DD295827A5 - Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe - Google Patents
Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe Download PDFInfo
- Publication number
- DD295827A5 DD295827A5 DD32017388A DD32017388A DD295827A5 DD 295827 A5 DD295827 A5 DD 295827A5 DD 32017388 A DD32017388 A DD 32017388A DD 32017388 A DD32017388 A DD 32017388A DD 295827 A5 DD295827 A5 DD 295827A5
- Authority
- DD
- German Democratic Republic
- Prior art keywords
- tricalcium phosphate
- ceramic material
- shaped body
- beta
- polyurethane
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 37
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 37
- 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 28
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 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 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 13
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 13
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 10
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 5
- ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N Trimethylolpropane Chemical compound CCC(CO)(CO)CO ZJCCRDAZUWHFQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 4
- 229920000909 polytetrahydrofuran Polymers 0.000 claims description 4
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 244000309466 calf Species 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 2
- 230000009477 glass transition Effects 0.000 claims description 2
- XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,6-diol Chemical compound OCCCCCCO XXMIOPMDWAUFGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N neopentyl glycol Chemical compound OCC(C)(C)CO SLCVBVWXLSEKPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H tetracalcium;oxygen(2-);diphosphate Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 6
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 5
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 abstract description 4
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 abstract 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 abstract 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 12
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 101000623895 Bos taurus Mucin-15 Proteins 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 accelerators Substances 0.000 description 2
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 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
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000037408 Device failure Diseases 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037099 Prosthesis Failure Diseases 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013871 bee wax Nutrition 0.000 description 1
- 239000012166 beeswax Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000008468 bone growth Effects 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 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 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 150000002440 hydroxy compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920005903 polyol mixture Polymers 0.000 description 1
- 229920003225 polyurethane elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004746 tooth root Anatomy 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007514 turning Methods 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N urethane group Chemical group NC(=O)OCC JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft Formkoerper auf Basis bioaktiver Kompositmaterialien aus physiologisch unbedenklichen Polyurethanen und einem keramischen Material aus der Gruppe alpha-Tricalciumphosphat (TCP); alpha-TCP plus beta-TCP; Mischkristalle der Reihe beta-TCP - Ca7Mg2P6O24; und Apatit plus Mischkristalle der Reihe beta-TCP - Ca7Mg2P6O24. Beschrieben wird auch ein Herstellungsverfahren. Die neuen Formkoerper fuer den Hartgewebeersatz weisen gegenueber bekannten Polyurethankompositen geringere Quellung und Auslaugbarkeit auf.{Formkoerper, bioaktive; Kompositmaterialien; Polyurethan, biokompativel; Keramik, bioaktive; Tricalciumphosphat; Mischkristalle, bioaktive; Bioaktivitaet; Knochenersatzstoffe}
Description
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Formkörper auf der Basis bioaktiver Kompositmaterialien aus physiologisch unbedenklichen Polyurethanen und speziellen bioaktiven Keramikmaterialien, die geeignet sind, im implantierten Zustand einen engen Knochenkontakt zu bilden und die nur eine geringe Quellung aufweisen.
Charakteristik des bekannten Standes der Technik
Die Implantation von Knochenersatzmaterialien hat sich in den letzten 15 Jahren in der Welt zu einer üblichen Therapie für verschiedenste Knochendefekte entwickelt. Dabei ist das Ziel der Verwendung zementloser Implantate insbesondere bei tragenden Implantaten und deren Langzeitstabilität im Implantatlager durch einen hohen Knochenkontaktgrad zwischen dem Hartgewebe und dem Implantat zu erreichen.
Auch auf dem Gebiet des künstlichen Gelenkersatzes sind Knochenersatzmaterialien für eine möglichst feste Bindung zwischen Knochen und Prothesen von Bedeutung. Gegenwärtig werden hier bevorzugt bioinerte Materialien mit hoher Festigkeit wie Titan, Aluminiumoxidkeramik und hochfeste Cobaltlegierungen eingesetzt.
Implantate auf Basis bioinerter Materialien zeigen eine langsame Einheilung und einen großen Modulunterschied zwischen Implantat und Knochen.
Darin kann die Ursache für ein Prothesenversagen nach längerer Implantationszeit liegen. Reoperationsraten bis zu 12% rechtfertigen daher die ständige Suche nach neuen, besseren Werkstoffen. Aus diesem Grund wird versucht, mit bioaktiven keramischen Werkstoffen bzw. durch verschiedene Kunststoffe den Verbund zwischen Knochen und Prothesen zu verbessern.
Bioaktive Implantatwerkstoffe unterscheiden sich von bioinerten Materialien entsprechend einer Definition von Hench durch die Fähigkeit, aufgrund der Freisetzung von Ionen (Ca2+, PO4") den Stoffwechsel zu beeinflussen. Daß die Bioaktivität von Implantatwerkstoffen überhaupt notwendig ist, ergibt sich aus Haftfestigkeitsmessungen. Es zeigte sich, daß an bioaktiven Oberflächen größere Haftkräfte nach kürzerer Zeit auftreten. Nachteilig wirkt sich bei reinem Biokeramikmaterial dessen Sprödigkeit und Härte aus. Korrekturen an Implantaten sind während der Operation nicht möglich, und erfordern extrem harte Werkzeuge mit Diamanthärte zu ihrer Bearbeitung. Um diese Nachteile zu umgehen, werden zunehmend Verbundmaterialien auf Basis von Kunststoffen mit bioaktiven Füllstoffen eingesetzt.
Als Kunststoffe bieten sich aufgrund ihrer guten Biokompatibilität auch im Bereich von Hartgewebe Polyurethane an.
Polyurethane sind zur Herstellung von in der Medizintechnik einsetzbaren Formstoffen, die auch als Biomaterial bezeichnet werden, als besonders geeignet einzuschätzen, da zu deren Herstellung keinerlei Initiatoren, Beschleuniger, Weichmacher, Stabilisatoren und ähnliche später migrierende und teilweise toxische Zusätze notwendig sind. Darüber hinaus erfolgt die Verarbeitung im allgemeinen lösungsmittelfrei.
Die Polyadditionsreaktion bei Polyurethanen erfolgt durch Anlagerung der reaktionsfreudigen Diisocyanate an Verbindungen, die aktive Wasserstoffatome besitzen. Als solche werden z. B. Polyhydroxyverbindungen mit zwei oder mehr OH-Gruppen und unterschiedlichem Molekulargewicht eingesetzt.
Diese als Polyole bezeichneten Verbindungen stellen meist Oligomere auf Basis verschiedener monomerer Verbindungen dar, die durch ihre chemische Struktur die Eigenschaften der Polyurethane weitestgehend bestimmen.
Entsprechend der angestrebten Bioaktivität sind Verbundmaterialien aus einem Polyurethan und einem bioaktiven Füllstoff durch einfache Technologien herstellbar.
Daß Polyurethane mit bioaktiven Füllstoffen hohe Festigkeiten und einen an den Knochen angepaßten Modul besitzen ist aus der Schrift DD 222666 bekannt. Es ist zu vermuten, daß die die Bioaktivität auslösenden Ionen durch das Polyurethan diffundieren können. Aus Ergebnissen von Knochenkontaktmessungen über der Zeit geht hervor, daß für eine hohe Haftkraft zwischen Knochen und Implantat insbesondere der Zeitraum 0 bis 30 Tage nach Implantation von besonderer Bedeutung ist. In diesem Zeitraum sind insbesondere hohe lonenströme zur Stimulierung des Knochenwachstums notwendig. Es zeigt sich, daß die bisherigen Verbundmaterialien durch die vollständige Umhüllung des biokeramischen Füllstoffs den lonenstrom sehr stark einschränken. Weiterhin sind alkalihaltige Bioglaskeramiken durch eine entsprechende katalytische Wirkung in der Lage Urethangruppen hydrolytisch zu spalten, was zu einer starken Quellung und zur Minderung der mechanischen Eigenschaften führt. Auch das reine Auslösen von Alkaliionen führt schon aufgrund des Masseverlustes zu einer Schwächung des Verbundes.
Es ist Ziel der Erfindung, die Eigenschaften bioaktiver keramischer Verbundmaterialien zu verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch die Modifizierung des in einen Verbund mit Polyurethanelastomeren eingebrachten Biokeramikmaterial besonders bioaktive, dem Knochen angepaßte, in der Medizintechnik anwendbare Verbundmaterialien zur Herstellung von Hartgewebsimplantate geeignete Werkstoffe bereitzustellen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, indem als bioaktive Komponenten keramische Materialien eingesetzt werden, die mindestens einen Bestandteil derfolgenden Gruppe als Hauptphase enthalten:
- alpha-Tricalciumphosphat (TCP)
- Gemische aus alpha-TCP und beta-TCP, vorzugsweise mit einem Mischungsverhältnis von 9:1 bis 1:9
- Mischkristalle der Reihe beta-TCP-Ca7Mg2P6O24
- Apatit und Mischkristalle der Reihe beta-TCP-Ca7Mg2P6O2,i.
Ein bevorzugtes keramisches Material ist alpha-TCP. Ein weiteres bevorzugtes Material sind Gemische von alpha-TCP und beta-TCP. Ein drittes bevorzugtes Material sind Mischkristalle der Reihe beta-TCP-Ca7Mg2P6O24.
Unter „Hauptphase" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist ein Phasenanteil zu verstehen, der deutlich über 50% liegt, vorzugsweise über 60% und insbesondere über 75%. Als Nebenphase kann vorzugsweise Apatit und/oder Tetracalciumphosphat auftreten, jedoch auch Anteile von Glasphase und anderen Phasen sind in geringem Umfang möglich.
Die Mengenanteile an keramischen Bestandteilen sollen so eingestellt werden, daß im polymerisierten Kompositsich der Anteil dieser Stoffe zu 10 bis 70 Ma.-% ergibt. Untersuchungen weiterer Eigenschaftsparameter zeigten, daß optimale Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung dann gefunden werden, wenn das keramische Material in einer Menge von 40 bis 60Ma.-% im Komposit integriert ist.
Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die bioaktiven keramischen Phasen an jenen Stellen freigelegt werden, an denen ein Knochenkontakt beabsichtigt ist. Dieser Vorteil kann schon beobachtet werden, wenn lediglich 20% der beabsichtigten Kontaktfläche zu diesem Zwecke bearbeitet wurde. Diese Bearbeitung, das Freilegen, kann durch ein oder mehrere bekannte Bearbeitungsverfahren, wie Bohren, Drehen, Schleifen, erfolgen. In diesem Zusammenhang ist es auch nutzbringend, die bearbeitete Fläche von losen Bearbeitungspartikeln bzw. -spänen mittels Ultraschall zu reinigen.
Als bekannte physiologisch unbedenkliche Polyurethane, die mit den bioaktiven, grobkristallinen Füllstoffen einen innigen Verbund bilden, werden vernetzte Produkte benutzt, deren Glastemperatur oberhalb 37"C liegt.
Zur Sicherung der physiologischen Unbedenklichkeit ist der Einsatz eines geeigneten Polyols und geeigneter Diisocyanate unter Einhaltung der Forderung nach Feuchtigkeitsausschluß notwendig. Erfindungsgemäß werden zur Herstellung der Polyurethane niedermolekulare Hydroxyverbindungen wieTrimethylolpropan. Neopentylglykol, Hexandiol-1,6und Butandiol-1,4 neben den höhermolekularen Polyolen wie Polytetrahydrofuran, oder Monorinzinoleate dieser Hydroxylverbindungen eingesetzt. Für das erfindungsgemäße Verfahren ist es wichtig, daß die Funktionalität der Polyolkomponente zwischen 2,1 und 4,0, vorzugsweise zwischen 2,7 und 3,6 eingestellt wird. Darüber hinaus ist es zur Gewährleistung der notwendigen Härte des zur Bindung der keramischen Komponente eingesetzten Polyurethans notwendig, daß das Hydroxyläquivalentgewicht zwischen 40g und 300 g Komponente/Mol OH eingestellt wird.
Neben der chemischen Zusammensetzung des Polyurethans spielt das technologische Regime der Verarbeitung und Anwendung des Materials ein Rolle.
Bei einer nahezu katalysatorfreien Polyaddition der Polyurethankomponenten ist zum Zwecke der Aushärtung die Temperatur auf 40 bis 800C einzustellen. Als physiologisch unbedenkliches Trennmittel kann Bienenwachs verwendet werden. Die mittlere Verweilzeit in der Form beträgt bei 800C etwa 40 min. Bei den erfindungsgemäßen Polyurethanen ist nach dem Überschreiten des Gelpunktes und der Entformung die Reaktion des überschüssigen Isocyanats mit Luftfeuchtigkeit zu berücksichtigen. Der Überschuß sollte günstigerweise zwischen 1 und 10Mol-% NCO betragen. Durch Ausgießen in Folienbeutel und nach Aushärtung bei Raumtemperatur lassen sich aus dem Polyurethan Formstücke schneiden, die entsprechend AB der DDR auf Migration geprüft werden können. Es zeigt sich, daß das erfindungsgemäß eingesetzte Polyurethan in allen Prüfungen des AB der DDR den geforderten Normen entspricht.
An sich sollten die erfindungsgemäßen keramischen Materialien völlig ungeeignet sein, da besonders das TCP hinlänglich als resorbierbares Knochenersatzmaterial bekannt ist und in diesem Sinne weltweit eine klinische Anwendung erfährt.
Demgegenüber wurde überraschend gefunden, daß der Einsatz der o.g. Stoffe bzw. davon abgeleiteten Stoffgemische im Verein mit geeigneten Polyurethanzusammensetzungen, zu bioaktiven Kompositwirkstoffen führt, die tatsächlich sowohl eine geringere Eluierbarkeit als auch eine geringere Quellbarkeit aufweisen als bekannte technische Lösungen.
Die Kompositbildung erfolgt in analoger Weise zu üblichen Verfahren, indem o.g. keramische Materialien zunächst zerkleinert und fraktioniert werden. Diese so gewonnenen Granulate der Korngröße von 40-500 μιη - besonders geeignet ist jedoch ein Kornband von nur 63-150μιη - können wahlweise einer hydrolytischen Behandlung unterzogen werden, wobei diese Art der Oberflächenbehandlung durch eine Säure erfolgen kann. Als herausragend hat sich in diesem Zusammenhang die Behandlung
mit H3PO4 gegenüber anderen Säuren erwiesen.
Im Falle der Säurebehandlung muß eine nachfolgende Temperung bei Temperaturen zwischen 200 und 900°C erfolgen, wobei mehrmaliges längerfristiges Halten bei verschiedenen Temperaturen die Kompositbildung begünstigt.
Das oberflächenbehandelte oder unbehandelte Granulat wird mit der Isocyanatkomponente des Polyurethans vermengt,
homogenisiert und entgast.
Dieses Gemisch zwischen dem keramischen Material und dem Isocyanat wird mit der Polyolkomponente des Polyurethans sodann innig vermischt und nach dem Entgasen vergossen, woran sich das Aushärten des Polyurethans in einer Form in
bekannter Weise anschließt.
Die neuen Hartgewebsimplantate zeichnen sich durch physiologische Unbedenklichkeit und eine hohe Dimensionsstabilität aus.
Darüber hinaus wird die bioaktive Wirkung insbesondere in der Anfangsphase nach Implantation durch hohe Calciumfreisetzung erreicht. Weiterhin erhält man bioaktive Kompositmaterialien, die gegenüber den bekannten bioaktiven Kompositen auf der Basis von Polyurethan eine geringere Quellung aufweisen und deren Auslaugbarkeit verringert ist.
Um den Erfolg bei der Applikation daraus hergestellter Implantate zu sichern, muß in jedem Fall eine Sterilisierung in geeigneter
Weise erfolgen.
Die Applikation dieser Komposite kann sowohl durch rotationssymmetrische Formkörper erfolgen, deren Bearbeitung zwangsläufig einfacher ist, wie im Falle von Unterlegscheiben und Zahnwurzelimplantaten aber auch Schrauben, sie kann jedoch auch individuell geformte (unsymmetrische) Formkörper, wie Schädelkalottenimplantate, Kinnprofilplastiken und
andersweitig gebogene Formkörper, mit einbeziehen.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Mischkristalle der Reihe P-TCP-Ca2Mg2PeO24 sind bisher noch nicht beschrieben worden.
Man erhält diese Mischkristalle durch Schmelzen/Sintern eines Gemisches von etwa (Masseanteile in %)
5 bis 15 SiO2 70 bis 85 Ca3(PO4I2 bzw. CaO/P2O5
1 bis 4MgO
2 bis 6MgF2 2 bis 3 Na2O 1 bis 4 K2O
bei ca. 1 600 °C. Das Material kann danach getempert werden, vorteilhaft 1 bis5 Stunden bei 1000 bis 1 200°C. Durch Veränderung des Fluorgehaltes des Gemisches können unterschiedliche Mischkristalle (ss) der genannten Reihe erhalten werden. Die Erfindung soll nachstehend durch Beispiele näher erläutert werden.
In der Tabelle 1 wurden einige Beispiele relevanter keramischer Materialien dargestellt, die im Sinne der Erfindung mit guten Ergebnissen getestet wurden.
Zusammensetzungen, Herstellungbedingungen und Phasenbestandteile einiger ausgewählter bioaktiver anorganischnichtmetallischer Materialien
Material- Zusammensetzung in Masseanteilen in % Schmelz-/ Nach- Phasenbe- Säurecode SiO2 Ca3(PO4I2 MgO MgF2 Na2O K2O Sinter- temperung stancteile behandlung
temperatur ("C) (h;°C)
C80D20/1 1600
C80D20/2 1 600
C80D20/3 12,90 73,60 2,99 4,62 2,4 3,49 1600
4; 1110 Mischkristalle (ss) ohne
der Reihe ß-TCP-
Ca7Mg2P6O24;
Nebeiphase: Apatit 4; 1 190 dto., jedoch
Apatitanteil noch
geringer 4; 1 110 nicht bestimmt
20%ige H3PO4 200,400 und 800°C, jeweils 2 h lang
| C80D20/4 | 8,95 | 82,80 | 1,49 | 2,31 | 2,70 | 1,75 | 1600 | 4; 1 190 | nicht bestimmt | dto. |
| C90D10/1 C90D10/2 | als CaO: 52,30 und P2O5:39,78 | 7,92 | 1600 1600 | ohne ohne | Apatit und ss P-TCP-Ca7Mg2P6O24 dto. | ohne 15%ige H3PO4 | ||||
| HA3b | - | 100,0 | - | - | - | - | 1600 | 4; 1 180 | Apatit und Nebenphase: ss P-TCP-Ca7Mg2P6O24 | ohne |
| TCP/1 TCP/2 | - | 100,0 | - | - | — | - | 1600 | ohne ohne | α-TCP Q-TCP | ohne 40%ige H3PO4 |
| TCP/3 | 1 600 | 2/1 100 | alpha-TCP beta-TCP | 5%ige H3PO4 15 min lang | ||||||
Die in Tabelle 1 angegebenen keramischen Materialien und weitere, die Anteile der keramischen Produkte von alpha-TCP, alpha-TCP-ß-TCP und/oder ss ß-TCP/Ca7Mg2P6O24 enthielten, wurden mit den Polyurethankomponenten in beschriebener Weise jedoch mit stark differenziertem Mengenanteilen an keramischer Phase zu Polyurethankomponenten vermischt und zu Formkörpern vergossen. Eine Auswahl dieser Untersuchungen wurde in Tabelle 2 dargestellt.
Kompositbildung und Eigenschaftskennzeichnung
| Material-Code | C90D10/2 | 40 | TCP/2 | 40 | HA3b | C80D20/1 | 60 | 20 | Referenzmaterial Vitrokeram auf der Basis von Apatit und Wo/Iastonit |
| Ma.-% des keram. Materials | 60 | 60 | 60 | 60 | 20 | 40 | 40 | 80 | 40 |
| Polyurethan ICV 33 | 40 | 0,3 | 40 | 0,01-0,05 | 80 | 60 | 5 | 1 | 60 |
| Auslaugung in (mmol/l) Ionen (40Tage, pH = 7,4; 37°C) | 0,8 | 2 | 0,06 | 1 | 0,01 | 2 | 3 | 1-2 | 5-10 |
| Quellung % | 2,5 | + | 1,5 | + | 0-1 | 2,5 | + | + | 3-4 |
| Nachbearbeitung | + | + | + | + | + | + | + | + | + |
| tierexperimentelle Untersuchung mit positiven Verlauf | + | + | + | + | + | ||||
Kompositbildung und Eigenschaftsbestimmung
| Material-Code | C80D20/1 | 40 | TCP/3 | 40 |
| Ma.-%des keram. Materials | 60 | 60 | 60 | 60 |
| Polyurethan Il (HV 33) | 40 | 0,8 | 40 | 0,08 |
| Auslaugung (Ionen in mmol/l nach 40Tagen in TRIS-HCI-Puffer; pH = 7,4;T = 37°C | 1 | 2,5 | 0,1 | 1,5 |
| Quellung (%) | 3 | + | 2 | + |
| Nachbearbeitung | + | + | 4- | + |
| tierexperimentelle Untersuchung mit positiven Verlauf | + | + | ||
Die in diesen Beispielen eingesetzten Polyurethane I (CV33) und Il (HV33) sind nach folgenden Rezepturen hergestellt:
Polyolkomponente I:
Durch Umesterung von 1 Mol Ricinusöl mit 2MolTrimethylolpropan unter Zusatz von 5 Mol-% Adipinsäure ergibt sich ein Produkt mit dem Hydroxyläquivalentgewicht 120g Ester/Mol OH und einer Funktionalität von 3,2. Bei 40°C läßt sich eine Viskosität 1000mPa · s messen.
Isocyanatkomponente I:
Als Reaktionspartner des niedermolekularen, höherfunktionellen Polyols dient reines Toluylendiisocyanat.
Polyolkomponente II:
Zur Umsetzung mit einem Preaddukt als Isocyanatkomponente wird ein Gemisch aus Butandiol 1.4 und Trimethylolpropan eingesetzt.
Isoccyanatkomponente II:
Aus 25,7g Polytetrahydrofuran (rel. Molmasse 1 000) (PTHF) und 2,3g Trimethylolpropan wird eine Polyolmischung hergestellt.
Dieses Gemisch schmilzt bei 60cC. Am Rotationsverdampfer wird das Gemisch bei einer Temperatur von 65-7O0C und einem Vakuum von 1 Torr 2 Stunden getrocknet.
62,5g Methylenbis-(4-phenylisocyanat) und 9,5g Toluylendiisocyanat werden in einem Sulfierkolben vorgelegt und auf 50°C unter Rühren erhitzt. Sobald das Isocyanat aufgeschmolzen ist, wird in drei Etappen das getrocknete Polyol zugegeben. Nach 4 Stunden Nachreaktion bei 80°C erhält man ein nahezu klares, schwach gelbes Preaddukt mit einem NCO-Äquivalent von 175g/Mol NCO. Die Viskosität beträgt bei 250C 3500 mPa s.
Claims (20)
1. Form körper für den Kontakt mit Hartgewebe, bestehend aus einem Korn posit aus einem vernetzten biokompatiblen Polyurethan und einem bioaktiven keramischen Mittel, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus einem oder mehreren Stoffen der Gruppe
- alpha-Tricalciumphosphat,
- alpha-Tricalciumphosphat und beta-Tricalciumphosphat,
- Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6O24,
- Apatit und Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6P24
als Hauptphase besteht, das keramische Material in einer Menge von 10 bis 70 Masseanteile in % vorhanden ist, das Polyurethan in einer Menge von 30 bis 90 Masseanteile in % vorhanden ist, und ein Teil der bioaktiven keramischen Phase des Formkörpers in Richtung zur beabsichtigten Hartgewebe-Kontaktoberfläche freigelegt ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus einem oder mehreren Stoffen der Gruppe alpha-Tricalciumphosphat; alpha-Tricalciumphosphat plus beta-Tricalciumphosphat; Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6024 als Hauptphase besteht.
3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material alpha-Tricalciumphosphat ist.
4. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material ein Gemisch von alpha-Tricalciumphosphat und beta-Tricalciumphosphat ist, vorzugsweise im Verhältnis von 5:1 bis 1:5.
5. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6O24 enthält.
6. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material in einer Menge von 30 bis 70 Masseanteile in % und das Polyurethan in einer Menge von 70 bis 30 Masseanteile in % vorhanden ist.
7. Formkörper nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 20% der beabsichtigten Hartgewebe-Kontaktoberfläche freigelegt ist.
8. Formkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um rotationssymmetrische Formkörper, vorzugsweise Schrauben, Unterlegscheiben, Zahnwurzelimplantate handelt.
9. Formkörper nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um individuell geformte Körper, vorzugsweise Schädelkalotten, Kinnprofilplastiken oder flächig gebogene Formkörper handelt.
10. Formkörper nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Glastemperatur des Polyurethans oberhalb 37°C liegt.
11. Formkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material als Nebenphase Apatit und/oder Tetracalciumphosphat enthält.
12. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern für den Kontakt mit Hartgewebe, bestehend aus einem Komposit aus einem vernetzten biokompatiblen Polyurethan und einem bioaktiven keramischen Material, gekennzeichnet durch Vermengen eines keramischen Materials der Gruppe:
- alpha-Tricalciumphosphat
- alpha-Tricalciumphosphat und beta-Tricalciumphosphat
- Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6O24
- Apatit und Mischkristalle der Reihe beta-Tricalciumphosphat-Ca7Mg2P6O24
das in einer Korngröße zwischen 40 und 500 Mikrometer vorliegt, mit der Isocyanatkomponente des Polyurethans, Homogenisieren und Entgasen der das keramische Material enthaltenden Isocyanatkomponente, In-Kontakt-bringen der Isocyanatkomponente mit der Polyolkomponente des Polyurethans, Aushärten des Komposits in einer Form in bekannter Weise, Freilegen der bioaktiven keramischen Phase zur beabsichtigten Hartgewebe-Kontaktoberfläche durch ein oder mehrere bekannte Bearbeitungsverfahren und gegebenenfalls Reinigen und/oder Sterilisieren des Formkörpers.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des keramischen Materials im Bereich von 63 bis 150 Mikrometer liegt.
14. Verfahrennach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material nach der Zerkleinerung einer hydrolytischen Oberflächenbehandlung durch eine Säure unterzogen wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material mit 5- bis 40%iger Phosphorsäure über 5 bis 60 Minuten behandelt und anschließend bei 473 bis 1 073K getempert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung des geformten Polyurethans spanend erfolgt und anschließend eine Reinigung durch Ultraschall durchgeführt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente eine Funktionalität zwischen etwa 2,1 und etwa 4,0 aufweist, vorzugsweise zwischen etwa 2,7 und etwa 3,6.
18. Verfahren nach Anspruch 12 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyolkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die ausTrimethylolpropan, Neopentylglykol, Hexandiol-1,6, Butandiol-1.4, Polytetrahydrofuran und Monorizinoleate davon besteht.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxyläquivalentgewicht der Polyolkomponente zwischen etwa 40g und etwa 300g Komponente pro Mol OH eingestellt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aushärtung des Komposits in der Form bei einer Temperatur von etwa 40 bis 800C erfolgt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32017388A DD295827A5 (de) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32017388A DD295827A5 (de) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD295827A5 true DD295827A5 (de) | 1991-11-14 |
Family
ID=5602719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD32017388A DD295827A5 (de) | 1988-09-27 | 1988-09-27 | Formkoerper fuer den kontakt mit hartgewebe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD295827A5 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
1988
- 1988-09-27 DD DD32017388A patent/DD295827A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|---|
| DE69636989T2 (de) | Bioaktive lasttragende zusammensetzungen zum knochenverbund | |
| EP0331071B1 (de) | Formkörper aus verformbarem Knochenersatzmaterial | |
| EP0428554B1 (de) | Neue werkstoffe für den knochenersatz und knochen- bzw. prothesenverbund | |
| EP0193588B1 (de) | Carbonatapatit enthaltendes mittel und die verwendung von carbonatapatit für implantate | |
| DE69114931T2 (de) | Biomedizinische Adhäsivmasse. | |
| EP0386525B1 (de) | Knochenersatzteil aus Glasionomerzement | |
| EP1064032A2 (de) | Stoffzusammensetzung zur gewebebildung | |
| EP2094323B1 (de) | Behandlung von osteoporose | |
| DE10332086A1 (de) | Ca0-Si02-basiertes bioaktives Glas und gesintertes Calciumphosphat-Glas | |
| DE2620890C3 (de) | Plastische Masse auf der Basis von gesinterten Calciumphosphaten für implantierbare Knochenersatz-, Knochenverbund- oder Prothesenverankerungswerkstoffe | |
| WO2002102431A1 (de) | Oberflächenbehandeltes metallisches implantat und strahlgut | |
| EP0414252B1 (de) | Offenporige Formkörper, ihre Herstellung und ihre Verwendung | |
| DE19853832A1 (de) | Polyalkensäuren enthaltende Calcium-Phosphatzemente | |
| DE10066312B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Füllmaterials und temporärer Knochendefektfüller | |
| DD301764A7 (de) | Gelenkendoprothese mit Al tief 2 O tief 3-Keramikkopf und einerKompositpfanne und Verfahren zur Herstellung | |
| DE68915229T2 (de) | Prothesen mit knochenbindenden Eigenschaften. | |
| EP1879631B1 (de) | Bioaktiver knochenzement und verfahren zu seiner herstellung | |
| EP1413320B1 (de) | Pulvergemisch für resorbierbare Calciumphosphat-Biozemente | |
| EP0531487B1 (de) | Verwendung einer mischung für die herstellung von medizinischen implantaten | |
| DE19813614A1 (de) | Bio-Zemente mit verbesserten Eigenschaften | |
| EP1413321B1 (de) | Phosphathaltiger Knochenersatzwerkstoff mit kristallinen und röntgenamorphen Phasen | |
| EP1413322B1 (de) | Phosphathaltiger Knochenersatzwerkstoff mit kristallinen und röntgenamorphen Phasen | |
| DD268130A3 (de) | Verwendung einer bioaktiven Polymer-Mineral-Mischung | |
| DD268114A3 (de) | Verfahren zur Herstellung von bioaktiven Implantatmaterialien | |
| DE3305572C2 (de) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A5 | Published as prov. exclusive patent | ||
| 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) | ||
| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee | ||
| 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) | ||
| WVSA | Restitution into prior status due to demand | ||
| ASS | Change of applicant or owner |
Owner name: ESKA IMPLANTS GMBH & CO., LUEBECK Effective date: 19980611 |
|
| IF04 | In force in the year 2004 |
Expiry date: 20080928 |