DE19944970C1

DE19944970C1 - Production of titanium (alloy) implant or substrate, e.g. for cell cultivation ex vivo, with biocompatible surface layer involved treatment with calcium salt melt

Info

Publication number: DE19944970C1
Application number: DE1999144970
Authority: DE
Inventors: Georg Berger; Manfred Willfahrt
Original assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Current assignee: Bundesanstalt fuer Materialforschung und Pruefung BAM
Priority date: 1999-09-14
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2019-09-15

Abstract

In the production of an implant or substrate of titanium (Ti) (alloy) with a biocompatible surface layer containing calcium (Ca), the layer is produced by treating the implant or substrate with a Ca salt melt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats oder Substrats aus Titan oder einer Titanlegierung mit einer calciumhaltigen biokompati blen Oberflächenschicht.The invention relates to a method for manufacturing an implant or substrate made of titanium or one Titanium alloy with a calcium-containing biocompatibility blen surface layer.

Es ist bekannt, insbesondere als Knochenersatz die nende Implantate für den menschlichen Körper, welche aus Titan oder einer Titanlegierung bestehen, mit ei ner Calciumphosphatschicht zu überziehen, da diese Substanz mit dem Knochenmaterial, das selbst im We sentlichen aus einem Calciumphosphat, nämlich Hy droxylapatit besteht, kompatibel ist und eine feste Haftung des Implantats in der Knochensubstanz gewähr leistet.It is known, especially as a bone replacement implants for the human body, which made of titanium or a titanium alloy, with egg ner calcium phosphate layer to coat, as this Substance with the bone material that even in the We substantial from a calcium phosphate, namely Hy Droxylapatite exists, is compatible and a solid Ensure the implant adheres to the bone accomplishes.

Derartige Calciumphosphatschichten wurden üblicher weise durch thermische Spritzverfahren in verschiede nen Varianten, beispielsweise Plasmaspritzen, Hochge schwindigkeitsspritzen, Vakuumplasmaspritzen und der gleichen aufgebracht, wobei Schichtdicken zwischen 50 und 500 µm erhalten wurden. Diese Schichten sind in der Regel sehr porös und ihre chemische Beständigkeit ist aus diesem Grunde um ein Vielfaches geringer als die des kompakten Ausgangsmaterials. Auch die Haftung dieser Schichten ist verbesserungswürdig.Such calcium phosphate layers have become more common by thermal spray processes in various NEN variants, for example plasma spraying, Hochge Speed spraying, vacuum plasma spraying and the same applied, with layer thicknesses between 50 and 500 µm were obtained. These layers are in usually very porous and their chemical resistance is therefore many times less than that of the compact starting material. Liability too of these layers is in need of improvement.

Das CVD-Verfahren hat sich bei den besonders interes sierenden Hydroxylapatit-Schichten nicht bewährt, da im Verfahrensprozess chemische Reaktionen auch zu an deren Schichtsubstanzen, die von Hydroxylapatit stark abweichen, führen. Das Gleiche gilt für das Beschich ten mit gepulsten Laserstrahlen. Es wurde gefunden, daß vielfach Ca(OH)₂ als unerwünschter Nebenbestand teil erzeugt wird.The CVD process has not proven itself in the particularly interesting hydroxylapatite layers, since chemical reactions in the process also lead to other layer substances that differ greatly from hydroxylapatite. The same applies to coating with pulsed laser beams. It has been found that Ca (OH) _{2 is} partly produced as an undesirable secondary component.

Bei einem bekannten chemischen Verfahren, das als biomimetisches Verfahren bezeichnet wird, wird ein Titanimplantat mit NaOH in wässriger Lösung behandelt und im Anschluß daran getempert. Sodann wird das auf diese Weise vorbehandelte Implantat einem Auslau gungsprozess in einer SBF-Lösung (simulated body fluid = simulierte Körperflüssigkeit) unterzogen. Diese quasi gesättigte CaP-Lösung führt durch Ionen austausch zwischen den zuvor eingebrachten Natri umionen und den Calciumionen sowie den Phosphatanio nen der Lösung zu einer Hydroxylapatit-Schicht im na hen Oberflächenbereich. Es werden Schichtdicken zwi schen ca. 0,75 µm und ca. 2 µm angegeben.In a known chemical process called biomimetic process is called a Titanium implant treated with NaOH in aqueous solution and then annealed. Then that turns on thus pretreated implant a Auslau process in an SBF solution (simulated body fluid = simulated body fluid). This quasi-saturated CaP solution leads through ions exchange between the previously introduced natri umions and the calcium ions as well as the phosphate anion NEN the solution to a hydroxyapatite layer in the na hen surface area. There are layer thicknesses between 0.75 µm and approx. 2 µm.

Aus der DE 196 01 153 A1 ist ein Verfahren zum Auf bringen von bioaktiven Phosphatschichten auf metalli sche Implantate bekannt, bei dem die Abscheidung der Phosphate aus flüssigen, vorzugsweise wässrigen Phos phatlösungen auf elektrolytischem Weg durch Wechsel strom oder Gleichstrom erfolgt.DE 196 01 153 A1 describes a method for opening bring bioactive phosphate layers to metalli cal implants known, in which the deposition of Phosphates from liquid, preferably aqueous Phos Phate solutions electrolytically by changing current or direct current.

Die DE 43 11 772 A1 beschreibt ein Verfahren zur Her stellung von gewebefreundlichen Implantaten, die aus mindestens 98 Gew.-% Titan enthaltenden Metallen, aus Titan und/oder titanhaltigen Mikrolegierungen beste hen. Nach einem chemischen oder elektrochemischen Ät zen erfolgt das Aufbringen eines biokompatiblen Schutzüberzugs auf die Metalloberfläche mittels an odischer Oxidation in einer wässrigen Phosphatlösung, die gegebenenfalls auch bioaktive Komponenten ent hält. Danach erfolgt eine Wärmebehandlung zwecks Um wandlung der zuvor gewonnenen amorphen Oxidschichten in kristallines TiO₂ (Rutil).DE 43 11 772 A1 describes a method for the manufacture of tissue-friendly implants which consist of metals containing at least 98% by weight of titanium, titanium and / or titanium-containing microalloys. After a chemical or electrochemical etching, a biocompatible protective coating is applied to the metal surface by means of odorous oxidation in an aqueous phosphate solution, which optionally also contains bioactive components. This is followed by heat treatment for the purpose of converting the previously obtained amorphous oxide layers into crystalline TiO ₂ (rutile).

Die DE 37 09 457 C2 offenbart einen mit einer Calci umphospatverbindung überzogenen Titanverbundwerk stoff, der als Kaochaimplantat verwendbar ist. Die Calciumphosphatverbindung besteht aus einer Grund schicht, die aus der Calcinierung einer wäßrigen Chlorwasserstoffsäure- oder Salzpetersäurelösung der Calciumphosphatverbindung resultiert und einer Ab deckschicht, die durch Sintern einer Suspension der Calciumphosphatverbindung gebildet ist, die auf die Grundschicht aufgebracht wurde. Das Verfahren zur Herstellung dieser Calciumphosphatverbindung ist sehr aufwendig.DE 37 09 457 C2 discloses one with a Calci Titanium composite coated with phosphate material that can be used as a kaocha implant. The Calcium phosphate compound exists for one reason layer resulting from the calcination of an aqueous Hydrochloric acid or nitric acid solution Calcium phosphate compound results and an Ab top layer by sintering a suspension of the Calcium phosphate compound is formed on the Base layer was applied. The procedure for Production of this calcium phosphate compound is very complex.

Aus der DE 28 24 063 C2 ist eine Gelenkendoprothese aus Metall bekannt, bei der zumindest eine der zusam menwirkenden Flächen mit einer Beschichtung versehen ist, die Platin, Ruthenium oder Iridium oder eine Le gierung mit zumindest einem dieser Metalle enthält. Weiterhin kann die Beschichtung Palladium, Rhodium, Gold, Kupfer, Eisen, Nickel Kobalt, Wolfram und/oder Molybdän als weiteren Legierungsbestandteil enthal ten. Die Herstellung dieser Prothese kann mittels ei nes Salzschmelzverfahrens erfolgen, indem die zu be schichtende Prothese als Kathode in einem Elektrolyt eingetaucht und elektroplattiert wird, wobei entweder eine Verbrauchs-Anode aus einem Material der Be schichtung benutzt wird oder eine in dem Elektrolyten unlösliche Anode benutzt und das Beschichtungsmateri al als ein Salz in den Elektrolyten eingegeben wird. Als Elektrolyt wird vorzugsweise eine elektrische Salzmischung mit 53 V/V% Natriumzyanid und 47 V/V% Ka liumzyanid verwendet.DE 28 24 063 C2 describes a joint endoprosthesis known from metal, in which at least one of the together Apply a coating to men-acting surfaces is platinum, ruthenium or iridium or a le contains at least one of these metals. Furthermore, the coating palladium, rhodium, Gold, copper, iron, nickel, cobalt, tungsten and / or Contain molybdenum as a further alloy component The manufacture of this prosthesis can be done by means of an egg Nes salt melting process by the be layered prosthesis as cathode in an electrolyte is immersed and electroplated, either a consumption anode made of a material of the Be Layering is used or one in the electrolyte insoluble anode and the coating material al is entered as a salt in the electrolyte. An electrical one is preferably used as the electrolyte Salt mixture with 53 V / V% sodium cyanide and 47 V / V% Ka liumcyanide used.

Schließlich wird in der US 5 478 237 A ein Verfahren eines Implantats beschrieben, bei dem ein Basiskör per, bei dem zumindest die Oberfläche aus Titan oder einer Titanlegierung besteht, in einer Elektrolytlö sung enthaltend Ca-Ionen und P-Ionen einer anodischen Oxidation unterzogen wird, um einen anodischen Oxida tionsfilm auf dem Basiskörper zu bilden, und dann der anodisch oxidierte Basiskörper einer hydrothermischen Behandlung in Hochdruckdampf unterzogen wird, wodurch eine Calciumphosphatverbindung auf dem anodischen Oxidationsfilm niedergeschlagen wird. Die Elektrolyt lösung enthält als Hauptbestandteile vorzugsweise Glyzerinphosphat und ein Calciumsalz.Finally, in US 5 478 237 A a method described an implant in which a basic body per, in which at least the surface made of titanium or a titanium alloy, in an electrolyte solution solution containing Ca ions and P ions of an anodic Oxidation is subjected to an anodic oxide tion film to form on the base body, and then the anodized base body of a hydrothermal Treatment is subjected to high pressure steam, whereby a calcium phosphate compound on the anodic Oxidation film is deposited. The electrolyte Solution preferably contains as main components Glycerine phosphate and a calcium salt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantats oder Sub strats aus Titan oder einer Titanlegierung mit calci umhaltiger biokompatibler Oberfläche anzugeben, durch das mit einfachen Mitteln eine relative dicke TiO₂- Schutzschicht direkt auf dem Titan oder der Titanle gierung und darüber die calciumhaltige biokompatible Oberflächenschicht erhalten werden können, wobei die biokompatible Oberflächenschicht durch Behandlung mit einem phosphorhaltigen Medium in eine relativ dicke und dichte calciumphosphathaltige Schicht weitgehend ohne unerwünschte Nebenbestandteile umgewandelt wer den kann.It is the object of the present invention to provide a method for producing an implant or substrate made of titanium or a titanium alloy with a calci-containing biocompatible surface, by means of which a relatively thick protective layer of TiO ₂ directly on the titanium or titanium alloy and moreover, the calcium-containing biocompatible surface layer can be obtained, the biocompatible surface layer being able to be converted into a relatively thick and dense layer containing calcium phosphate by treatment with a phosphorus-containing medium largely without undesirable secondary components.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfin dungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteran sprüchen. This object is achieved by the specified in the characterizing part of claim 1 Characteristics. Advantageous further developments of the inventions The method according to the invention result from the subordinate sayings.

Dadurch, daß das Implantat - hierunter wird ein in vivo eingebrachtes Werkstück verstanden - oder das Substrat - hierunter wird eine ex vivo zum Beispiel für die Zellzüchtung in der Biotechnologie bzw. Tis sue Engineering (Gewebezüchung) angewendete (Zell-) Unterlage verstanden - zur Erzeugung der biokompati blen Oberflächenschicht mit einer Calciumsalz- Schmelze behandelt wird, werden eine Calcium angereicherte vorgelagerte Schicht erzeugt und die nachgelagerte TiO₂-Schicht verstärkt. Die nachgela gerte TiO₂-Schicht ist dabei für sich genommen be reits dicker als eine TiO₂-Schicht, die bei einer Be handlung des Implantats oder Substrats bei gleicher Temperatur und Dauer an Luft ohne Verwendung der Salzschmelze entstehen würde.The fact that the implant - this is understood to mean a workpiece introduced in vivo - or the substrate - this is understood to mean a (cell) base used ex vivo, for example for cell cultivation in biotechnology or tissue engineering (tissue cultivation) the biocompatible surface layer is treated with a calcium salt melt, a calcium-enriched upstream layer is generated and the downstream TiO ₂ layer is reinforced. The subsequent TiO ₂ layer is in itself already thicker than a TiO ₂ layer, which would result from treatment of the implant or substrate at the same temperature and duration in air without using the molten salt.

Die Temperatur der Salzschmelze liegt während der Be handlung vorzugsweise unter 750°C, da die Phasenum wandlungstemperatur des Titans bzw. der Titanlegie rung nicht überschritten werden darf.The temperature of the molten salt is during loading preferably below 750 ° C because the phase change transformation temperature of titanium or titanium alloy tion must not be exceeded.

Das verwendete Calciumsalz ist vorzugsweise sauer stoffhaltig, woraus sich der Umstand erklären läßt, daß bei der Behandlung mit der Calciumsalz-Schmelze die Dicke der TiO₂-Schicht in unerwartetem Maße zu nimmt. Als ein geeignetes Calciumsalz hat sich Calci umnitrat erwiesen. Mit diesem wurden gute Ergebnisse bei einer Behandlungstemperatur von etwa 560°C und einer Behandlungsdauer von etwa vier Stunden erzielt. Die Behandlungszeit kann zwischen 10 Minuten und 1500 Minuten liegen.The calcium salt used is preferably acidic, which explains the fact that the treatment with the calcium salt melt increases the thickness of the TiO ₂ layer to an unexpected extent. Calcium nitrate has proven to be a suitable calcium salt. This gave good results at a treatment temperature of about 560 ° C and a treatment time of about four hours. The treatment time can be between 10 minutes and 1500 minutes.

Nach der Behandlung mit der Calciumsalz-Schmelze wird die biokompatible Oberfläche vorzugsweise mit einem phosphorhaltigen Medium behandelt, um eine calcium phosphathaltige Schicht herzustellen. Als phosphor haltige Medien werden vorteilhaft eine simulierte Körperflüssigkeit nach (SBF after) Kokubo, eine Lö sung nach Hank (Hank's Balanced Salt Solution) oder ein Phosphorsäure/Wasser-Gemisch verwendet. Die Be handlung erfolgt zweckmäßig durch Eintauchen des Sub strats in das phosphorhaltige Medium, das zweckmäßig auf eine Temperatur unterhalb von 90°C erwärmt ist.After treatment with the calcium salt melt the biocompatible surface preferably with a phosphorus-containing medium treated to a calcium to produce phosphate-containing layer. As phosphorus Containing media are advantageously simulated Body fluid after (SBF after) Kokubo, a Lö solution according to Hank (Hank's Balanced Salt Solution) or a phosphoric acid / water mixture is used. The Be act expediently by immersing the sub strats in the phosphorus-containing medium, which is appropriate is heated to a temperature below 90 ° C.

Nach der Bildung der calciumphosphathaltigen Schicht kann diese noch getempert werden, wodurch die Bindung zwischen den verschiedenen Schichten noch verstärkt wird. Die Temperung kann bei einer Temperatur zwi schen 150°C und 750°C während einer Dauer im Bereich zwischen 15 Minuten und 600 Minuten durchgeführt wer den.After the formation of the calcium phosphate layer this can still be annealed, causing the bond reinforced between the different layers becomes. The tempering can be at a temperature between between 150 ° C and 750 ° C for a period in the range between 15 minutes and 600 minutes the.

Das so erhaltene fertige Implantat kann in den menschlichen Körper eingesetzt werden.The finished implant thus obtained can in the human body.

Alternativ zur Behandlung mit dem phosphorhaltigen Medium kann das Implantat bereits nach der Behandlung mit der Calciumsalz-Schmelze in den menschlichen Kör per implantiert werden. Die Calciumionen und (Ortho-) Phosphationen enthaltende interstitielle Körperflüs sigkeit bzw. das umgebende Blut übernimmt dann die Funktion des phosphorhaltigen Mediums, so daß die calciumhaltige Schicht mittels des in den Körperflüs sigkeiten enthaltenen Phosphatanteils in eine calci umphosphathaltige Schicht umgewandelt wird.As an alternative to treatment with phosphorus The implant can be medium after the treatment with the calcium salt melt in the human body be implanted by. The calcium ions and (ortho-) Interstitial body fluids containing phosphate ions then the surrounding blood takes over Function of the phosphorus-containing medium, so that the calcium-containing layer by means of the in the body rivers contained in a calci umphosphate-containing layer is converted.

Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Implantat oder Substrat ist nicht nur als Knochener satzimplantat verwendbar, sondern beispielsweise als Halbzeug mit calciumreichem Hintergrund, auf das Cal ciumphosphat-Schichten durch Plasmaspritzen aufge bracht werden. Weitere Verwendungsmöglichkeiten be stehen in der Biotechnologie als Substrat zur Zell züchtung in Bioreaktoren bzw. als Halbzeuge zur wei teren Oberflächenmodifizierung und Anpassung an kon krete Zellarten.The one obtained by the method according to the invention The implant or substrate is not just a bone usable set implant, but for example as Semi-finished product with a calcium-rich background, on the Cal cium phosphate layers applied by plasma spraying be brought. Other uses be are the substrate to cells in biotechnology cultivation in bioreactors or as semi-finished products for white further surface modification and adaptation to con Crete cell types.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher be schrieben. Es zeigen:The invention is described below with reference to one of the Figures illustrated embodiment be closer wrote. Show it:

Fig. 1 bis 4 die durch die Auger-Spektroskopie er mittelten Konzentrationen von Titan (Ti2), Sauerstoff (O1), Calcium (Ca1), Phosphor (P1) und Kohlenstoff (C1) in Abhängigkeit von der Entfernung von der Oberfläche bei Proben in unterschiedli chen Verfahrensstadien, und Fig. 1 to 4 by the Auger spectroscopy he mediated concentrations of titanium (Ti2), oxygen (O1), calcium (Ca 1), phosphorus (P1) and carbon (C1) in dependence on the distance from the surface on samples in different stages of the process, and

Fig. 5 ein Röntgenspektrum der Probe gemäß Fig. 2. Fig. 5 is a X-ray spectrum of the sample of FIG. 2.

Die Diagramme in den Fig. 1 bis 4 wurden erhalten, indem die Proben mit Argonatomen beschossen wurden, so daß das Probenmaterial verdampfte. Die Stelle, an der das Material verdampfte, bewegte sich ausgehend von der Oberfläche mit einer Geschwindigkeit von ca. 35 nm/min in das Probenmaterial hinein, so daß die auf der Abszisse angegebenen Zeitwerte bestimmten Ab ständen von der Probenoberfläche entsprechen. Das verdampfte Material wurde mittels der Auger- Spektroskopie analysiert, wobei die Ordinate in den Fig. 1 bis 4 die Anzahl der gezählten Impulse bzw. die Konzentrationen der im verdampften Material ent haltenen Elemente wiedergibt.The diagrams in FIGS. 1 to 4 were obtained by bombarding the samples with argon atoms so that the sample material evaporated. The point at which the material evaporated moved from the surface at a speed of approximately 35 nm / min into the sample material, so that the time values indicated on the abscissa correspond to certain distances from the sample surface. The evaporated material was analyzed by Auger spectroscopy, the ordinate in FIGS . 1 to 4 representing the number of pulses counted or the concentrations of the elements contained in the evaporated material.

Fig. 1 zeigt den Konzentrationsverlauf von Titan und Sauerstoff in Abhängigkeit vom Abstand von der Ober fläche bei unbehandeltem, d. h. bei Raumtemperatur in Luft an der Oberfläche oxidiertem Titan (die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten C1-Kurven können außer Be tracht bleiben. Fig. 1 shows the concentration curve of titanium and oxygen as a function of the distance from the surface with untreated, ie at room temperature in air oxidized titanium on the surface (the C1 curves shown in Figs. 1 to 4 can be disregarded Be.

Fig. 2 stellt den Konzentrationsverlauf von Titan, Sauerstoff und Calcium nach der Behandlung des Sub strats mit einer Calciumnitrat-Schmelze bei 560°C und einer Dauer von vier Stunden dar. Es ist nicht nur ersichtlich, daß das Substrat an der Oberfläche Cal cium enthält, sondern auch, daß der Sauerstoffgehalt im Vergleich zum Calciumgehalt beträchtlich angestie gen ist, d. h. die TiO₂-Schicht erheblich verstärkt wurde. Fig. 2 shows the concentration curve of titanium, oxygen and calcium after the treatment of the substrate with a calcium nitrate melt at 560 ° C and a duration of four hours. It is not only apparent that the substrate contains calcium on the surface , but also that the oxygen content has increased considerably compared to the calcium content, ie the TiO ₂ layer has been considerably reinforced.

Fig. 3 gibt die Konzentrationen von Titan, Sauer stoff, Calcium und Phosphor der in Fig. 2 gezeigten Probe nach der zusätzlichen Behandlung mit einer phosphorhaltigen simulierten Körperflüssigkeit wie der. Bei dieser Behandlung bilden sich zunächst rönt genamorphe Calciumphosphatschichten. Entsprechend dem Phosphor-Gehalt können sich Calciumdiphosphat, Tri calciumphosphat und Hydroxylapatit ausbilden. Da von diesen Calciumdiphosphat den höchsten prozentualen Phosphoranteil besitzt, wird angenommen, daß sich dieses im Wesentlichen direkt an der Oberfläche bil det, während die darunter liegenden Schichten über wiegend aus Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit be stehen, welche eine engere Beziehung zur Knochensub stanz besitzen. Fig. 3 gives the concentrations of titanium, oxygen, calcium and phosphorus of the sample shown in Fig. 2 after the additional treatment with a phosphorus-containing simulated body fluid as that. With this treatment, X-ray layers of calcium phosphate form first. Depending on the phosphorus content, calcium diphosphate, tri calcium phosphate and hydroxyapatite can form. Since calcium diphosphate has the highest percentage of phosphorus, it is assumed that this essentially forms directly on the surface, while the layers underneath consist predominantly of tricalcium phosphate and hydroxyapatite, which have a closer relationship to the bone substance.

Fig. 4 zeigt die Konzentration von Titan und Sauer stoff an der Oberfläche einer Probe aus Titan, die während einer Dauer von vier Stunden bei 560°C der Luft ausgesetzt war. Wie der Vergleich mit Fig. 2 zeigt, ist die TiO₂-Schicht nach der Behandlung in der Salzschmelze bedeutend dicker als nach einer ent sprechenden Behandlung in Luft. Dies ist eine überra schende vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 4 shows the concentration of titanium and oxygen on the surface of a sample of titanium, which was exposed to the air for 4 hours at 560 ° C. As the comparison with FIG. 2 shows, the TiO ₂ layer after the treatment in the molten salt is significantly thicker than after a corresponding treatment in air. This is a surprising advantageous effect of the method according to the invention.

Fig. 5 gibt ein Röntgenspektrum für die Probe nach Fig. 2, d. h. daß während einer Dauer von vier Stunden bei 560°C mit einer Calciumnitrat-Schmelze behandelte Titansubstrat wieder. Wie dieses Spektrum zeigt, fin den sich deutliche Röntgenreflexe für Titan, Ti tanoxid (hier als Rutil) und Calciumtitanat (Ca₄Ti₃O₁₀), das durch Reaktion zwischen TiO₂ und Ca- Ionen entsteht. FIG. 5 shows an X-ray spectrum for the sample according to FIG. 2, ie the titanium substrate treated with a calcium nitrate melt for a period of four hours at 560 ° C. As this spectrum shows, there are clear X-ray reflections for titanium, titanium oxide (here as rutile) and calcium titanate (Ca ₄ Ti ₃ O ₁₀ ), which results from the reaction between TiO ₂ and Ca ions.

Die Gesamtdicke der durch das beschriebene Verfahren erfaßten Schichten beträgt im vorliegenden Beispiel etwa 2 bis 2,9 µm, wobei die calciumhaltige Schicht eine Dicke im Bereich zwischen 1,7 und 2,4 µm auf weist.The total thickness of the process described detected layers in the present example about 2 to 2.9 microns, the calcium-containing layer a thickness in the range between 1.7 and 2.4 microns has.

Claims

1. A method for producing an implant or substrate made of titanium or a titanium alloy with a calcium-containing biocompatible surface layer, characterized in that the implant or substrate for producing the biocompatible surface layer is treated with a calcium salt melt.

2. The method according to claim 1, characterized in net that the temperature of the calcium salt melt is below 750 ° C.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized ge indicates that the duration of treatment in the Range is between 10 and 1500 minutes.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, because characterized in that the calcium salt is acidic is substance.

5. The method according to claim 4, characterized in net that calcium nitrate is used as the calcium salt becomes.

6. The method according to claim 5, characterized in net that the temperature of calcium nitrate Melt is about 560 ° C.

7. The method according to claim 6, characterized in net that the duration of treatment with the Calci umnitrate melt four to twelve, preferably is four hours.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, there characterized in that the biocompatible Surface with a medium containing phosphorus Generation of a layer containing calcium phosphate is treated.

9. The method according to claim 8, characterized in net that the phosphorus-containing medium a simu body fluid or a phosphoric acid right / water mixture.

10. The method according to claim 8 or 9, characterized ge indicates that the phosphorus-containing medium a temperature <90 ° C is heated.

11. The method according to any one of claims 8 to 10, there characterized in that the calcium phosphate containing layer is annealed.

12. The method according to claim 11, characterized in net that the tempering at a temperature in Range from 150 ° C to 750 ° C is carried out.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized ge indicates that the duration of the tempering in loading ranges from 15 minutes to 600 minutes.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, there characterized in that the substrate ex vivo in biotechnology, preferably for cells breeding is used.