[go: up one dir, main page]

DE19755334A1 - Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil - Google Patents

Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil

Info

Publication number
DE19755334A1
DE19755334A1 DE1997155334 DE19755334A DE19755334A1 DE 19755334 A1 DE19755334 A1 DE 19755334A1 DE 1997155334 DE1997155334 DE 1997155334 DE 19755334 A DE19755334 A DE 19755334A DE 19755334 A1 DE19755334 A1 DE 19755334A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
poly
mol
outer layer
prosthesis part
prosthesis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE1997155334
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelm Dr Aicher
Kurt E Prof Dr Geckeler
Wolfgang Prof Dr M Kuesswetter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Eberhard Karls Universitaet Tuebingen
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE1997155334 priority Critical patent/DE19755334A1/de
Priority to EP98965830A priority patent/EP1039939A2/de
Priority to PCT/EP1998/008184 priority patent/WO1999030672A2/de
Publication of DE19755334A1 publication Critical patent/DE19755334A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28Materials for coating prostheses
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28Materials for coating prostheses
    • A61L27/34Macromolecular materials

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsmaterial für Pro­ thesen sowie ein hiermit beschichtetes Prothesenteil.
Bei Endoprothesen unterscheidet man grob zwischen zemen­ tierten Prothesen und zementfrei implantierten Prothesen. Bei den zementierten Prothesen wird ein Prothesenabschnitt unter Verwendung einer Zementschicht fest mit der Wand einer in einem Knochen erzeugten Kavität verbunden. Bei zementfrei implantierten Prothesen wächst Knochenmate­ rial gegen die Oberfläche der Prothese. Die Prothesen sind im Hinblick auf hohe mechanische Belastbarkeit aus einem Metall, in der Regel Titan, hergestellt.
Osteogene Zellen des Knochenmateriales haften jedoch weniger gut an Metalloberflächen. Es wurde daher schon vorgeschlagen, die Oberfläche von aus Metall hergestellten Prothesen oder Implantaten einer Außenschicht aus Hydro­ xylapatit zu versehen. Hydroxylapatit ist ein dem Knochen­ material verwandtes anorganisches Material, welches die Einwachskinetik des Implantats günstig beeinflußt. Durch rasches Anwachsen osteogener Zellen an der beschichteten Prothesenoberfläche wird die Mobilisierung von Patienten nach Operationen beschleunigt.
Mit Hydroxylapatit beschichtete Prothesen haben jedoch den Nachteil, daß zwischen der mineralischen Außenschicht und dem metallischen Grundkörper der Prothese Risse oder flächige Ablösungen auftreten können. Hierdurch wird die Festigkeit der entsprechenden Implantate im Knochen negativ beeinflußt.
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Beschichtungs­ material für Prothesen angegeben werden, welche einer­ seits einen festen Verbund mit einer Prothesenober­ fläche eingeht, andererseits ein rasches Anwachsen osteo­ gener Zellen gewährleistet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch ein Be­ schichtungsmaterial gemäß Anspruch 1.
Es wurde überraschend herausgefunden, daß spezielle orga­ nische Polymere, die ein gutes Haftvermögen auf metalli­ schen Oberflächen oder den Oberflächen von keramischen Materialien oder Kunststoffverbundmaterialien aufweisen, auch ein gutes Anwachsen von osteogenen Zellen ermöglichen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.
Die Weiterbildungen der Erfindung gemäß den Ansprüchen 4 bis 7 sind im Hinblick darauf von Vorteil, an der un­ mittelbaren Grenzfläche zum heranwachsenden Knochenmate­ rial eine gewebefreundliche Oberfläche zu haben.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er­ läutert. In dieser zeigen:
Fig. 1 eine seitliche Ansicht einer Oberschenkel-Schaft­ prothese; und
Fig. 2 einen transversalen Schnitt durch den Schaft­ abschnitt der in Fig. 1 gezeigten Prothese nach Einführen bzw. Einwachsen in einen Ober­ schenkelknochen in vergrößertem Maßstabe.
In Fig. 1 ist mit 10 insgesamt eine Oberschenkel-Schaft­ prothese bezeichnet. Sie besteht aus einem aus Metall gegossenen Prothesenteil 12, welches beim dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen rechteckigen trans­ versalen Querschnitt aufweist, sichelähnlich gebogen ist und sich zum freien Ende hin verjüngt. Das Prothesenteil 12 trägt über einen angeformten Zapfen 14 eine aus Keramik gefertigte Gelenkkugel 16 mit polierter Oberfläche.
Das Prothesenteil 12 besteht, wie in der Ausschnittver­ größerung dargestellt, aus einem aus Titan gegossenen Prothesengrundteil 18, auf welches eine Außenschicht 20 aus einem Kunststoffmaterial aufgebracht ist.
Die Außenschicht 20 ist in der Nachbarschaft ihrer Ober­ fläche durch eine TCPL-Behandlung (tissue culture plasma-Be­ handlung; Niederdruckplasmabehandlung) behandelt worden. Durch diese Behandlung erhält die Oberfläche Modifikationen und reaktive Zentren sowie biokompatibles Verhalten. Dieser Teilbereich der Außenschicht 20 ist in der Zeichnung als getrennte Zwischenschicht 22 wiedergegeben.
Auf der Zwischenschicht 22 ist eine Oberflächenschicht 24 aufgebracht, die ebenfalls aus einem Kunststoffmaterial besteht. Die Oberflächenschicht 24 hat ihrerseits durch eine weitere TCPL-Behandlung eine Randschicht 26 erhalten, die ähnliche physikalische Eigenschaften aufweist wie die Zwischenschicht 22.
Als Materialien für die Außenschicht 20 kommen in Betracht:
Epoxidharze, Epoxidharze, die mit 0,1 bis 1,0 mol/mol Acetethylamin (AEM) modifiziert sind, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 mol/mol AEM, nochmals vorzugsweise etwa 0,5 mol/mol AEM enthalten; Epoxidharze, die mit Chromschwefelsäure (CrSS) modifiziert wurden; Glutardialdehyd (GDA); Poly- (vinyl)acetate (PVAC), Poly(acrylnitril)e (PAN); Poly- (hydroxybutyrat)e (PHB); Polycarbonate (PA); Poly(oxy­ methylen) (POM); Poly(acrylat)e (PA); Poly(vinylchlorid)e (PVC); Poly(ethylen)e (PE); Acetylcellulosen; Nitrocellu­ losen; Polyethylenglykol-400-Diacryl (PEG4-D); Poly(methyl­ methacrylat)e (PMMA); Poly(vinylpyrolidon) (PVP).
Als Material für die Oberflächenschicht 24 eignen sich zu­ nächst die schon im Zusammenhang mit der Außenschicht 20 aufgeführten Materialien (als dünnere Schicht aufge­ bracht), darüber hinaus ferner folgende besonders gewebe­ freundliche, insbesondere knochenfreundliche, Materialien: Hydroxylapatit; Eiweiße, insbesondere Albumin, Trypsin, Pepsin, Collagen.
Vorzugsweise ist die freie Oberfläche der Außenschicht 20 (und ggf. der Oberflächenschicht 24) durch eine TCPL-Handlung modifiziert. Diese besteht darin, daß man die Oberfläche einer Plasmabehandlung unterzieht, wobei das Plasma mit z. B. 20-50% Sauerstoff angereichert ist.
Fig. 2 zeigt in der rechten Hälfte das Prothesenteil 12 unmittelbar nach dem Einsetzen in eine in der Spongiosa 28 eines Oberschenkelknochen 30 erzeugten Kavität 32. Die linke Hälfte von Fig. 2 zeigt die Verhältnisse nach dem Einwachsen des Prothesenteiles 12: Die zuvor zwischen der Wand der Kavität 32 und der Außenfläche des Prothesenteiles 12 liegenden Zwischenräume sind mit nachgewachsenem Spongiosagewebe 34 ausgefüllt (dichter gepünktelt dargestellt). Dieses haftet fest an der Ober­ fläche des Prothesenteiles, so daß das Prothesenteil fest mit dem Oberschenkelknochen 30 verbunden ist.
Eine in vitro-Prüfung der verschiedenen o.g. organischen Polymere auf ihre Biokompatibilität mit Knochenzellen wurde wie folgt durchgeführt:
Normale Zellkultur- Petrischalen (oberflächenbehandelte Formteile aus Polystyrol (PS)) wurden auf der Innenseite mit dem zu prüfenden Polymer bzw. den zu prüfenden Poly­ meren (Außenschicht 20 und Oberflächenschicht 24) beschich­ tet. Die Schichtoberfläche wurden dabei jeweils der oben beschriebene sekundären Behandlung (z. B. Plasma, Säure) unterworfen.
Die so präparierten Schalen wurden zusätzlich UV-steri­ lisiert und mit Osteosarkom-Zellen SAOS-2 angeimpft. Die Zellen wurden in normalem Vollmedium, angereichert mit Serum (20% FCS in Dubl. mod. ess. Medium (DMEM)) mit Antibiotika und Vitaminzusätzen für 7 Tage bei 37°C und 5% CO2 inkubiert. Die Vitalität der Zellen nach Inku­ bation wurde im MTT-Assay (Formazanbildung) gemessen. Beim MTT-Assay wird die Anzahl der Zellen über das von den Mitochondrien erzeugte Stoffwechselenzym Dehydroge­ nase gemessen. Dieses katalysiert mit einem im Assay enthaltenen Teststoff derart, daß ein Farbumschlag erhalten wird. Dessen Intensität ist ein Maß für die Vitalität der Zellen und indirekt für die Anzahl der Zellen.
Das höchste Zellwachstum erhält man auf einer TCPL-be­ handelten reinen Polystyrol-Schicht. Bezogen auf dieses Material ist in der nachstehenden Tabelle das mit anderen Materialien erhaltene Zellwachstum aufgeführt:
Tabelle
Relatives Zellwachstum von SAOS-2 Osteosarkom-Zellen auf verschiedenen Kunststoffschichten
Aus obiger Tabelle ist gut ersichtlich, daß die Plasma­ behandlung von Oberflächen, an welchen sich Zellen an­ siedeln sollen, das Zellwachstum deutlich fördert (Ver­ gleich von unbehandeltem und behandeltem Polystyrol).
Diese physikalische Oberflächenmodifikation kann z. T. dadurch ersetzt werden, daß man moderat polare Kunststoffe verwendet. Auch solche können noch ein Zellwachstum von 80% derjenigen des plasmabehandelten Polystyrols errei­ chen, womit diese Kunststoff um rund 30% über unbehan­ deltem Polystyrol liegen.

Claims (8)

1. Beschichtungsmaterial für Prothesen, insbesondere aus Ti, Keramikmaterial oder Faser/Kunststoff-Verbund­ material gefertigte Prothesen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus der nachfolgenden Gruppe von Materialien aus­ gewählt ist: Epoxidharze, mit Acetethylamin oder CrSS modifizierte Epoxidharze; Glutardialdehyd; Poly(vinylace­ tat); Poly(acrylnitril)e; Poly(hydroxybutyrat)e; Poly- (acrylat)e; Poly(oxymethylen)e; Poly(styrol)e; Poly(methy­ len)e; Poly(ethylen)e; Paraffine; Poly(methylmetacrylat)e; Acetylcellulosen; Nitrocellulosen; Poly(vinylpyrrolidon).
2. Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial ein Epoxid­ harz ist, welches mit 0,1 bis 1,0 mol/mol, vorzugsweise 0,3 bis 0,8 mol/mol, nochmals vorzugsweise etwa 0,5 mol/mol Acetethylamingruppen modifiziert ist.
3. Prothesenteil mit einem zumindest an seiner Oberfläche aus Metall, vorzugsweise Titan, oder einem Keramik­ material oder einem Faser/Kunststoff-Verbundmaterial bestehenden Prothesengrundkörper (18) und einer von diesem getragenen Außenschicht (20), dadurch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (20) aus einem Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2 besteht.
4. Prothesenteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Oberfläche der Außenschicht (20) durch eine Plasmaentladung behandelt ist.
5. Prothesenteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsplasma Sauerstoff enthält.
6. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Außen­ schicht (20) mit Mikrowellen behandelt ist.
7. Prothesenteil nach einem der Ansprüche 3 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Außenschicht (20) eine Oberflächenschicht (24) aus einem Material trägt, welches aus der nachstehenden Gruppe ausgewählt ist: ein Material, aus welchem auch die Außenschicht (20) bestehen kann; Hydro­ xylapatit; Eiweiße, insbesondere Albumin, Trypsin, Pepsin, Collagen.
8. Prothesenteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die freie Oberfläche der Oberflächenschicht (24) durch Plasmaentladung behandelt ist.
DE1997155334 1997-12-15 1997-12-15 Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil Withdrawn DE19755334A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997155334 DE19755334A1 (de) 1997-12-15 1997-12-15 Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil
EP98965830A EP1039939A2 (de) 1997-12-15 1998-12-14 Beschichtungsmaterial für prothesen und prothesenteil
PCT/EP1998/008184 WO1999030672A2 (de) 1997-12-15 1998-12-14 Beschichtungsmaterial für prothesen und prothesenteil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1997155334 DE19755334A1 (de) 1997-12-15 1997-12-15 Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE19755334A1 true DE19755334A1 (de) 1999-06-24

Family

ID=7851734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1997155334 Withdrawn DE19755334A1 (de) 1997-12-15 1997-12-15 Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1039939A2 (de)
DE (1) DE19755334A1 (de)
WO (1) WO1999030672A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103720A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Dsm Ip Assets B.V. Coating on metal

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001045595A2 (en) * 1999-12-17 2001-06-28 Cartificial A/S A prosthetic device
DE10029520A1 (de) 2000-06-21 2002-01-17 Merck Patent Gmbh Beschichtung für metallische Implantatmaterialien
EP3197964B1 (de) 2014-09-26 2020-01-15 DSM IP Assets B.V. Medizinische beschichtungszusammensetzung

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3314420A (en) * 1961-10-23 1967-04-18 Haeger Potteries Inc Prosthetic parts and methods of making the same
US4795475A (en) * 1985-08-09 1989-01-03 Walker Michael M Prosthesis utilizing salt-forming oxyacids for bone fixation
JPS63502405A (ja) * 1986-02-17 1988-09-14 コモンウェルス・サイエンティフィック・アンド・インダストリアル・リサ−チ・オ−ガニゼ−ション 移植可能な物質
US5079600A (en) * 1987-03-06 1992-01-07 Schnur Joel M High resolution patterning on solid substrates
US4927676A (en) * 1988-07-01 1990-05-22 Becton, Dickinson And Company Method for rapid adherence of endothelial cells onto a surface and surfaces prepared thereby
JPH0549689A (ja) * 1991-08-20 1993-03-02 Sony Corp 細胞接着性材料およびその製造方法
EP0741585A1 (de) * 1994-01-21 1996-11-13 Brown University Research Foundation Bioverträgliche implantate

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009103720A1 (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Dsm Ip Assets B.V. Coating on metal

Also Published As

Publication number Publication date
EP1039939A2 (de) 2000-10-04
WO1999030672A8 (de) 1999-07-29
WO1999030672A2 (de) 1999-06-24
WO1999030672A3 (de) 1999-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3627316C2 (de) Collagenimplantate, Verfahren zu ihrer Herstellung und Verwendung
DE3526335C2 (de)
DE60028070T2 (de) Transplantatmaterial und ein herstellungsverfahren dafür
DE69230499T2 (de) Die Verwendung von monomerem/polymerem Material zur Herstellung einer härtbaren Zusammensetzung für die Reparatur von Knorpeln
AT399096B (de) Element zur implantation in knochengewebe
DE2827529C2 (de) Implantierbarer Knochenersatzwerkstoff bestehend aus einem Metallkern und aus bioaktiven, gesinterten Calciumphosphat-Keramik-Partikeln und ein Verfahren zu seiner Herstellung
DE2816072C2 (de) Knochen-Implantat und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69527957T2 (de) Biomaterial und implantat zur reparatur und ersatz von knochen
DE3542535C2 (de)
DE3024373A1 (de) Prothetische vorrichtung bzw. prothetisches teil
DE2733394B2 (de) Kunstzahn mit implantierbarer Zahnwurzel
DE4020598A1 (de) Implantatprothese und verfahren zum herstellen derselben
EP0222853A1 (de) Implantatkörper mit beschichtung.
DE3425002A1 (de) Implantierbare prothese
WO2002060356A1 (de) Knochenimplantat, insbesondere zwischenwirbelimplantat
WO2004054464A2 (de) Abutment für ein zahnimplantat, zahnimplantat mit einem solchen abutment sowie verfahren zum herstellen von zahnersatz unter verwendung des zahnimplantats
EP3007739B1 (de) Herstellung von halbzeugen für implantate auf basis von kunststoff
DE19706667A1 (de) Knochenersatzmaterial mit einer Oberflächenbelegung mit Peptiden mit RGD-Aminosäuresequenz
DE102006053260A1 (de) Implantat zur Verankerung von Zahnersatz
DE3316801A1 (de) Halbimplantat
DE69227762T2 (de) Prothese mit biologisch inerter verschleissfester Oberfläche
DE19755334A1 (de) Beschichtungsmaterial für Prothesen und hiermit beschichtetes Prothesenteil
DE102005052354A1 (de) Offenporige biokompatible Oberflächenschicht für ein Implantat sowie Verfahren zur Herstellung und Verwendung
EP0024008A1 (de) Zahnimplantat
DE10358680A1 (de) Abutment für ein Zahnimplantat, Zahnimplantat mit einem solchen Abutment sowie Verfahren zum Herstellen von Zahnersatz unter Verwendung des Zahnimplantats

Legal Events

Date Code Title Description
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: EBERHARD-KARLS-UNIVERSITAET TUEBINGEN UNIVERSITAET

8181 Inventor (new situation)

Free format text: AICHER, WILHELM, DR., 72076 TUEBINGEN, DE GECKELER, KURT E. PROF.DR., 72076 TUEBINGEN, DE KUESSWETTER, WOLFGANG, PROF.DR.MED., 72076 TUEBINGEN, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee