ITMS970006U1 - Impianto endosseo in nuovo materiale ceramico - Google Patents

Description

Descrizione gi? depositata con integrazione delle postille, Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "Impianto endosseo in nuovo materiale ceramico"

OBBIETTIVI DELL INVENZIONE

Realizzazione di un impianto osseo composto da nuovi materiali ceramici in fibra vetrosa o cristallina e compositi, per il conseguimento dei seguenti obbiettivi: a) raggiungimento della biointegrazione, attraverso l'uso di materiali "bioattivi".

b) aumento-della resistenza alla trazione, alla flessione, al modulo dell'elasticit?' e alla tensione di rottura, tramite l'impiego dei suddetti materiali che hanno caratteristiche meccaniche equivalenti a quelle dei metalli .

STATO ATTUALE DELLA TECNICA

Il legame che i materiali bioattivi", come le ceramiche, stabiliscono con l'osso ? detto "biointegrato". E' caratterizzato, da una connessione strutturale con il tessuto osseo, attraverso un legame chimico; inoltre sono m grado di integrarsi in tempi relativamente piu1 brevi rispetto al titanio. Accanto ai grossi successi che gli impianti interamente costituiti da ceramica, hanno raggiunto, es. gli impianti in frialite tipo Monaco o tipo Tubingen, si sono avuti grossi inconvenienti, per i quali sono stati abbandonati. Infatti talvolta la resistenza di legame, pu?' essere superiore alla elasticit?' della ceramica stessa, con conseguente frattura dell'impianto, cio? sono estremamente resistenti alla compressione ma sono fragili.

Per sfruttare le caratteristiche "bioattive" delle ceramiche, mantenendo una elevata flessibilit?1, si ? allora ricorsi ad un rivestimento, per gli impianti in titanio, o nelle sue leghe, con idrossiapatite (fosfato di calcio) che va quindi in intimo contatto con l'osso, essendo essa stessa una sua costituente . Le ceramiche di fosfato di calcio, vengono prodotte in polveri chimiche di base, sciolte in soluzione acquosa. Successivamente l'impasto ottenuto viene compattato ad alta pressione, e poi sinterizzato a temperature variabili da 1000-1300 gradi centigradi. La sinterizzazione consiste in un processo di riscaldamento della polvere, con solidificazione, ma non si raggiungono le temperature di fusione. Rimane la superfice porosa, con una resistenza inferiore a quella che si sarebbe ottenuta con la fusione stessa. La tecnica di rivestimento piu' utilizzata ? il plasma spray, e la riuscita finale ? determinata da un elevato numero di variabili: il tipo di HA, la sua provenienza, il tipo di titanio su cui viene depositata, la temperatura, il tipo di ambiente,ecc . In questo processo l'aumento della temperatura, provoca la fusione dello strato esterno delle particelle di HA che durante il raffreddamento possono subire un cambiamento di fase con formazione di TCP e di fosfati di calcio amorfi. Tale fenomeno riduce la cristallinita ' dell'HA, fatto questo che sembra determinare il grado di riassorbibilita' del rivestimento, e quindi il suo destino nel tempo. Si ritiene che un maggior grado di cristallinita' determini una minore solubilit?<1 >. Le HA in commercio presentano un grado di cristallinita' variabile tra il 5% e il 60-70%. Ci?' determina una serie di problemi; innanzitutto, ? tecnologicamente impegnativo, evitare il distacco dell'idrossiapatite dal titanio, che determinerebbe, uno strato ceramico perfettamente "biointegrato", e un impianto staccato dall'osso. Altro inconveniente ? che 1'idrossiapatite perimplantare viene talvolta riassorbita dall'osso, scoprendo il titanio sottostante. Si ritiene che maggiore ? il grado di cristallinita' minore sia la solubilit?' nell'osso.

Inoltre, in caso di periimplantite, attualmente ? richiesta l'asportazione dello strato rugoso di idrossiapatite, per allontanare meccanicamente la zona infetta. Dato che il titanio ossida solamente negli strati piu' superficiali, si viene ad avere, uno strato di metallo non ossidato, che ha una maggiore possibilit?' di indurre reazioni infiammatorie. Le ceramiche sono invece caratterizzate da una ossidazione in toto, che gli conferisce una maggiore inerzia chimica.

Per tutta questa serie di motivi, gli impianti attualmente piu' usati, sono quelli in titanio, lucido, sabbiato, o rivestito di polvere di titanio (titanio plasma spray), che inducono una osteogenesi di contatto, la cosidetta "osteointegrazione" . Con questo termine si intende, "l'unione strutturale e funzionale diretta tra l'osso vitale e la superfice di un impianto sottoposto a carico", senza interposizione di tessuto connettivale. Il contatto avviene in una certa percentuale di superfice, mentre la restante parte entra in contatto con le lacune midollari dell'osso stesso. La percentuale di contatto ? in funzione del tempo di permanenza nei tessuti, del tipo di osso in cui ? avvenuto l'impianto e del tipo di carico funzionale. Una vite in titanio filettata, dopo un periodo di guarigione precarico di circa sei mesi, raggiunge una percentuale di contatto di circa il 40-50%, mentre dopo alcuni anni di carico funzionale, pu?' raggiungere anche 1'80-90% Nonostante la stretta connessione con l'osso, non ci sono legami chimici, e in assenza di connessioni micro o macromeccaniche, il materiale non offre nessuna resistenza alle forze di trazione, per questo sono detti "bioinerti". Ovviamente il materiale piu' usato ? il titanio che pu?' essere: puro, o in lega, con il 6% di Al e il 4% di Va (Ti6Al4Va) ; altro metallo di questa classe ? il vanadio. Il vetrocarbonio e alcune ceramiche come l'allumina, sono bioinerti finche rimangono senza carico protesico, poi tra osso e impianto, si viene ad interporre uno strato di tessuto fibroso.

Per completezza esistono ancora dei materiali definiti "biotollerati", che vengono rivestiti da uno strato di connettivo perimplantare anche quando vengono impiantati in condizioni ideali. Fra questi si annoverano i materiali sintetici, i cementi ossei come il polimetilmetacrilato, le leghe acciaiose.

DESCRIZIONE DELL INVENZIONE

L 'invenzione consiste nell'utilizzo, per 1 'impianto endosseo, di nuovi materiali ceramici che uniscono elevate caratteristiche di biocompatibilit? ad elevate caratteristiche meccaniche, paragonabili a quelle dei metalli. Si tratta, in sostanza, di superare gli inconvenienti principali delle ceramiche che si ? tentato di utilizzare in queste applicazioni: la fragilit?, la scarsa resistenza a trazione e alla flessione.

I materiali ceramici individuati di possibile utilizzo' sono:

1) in fibra, semplice o composta,suddivisibili in:

- fibre amorfe o vetrose,-- fibre policristalline;

fibre monocristalline o whiskers .

2) compositi, composti da una massa di fondo, la matrice, e da fibre, le stesse di cui al punto precedente.

L'impianto ? cos? composto: fixture ossea, di forma esterna qualsiasi e interna ad accoppiamento di tipo maschiofemmina cilindrico a sezione poligonale, a incastro. Un altro tipo di accoppiamento pu? essere di tipo maschio femmina cilindrico, con una posizione di stop {ad esempio a baionetta) . Questo tipo di accoppiamento impedisce movimenti rotazionali e garantisce la ri tenzione della sovrastruttura .

L'impianto cos? realizzato possiede intrinsecamente caratteristiche di intrusione di gran lunga inferiori a quelle di un dente naturale (circa un decimo). Per compensare questa differenza si utilizza l'interposizione di un ammortizzatore in materiale qualsiasi con caratteristiche elastiche, tra fixture e sovrastruttura di spessore tale da consentire il raggiungimento di un'intrusione paragonabile a quella del dente naturale.

Claims (2)

1. RIVENDICAZIONI Si rivendica: 1) l'utilizzo dei seguenti nuovi materiali ceramici: a) materiali ceramici in fibra, semplice o composta, suddivisibili in: - fibre amorfe o vetrose; - fibre policristalline; - fibre monocristalline o whiskers . b) materiali ceramici compositi , composti da una massa di fondo, la matrice, e da fibre, le stesse di cui al punto precedente . 1.1) in implantologia endossea,-1.2) in protesi removibili (scheletrati, etc...); 1.3) in protesi fisse con o senza l'utilizzo sovrapposto di ceramiche di tipo tradizionale.
2. 2) L'impianto composto da: fixture ossea, di forma esterna qualsiasi e interna ad accoppiamento di tipo maschiofemmina cilindrico a sezione poligonale, a incastro, o di tipo maschio femmina cilindrico con una posizione di stop {ad esempio a baionetta), con l'interposizione di un ammortizzatore in materiale qualsiasi con caratteristiche elastiche, tra fixture e sovrastruttura, di spessore tale da consentire il raggiungimento di un'intrusione