Tabell 7 visar att etsningsförfarandet av implantat- ytan behandlad med förfarande II (Exempel 2) inleds tidi- gare än för den obehandlade referensimplantatytan. 10 15 20 25 523 288 , , . u nu 29 Tidsperioden till bildandet av den första bubblan H2 (g) ökar med förvaringstiden. Detta beror troligtvis pà en ökning av oxidskiktstjockleken vid förvaring.

Dock till och med efter en förvaringsperiod av ca 6,5 månader inleds etsningsförfarandet för implantatytan behandlad med förfarande II tidigare än för den obehand- lade referensimplantatytan.

Dessa resultat kan antingen tolkas som att tyda pà att ett tunnare initialt oxidskikt på implantatytan be- handlad med förfarande II jämfört med den obehandlade re- ferensimplantatytan, eller så kan det tolkas som att tyda pà ett stört, och följaktligen mer reaktivt, oxidskikt pà impfantatytan behandlad med förfarande II.

Eftersom oxidskiktstjockleken pà implantatytan be- handlad med förfarande II uppmättes vara inom det normala tjockleksintervallet, med användning av förstoftning med argonjoner, är det mer troligt att oxidskiktet pà implan- tatytan behandlad med förfarande II är mer reaktivt till följd av en störd oxidstruktur. Även om uppfinningen har beskrivits i detalj och med hänvisning till specifika utföringsformer därav, är det uppenbart för en fackman inom området att olika slags förändringar och modifieringar kan göras därmed utan att avvika från tanken och omfattningen därav. n..

Claims (27)

10 15 20 25 30 35 , . . Q no 523 288 . - . . .p 30 PATENTKRAV

1. Förfarande för behandling av en implantatyta av- sedd aV för implantation i benvävnad k ä n n e t e c k n a t att innefatta: att åstadkomma fluor och/eller fluorid pà minst en del av implantatytan, och att åstadkomma en mikro-ytràhet med ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm.

2. Förfarande för behandling av en implantatyta av- sedd för implantation i benvävnad k ä n n e t e c k n a t a v att innefatta: ' att åstadkomma fluor och/eller fluorid pà minst en del av implantatytan, och att åstadkomma en mikro-ytràhet innefattande porer 500 nm. i vilket pordiametern med en pordiameter S l pm och ett pordjup S

3. Förfarande enligt krav 2, är inom intervallet 50 nm till 1 pm och pordjupet är inom intervallet 50 till 500 nm.

4. Förfarande enligt krav 2 eller krav 3, i vilket ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm àstadkommes.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, i vilket en medelatomkoncentration av minst 0,2 at% fluor och/eller fluorid àstadkommes.

6. Förfarande enligt krav 5, i vilket medelatomkon- centrationen av fluor och/eller fluorid är inom interval- let 0,4-7 at%.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, i vilket implantatytan är en metallisk implantatyta.

8. Förfarande enligt krav 7, i vilket fluoret och/eller fluoriden och mikro-ytràheten àstadkommes genom att behandla den metalliska implantatytan med en vatten- haltig lösning av fluorvätesyra.

9. Förfarande enligt krav 8, i vilket koncentration- en filuorvätesyra är lägre än 0,5 M. . nu 10 15 20 25 30 35 . . . - .- 31

10. Förfarande enligt krav 9, i vilket den metallis- ka implantatytan behandlas under en etsningsperiod av upp till 180 sekunder vid rumstemperatur.

11. Förfarande enligt krav 10, i vilket koncentra- tionen fluorvätesyra är 0,1 M och etsningsperioden är upp till 60 sekunder vid rumstemperatur.

12. Förfarande enligt nàgot av kraven 1-11, vidare innefattande att åstadkomma en makro-ytràhet pà implan- tatytan före àstadkommandet av fluoret och/eller fluori- den och före àstadkommandet av mikro-ytràheten.

13. Förfarande enligt krav 12, i vilket makro- ytràhet àstadkommes genom blästring av implantatytan.

14. Förfarande enligt nàgot av kraven 7-13, i vilket nämnda metalliska implantatyta är gjord av kommersiellt rent titan eller en titanlegering.

15. Implantat för implantation i benvävnad med en implantatyta av vilken minst en del har behandlats med ett förfarande enligt nàgot av kraven 1-14.

16. Implantat för implantation i benvävnad med en implantatyta k ä n n e t e c k n a d a v att minst en del av implantatytan innefattar fluor och/eller fluorid, och en mikro-ytràhet med ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm.

17. Implantat för implantation i benvävnad med en implantatyta k ä n n e t e c k n a d a v att minst en del av implantatytan innefattar fluor och/eller fluorid, och en mikro-ytràhet som innefattar porer med en pordia- meter S 1 um och ett pordjup S 500 nm.

18. Implantat enligt krav 17, varvid pordiametern är inom intervallet 50 nm till 1 pm och pordjupet är inom intervallet 50 till 500 nm.

19. Implantat enligt krav 17 eller krav 18, varvid mikro-ytràheten har ett kvadratiskt medelràhetsvärde (Rq och/eller Sq) S 250 nm.

20. Implantat enligt något av kraven 16-19, varvid mikro-ytráheten innefattar toppar med en toppbredd, vid halva pordjup, fràn 15 till 150% av pordiametern. 10 15 20 25 30 523 288 . . o . n 32

21. Implantat enligt något av kraven 16-20, varvid minst en del av implantatytan nar en medelatomkoncentra- tion av minst 0,2 at% fluor och/eller fluorid.

22. Implantat enligt krav 21, varvid medelatomkon- centrationen fluor och/eller fluorid är inom intervallet o,4-7 atflæ. i

23. Implantat enligt något av kraven 16-22, varvid implantatytan vidare innefattar en makro-ytràhet.

24. Implantat enligt något av kraven 16-23, varvid nämnda implantat är ett metalliskt implantat.

25. Implantat enligt krav 24, varvid nämnda metal- liska implantat är tillverkat av kommersiellt rent titan ellër en titanlegering.

26. Implantat enligt något av kraven 16-25, varvid implantatet är ett dentalt implantat.

27. Implantat enligt något av kraven 16-25, varvid implantatet är ett ortopediskt implantat. . n»-