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DE2755751A1 - Implantat fuer knochen, gelenke oder zahnwurzeln - Google Patents

Implantat fuer knochen, gelenke oder zahnwurzeln

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DE2755751A1
DE2755751A1 DE19772755751 DE2755751A DE2755751A1 DE 2755751 A1 DE2755751 A1 DE 2755751A1 DE 19772755751 DE19772755751 DE 19772755751 DE 2755751 A DE2755751 A DE 2755751A DE 2755751 A1 DE2755751 A1 DE 2755751A1
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DE
Germany
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implant
hydroxyapatite
bones
mixture
joints
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DE19772755751
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Masaya Aoyagi
Mikio Hayashi
Hyogo Kawanishi
Yoshiaki Yao
Yasuyuki Yoshida
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Publication date
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Description

u.Z.: M 480
Case : 5594-6
SUMITOMO CHEMICAL COMPANY, LTD.
Osaka, Japan
"Implantat für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln"
Es ist bekannt, daß in der Prothetik verwendete Teile, insbesondere solche, die als künstliche Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln eingesetzt werden, ausreichende mechanische Festigkeit, Stoßfestigkeit und Lebensdauer aufweisen müssen. Außerdem müssen sie für das lebende Gewebe verträglich sein und dürfen keinen schädlichen Einfluß auf den lebenden Körper ausüben. Es wurden bereits verschiedene Stoffe zur Herstellung von Implantaten für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln verwendet, jedoch wurde bisher noch kein Material gefunden, das allen Anforderungen an derartige Implantate genügt.
Infolgedessen werden viele Implantate durch Verbindung von zwei oder mehr Stoffen hergestellt. Solche kombinierte Implantate sind beispielsweise in der DT-OS 20 08 010 beschrieben. Danach werden Implantate für Knochen- oder Zahnteile durch Plasma-Aufdampfen eines eutektischen Gemisches von Tricalciumphosphat und Tetracalciumphosphat auf einen Formkern hergestellt, der ausreichende mechanische Festigkeit aufweist. Der Kern kann aus Metali, keramischem Material oder Kunststoff bestehen. Nach dem Aufdampfen wird die erhaltene Schicht aus dem eutektischen Gemisch in feuchter Atmosphäre auf 10000C erhitzt, wobei sich das eutektische Gemisch in
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Hydroxyapatit umwandelt, der eine ausgezeichnete Verträglichkeit mit lebendem Gewebe aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Implantate für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln mit ausreichender mechanischer Festigkeit und hervorragender Verträglichkeit mit lebenden Geweben sowie ein verbessertes Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst. Die Erfindung betrifft somit den in den Ansprüchen gekennzeichneten Gegenstand.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch teilweise im Aufriß eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kieferimplantats, wobei A) die Vorderansicht und B) die Seitenansicht darstellt.
1 bedeutet einen Keramikkern und 2 eine thermisch aufgedampfte Schicht aus einem Gemisch von keramischem Material und Hydroxyapatit.
Als keramisches Material zur Verwendung in vorliegender Erfindung kommen alle bekannten, zum thermischen Aufdampfen geeigneten Stoffe in Frage, die üblicherweise zur Behandlung von Metalloberflächen nach einem thermischen Aufdampfverfahren zur Erzielung von Korrosionsbeständigkeit oder Verschleißfestigkeit verwendet werden. Spezielle Beispiele sind Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumdioxid, Siliciumdioxid, Zinndioxid, Phosphorpentoxid, Calciumoxid, Bortrioxid oder ihre Gemische. Vorzugsweise wird Aluminiumoxid verwendet.
Erfindungsgemäß kann sowohl synthetischer als auch aus dem lebenden Organismus gewonnener Hydroxyapatit (Bio-hydroxyapatit) verwendet werden. Synthetischer Hydroxyapatit kann beispielsweise durch Umsetzung von Ca-(PO^)p mit CaO im Überschuß bei hohen Temperaturen von 900 bis 13000C in Gegenwart von Wasserdampf (trockenes Herstellungsverfahren) oder durch
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Γ Π
Umsetzung von Calcium (0,5 Mol/Liter) mit einer Lösung von Phosphorsäure in Wasser bei einer Temperatur von 37°C bis zu einem pH-Wert von 7i1 bis 7» ^- (nasses Herstellungsverfahren) hergestellt werden. Der Bio-hydroxyapatit kann aus den Knochen oder Zähnen verschiedener Tiere, wie Rinder, Pferde, Hunde, Hühner oder Kaninchen, gewonnen werden. Dazu wird beispielsweise das harte Gewebe von Knochen oder Zähnen an der Luft auf etwa 8000C erhitzt und danach in siedendes Äthylendiamin eingetaucht, wobei die darin enthaltenen organischen Bestandteile gelöst und entfernt werden. Die organischen Bestandteile werden danach mit Sauerstoff, der in einer Niedertemperatur-Veraschungsvorrichtung in ein Plasma umgewandelt wurde, verbrannt.
Der erfindungsgemäfi eingesetzte Keramikkern kann nach einem der bekannten Verfahren zur Herstellung von prothetischen keramischen Teilen hergestellt v/erden. Beispielsweise kann ein Keramikkern mit ausreichender mechanischer Festigkeit durch Schlickergießen oder Pressen eines keramischen Stoffes zu einer bestimmten Form, vorzugsweise mit einer kalten isostatischen Presse und anschließendes Erhitzen des geformten keramischen Gegenstandes für etwa 5 Stunden auf eine Temperatur von 1000 bis 20000C erhalten werden. Nach oder während des Erhitzens kann der Keramikkern mechanisch bearbeitet werden, beispielsweise durch Sandblasen, Schleifen, Einkerben oder Schneiden, wenn die endgültige Gestalt dps Keramikkerns kompliziert ist oder eine rauhe Oberfläche erforderlich ist. Der Keramikkern kann in verschiedener Form, beispielsweise als Stift, Schraube, Blatt, Anker, Platte oder Netz ausgebildet sein. Die besondere Form des Keramikkerns soll so festgelegt sein, daß er sich dem lebenden Gewebe des Wirtes anpaßt.
Die Schicht aus einem Gemisch von keramischem Material und Hydroxyapatit kann durch ein thermisches Aufdampfverfahren, d.h. Aufblasen und Laminieren eines durch Verbrennung oder
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mit elektrischer Energie geschmolzenen oder nahezu geschmolzenen Gemisches, vorzugsweise durch ein Plasma-Aufdampf-Verfahren, d.h. durch Aufbringen des Gemisches in Form eines Plasmastrahls (elektromagnetischer Fluidzustand mit Über-Schallgeschwindigkeit) bei hoher Temperatur, die durch einen
werften Lichtbogen erzeugt wird, hergestellte Das mit der Schicht aus dem Gemisch überzogene Erzeugnis kann als solches als Implantat verwendet werden oder vorher an der Luft oder im Vakuum auf eine Temperatur von 900 bis 13000C erhitzt werdon. Das Mischungsverhältnis von keramischem Material und Hydroxyapatit ist nicht kritisch. Gewöhnlich enthält das Gemisch jedoch 10 bis 90 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 70 Gewichtsprozent Hydroxyapatit und als Rest keramisches Material. Die Schicht aus dem Gemisch wird gewöhnlich in einer Dicke von höchstens 1000 yu, vorzugsweise von 100 bis 300 ,u aufgebracht. Eine derart aufgedampfte Schicht hat ausreichende mechanische Festigkeit und außerdem hervorragende Affinität zu lebendem Gewebe und haftet fest an dem Keramikkern.
Neben der hervorragenden Affinität zu lebendem Gewebe und der ausreichenden mechanischen Festigkeit besitzt das erfindungsgemäße Implantat folgende Vorteile: Das Implantat ist mit dem Wirtsgewebe ohne die Venvendung eines Bindemittels wie Knochenzement fest verbunden, da das V/irtsgewebe in die Mikroporen der thermisch aufgedampften Schicht und um die unebene Oberfläche des Implantats wächst, und Hydroxyapatit aus der Schicht in das Gewebe absorbiert und gleichzeitig durch neu gewachsenes Knochengewebe ersetzt wird. Dadurch wird das Implantat im Wirtsgeviebe noch stärker fixiert.
Das erfindungsgemäße Implantat kann in verschiedenen Teilen des lebenden Körpers als künstlicher Knochen, Gelenk oder Zahnwurzel, beispielsweise in Zähnen, Knochen oder Schleimhäuten oder unter der Knochenhaut verwendet werden. 35
Das Beispiel erläutert dip Erfindung.
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-Ji.
Beispiel
Ein Keramikkern wird nach folgendem Verfahren hergestellt : Aluminiumoxid mit einer Reinheit von 99*99% und einem Teilchendurchmesser von höchstens 10/u wird unter einem Druck von
2
1000 kg/cm in einer kalten isostatischen Presse geformt.
Danach wird die Oberfläche mechanisch aufgerauht. Der geformte Kern wird sodann 5 Stunden auf eine Temperatur von 17000C erhitzt.
Unter Verwendung einer Plasma-Aufdampf-Vorrichtung wird eine Argon-V/asserstoff-Plasmastrahlflamme erzeugt (Stromstärke des Lichtbogens: 500 A). Damit wird ein Gemisch von 7O/o H apatit (als farbloses Pulver hergestellt nach dem trockenen
2 Herstellungsverfahren, spezifisches Gewicht: 3*2 g/cm , Teilchengröße : höchstens 100,u) und J>0 Gewichtsprozent Aluminiumoxid (Metcopulver Hr. 105) in einer durchschnittlichen Dicke von etwa 200 ,u auf die äußere Oberfläche des KeramikkQrns thermisch aufgedampft.
Das erhaltene Implantat wird in das Schienbein eines Schweines eingepflanzt und 3 Monate röntgenfluoreskopisch untersucht. Hierbei zeigt sich, daß sich ein faseriges Knochengewebe um das Implantat gebildet hat. Außerdem werden bei der mikroskopischen Untersuchung keine abnormen Symptome festgestellt.
8Ü0825/0854

Claims (5)

  1. V(DSSIUS · VOSSIUS · HlLTL TAUCHNER HEUNEMANN -|
    PATENTANWÄLTE
    •J SIEBERTSTRASSE 4 · 8OOO MDNCHEN 86 PHONE: (O89) 474O7S
    CABLE: BENZOLPATENT MÖNCHEN ■ TELEX S-2B453VOPAT D
    15. Dezember 1977
    u.Z.: M 480 (Vo/Ra/H)
    Case: 55946
    SUMITOMO CHEMICAL COMPAiTY1 LTD.
    Osaka, Japan
    "Implantat für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln" Priorität: 16. Dezember 1976, Japan, Nr. 151 725/1976
    Patentansprüche
    ( 1. !implantat für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln, bestehend ~* aus einem geformten Keramikkern und einer darauf thermisch aufgedampften Schicht aus einem Gemisch von einem keramischen Material und Hydroxyapatit.
  2. 2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    der geformte Keramikkern aus Aluminiumoxid besteht. 25
  3. 3. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Hydroxyapatit in dem Gemisch 10 bis 90 Gewichtsprozent beträgt.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung des Implantats nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Oberfläche eines geformten Keramikkerns eine Schicht aus einem Gemisch von einem keramischen Material und Hydroxyapatit thermisch aufdampft.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermische Aufdampfen nach einem Plasma-Aufdampf-Verfahren
    erfolgt.
    *- 809825/0854 J
DE19772755751 1976-12-16 1977-12-14 Implantat fuer knochen, gelenke oder zahnwurzeln Ceased DE2755751A1 (de)

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