DD268114A3 - Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien Download PDFInfo
- Publication number
- DD268114A3 DD268114A3 DD26720284A DD26720284A DD268114A3 DD 268114 A3 DD268114 A3 DD 268114A3 DD 26720284 A DD26720284 A DD 26720284A DD 26720284 A DD26720284 A DD 26720284A DD 268114 A3 DD268114 A3 DD 268114A3
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- bioactive
- item
- implant
- fatty acids
- hard tissue
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 23
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 claims abstract description 12
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 claims abstract description 5
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 5
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 claims abstract description 4
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 claims abstract description 4
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 9
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 9
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 6
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 claims description 5
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 4
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 3
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 claims description 3
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 claims description 3
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OYHQOLUKZRVURQ-NTGFUMLPSA-N (9Z,12Z)-9,10,12,13-tetratritiooctadeca-9,12-dienoic acid Chemical compound C(CCCCCCC\C(=C(/C\C(=C(/CCCCC)\[3H])\[3H])\[3H])\[3H])(=O)O OYHQOLUKZRVURQ-NTGFUMLPSA-N 0.000 claims description 2
- WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N (E)-8-Octadecenoic acid Natural products CCCCCCCCCC=CCCCCCCC(O)=O WRIDQFICGBMAFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- SXNBVULTHKFMNO-UHFFFAOYSA-N 2,2-dihydroxyoctadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCC(O)(O)C(O)=O SXNBVULTHKFMNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 20:1omega9c fatty acid Natural products CCCCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O LQJBNNIYVWPHFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 9-Heptadecensaeure Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O QSBYPNXLFMSGKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N Oleic acid Natural products CCCCCCCCC=CCCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 claims description 2
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims description 2
- 150000002440 hydroxy compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 2
- QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N isooleic acid Natural products CCCCCCCC=CCCCCCCCCC(O)=O QXJSBBXBKPUZAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N octadecanoic acid Natural products CCCCCCCC(C)CCCCCCCCC(O)=O OQCDKBAXFALNLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 claims description 2
- 235000021313 oleic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- WBHHMMIMDMUBKC-XLNAKTSKSA-N ricinelaidic acid Chemical compound CCCCCC[C@@H](O)C\C=C\CCCCCCCC(O)=O WBHHMMIMDMUBKC-XLNAKTSKSA-N 0.000 claims description 2
- 229960003656 ricinoleic acid Drugs 0.000 claims description 2
- FEUQNCSVHBHROZ-UHFFFAOYSA-N ricinoleic acid Natural products CCCCCCC(O[Si](C)(C)C)CC=CCCCCCCCC(=O)OC FEUQNCSVHBHROZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 abstract description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 17
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 210000002808 connective tissue Anatomy 0.000 description 4
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 2
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 2
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010031252 Osteomyelitis Diseases 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- -1 aromatic mono- Chemical class 0.000 description 1
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 description 1
- 229920000249 biocompatible polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- PYSZASIZWHHPHJ-UHFFFAOYSA-L calcium;phthalate Chemical compound [Ca+2].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C([O-])=O PYSZASIZWHHPHJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 150000001991 dicarboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N dipropylene glycol Chemical compound OCCCOCCCO SZXQTJUDPRGNJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- TZMQHOJDDMFGQX-UHFFFAOYSA-N hexane-1,1,1-triol Chemical compound CCCCCC(O)(O)O TZMQHOJDDMFGQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 1
- 244000309715 mini pig Species 0.000 description 1
- 231100000915 pathological change Toxicity 0.000 description 1
- 230000036285 pathological change Effects 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 1
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien fuer den Ersatz von Hartgewebe auf der Grundlage eines synthetischen Polymerprodukts und eines calciumphosphathaltigen Materials. Gemaess dem Ziel der Erfindung, ein gut bearbeitbares Implantatmaterial mit an das koerpereigene Hartgewebe angepassten mechanischen Eigenschaften und der Faehigkeit zur komplikationslosen biologischen Integration in das Koerpermedium bereitzustellen, werden erfindungsgemaess ein Polyurethan-Zweikomponentensystem, wovon eine Komponente vorzugsweise ein NCO-terminiertes Praeaddukt darstellt, mit einem Gehalt an natuerlichen Fettsaeuren und/oder hoher Hydrophilie, und ein bioaktives anorganisches Material im Gewichtsverhaeltnis Polymer zu Mineral von 4:1 bis 1:4 ausgehaertet. Die Bioaktivitaet der erfindungsgemaess hergestellten Implantatmaterialien erstreckt sich insbesondere auf die Induktion der Neubildung von Hartgewebe und ermoeglicht damit einen bindegewebsfreien Verbund von Implantat und Hartgewebe. Speziell in der HNO-, Zahn-, Mund- und Kiefernheilkunde sowie in der Orthopaedie ist eine breite Anwendung des gekennzeichneten Implantatmaterials gegeben.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien für den Ersatz von Hartgewebe durch Umsetzung von Polymervorprodukten mit einem calciumphosphathaltigen bioaktiven Material. Die Bioaktivität erstreckt sich insbesondere auf die Induktion dar Neubildung von Hartgewebe und ermöglicht damit einen bindegewebsfreien Verbund von Implantat und körpereigenem Gewebe. Damit und durch die Möglichkeit der Anpassung der mechanischen Eigenschaften des Implantatmatei ieis an die des körpereigenen Hartgewebes wird eine homogene Integration des Implantatmaterials erreicht, die nach Einheilung dessen volle Funktionsfähigkeit für einen langen Zeitraum gewährleistet. Auch bei größeren Hartgewebedefekten kann das Material zur Anwendung kommen. Spezieil in der HNO-, Zahn-, Mund- und Kiefernheilkunde sowie in der Orthopädie ist eine breite Anwendung des vorgeschlagenen Implantatmaterials gegeben.
Charakteristik der bekannten technischen Losungen
Polyurethane sind als an sich gut biokompatible Polymere bekannt. Ihre Verwendung als Implantatmaterial nimmt zu, allerdings werden diese Produkte ausschließlich in Weichgewebe implantiert. Einen Überblick über die in der Medizin verwenduten Polyurethane gibt L. KRONENTHAL „Polymers in medizin and surgery", Plenum Press, New York, 1975. Die Anwendung von elastischen Polyurethanen, auch als Weichgewebsimplantate ist ausführlich in D. J. Lyman, Int. J. Polym. Mater., 1977/5, S. 211, dargestellt. Für die Verwendung von Polyurethanen als Hartgewebssubstitute finden sich in der Literatur nur wenige Angaben. So wird z. B. in J. Dent. Res. !57 (1978) 563 ein Polyetherpolyurethan als Kieferimplantat empfohlen, ohne daß jedoch auf die Anwendung eingegangen wird. Der Einsatz eines Polyurethanschaumsystems als Knochenzement wurde schon 1960 versucht, jedoch als wenig erfolgreich nicht weiter fortgesetzt. Alle genannten Polyurethan-Systeme sind füllstofffrei. In neuerer Zeit wurde die Notwendigkeit der Mineralisierung bei der Ausbildung neuen Knochengewebes als wichtig erkannt. Dabei wurde davon ausgegangen, daß fur die Regeneration von Knochensubstanzen das Material H\ droxyl-Apatit notwendig ist. Diese Substanz wirkt dabei offenbar als Ansatzpunkt für den Eiweißkörper der Nnochenmasse. Ausgehend von den Apatitkeimen wird also ein vollständiger Knochen aufgebaut. Dabei werden gleichzeitig auch Verbindungen zu noch
vorhandenen Knochenfracmonten hergestellt. Es war deshalb Gegenstand einer Reihe von Erfindungen, Apatit und apatnähnliche anorganische Substanzen als Implantat zur Verfügung zu «teilen, so daß einerseits ausreichend Apatitk.iime zur Knochenneubildung zur Vorfügung stehen, andererseits jedoch das Implantatmaterial eine hinreichende Festigkeit hat. Eine besonders geeignete Methode ist die Herstellung eines entsprechenden Glases, das un'.er bestimmten Temperuiurbedinyungen zur Kristallisation gebracht wird.
Obwohl solche Implantatmaterialien spaltfrei ohne Bindegewebe mit dem Hartgewebe ν /wachsen, besteht ihr großer Nachteil in den zum natürlichen Hartgewebe sehr unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften, wie Härte und Sprödigkeit, und di raus resultierenden nichtkraftschlüssgen Verbindungen, so daß bei mechanischer Belastung Eigenbruch oder Bruch der Verbindungsstelle auftritt. Die Schwierigkeiten der Ver- und Bearbeitung sind a!s weitere Nachteile anzusehen. Beispiele für derartige Materialien werden in der Patentschrift nach OEOS 23 2610O angegober,.
Für die an sich naheliegende Überlegung, die oben beschriebenen bioaktiven mineralischen Materialien mit synthetischen Polymeren zu kombinieren, um die aufgezeigten Nachteile dieser mineralischen Materialien zu überwinden, werden verschiedene Lösungen vorgeschlagen.
So wird beispielsweise in der OE-OS 2620907 oinn Kombination aus Tricalciumphosphat und Acrylaten, Polyamiden bzw. Polyestern beschrieben, die als Knochenzement eingesetzt weiden kan'.i. Die GB-PS 2031450A beschreibt Kombinationen von Hydroxylapatil mit unterschiedlichen Polymeren zur Herstellung künstlicher Zähne. In der DE-OS 2821354 und der US-PS 4 222120 werden Kombinationen aus Apatitmaterial und vorzugsweise Epoxidharz als Implantatmaterial beschrieben, wobei poriges gesintertes mineralisches Material mit den Polymeren imprägniert wird. Es zeigt sxh allerdings, daß derartige Produkte zwar eine verbesserte Schlagzähigkeit aufweisen, aber nur eine unvollkommene Verbindung mit den Knochen eingehbn oder nahezu vollständig durch Bindegewebe abgekapsalt werden.
Ohne Angabe von Beispielen werden u. a. auch ohne nähere Kennzeichnung Polyurethane als Imprägniermittel beansprucht.
Wie in den Beispielen der vorliegenden Schriften belegt wird, zeigt aber die Praxis, daß eine Reihe von an sich biokompatiblen Polyurethanen zwar in analoger Weise die Schlagzähigkeit verbessern, jedoch wie andere Polymere nur einen geringen Knochenkontaktgrad zulassen.
Die nur'mäßige Verbindung zum Knochen wird in den Patentschriften DE-OS 2821354 bzw. GB-PS 2031450A sogar noch als Vorteil herausgestellt.
In der DEOS 2742128 wird ein Knochenersatzmaterial beansprucht, das aus einer Kombination eines leicht resorbierbaren Polymer« mit Calciumphosphaten besteht. Die Nachteile dieser technischen Lösung sind darin zu sehen, daß die maximale Füllstoffmenge auf 23% des Implantatmaterials beschränkt ist und damit nur ungenügende Festigkeiten erreichbar sind, und daß als Füllstoff ausschließlich Salze Verwendung finden, die bekanntermaßen wesentlich geringere Eigenfestigkeiten besitzen als z. B. die beschriebenen bioaktiven Glaskeramiken. Ein weiterer Nachteil ist, daß ausschließlich Partikel der Größe von 1 bis 20pm Verwendung finden, die bei der angestrebten Resorbierbarkeit des Polymers zwangsläufig freigesetzt werden und durch Makrophagen separiert werden, was bei größeren Partikeln bekanntlich nicht der FaIi ist.
Schließlich beschreibt die US-PS 3443261 die Bildung von knochenähnlichen Strukturen aus Collagen und Hydroxylapatit. Ein derartiges Material besitzt allerdings eine äußorst geringe Eigenfestigkeit und ist—bedingt durch den Preis von hochgereinigten Collagen — auch sehr teuer. Weiterhin zeigt sich, daß die Herstellung vorgefertigter Implantate nicht möglich ist.
Der gravierende Nachteil aller dieser bekannten technischen Lösungen besteht darin, daß ein Knochenkontakt nur an den Stellen auftritt, an denen sich bioak'.ive mineralische Substanzen an der Oberfläche befinden, so daß dio Erfüllung der Forderung nach durchgehendem Knochenkontakt nach dem geschilderten Stand der Technik ein noch ungelöstes Problem darstellt (J. Biomed.
Mat. Res. 13 (1979) 89-99).
Es ist Ziel der Erfindung, ein bioaktives Implantatmaterial zur Verfügung zu stellen, daß sich durch optimale Bearbeitbarkeit, dem körpereigenen Hartgewebe angepaßte mechanische Eigenschaften und die Fähigkeit einer komplikationslosen biologischen Integration in das Körpermedium auszeichnet, wodurch ein spaltfreies Anwachsen des Implantats ohne Bindegewebseinkapselung gewährleistet und gleichzeitig eine mechanische Schädigung des gewünschten Hartgewebes sowie eine gesteigerte Bruchanfälligkeit des Implantats selbst bzw. im Bereich der Verbindungsstelle durch einen an das gesunde Hartgewebe angepaßten Modul verhindert wird.
nDarlegung des Wesens der Erfindung
Das Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien für den Einsatz von Hartgewebe auf der Grundlage eines synthetischen Polymerproduktes und eines calciumphcsphathaltigen bioaktiven Materials, indem erfindungsgemäß ein Polyurethan-Zweikomponentensystem mit einem Gehalt an natürlichen Fettsäuren und/oder hoher Hydropnilie mit einem bioaktiven anorganischen Material im Verhältnis der Gewichtsteile Polymer zu Mineral von 4:1 bis 1:4 zur Aushärtung gebracht wird. Vorteilhaft werden als Polyurethan-Zweikomponentensysteme entweder ein NCO-terminiortes Präaddukt und eine Polyolkomponente mit einem Gehalt bis zu 90Gew.-% natürlichen Fettsäuren oder ein NCO-terminiertes Präaddukt mit einem Polyethylenglykol der relativen Molmasse zwischen 300 und 2000 miteinander zcr Reaktion gebracht. Des weiteren besteht aber auch die Möglichkeit, ein NCO-terminiertes Präaddukt mit einer Mischung der beiden vorstehend genannten Polyole im Verhältnis ihrer Gewichtsteile von 5:1 bis 1:5 miteinander reagieren zu lassen. Als NCO-terminiertes Präaddukt kommen bevorzugt die Umsetzungsprodukte auf der Grundlage von aromatischen Diisocyanaten, wie Toluylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat, mit bis zr 60Gew.-% natürlichen Fettsäuren oder solche mit bis zu 40Gew.-% Poiyethylenglykoi der relativen Molmasse 300 bis 2000 in Betracht.
Besonders geeignete Polyolkomponenten für die erfindungsgemäße Umsetzung sind die partiellen Ester von niedermolekularen hydroxylgruppenhartigen Verbindungen, wie niedere Glykole, Hexantriol, Trimethylolpropan, Glycerol u.a., mit natürlichen Fettsät ren einer Kohlenstoffkettenlänge oberhalb 14, bevorzugt mit einer Kettenlänge zwischen 16 und 18 Kohlenstoffatomen,
beziehungsweise homogene Mischungen dieser partiellen Ester mit Rizinusöl und mehrfunktionellen Hydroxyverbindungen mit einer relativ niederen Molmasse und einem Schmelzpunkt unterhalb CO0C, vorzugsweise niedere Polyole, aber auch OH-terminierte Ester dieser Polyole mit Carbonsäuren mit einer Kohlens' 'Kettenlänge unterhalb 10. Als Beispiele hierfür seien Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Butandiol-1,4 sowie deren partiell Estor mit niederen aliphatischen oder aromatischen Mono- bzw. Dicarbonsäuren genannt.
Typische Vertreter aus der Gruppe der natürlichen Fettsäuren sind Rizinolsäuro, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Dihydroxystearinsäure und Aminosäuren.
Als bioaktive Materialien im Sinne der Erfindung sind solche minearlisclien Produkte zu verstehen, die wegen ihres großen Gehalts an Calcium und Phosphat Bioaktivität aufweisen. Ais vorteilhaft haben sich insbesondere solche Produkte erwiesen, die aus einer fraktionierten bioaktiven Glaskeramik vom CaC-P2O6-SiO2-TyP mit Apatit- und Wollastonit-Kristallphase bestehen. Die Partikelgröße der mineralischen Materialien liegt bei einer Korngröße zwischen 20μηι und 500pm, vorteilhafterweise zwischen 30μιη und 200pm, und im Falle von bioaktiven Fasern beziehungsweise von bioaktiver Seide bei Faserdurchmes'iern zwischen 2 pm und 100pm, insbesondere aber bei Durchmessern in den Grenzen von 4pm und 30pm.
Die hergestellten Implantatmateridlien haben sich als gut verarbeitbar und hoch bioaktiv erwieser.. Je nach de:n Anteil der einzelnen gekennzeichneten Komponenten lassen sich die mechanischen Eigenschaften der resultierenden Kombinationen in dem weiten Bereich zwischen den Polymereigenschaften einerseits und den Mineraleigenschaften andererseits einstellen und so an den jeweils geforderten Modul der Implantatumgebung anpassen. Beispielsweise ist es möglich, don Ε-Modul von 1 · 103 bis 60 107 N/mm2 zu variieren und diesen so den durchschnittlichen Werten von Knorpel und Knochen problemlos anzupassen. Die Bearbeitbarkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Implantatmaterialien entspricht etwa der an sich als gut zu bezeichnenden Bearbeitbarkeit von Polyurethanwerkstoffen. Sie wird bei niedrigen mineralischen Anteilen durch diesen Anteil kaum gemindert und ist bei hohen mineralischen Anteilen durch den auch nur geringen Polymeranteil gegenüber der Verarbeitbarkeit reiner mineralischer Produkte deutlich verbessert.
Die Herstellung der bioaktiven Implantatmaterialien gemäß der Erfindung erfolgt in der Regel durch Vermischen eines oder beider Teile des Polyurethan-Zweikomponentensystems mit dem mineralischen Anteil und nachfolgende Härtung des Gesamtsystems nach den Regeln der Polyurethanchomie. Für die unterschiedlichen hormon von Implantaten sind günstigenfalls auch entsprechende Gießformen einzusetzen. Daneben ist auch die Fertigung von Halbzeugen und die nachfolgende mechanische Bearbeitung der Rohlinge möglich, so daß die Zahl unterschiedlicher Formen für verschiedene praktische Größen auf einen geringen Umfang begrenzt werden kann.
Der gravierende Vorteil der erfindungsgemäß hergestellten Implantatmaterialien is; ihre überraschend festzustellende synergistisch gesteigerte Biokompatibilität. Die aufgefundenen Materialien zeigen bei der Einbettung in Knochengewebe keine Bindegewebseinkapselung, wie sie im allgemeinen bei üblichen Verbunden beobachtet wird, sondern verwachsen innerhalb kurzer Zeit spaltfrei mit dem gesunden Hartgewebe. Der Knochonkontaktgrad liegt dabei weiter über dem, der der Fläche der freiliegenden mineralischen Substanzen entsprich', und erreicht in der Regel die bei reinen bioaktiven Stoffen beobachteten Werte. Überraschend wird sogar schon durch bioaktiven Materialien zu beobachtende spaltfreie Einwachsen in die Implantatumgebung deutlich beschleunigt. Umgekehrt zeigen Polyurethane mit geringen Anteilen bioaktiver anorganischer Materialien eine deutlich gesteigerte Gewebefreundlichkeit, die sich durch zunehmende Mineralisierung des Polyurethans offenbart und damit zu einer Erhöhung der Haftfestigkeit am Knochen führt.
Obwohl Polyurethane als an sich gut biokompatibel gelten, sind nicht alle Polyurethansysteme für die Gewinnung der erfindungsgemäß hergestellten Implantatmaterialien geeignet. Es hat sich gezeigt, daß der wichtige Effekt des spaltfreien Anwachsens besonders bei den Polyurethanen in Erscheinung tritt, die entweder natürliche Fettsäuren enthalten oder durch eine besonders hohe Hydrophilie gekennzeichnet sind, was im letzteren Falle beispielsweise durch einen großen Anteil an Polyethylenglykolsegmente" Irr Polymeren hervorgerufen wird. Demgegenüber tritt bt i anderen Polyurethanen im allgemeinen kein homogenes Einwachsen einer entsprechenden Polymer-Mineml-Kombination auf, sondern es ist häufig eine 3indegewebskapselung zu beobachten. Es versteht sich, daß die verwendeten Polyurethansysteme für die Gewinnung der Implantatmaterialien den üblichen Bedingungen medizinischer Reinheit entsprechen müssen.
Für die Anwendung des aufgezeigten Implantatmaterials bei pathologischen Veränderungen des Hartgewebes ei gibt sich als zusätzliche Möglichkeit, das erfindungsgemäß hergestellte Material durch Zugabe von entsprechend wirksamen Pharmaka zusätzlich zu erweitern. Gegenüber bekannten Verfahren, z. B. bei der Behandlung von Osteomyelitis, kann so das therapeutische System vorteilhaft im Hartgewebe verbleiben.
40g eines nach einer üblichen Technologie hergestellten bioaktiven glaskeramischen Materials vom CaO-P2O6-SiO2-Typ mit Apatit- und Wollastonit-Kristallphase einer mittleren Korngröße von 80 bis 120pm werden mit 40 pm eines aus Rizinusöl und Toluylendiisocyanat hergestellten Präadduktes (NCO-Äquivalentgewicht 280) und 20g eines durch teilweise Umesterung von P:zinusöl mit Trimethylolpropan hergestellten Polyols (OH-Zahl 400) zu einem füllstoffhaltigen Polyurethangießhai ζ innig vermischt. Die resultierende gießfähige Mischung wird in Formen bei 40°C gehärtet. Die nach 48 Stunden ausgeschnittenen Prüfkörper der Abmessung 5 χ 5 χ 5mm werden unter sterilen Bedingungen in die Tibia von Minischweinen implantiert. Nach einer Liegedauer von 8 Monaten ist an den Prüfkörpern eine Zone des unmittelbaren Knochenimplantatverbundes (Knochenkontaktgrad) zwischen 85 und 100% festzustellen.
40g des in Beispiel 1 beschriebenen bioaktiven glaskeramischen Materials werden mit 60g eines für handelsübliche Knochenzemente verwendeten Polymers auf Basis Methylmethacrylat innig vermischt. Nach dem Vermischen wird die breiartige Substanz in Formen bei Raumterrperatur ausgehärtet. Die nach 24 Stunden ausgearbeiteten Prüfkörper rier Groß» 5 x 5 x 5mm werden unter sterilen Bedingungen analog Beispiel 1 implantiert. Narh einer Liegedauer von 8 Monaten läßt si:h am präparierten Knochen durch ESMA-Untersuchungen eine Zone des Knochenimplantatverbundes von lediglich 10% feststellen.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von bioaktiven !mplantatmaterialien für den Ersatz von Hartgewebe auf der Grundlage eines synthetischen Polymerproduktes und eines calciumphosphathaltigen bioaktiven Materials, gekennzeichnet dadurch, daß ein Polyurethan-Zweikomponentensystem mit einem Gehalt an natürlichen Fettsäuren und/oder hoher Hydrophilie mit einem bioaktiven anorganischen Material im Verhältnis der Gewichtsteile Polymer zur Mineral von 4:1 bis 1:4 zur Aushärtung gebracht wird.
2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Polyurethan-Zweikomponentensystem ein NCO-terminiertes Präaddukt und eine Polyolkomponente mit einem Gehalt bis zu 90Gew.-% natürlichen Fettsäuren oder ein NCO-terminiertes Präaddukt mit einem Polyethylenglykol der relativen Molmasse zwischen 300 und 2000 oder ein NCO-terminiertes Präaddukt mit einer Mischung der beiden Polyole im Verhältnis ihrer Gewichtsteile 5:1 bis 1:5 zur Reaktion gebracht werden.
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2. gekennzeichnet dadurch, daß als NCO-terminierte Präaddukte solche auf der Grundlage von aromatischen Diisocyanaten mit bis zu 60 Gew.-% natürlichen Fettsäuren oder solche mit bis zu 40Gew.-% Polyethylenglykol der relativer. M almasse 300 bis 2000 zur Anwendung gelangen.
4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Polyolkomponente partielle Ester von niedermolekularen hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen mit natürlichen Fettsäuren einer Ko*hlenstoffkettenlänge oberhalb 14 allein oder deren homogene Mischungen mit Rizinusöl und mehrfunktioneJlen Hydroxyverbindungen mit einer relativ niederen Molmasse und einem Schmelzpunkt unterhalb 90°C verwendet werden.
5. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als natürliche Fettsäuren Rizinolsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Dihydroxystearinsäure oder Aminosäuren eingesetzt werden.
6. Verfahren nach Punkt 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das bioaktive Material ein glaskeramisches Material vom CaO-P2O5-SiO2-TyP mit Apatit- und Wollastonit-Kristallphase' darstellt.
7. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein gekörntes bioaktives Material mit einer mittleren Korngröße zwischen 20μητι und 500μηη, vorzugsweise zwischen 30 μηη und 200μιη, verwendet wird.
8. Verfahren nach Punkt 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß ein bioaktives Material in Faserform mit Durchmessertoleranzen zwischen 2μηη und 100μηη, vorzugsweise zwischen 4μηη und 30μηΊ, verwendet wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26720284A DD268114A3 (de) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26720284A DD268114A3 (de) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD268114A3 true DD268114A3 (de) | 1989-05-24 |
Family
ID=279556
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD26720284A DD268114A3 (de) | 1984-09-11 | 1984-09-11 | Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD268114A3 (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992007889A1 (en) | 1990-10-31 | 1992-05-14 | Hermann Paul F | Abrasive propellant for cleaning of surfaces and machinery |
| WO2004085508A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Doctor's Research Group, Inc | Methods of performing medical procedures which promote bone growth, compositions which promote bone growth, and methods of making such compositions |
-
1984
- 1984-09-11 DD DD26720284A patent/DD268114A3/de unknown
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992007889A1 (en) | 1990-10-31 | 1992-05-14 | Hermann Paul F | Abrasive propellant for cleaning of surfaces and machinery |
| WO2004085508A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Doctor's Research Group, Inc | Methods of performing medical procedures which promote bone growth, compositions which promote bone growth, and methods of making such compositions |
| AU2004223841B2 (en) * | 2003-03-24 | 2010-05-13 | Doctor's Research Group, Inc | Methods of performing medical procedures which promote bone growth, compositions which promote bone growth, and methods of making such compositions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE19812195C2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines gewebebildenden Implantats und seine Verwendung | |
| DE69114931T2 (de) | Biomedizinische Adhäsivmasse. | |
| DE60035403T2 (de) | Biologische materialien | |
| DE69803992T2 (de) | Bioaktives und biologisch abbaubares verbundmaterial auf der basis von polymeren und keramiken oder gläser und verfahren zu seiner herstellung | |
| DE69636989T2 (de) | Bioaktive lasttragende zusammensetzungen zum knochenverbund | |
| DE2821354C2 (de) | Verbundimplantatmaterial für Knochen- und Zahnprothesen sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP0148253B1 (de) | Implantationsmaterialien | |
| DE2917037C2 (de) | Parenteral arzneimittelhaltige partiell resorbierbare Mehrkomponentenmasse auf Basis von polymeren Stoffen | |
| DE3542535C2 (de) | ||
| CH632158A5 (de) | Knochenersatz-, knochenverbund- oder prothesenverankerungswerkstoff. | |
| EP0023608A1 (de) | Knochen-Implantatkörper für Prothesen und Knochenverbindungsstücke sowie Verfahren zu seiner Herstellung | |
| EP0428554A1 (de) | Neue werkstoffe für den knochenersatz und knochen- bzw. prothesenverbund. | |
| EP0007287A1 (de) | Mit Kohlenstoffasern verstärkter Knochenzement | |
| EP1002513A1 (de) | Polyalkensäuren enthaltende Calcium-Phosphatzemente | |
| EP2836244B1 (de) | Implantat aus einem faserverbundwerkstoff | |
| EP0216016A2 (de) | Anorganisch-organische Verbundwerkstoffe für biomedizinische Zwecke | |
| DE2620890C3 (de) | Plastische Masse auf der Basis von gesinterten Calciumphosphaten für implantierbare Knochenersatz-, Knochenverbund- oder Prothesenverankerungswerkstoffe | |
| DE68915229T2 (de) | Prothesen mit knochenbindenden Eigenschaften. | |
| DE2620891B2 (de) | ||
| EP1879631B1 (de) | Bioaktiver knochenzement und verfahren zu seiner herstellung | |
| EP0531487B1 (de) | Verwendung einer mischung für die herstellung von medizinischen implantaten | |
| DD268114A3 (de) | Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien | |
| EP1066065A1 (de) | Bio-zemente mit verbesserten eigenschaften | |
| DD268130A3 (de) | Verwendung einer bioaktiven Polymer-Mineral-Mischung | |
| DD295827A5 (de) | Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPV | Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPI | Change in the person, name or address of the patentee (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| RPV | Change in the person, the name or the address of the representative (searches according to art. 11 and 12 extension act) | ||
| ASS | Change of applicant or owner |
Owner name: ESKA IMPLANTS GMBH & CO., LUEBECK Effective date: 19980311 |
|
| IF04 | In force in the year 2004 |
Expiry date: 20040912 |