DE2008708A1

DE2008708A1 - Implantat für die Humanmedizin und Zusammensetzung für die Herstellung von derartigen Implantaten

Info

Publication number: DE2008708A1
Application number: DE19702008708
Authority: DE
Inventors: Der Anmelder Ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-03-10
Filing date: 1970-02-25
Publication date: 1970-09-24
Also published as: GB1297303A; JPS4910984B1; US3609867A; SE367126B; FR2037845A5

Description

DIPL.-ING. HARRO GRALFS PATENTANWALT

33 BRAUNSCHWEIG

AM BÜRGERPARK 8 TELEFON (0531) 52 45 98

23. Februar 1970 H 903 - &/Lie

Milton Hodosh
72 Overhill Road Providence, Ehode Island U. S. A.

Implantat für die Humanmedizin und Zusammensetzung für die Herstellung von derartigen Implantaten

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zusammensetzung auf der Basis von Acrylpolymeren für die Herstellung von Implantaten für die Humanmedizin und Implantate, die unuer Verwendung solcher Zusammensetzungen hergestellt sind. Implantate auf der Basis von Acrylpolymeren finden Verwendung als Zahn-Implantate, aber auch als Implantate in anderen Teilen des menschlichen Körpers.

In der Zahnheilkunde ist es bekannt, Acrylpolymere, wie z.B. Polymethacrylat, bei der Herstellung von Basen für Zahnersatz zu verwenden. Es sind auch schon künstliche Implantate aus diesem Material hergestellt worden. Diese Acrylpolymere haben viele Eigenschaften, die sie für die Verwendung als künstliches Implantat sehr geeignet machen. Dazu gehört, daß dieser Kunststoff einem natürlichen 'Zahnmaterial in Bezug auf Härte und lormfestigkeit

009839/1368

BANK DEUTSCH* SANK Al... UAUII-V HWEK,, ΚΟΝΓΟ-NR O) /017 II« · POS I SCH ECK : HANNOVCII !iftlAAI

— 2 —

ähnlich ist, durch die normalerweise im Mund des Menschen vorherrschenden Temperaturbedingungen nicht beeinträchtigt wird, leicht in jede gewünschte Form gebracht werden kann, seine Farbe und Zusammensetzung behält usw. Von Vielleicht noch größerer Bedeutung ist die Tatsache, daß bei der Verwendung künstlicher Zahnnachbildungen aus Acrylpolymeren festgestellt wurde, daß sich um die Basis des künstlichen Implantats eine Wurzelhaut bildet, die der, die sich um einen natürlichen Zahn befindet, ähnelt. Diese Wurzelhaut wirkt als Stoßdämpfer, infektionseinschränkender Mechanismus und als zellulares Reservoir. Das Vorhandensein einer derartigen Wurzelhaut bei einem künstlichen F Implantat ist außerordentlich wichtig und erwünscht. Es wurde festgestellt, daß die Wurzelhaut, die sich um ein künstliches Implantat aus Acrylharz bildet, die auf das stützende Zahngewebe ausgeübten Kräfte in nahezu natürlicher Weise verteilt. Bei dem bekannten Zahnimplantat aus Acrylpolymeren ist jedoch der Faserverbund zwischen dem Implantat und der Wurzelhaut nicht so tief und eindringend wie bei einem natürlichen Zahn und auch die Textur des Verbundes weicht ab.

Ziel der Erfindung ist es, eine Zusammensetzung, im nachstehenden kruz "Material" genannt, zu schaffen, die zur Herstellung ψ von Implantaten im menschlichen Körper verwendet werden kann, wobei das Implantat biologisch durch das umgebende Gewebe akzeptiert wird und sich in fester und natürlicher Art damit verbindet, das Material soll dabei insbesondere auch für die Herstellung künstlicher Zahnimplantate verwendet werden können und so beschaffen sein, daß bei Einsatz des kunstlichen Implantats in die Alveole um die Wurzeln des Implantats eine Wurzelhaut ausgebildet wird, die der um die Wurzeln eines natürlichen Zahne weitgehend gleicht.

009839/1368

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in der Zusammensetzung neben Acrylpolymeren bis maximal 30 Gewichtsprozent geriebener oder pulverisierter anorganischer Knochen enthalten ist.

Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung 20 bis 22 Gewichtsprozent geriebenen anorganischen Knochen.

Zusätzlich kann die Zusammensetzung etwa 10 Gewichtsprozent ei- ι nes Schäummittels enthalten.

Vorzugsweise enthält sie zusätzlich geriebene Wurzelsubstanz von Naturzahnen.

iSine besonders zweckmäßige Zusammensetzung enthält etwa 20 Gewichtsprozent geriebenen anorganischen Knochen, etwa 20 Gewichtsprozent geriebene Wurzelsubstanz von Naturzähnen und als Rest Acrylharz. In dieser Zusammensetzung kann zusätzlich etwa 10 Gewichtsprozent eines Schäummittels enthalten sein.

Als Acry!polymer wird vorzugsweise ein Polymetacrylat verwendete

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung ermöglicht die Herstellung von strukturell starken Implantaten, die eine hohe Porosität haben, so daß sie einen wirksamen Verbund mit umgebenden Knochen- und anderen Geweben eingehen können.

009839/1368

In der Humanmedizin werden vielfach Implantate mit einem Metallteil verwendet. Gemäß der Erfindung wird ein solches Metallteil ganz oder teilweise mit einem überzug aus der erfindungsgemaßen Zusammensetzung versehen.

Zur Erzielung einer festen Bindung des Überzuges mit dein Metallteil ist dabei das Metallteil auf der überzogenen Oberfläche zweckmäßig mit einer Mehrzahl von Kerben versehen.

Insbesondere in der Dentalorthopädie können beispielsweise als Stützen für künstliche Zähne Metallteile verwendet werden, die als zylindrischer Stift ausgebildet sind, der zwischen den Endabschnitten einen im durchmesser reduzierten Schaftteil aufweist, auf den der Überzug aufgebracht ist, dessen Außendurchmesser im wesentlichen dem Stiftdurchmesser entspricht.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung führt allgemein zu einer wesentlich festeren Verbindung mit dem Körper und ermöglicht durch die sich im Körper ausbildende hohe Porosität einen Verbund mit dem angrenzenden Gewebe, der dem natürlichen Gewebeverbund Ik beispielsweise bei einem natürlichen Zahn weitgehend entspricht· Dadurch wird eine gesundere Wurzelhaut und ein festerer und sichererer Sitz des Implantats in der Alveole erreicht.

Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, bestimmte Nachteile, die bei der Verwendung von Metallimplantaten im menschlichen Körper auftreten, zu beseitigen. Metallimplantate sind traditionsgemäß für Dentalzwecke verwendet worden, wie auch auf dem Gebiet der Orthopädie und der Neurochirurgie. Eines der in Zusammenhang

009839/1368

mit derartigen Metallimplantaten auftretenden Probleme ist die Tatsache, daß Metalle in Gegenwart lebenden Gewebes infolge elektrolytischer Ströme korrodieren, was wiederum zu resorptiven und destruktiven Erscheinungen führt. Andererseits kann in vielen Fällen auf die Verwendung von Metallteilen bei Implantaten aus Festigkeitsgründen nicht verzichtet werden. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Überzuges aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung können alle vorstehend angeführten Nachteile reiner Metallimplantate vermieden werden. Implantate gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden in Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen der Erfindung beschrieben. ■

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines künstlichen Zahns, der gemäß der Erfindung aufgebaut und eingesetzt ist.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Stützstifte.

Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie 3-5 in Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 2.

Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht des Metallteiles eines Stützstiftes vor Aufbringung des Überzugs.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des in Fig. 5 dargestellten Stiftes nach Aufbringen eines Überzugs«

Fig. 7 ist ein Schnitt länge der Linie 7-7 in Fig. 6.

009839/1368

- D —

Zur Lösung der der Frfinuung zugrunde liegenden Aufgabe wird ein Material verwendet, dessen Grundbestandteil eine Mischung aus einem Acrylpolymer und anorganischem Knochen ist. Der Knochen ist gerieben oder liegt in Pulverform vor und wird mit dem Polymer gemischt, wobei es sich entwerder um ein schnell aushärtendes oder um ein wärmehärtendes Polymer handeln kann. Es kann jeder geeignete Knochen verwendet werden, obgleich sich in der Praxis "Boplant" (Warenzeichen der Firma Squibb) und "Kiel Bone" (Warenzeichen der Firma Unilab Surgicals) als besonders zufriedenstellend erwiesen haben. "Boplant" und "Kiel Bone" sind sterilisierte Rinderknochen oder Knorpel, die gewöhnlich in der orthopädischen und Ersatz-Chirurgie verwendet werden. Das Polymer kann Polymethacrylat, Polymethylmethacrylat oder ein anderes Acrylpolymer sein, das im wesentlichen die gleichen Eigenschaften hat.

Das Acrylpolymer in dem Material gibt dem Produkt Formbeständig keit und Festigkeit. Wie bereits erwähnt, haben Acrylpolymere, wie z.B. Polymethacrylat, im wesentlichen die Festigkeit, Farbe, Stabilität und Temperatureigenschaften natürlicher Zähne, was außerordentlich wichtig ist, wenn das Material zur Herstellung künstlicher Zahnimplantate Verwendung finden soll. Die Anteile von anorganischem Knochen im Material werden im Körper nach und nach abgebaut und resorbiert, so daß das Material eine zusätzliche Porosität erhält. Es wird.also in den Maße poröser, in dem die Resorption der Knochenanteile fortschreitet.

DaB das erfindungsgemäße Material für die Herstellung von Zahnimplantat und Implantaten in anderen Teilen des Körpers entwikkelt wurde, ist es zweifellos wichtig, daß Knochen und Polymer im richtigen Verhältnis in dem Material enthalten sind. Hierzu

009839/136 8

wurde festgestellt, daß bei melir als 30 Gewichtsprozent Knochen imunologische Abstoßungserscheinungen auftreten. Befinden sich jedoch weniger als 30 Gewichtsprozent Knochen in der Mischung, so fehlt die Anpassungsreaktion, die man bei der Einpflanzung von Knochen von einem Tier in ein anderes Tier feststellt. Das erfindungsgemäße Material enthält daher maximal 30 Gewichtsprozent Knochen. Auf der anderen Seite ist es erwünscht, daß das Material ausreichend Knochen enthält, damit die gewünschte Porosität erreicht wird. Bs wurde gefunden, daß eine Mischung von 20 bis 22 Gewichtsprozent Knochen und 78 bis 80 Gewichtsprozent Acrylharz gute Resultate ergibt.

Zusätzliche Porosität kann durch die Verwendung von Schäummitteln in der Mischung erzielt werden, wobei deren Anteil 10 Gewichtsprozent der Mischung nicht überschreiten soll. Es wurde außerdem festgestellt, daß bei Verwendung des Materials für die Herstellung von Zahnimplantaten günstige Ergebnisse erzielt werden können, wenn der Mischung ein Anteil an geriebener Wurzelsubstanz von Naturzähnen zugegeben wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß eine Mischung aus etwa 20 Gewichtsprozent geriebener Zahnwurzelsubstanz etwa 20 Prozent anorganischem Knochen und etwa 60 Prozent Acrylpolymer gute Ergebnisse liefert. Es kann hier wieder ein Schäummittel bis zu 10 Gewichtsprozenten beigegeben werden", falls erhöhte Porosität gewünscht oder gefordert ist. Jede Veränderung des Prozentsatzes von Naturzahn in der Mischung wird durch eine entsprechende Veränderung des Prozentsatzes an Polymer kompensiert.

Die vorstehend beschriebenen Materialien haben die Eigenschaft, verbindenden Gewebefasern das Eindringen und die Ausbildung eines Netzwerks innerhalb ihrer Struktur zu ermöglichen, wodurch ein Verbund oder Vereinigung mit dem Implantat in einer biologisch

009839/1368

akzeptablen Art ermöglicht wird. Wie bereits ausgeführt, ist es die Resorption des Knochenanteils in der Mischung, welche die Porosität erzeugt, die den erwähnten Faserverbund zuläßt.

Wird dieses Material als künstliches Zahnimplantat verwendet, so wird die Zahnnachbildung in die bestehende Alveole sobald wie möglich nach der Extraktion des natürlichen Zahns eingebracht, Wie bereits ausgeführt, führt ein künstliches Zahnimplantat aus dem erfindungsgemäßen Material zur Ausbildung einer Wurzelhaut, die der bei Naturzähnen sehr ähnlich ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß das Material nicht auf die Verwendung als Zahnimplantat beschränkt ist, sondern darüberhinaus als Ersatz für menschliches Gewebe verwendet werden kann, wo dieses notwendig und erwünscht ist, beispielsweise zur Ausfüllung von Löchern oder Öffnungen im Schädel oder dergleichen. Anders ausgedrücKt, kann das erfindungsgemäße Material als Ersatz für Knochenmaterial im ganzen Körper verwendet werden.

Darüberhinaus ist das Material sehr geeignet für die Anwendung als Uberzugsmaterial für Metalle, die im menschlichen Körper für orthopädische Prothesen verwendet werden.

Die Zeichnungsfiguren 1 bis 4 zeigen eine künstliche Zahnkrone 10, die mit Hilfe von Metallstiften 14 im Kiefer befestigt ist. Wie am besten aus den Figuren 5 bis 7 hervorgeht, hat jeder Stift 14 zwischen einör Spitze 16 am vorderen Ende und einem zylindrischen Endteil 18 einen im durchmesser verringerten Schaft 20, der mit einem Überzug 24 aus erfindungsgeaäßen Material versehen ist. Der Schaft 20 weist eine Mehrzahl von Kerben 22 auf, um eine stärkere Bindung zwischen dem Schaft 20 und dem Überzug

009839/1368

24 zu erzielen. Der Überzug schließt im wesentlichen mit den Teilen 16 und 18 bündig. Eine besonders vorteilhafte Eigenschaft des Materials gemäß der Erfindung ist seine Fähigkeit, sich mit Metallen fest zu verbinden. Trotzdem kann es, wie bereits ausgeführt, zweckmäßig sein, die Sicherheit dieser Bindung durch die Kerben 22 zu erhöhen. Der Stift 14 kann aus einem beliebigen geeigneten Metall bestehen. J¹Ur die Verwendung als Zahnimplantat hat sich Vitallium als sehr zufriedenstellend erwiesen. Es ist auch möglich, einen den Stift 14 ähnlichen Stift vollständig zu überziehen, wobei der Stift durchgehend den gleichen Durchmesser hat.

Aus den Fig. 2 bis 4 geht hervor, daß drei Stifte 14 vorgesehen sind, die in besonders dazu vorbereitete Bohrungen des Kieferknochens 26 eingelassen werden, derart, daß der nichtüberzogene Teil 18 des Stifts 14 sich oberhalb der oberen Fläche der Gingiva 28 befindet und in die Krone 10 eingebettet ist. Die Stifte 14 haben von der Krone 10 ausgehend auseinander die Form eines Dreibeins, um so einen festen Halt der Krone zu gewährleisten, wenn auch andere Halterungsanordnungen zweifellos angewendet werden können.

Der Überzug 24 hat eine Reihe von Vorteilen. Wie bereits ausgeführt, führt die Porosität der plastischen Knochen-Masse, au*) der der Überzug 24 besteht, zu einem besseren Faserverbund zwischen dem Überzug und dem umgebenden Wurzelgewebe. Darüberhinaus verhindert der Überzug 24 die übliche Korrosidnswirkung, die auftritt, wenn Metalle mit lebendem Gewebe zusammenkommen. Daher verhütet der Überzug 24 das Entstehen elektrolytischer Ströme und damit resorptive und destruktive Erscheinungen, die daraus hervorgehen. Weiter wurden nur in minimalem Umfang Entzündung, dagegen eine ausgezeichnete Gesundheit des Zahnfleisches festgestellt.

009839/1368

Obgleich die Anwendung der Erfindung in Bezug auf einen Überzug für Metallstifte für Dentalzwecke erläutert und beschrieben ist, versteht es sich, daß andere metallische Implantate und Einputze im menschlichen Körper in gleicher Weise durch einen überzug aus dem beschriebenen Material verträglicher werden und eine festere Verbindung, mit dem umgebenden Gewebe eingehen. So können Finger und Glieder aus Metallen mit einem Überzug aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellt werden. Diese können chirurgische Bänderbefestigungen haben und ihre Bewegungen können durch biotechnische Hilfsmittel bewirkt werden.

009839/1368

Claims

Pat entansprüche

Zusammensetzung auf der Basis von Acrylpolymeren für die Herstellung von Implantaten für die Humanmedizin, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammensetzung bis maximal Gewichtsprozent geriebener oder pulverisierter anorganischer Knochen enthalten ist.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 20 bis 22 Gewichtsprozent geriebenen anorganischen Knochen enthält.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiS sie etwa 10 Gewichtsprozent eines Schäummittels enthält.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich geriebene Wurzelsubstanz von Naturzähnen enthält.

Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse etwa 20 Gewichtsprozent geriebenen anorganischen Knochen, etwa 20 Gewichtsprozent geriebene Wurzelsubstanz von Naturzähnen und als Rest Acrylharz enthält.

6· Zusammensetzung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich etwa 10 Gewichtsprozent eines Schäummittels enthält.

009839/1368

- 12 -

Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Acrylpolymer ein

v? Polymethacrylat ist.

8. Implantat für die Humanmedizin mit einem Metallteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil ganz oder teilweise mit einem Überzug aus einer Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche versehen ist.

9* Implantat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall auf der überzogenen Oberfläche eine Mehrzahl von

Kerben aufweist.

10. Implantat nach Anspruch 8 oder 9ι dadurch gekennzeichnet, daß das Metallteil ein zylindrischer Stift mit im Durohmesser reduzierten Schaftteil zwischen den Endabsohnitten ist,

' der mit einem überzug versehen ist, dessen Außendurchmesser

' ■

: im wesentlichen dem ßtiftdurchmesser entspricht.

009839/ 1 3B8