(57)【要約】【課題】チタニウム又はチタニウム合金により作製されたナノテクスチャード加工された物品、並びにその製造法及び使用法を開示する。【解決手段】本発明は、チタニウム又はチタニウム合金を含む物品を、塩酸及び塩化物含有化合物を含む溶液と、独立して約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する複数の凹面を形成するのに有効な時間と温度において、接触させることを含む、プロセスに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスにおいて、
チタニウム又はチタニウム合金を含む少なくとも１つの表面を含む物品を、水素イオン（Ｈ＋）、及び少なくとも１つの塩化物含有塩の溶解に部分的に又は完全に起因している塩化物イオン（Ｃｌ−）を含む溶液と、独立して約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する複数の表面特徴部を形成するのに有効な時間及び温度において、接触させることを含む、プロセス。
【請求項２】
前記溶液が、少なくとも約０．０７ＮのＨ＋濃度、及び少なくとも１ＮのＣｌ−濃度を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記溶液が、約０．０７ＮのＨ＋濃度を有し、前記Ｃｌ−濃度が、少なくとも６Ｎである、請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記溶液が、約０．８ＮのＨ＋濃度を有し、前記Ｃｌ−濃度が、少なくとも１Ｎである、請求項２に記載のプロセス。
【請求項５】
前記溶液は、［Ｃｌ−］／［Ｈ＋］が１より大きい、溶解した塩化物塩を含む塩酸溶液である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記溶液が、約０．０７〜約１２ＮのＨ＋濃度、及び前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度を有する、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記物品が、約２０〜約１００℃において前記溶液と接触させられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記物品が、約３０分間〜５時間、前記溶液と接触させられる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記溶液に接触する前に表面の粗面化を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記物品が関節置換用人工補綴物又はその構成要素である、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔関連出願の相互参照〕
本出願は２００９年４月１５日に出願された、米国特許仮出願第６１／１６９，４４３号の利益を主張し、この仮出願は、全て同日に出願された以下の３つの出願に関連する：（ｉ）「高い濡れ性を有するナノテクスチャード加工されたコバルト−クロミウム合金物品とその製法（Nanotextured Cobalt-Chromium Alloy Articles Having High Wettability and Method of Producing Same）」と題された、発明者がウエイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバチ（Larry Salvati）であって、代理人整理番号がＪＪＤＯ−００１７（ＤＥＰ  ６０１５）で表される米国特許出願第６１／１６９，３６５号；（ｉｉ）「骨の連結のための方法及び器具」（Methods and Devices For Bone Attachment）」と題された、発明者がウエイドン・トン（Weidong Tong）及びラリー・サルバチ（Larry Salvati）であって、代理人整理番号が１０２７３７−１６（ＤＥＰ  ６０４５）で表される米国特許出願；及び（ｉｉｉ）「リン酸カルシウムとのインプラントのための方法及び器具」と題され、発明者がウエイドン・トン（Weidong Tong）、ラリー・サルバチ（Larry Salvati）及びプージャ・コダビ（Pooja Kadambi）であって、代理人整理番号が１０２７３７−１７（ＤＥＰ  ６０９０）で表される米国特許出願。上記の全ての４つの出願の全体が、参照により本出願に組み込まれる。
【０００２】
〔技術分野〕
本発明は、とりわけ、チタニウム又はチタニウム合金により作製されたナノテクスチャード加工された物品、並びにその製造法及び使用法に関する。
【０００３】
〔背景技術〕
部分的骨置換インプラントに対して、長期にわたり探求されているいくつかの設計基準が存在する。これらは、インプラントが（１）患者の生存期間にわたり、機能を失うことなく、またなんらの不都合なプロセス応答を開始することなく存続すること、（２）埋め込みが行われた骨の正常な機能を回復すること、及び（３）商業的な規模で製造可能であること、を含む。この基準を満たすためには、インプラントは、単に課せられた、多くの場合に変動的な性質を有する負荷を支えるのみならず、インプラントと骨の接合部分も負荷要件に耐えることが必要である。
【０００４】
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、インプラントを骨に固定し、同時にインプラントと骨との間の適合を改善させるために、しばしば用いられる。インプラントはまた、一定期間の後に、人工補綴物が骨構造に一体化されるように、骨と一体になり骨の内方成長を誘引する、多孔質のコーティングと共に提供される。かかるコーティングの典型は、米国特許第３，８５５，６３８号、同４，２０６，５１６号、同４，１５６，９４３号、及び同４，６１２，１６０号に開示されているようなものである。
【０００５】
セラミックのコーティングも良好な結果で使用されており、骨とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などのセラミック材料との間の親和性のため、とりわけ望ましいことが多い。かかるコーティングの典型は、特に歯科用インプラントに関係する、米国特許第４，１４５、７６４号及び同４，４８３，６７８号、及び、より広く、体中に使用するための埋め込み型骨置換材料を開示している米国特許第４，３０９，４８８号及び同４，８４６，８３７に開示されるようなものである。
【０００６】
インプラントの安定性を促進する重要な方法は、オセオインテグレーション、即ち、生きている骨とインプラント表面との間の直接的な構造的結合の形成である。当技術分野では、金属製整形外科用インプラントのオセオインテグレーションは、部分的に、整形外科用インプラントの表面上への骨芽様細胞の接着と展開に依存することが一般的に知られている。かかる細胞は、平滑な表面と比べて、粗い表面か又は多孔質の表面に対してより容易に接着することが研究により示唆されている。そのようなものとして、オセオインテグレーションを補助するために、粗面化され及び／又は多孔質の表面を有する、金属製整形外科用インプラントを提供するいくつかの試みがなされつつある。
【０００７】
米国特許第５，２３６，４５９号は、例えば、インプラント表面から金属の一部分を取り除くために高圧液体ジェットを使用する、「固着領域」を有するインプラント表面の製造プロセスを述べている。「固着領域」の直径は０．５〜１．５ｍｍで変動させ得る。
【０００８】
米国特許第５，３０７，５９４号は、整形外科用インプラントにテクスチャード加工された表面を形成するための別の方法を記載している。この方法は、いくつかの開口部を含む、弾力性のあるマスクのインプラント表面への適用を伴い、次いで、金属酸化物微粒子などのブラスト媒体を用いて、インプラントを高圧ブラストに付す。このプロセスは粗面を有するインプラント表面の製造に用い得る一方、ブラスト媒体の微粒子がインプラント表面に埋め込まれてしまうことが起こり得る。これらの微粒子は、埋め込みに続く整形外科用インプラントのオセオインテグレーションに、悪影響を与えると信じられている。
【０００９】
上記段落中の特許により述べられる方法は、一般的にサイズにおいて２０μｍを超える表面特徴部の粗面を有する金属製インプラントを提供する。かかる表面特徴部を有する整形外科用インプラントは、滑面を有する金属製インプラントと比較して、改善されたオセオインテグレーションを示す一方、もしインプラント表面が、より小さな表面特徴部（即ち、サイズにおいて２０μｍ未満）を含む場合に、オセオインテグレーションが大幅に改善されると信じられている。
【００１０】
他の研究は、インプラント上の高度に複雑な表面を用いている。米国特許第５，３６８，８８１号及び同５，６５８，３３３号は、非球状粉末の使用による人工補綴物のための粗面の製造を示している。しかしながら、これらの表面は、有効多孔率が殆ど無いか、又は全く無いことが知られている。
【００１１】
上述の粗面を提供する機械的方法に加えて、さまざまな化学的エッチング法が、整形外科用インプラントの表面にテクスチャーを与えるために用いられている。米国特許第５，８７６，４５３号は、例えば、金属製インプラントに形成された天然酸化物層を除去するために、フッ化水素酸溶液（１０〜５０％ＨＦ）を用い、金属をさらにエッチングして粗面をもたらすために第２の酸処理を用いる、２段階のプロセスを更に記載している。第２の酸処理は、２部の硫酸（９６重量％Ｈ２ＳＯ４）及び１部の塩酸（３７重量％ＨＣｌ）の混合物を用いる。このプロセス及び同様の化学的エッチングプロセスは、マイクロメートルのレベルの表面特徴部を有する粗面の金属製インプラントを製造できる一方、このプロセスでは、２つの大変侵食性で、高度に濃縮された酸溶液を用いる。したがって、より侵食性が少なく低濃度の酸を使用する場合と比較して、保存と塗布における、より高い安全性へのリスクが想定される。
【００１２】
米国特許出願公開第２００４／０１６７６３３号では、マイクロメートルスケール又はナノメートルスケールの表面の粗度を持つインプラントを提供するために十分な時間及び条件の下に、（ｉ）少なくとも１つのフッ化塩、（ｉｉ）少なくとも１つの酸、及び（ｉｉｉ）水を含むエッチング溶液を使用している。
【００１３】
これまでに述べた技術によりもたらされた進歩にも関わらず、より改善された性質を有する人工補綴物の表面に対する、継続した需要が存在する。加えて、ＨＦなどの高濃度の酸又はフッ化塩の使用回避への要望が存在する。
【００１４】
〔概要〕
本発明のプロセスは、ＨＦ又はフッ化物塩を有する酸溶液を用いることなく、微小な凹面を有する良好な表面の粗面化を可能とする。したがって、安全性及び製造の容易性での利点が達成される。特定の実施形態では、最先端のものと比較して、より低濃度の酸を用い得る。加えて、本明細書に記載されるプロセスにより製造される上記の小さな凹面は、整形外科用インプラントと共に用いられる場合に、より優れた骨−インプラント結合を提供する。
【００１５】
本発明の１態様は、チタニウム又はチタニウム合金を含む少なくとも１つの表面を含む物品を、水素イオン（Ｈ＋）、及び少なくとも１つの塩化物含有塩の溶解に部分的に又は完全に起因している塩化物イオン（Ｃｌ−）を含む溶液と、独立して約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する複数の表面特徴部を形成するのに有効な時間と温度で接触させることに関する。いくつかの実施形態においては、表面特徴部は、独立して約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する複数の凹面を含む。いくつかの好適な実施形態では、［Ｃｌ−］／［Ｈ＋］は１より大きい。いくつかの実施形態では、溶液は、塩化物含有化合物以外に実質的に酸化剤を含まない。
【００１６】
いくつかのプロセスでは、溶液の水素イオン（Ｈ＋）濃度は少なくとも約０．０７Ｎであり、塩素イオン（Ｃｌ−）濃度は少なくとも約３Ｎである。加えて、この溶液はＨＣｌのほかに、約３Ｎ〜８Ｎの範囲の塩化物イオン濃度を生成させる塩化物含有化合物を更に含む。いくつかの実施形態では、溶液は約０．０７Ｎ〜約１２ＮのＨ＋濃度、及びＨ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度を有する。好適な塩化物含有化合物としては、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が挙げられる。
【００１７】
いくつかの実施形態では、Ｈ＋はＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、酢酸、クエン酸及びそれらの組み合わせの酸の解離に由来する。
【００１８】
本発明のいくつかのプロセスにおいて、物品は、約２０〜１００℃の温度で、あるプロセスのためには好ましくは約２０〜８０℃の温度において、溶液と接触させられる。典型的には、物品は、約３０分間〜２４時間、いくつかの実施形態では好適には３０分間〜５時間、溶液と接触させられる。
【００１９】
好適な表面組成としては、限定はされないが、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ及び商業的に純粋なチタニウムが挙げられる。いくつかの表面は、チタニウム又はチタニウム合金のビーズ又は不規則な形状の微粒子を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、プロセスは表面の少なくとも１部分を清掃すること、及び次いでこの表面を乾燥させることを更に含む。
【００２１】
いくつかのプロセスは、エッチング溶液に接触させる前に、表面の粗面化を更に含む。表面の粗面化としては、限定はされないが、グリット・ブラスティング、高圧水ジェットによる清掃、及びサンドペーパーによる機械的摩擦が挙げられる。いくつかの実施形態では、グリット・ブラスティングの媒体としては、限定はされないが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ステンレススチール、チタニウム、リン酸カルシウム又はそれらの組み合わせが挙げられる。
【００２２】
本発明に従って製造される特定の物品は、一般的にヒトなどの哺乳動物への埋め込みに適している。いくつかの物品は、関節置換用人工補綴物又はその構成成分である。いくつかの物品は、股関節又は膝関節の置換用人工補綴物である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】１ＮのＨＣｌに、６０℃で３時間曝露されたＴｉ  Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）ビーズの顕微鏡写真を示す。
【図２】１ＮのＨＣｌ及び補完されたＣａＣｌ２、６０℃で３時間曝露されたＴｉ  Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）ビーズの顕微鏡写真を示す。
【図３Ａ】２０グリットのアルミナによりグリット・ブラストされたＴｉ６Ａｌ４Ｖの表面を示す。
【図３Ｂ】塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌに、６０℃で３時間曝露した、上記グリット・ブラストされたＴｉ６Ａｌ４Ｖの表面を示す。
【図４】研磨されたＴｉ６Ａｌ４Ｖディスクと、Ｔｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）により被覆されたディスクにおける、エッチング力対時間の関係を示す。
【図５】エッチング溶液に４時間浸漬後のＴｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）コーティングのＳＥＭイメージを示し、（Ａ＆Ｂ）はエッチングされていないＴｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）である。平滑な領域及び階段状の特徴部に注意されたい；塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌに４時間浸漬後の（Ｃ＆Ｄ）Ｔｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）。均一に分布されたエッチングされた不規則な穴に注意されたい。
【図６】エッチング溶液中での、エッチング力の塩素イオン濃度に対する依存性を示す。エッチング溶液は塩化カルシウム２水和物をそれぞれ１ＮのＨＣｌ及び０．１ＮのＨＣｌに加えて調製した。
【００２４】
〔例示的な実施形態の詳細な説明〕
本発明の材料と物品は、チタニウム又はチタニウム合金を含む、少なくとも１つの表面を有する。好適なチタニウムの１形態は、商業的に純粋なチタニウムである。埋め込みにおいて有用な１つの好適なチタニウム合金は、６重量％のアルミニウム及び４重量％のバナジウムを含む。この合金は、普通はＴｉ６Ａｌ４Ｖと称される。適切な表面としては、組織の内方成長を可能とし、骨セメント必要性の除外を可能とする、３次元のビーズ状のコーティングを使用する、ポロコート（Porocoat）（登録商標）による多孔性コーティング（デプイ・オルソペディックス社（DePuy Orthopaedics, Inc.）により販売されるいくつかのインプラントに見出される）が挙げられる。追加的な好適な表面としては、ビーズ状Ｔｉの上にＴｉの不規則微粒子を使用する、Ｔｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）による多孔性コーティング（デプイ・オルソペディックス社（DePuy Orthopaedics, Inc.）により販売されるいくつかのインプラントに見出される）が挙げられる。
【００２５】
本発明の特定のエッチング溶液では、プロトン濃度は少なくとも０．８Ｎであり、塩化物濃度は少なくとも約１Ｎである。他のプロセスでは、溶液は、少なくとも約０．０７ＮのＨ＋濃度を有し、Ｃｌ−濃度は、少なくとも６Ｎである。いくつかのプロセスでは、溶液は、少なくとも約０．０７ＮのＨ＋濃度、及びＨ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度を有する。溶液は、約０．０１Ｎ〜１０Ｎの範囲の濃度の塩化物含有化合物を更に含み得る。いくつかの実施形態では、溶液は、約０．０７Ｎ〜約１２ＮのＨ＋濃度、及びＨ＋よりも高いＣｌ−濃度を有する。好適な塩化物含有化合物としては、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が挙げられる。
【００２６】
いくつかの実施形態では、Ｈ＋は、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、酢酸、クエン酸又はそれらの組み合わせの酸の解離に由来する。
【００２７】
物品は、その表面を修飾するのに好適な任意の温度において、溶液と接触させられ得る。いくつかの実施形態では、物品は約２０〜約１００℃で溶液と接触させられ、又はいくつかの実施形態では、約２０〜約８０℃で溶液と接触させられる。物品は、所望の表面特徴部を与えるのに十分な時間の間、溶液と接触させられる。いくつかのプロセスでは、例えば、物品は溶液と約３０分間〜約２４時間接触させられる。他のプロセスでは、物品は約１〜約２４時間、又は約３０分間〜約５時間、溶液と接触させられる。
【００２８】
本発明のプロセスのさまざまな点において、基材の表面は、洗剤やアルカリ溶液を用いる脱油脂などの通常の清掃手順を用いて任意に清掃され得る。洗剤中での超音波洗浄、次いで水中での超音波洗浄及び乾燥は、基材の表面から脱油脂を行い得る。いくつかの実施形態では、インプラント全体が清掃される。他の実施形態では、インプラントの１部分のみが清掃される。当業者は、本明細書に開示されるプロセスにより表面を処理する前に、初期清掃工程を行う要望が存在し得ることを直ちに理解するであろう。本明細書に開示されるプロセスの工程間、及び／又はプロセスの終了時に、表面を清掃することが要望される可能性がある。いくつかの清掃工程は、水で浸してすすぎ、次いで表面を乾燥することを含み得る。
【００２９】
本発明の物品は、上述した清掃の後に乾燥させることもできる。水の除去を促進するために、物品への加熱及び／又は真空の利用を用いることができる。
【００３０】
少なくとも１つの追加的な塩化物含有化合物を含む、本発明のＨＣｌ水溶液の使用は、追加的な塩化物含有化合物を含まない溶液よりも、優れたエッチング力を有することが見出された。
【００３１】
いくつかの実施形態では、表面特徴部は、チタニウムの表面内の沈下、凹面、削られた窪み又はクレーターである。いくつかの表面特徴部は、独立して、約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する。
【００３２】
本明細書に記載される物品は、哺乳動物への埋め込みに適している。これらの物品の特定のものは、関節置換用人工補綴物又はその構成要素などの人工補綴物器具である。これらの器具は、股関節又は膝関節の置換用人工補綴物を含む。
【００３３】
本発明は、哺乳動物に本明細書に記載された物品を埋め込みすることにも関する。いくつかの実施形態では、この物品はヒトへの埋め込みに適している。
【００３４】
いくつかの実施形態では、インプラント又はその構成要素は、従来のチタニウム又はチタニウム合金の表面をもたらす方法により製造され得る。このインプラント又はその構成要素は、ナノテクスチャード加工された表面を有するインプラント又はその構成要素を製造するために、本明細書に記載される方法により処理される。
【００３５】
本発明は、例示的であり非限定的であることが意図された、以下の実施例により例示される。
【００３６】
〔実施例〕
酸溶液：塩化物濃度を増加させるために、塩化物含有塩を加えることができる。さまざまな量のＮａＣｌ、ＮＨ４Ｃｌ及びＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏが、室温で撹拌しながら１００ｍＬの４ＮのＨＣｌに加えられた（表１）。最終容積が測定され、イオン濃度の計算に用いられた。［Ｈ＋］、［Ｃｌ−］及び金属イオン濃度（［Ｍ］）が表１に示される。最大［Ｃｌ−］は、ＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏにより達成された。
【表１】
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［Ｍ］＊はＮａ＋、ＮＨ４＋又はＣａ２＋である。
【００３７】
表２に示された実施例において、塩化カルシウムは、それぞれ１００ｍＬの水（ＲＯ）、０．１ＮのＨＣｌ、１ＮのＨＣｌ、３ＮのＨＣｌ及び６ＮのＨＣｌに溶解された。塩化カルシウムの水溶液の溶解が完了後に容積が測定された（通常、最終容積は最初の容積を上回る）。最終容積にしたがってイオン濃度が計算される。塩化カルシウム添加の前後に溶液のｐＨが測定された（７８１ｐＨ／Ｉｏｎ  Ｍｅｔｅｒ、Ｍｅｔｒｏｈｍ；ｐＨプローブＭｅｔｒｏｈｍ、６．０２５８．０１０  ｐＨ０〜１４、０〜１００℃、Ｐｔ１０００／Ｂ／２／３ＭＫＣｌ、ｐＨプローブは、ｐＨ標準４及び７を用いて較正した）。通常は塩化カルシウム添加後にｐＨは降下した。特定の場合において、負の表示が観察された（ｐＨの負の表示は、通常は１Ｎよりも強いＨＣｌ酸で観察され、ＨＣｌ酸の濃度が高いほどｐＨの負の表示は大きくなる）。
【表２】
2010246928.tif 000004
ｎ／ａ  ＝  該当なし
【００３８】
塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌは、７０ｇのＣａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ粉末を１００ｍＬの１ＮのＨＣｌに撹拌しながら加えて調製した。溶解プロセスは、発熱性であり、水浴により冷却することによって溶解が増大される。塩化カルシウムが完全に溶解（５分間以上静置して容器の底に視認できる粒子が無い）後に容積を測定した。塩化物により補完されたＨＣｌ酸の最終濃度は、おおよそ、［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎであった。
【００３９】
超音波洗浄：それぞれの酸への浸漬時間の終了後に、それぞれの試験サンプルをＲＯ水中ですすぎ、次いでＲＯの中で２０分間、１０分間及び５分間超音波洗浄した。サンプルを窒素で吹きつけ乾燥し、次いで６０℃のオーブン中で少なくとも２時間、熱乾燥した。
【００４０】
エッチング処理：エッチング実験に用いられた平板なディスクは、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖにより１つの鏡面を持つように形成された。エッチング実験に用いられた多孔性に被覆されたディスクはＴｉ６Ａｌ４Ｖにより構築され、Ｔｉビーズ又は不規則形状のＴｉ微粒子をＴｉ６Ａｌ４Ｖ金属基材上に焼結して多孔性表面を持たせた。ビーズ又は微粒子の大きさは、５０マイクロメートル〜４００マイクロメートルの範囲にわたることができる。エッチング処理中、鏡面に磨かれたＴｉ６Ａｌ４Ｖの表面又は多孔性に被覆された面だけが酸に曝露された。それぞれの試験ディスク（平板又は多孔性に被覆された）は、５０ｍｌのどちらかの酸（塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌ又は１ＮのＨＣｌ）に浸漬され、直ちに１〜６時間、６０℃のオーブンに保存されるか、又は予め加熱された酸（３０分間６０℃に予熱）に浸漬され、直ちに１〜６時間、６０℃のオーブンに保存された。全てのエッチング処理において、容器は堅く密封された。
【００４１】
本発明は、例示的であり非限定的であることを意図された、以下の実施例により例示される。
【００４２】
（実施例１）
上述の、エッチングされたＴｉ６Ａｌ４Ｖの平板なディスクは、１ＮのＨＣｌ水溶液（塩化物の補完無し）に浸漬され、直ちに６０℃のオーブンに、それぞれ１時間及び３時間保存された。追加的なエッチングされた平板なディスクは、塩化カルシウムで補完された１ＮのＨＣｌ（［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎ）に浸漬され、直ちに６０℃のオーブンに、それぞれ１時間及び３時間保存された。エッチング力が測定され表３に示された。エッチング力（ＥＰ）は、単位表面積当たりの重量損失に等しい。多孔性の被覆が無い平板なディスクでは、ＥＰは表面積で重量損失を割ったものに等しい。重量損失は、エッチング処理前後での重量変化により決定される。表面積はπＤ２／４に等しく、式中、Ｄは金属ディスクの直径である。２．５４ｃｍ（１インチ）の平板なディスクでは、表面積は５．１ｃｍ２（０．７９ｉｎ２）である。多孔性に被覆されたディスクでは、πＤ２／４（Ｄは金属基材の直径）に等しい突出した表面積が用いられる。
【００４３】
表３は鏡面に磨かれたＴｉ６Ａｌ４ＶディスクのＥＰを記載している（Ｒａ＝０．０５±０．０１μ）。１時間のエッチング後に、測定可能な重量変化は無く、３時間目に、塩化カルシウムにより補完された群は６倍のＥＰの増大を示す（Ｒａ＝０．１６±０．０２μ）。
【表３】
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【００４４】
（実施例２）
上述のようにエッチングされたＴｉ６Ａｌ４Ｖ  Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）ディスクを、１ＮのＨＣｌ水溶液（塩化物の補完無し）に浸漬し、直ちに６０℃のオーブンに、それぞれ１時間及び３時間保存した。追加的なＴｉ６Ａｌ４Ｖ  Ｐｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）ディスクを塩化カルシウムで補完した１ＮのＨＣｌ（［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎ）に浸漬し、直ちに６０℃のオーブンに、それぞれ１時間及び３時間保存した。図１Ａ〜Ｃは、１ＮのＨＣｌのみにより処理されたＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）のＳＥＭイメージを、図２Ａ〜Ｃは、塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌにより処理されたＰｏｒｏｃｏａｔ（登録商標）のＳＥＭイメージを示す。
【００４５】
（実施例３）
表４は、塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌ（［Ｈ＋］＝０．８Ｎ、［Ｃｌ−］＝８．８Ｎ、［Ｃａ２＋］＝４Ｎ）によりエッチングされ、２０グリットのブラスト（ＧＢ）を施されたＴｉ６Ａｌ４Ｖ表面（Ｒａ＝３．５〜６マイクロメートル）の分析を表す。図３を参照されたい。Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）による表面分析からの結果が表４に示される。表面化学を検証するために、Ｘ線光電子分光機器（Ｑｕａｎｔｅｒａ、フィジカル・エレクトロニクス社（Physical Electronics PHI）、ミネソタ州、エデン・プレーリー（Eden Prairie））が用いられた。ディスクは、真空槽中の特別に設計されたアルミニウムの取り付け盤に配置された。３つの２００μｍ×２００μｍの表面積が分析された。強力表面測量走査（High-powered surface survey scan）が、指定された要素の高解像度原子濃度（high-resolution atomic concentration）と共に収集された。ＸＰＳ高解像度パラメーターはここに詳述される。５つの要素（Ｃ１ｓ、Ｏ１ｓ、Ａｌ２ｐ、Ｔｉ２ｐ及びＶ２ｐ３）が、５５．００ＥＶの電極両端の電圧差（Pass Energy）において試験された。ＧＢ−Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ表面は、グリット・ブラストされた媒体の表面への埋め込みによる汚染に起因した３．２（原子比）の極めて高いＡｌ／Ｔｉ比を有する。エッチングされたＧＢ−Ｔｉ表面は、その表面からのグリット・ブラスト媒体の除去のために、１０分の１に削減されたＡｌ／Ｔｉ比を有する。
【表４】
2010246928.tif 000006
【００４６】
（実施例４）
５枚のＴｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）ディスク及び５枚の研磨されたＴｉ６Ａｌ４Ｖディスクが試験され、それぞれが、５０ｍＬの塩化カルシウムにより補完された１ＮのＨＣｌに浸漬された。エッチング溶液は、オーブン中（６０℃）で３０分間、予め加熱された。それぞれの試験ディスクを、５０ｍＬのエッチング溶液に６０℃で１時間〜６時間、浸漬した。図４は、研磨されたディスクとＴｉ  Ｇｒｉｐｔｉｏｎ（登録商標）被覆ディスクの両方のＥＰ対時間の関係を示す。図５は、エッチング溶液に４時間浸漬後のＴｉ  ＧｒｉｐｔｉｏｎのコーティングのＳＥＭイメージを示す。
【００４７】
（実施例５）
変化させた量の塩化カルシウム２水和物を、１００ｍＬの０．０００１〜１Ｎの濃度範囲の希ＨＣｌ酸に加えた。水素イオン及び塩化物イオンの最終濃度が最終容積に基づき計算された（表５）。それぞれ２．５４ｃｍ（１インチ）の研磨されたＴｉ６Ａｌ４Ｖディスクを、補完された溶液５０ｍＬに浸漬して、６０℃で３時間処理した。処理の前後の重量変化を測定した。ＨＣｌ酸＜０．０１の場合、［Ｃｌ−］に関係なくＥＰ＝０である。ＨＣｌ＝０．１Ｎの場合、［Ｃｌ−］が６Ｎよりも高ければ、ＥＰは劇的な増大を示し、ＨＣｌ＝１Ｎの場合、ＥＰは［Ｃｌ−］に対して、ほぼ線形の依存性を示す（図６）。
【表５】
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ＥＰ：エッチング力；ｓｔｄ：標準偏差
【００４８】
〔実施の態様〕
（１）  プロセスにおいて、
チタニウム又はチタニウム合金を含む少なくとも１つの表面を含む物品を、水素イオン（Ｈ＋）、及び少なくとも１つの塩化物含有塩の溶解に部分的に又は完全に起因している塩化物イオン（Ｃｌ−）を含む溶液と、独立して約２００ｎｍ〜１０マイクロメートルの直径を有する複数の表面特徴部を形成するのに有効な時間及び温度において、接触させることを含む、プロセス。
（２）  前記溶液が、少なくとも約０．０７ＮのＨ＋濃度、及び少なくとも１ＮのＣｌ−濃度を有する、実施態様１に記載のプロセス。
（３）  前記溶液が、約０．０７ＮのＨ＋濃度を有し、前記Ｃｌ−濃度が、少なくとも６Ｎである、実施態様２に記載のプロセス。
（４）  前記溶液が、約０．８ＮのＨ＋濃度を有し、前記Ｃｌ−濃度が、少なくとも１Ｎである、実施態様２に記載のプロセス。
（５）  前記溶液は、［Ｃｌ−］／［Ｈ＋］が１より大きい、溶解した塩化物塩を含む塩酸溶液である、実施態様１に記載のプロセス。
（６）  前記溶液が、約０．０７〜約１２ＮのＨ＋濃度、及び前記Ｈ＋濃度よりも高いＣｌ−濃度を有する、実施態様５に記載のプロセス。
（７）  前記塩化物含有化合物が、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、塩化第二鉄、塩化第一鉄、塩化コバルト、塩化マグネシウム又はそれらの組み合わせである、実施態様６に記載のプロセス。
（８）  前記Ｈ＋が、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ３ＰＯ４、Ｈ２ＳＯ４、酢酸、クエン酸又はそれらの組み合わせの酸の解離に由来する、実施態様６に記載のプロセス。
（９）  前記物品が、約２０〜約１００℃において前記溶液と接触させられる、実施態様１に記載のプロセス。
（１０）  前記物品が、約３０分間〜５時間、前記溶液と接触させられる、実施態様１に記載のプロセス。
【００４９】
（１１）  前記表面が、チタニウム又はチタニウム合金のビーズを含む、実施態様１に記載のプロセス。
（１２）  前記表面が、Ｔｉ６Ａｌ４Ｖを含む、実施態様１に記載のプロセス。
（１３）  前記表面が、商業的に純粋なチタニウムを含む、実施態様１に記載のプロセス。
（１４）  前記溶液に接触する前に表面の粗面化を更に含む、実施態様１に記載のプロセス。
（１５）  前記表面の粗面化がグリット・ブラスティング、高圧水ジェット清掃、又はサンドペーパーによる機械的研磨により達成される、実施態様１４に記載のプロセス。
（１６）  前記グリット・ブラスティングが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、ステンレススチール、酸化チタニウム、リン酸カルシウム又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、実施態様１５に記載のプロセス。
（１７）  前記物品が関節置換用人工補綴物又はその構成要素である、実施態様１に記載のプロセス。
（１８）  前記物品が股関節又は膝関節の置換用人工補綴物である、実施態様１７に記載のプロセス。
（１９）  前記哺乳動物がヒトである、実施態様１７に記載のプロセス。
（２０）  インプラントにおいて、その少なくとも１つの構成要素が、実施態様１に記載のプロセスにより製造される、インプラント。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2010246928000001.pdf