DE19836985A1

DE19836985A1 - Implantat

Info

Publication number: DE19836985A1
Application number: DE19836985A
Authority: DE
Inventors: Gerolf Gehl
Original assignee: Augmentec AG
Current assignee: Augmentec AG
Priority date: 1998-08-14
Filing date: 1998-08-14
Publication date: 2000-02-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Implantat, insbesondere Brustimplantat, das aus einem körperverträglichen Material mit einer Porenstruktur besteht. Das körperverträgliche Material ist vorzugsweise resorbierbar ausgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Implantat, das insbesondere als Brustimplantat verwandt werden kann.

In der Chirurgie sind Implantate wie Epithesen zum Ausgleich von angebore nen oder erworbenen Körperdefekten seit langem bekannt und vielfach beschrieben. Epithesen sind individuell modellierte Organersatzstücke aus Werkstoffen, die insbesondere zur Verdeckung von Gesichtsdefekten ein schließlich der Ohren, aber auch zur Anwendung unter funktionellen Ge sichtspunkten in der Prothetik eingesetzt werden. Implantate sind natürliche oder künstliche, in der Regel dauerhafte Formteile, die als plastischer Ersatz oder zur mechanischen Verstärkung in den Körper eingebracht werden, z. B. Augenbulbus-Epithesen.

Implantate und Epithesen werden vielfach eingesetzt, um die Folgen von Unfällen oder chirurgischen Eingriffen zu verdecken und eine natürliche Kör pererscheinung vorzuspiegeln. Ein häufiger Einsatzzweck ist die Nachbildung oder Vergrößerung der weiblichen Brust, beispielsweise zum Ausgleich natürlicher Defekte oder Unzulänglichkeiten oder nach deren chirurgischer Entfernung, bedingt durch bösartige Tumore. Weitere Einsatzgebiete sind der Ausgleich angeborener, verletzungs- oder operationsbedingter Defekte im Kopfbereich.

Bekannt geworden sind in der kosmetischen Brustchirurgie insbesondere Implantate in Form von silikongefüllten Kissen. Implantate zum Ersatz oder zur Stabilisierung von Knochen oder Knochenteilen werden vielfach einge setzt.

Im Bereich der Übergangsformen von Epithesen zu Implantaten geht es viel fach um die Abdeckung einer defekten Körperoberfläche gegen uner wünschte äußere Einflüsse, also auch beispielsweise zur Unterstützung der Wundheilung und zur Verbesserung der Hygiene. In diesem Bereich stellen Epithesen aber eine nicht immer optimale Lösung der bestehenden Probleme dar. Ein grundsätzlicher Nachteil von Epithesen ist, daß sie nur geeignet sind, ein Körperdefekt optisch auszugleichen, immer jedoch einen Fremdkör per darstellen.

Unter diesen Gesichtspunkten wären Lösungen wünschenswert, die geeig net sind, die nach einer Operation oder Verwundung zurückbleibende Wunde zu schließen oder Körperhöhlung auszufüllen, und die gleichzeitig die Inva sion von körpereigenem Gewebe ermöglichen. Auf diese Art und Weise könnte eine vollständige Integration eines Implantats in den Körper erreicht werden. Im Idealfall wäre so eine Neuformung der Körperkonturen über eine Modellform möglich.

Ferner wäre es wünschenswert, über Implantate zu verfügen, die so gestal tet, behandelt und strukturiert sind, daß sie das Einwachsen von körperei genem Gewebe in das Innere fördern. Insbesondere im Bereich der kos metischen Brustchirurgie wäre es ferner wünschenswert, wenn ein die Brust nachbildendes Implantat während und/oder nach der Invasion körpereigenen Gewebes vom Körper langsam resorbiert wird, so daß sein Platz vollständig von Körpergewebe eingenommen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Implantat bereitzustellen, das die oben geschilderten Nachteile herkömmlicher Epithesen und Implantate vermeidet, dennoch in medizinischer Hinsicht unbedenklich und zudem ge webefreundlich ist. Das Implantat soll über seine Funktionsdauer formstabil bleiben und so strukturiert sein, daß eine Invasion körpereigenen Gewebes stattfinden kann und eine zumindest teilweise Resorption möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Implantat gelöst, das aus einem körperver träglichen, vom Körper resorbierbaren, keramischen Material mit einer Porenstruktur besteht.

Das Implantat besteht aus einem körperverträglichen Material. Körperver träglich bedeutet insbesondere auch gewebeverträglich in dem Sinne, daß eine Invasion von körpereigenem Gewebe in das Implantat stattfinden kann. Das Material soll vor allem das Einbluten bzw. die Ausbildung von Blutgefä ßen fördern, eine der Voraussetzungen für die Resorbierbarkeit durch den Körper, wie für die Invasion körpereigenen Gewebes.

Unter Porenstruktur wird eine jede schwamm-, schaum- oder wabenartige Struktur verstanden, d. h. eine jede Struktur, die mit unregelmäßig oder regelmäßig geformten Hohlräumen ausgestattet ist. Auf diese Art und Weise wird nicht nur das Gewicht des Implantats niedrig gehalten, sondern auch das Einbluten und die Invasion von körpereigenem Gewebe erleichtert. Das Material des Implantats kann, je nach gewünschtem Zweck, aus mehr oder weniger festen Materialien bestehen. So ist es beispielsweise zur Nachbildung von Nasen, Augen, Ohren und Ohrenteilen zweckmäßig, ein festeres Material einzusetzen, das beispielsweise aus Hydroxylapatit beste hen kann. Je nach Einsatzzweck kann der Einsatz eines resorptionsbestän digeren Materials oder eines im Körper schneller resorbierbaren Materials zweckmäßig sein. Insbesondere bei Brustimplantaten ist es vorteilhaft, ein im Körper resorbierbares Material einzusetzen, so daß eine allmähliche voll ständige Verdrängung stattfinden kann.

Bevorzugtes Material für das erfindungsgemäße Implantat ist Glaskeramik. Calciumphosphatkeramik, insbesondere Tricalciumphosphat und Hydroxylapatit, die alle über die notwendige Poren- oder Schwammstruktur verfügen und damit das Einwachsen von körpereigenem Gewebe ermögli chen, kommen ebenfalls in Frage. Spongiöser resorbierbar Hydroxylapatit ist von der Fa. Triatec in Mannheim/Deutschland erhältlich.

Insbesondere Gips hat den Vorteil, daß es in der Anfangsphase, d. h. nach der Implantation, ein festes porenförmiges Stützskelett ausbildet, das über längere Zeit stabil bleibt. Nach erfolgter Invasion des körpereigenen Gewe bes und Ein- und Durchblutung kommt es zu einer beschleunigten Auflösung bzw. Resorption von innen heraus, die das Stützskelett beseitigt und Raum für die Ausdehnung der körpereigenen Zellen schafft.

Ein weiterer in Frage kommender "keramischer" Werkstoff ist Gips. Unter Gips wird das Dihydrat von Calciumsulfat verstanden, also Gips in der hydratisierten und abgebundenen Form. Aus Gips lassen sich, durch Zugabe eines geeigneten Schaumbildners, großporige Formteile herstellen. Das Ma terial hat den Vorteil, daß es sehr leicht durch Formen und Fräsen modelliert und an den Verwendungszweck angepaßt werden kann, also an einen Hohl raum im Körper, den es nach einer Verletzung oder Operation auszufüllen gilt. Entsprechend betrifft die Erfindung auch ein Implantat in Form eines vorbereiteten, modellierten Formkörpers, vorzugsweise aus Gips.

Glaskeramik weist den gleichen Vorteil der Fräsbarkeit auf und ist als Kno chenersatzstoff bereits medizinisch erprobt. Materialien mit mehr oder weniger großer Biolöslichkeit sind bekannt. Glaskeramiken sind voll körper verträglich und werden, je nach Einstellung, im Verlauf von einigen Monaten bis zu mehreren Jahren, vollständig resorbiert. Solche Materialien sind bei spielsweise in J. Vogel et al;, Bioceramics, 1997, 57; Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 26 (1987), 527; und Glastech. Bir. Glassci. technol. 70 (1997), 220 beschrieben. Spongiöse Glaskeramik wird beispielsweise von der Firma Biovision in Ilmenau, Deutschland unter der Bezeichnung "Bioverit" vertrie ben. Siehe auch DE 196 14 421 A1, die einen Polymer-gebundenen Kno chenersatzstoff betrifft.

Bei der Gestaltung der Implantate für die Anwendung insbesondere im Brustbereich ist es vorteilhaft, einen Aufbau vorzusehen, bei dem das in etwa halbkugelförmige Implantat aus einem leicht resorbierbaren Kern und einer langsam resorbierbaren äußeren Halbschale besteht. Der Kern liegt damit körperseitig frei und wird somit schneller resorbiert als die schützende und stützende Halbschale.

Um das Einwachsen von körpereigenem Gewebe zu fördern, ist es zweck mäßig, das Implantat mit einer Hülle oder Beschichtung zu versehen, die das Einwachsen des Implantats in den Körper und die Ausbildung von Gewebe im Implantat fördert. Eine solche Hülle oder Beschichtung kann vorteilhaft aus Keratinocyten bestehen, wie sie an und für sich für die Behandlung und den Verschluß von Brandwunden bekannt sind. Es können aber auch Colla gen oder Stoffe verwandt werden, die die Collagenbindung an Körperzellen fördern. In Frage kommen hier insbesondere natürliche- oder synthetische Eiweißstoffe, wie sie beispielsweise in WO-A-91/02437, WO-A-93/11781 und von J.J. Qian und R.S. Bahtnagar in J. Biomed. Mater. Res. 31, 545 (1996) beschrieben sind.

Wie bereits beschrieben, ist Glaskeramik das erfindungsgemäß besonders bevorzugte resorbierbare Material. Dieses Material hat eine Porenstruktur und liegen zweckmäßigerweise in Form eines durch Fräsen und/oder Form gießen vormodellierten Formkörpers vor.

Erfindungsgemäße Implantate aus Glaskeramik werden auf an und für sich bekannte Art aus Phosphatglasgranulat in einer Form gesintert. Die Sinter temperatur beträgt im allgemeinen 600 bis 800°C, was zu einer oberflächli chen Verschmelzung und Versinterung des Granulats führt. Gleichzeitig tritt bei diesem Sinterungsvorgang eine teilweise Kristallisation auf. Die Korn größe des Granulats liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 200 bis 500 µm. Die chemische Zusammensetzung eines für diese Zwecke verwandten Phosphatglases beträgt beispielsweise 32,6 mol-% P₂O₅, 27,6 mol-% CaO, 27,6 mol-% Na₂O und 12,2 mol-% MgO. Der Na₂O-Gehalt kann ganz oder teilweise durch K₂O ausgetauscht werden. Solche Materialien können nach dem Sintern beispielsweise einen offenen Porenanteil von 65% aufweisen, wobei die Porendurchmesser zum überwiegenden Teil im Bereich von 150 µm bis 400 µm liegen.

Das Phosphatglas bzw. die Implantate können durch geeignete Dotierung mit Alkali-Ionen auf einen gewünschten pH-Wert eingestellt werden. Dieser kann zum einen im physiologischen Bereich liegen, zum anderen aber auch im basischen Bereich, beispielsweise zwischen pH 7,7 und 8,7, vorzugs weise im Bereich von pH 7,9 bis pH 8,4. Es ist bekannt, daß Tumore das normalerweise neutrale bis schwach basische Milieu des Zellgewebes in den sauren Bereich hinein verschieben und damit ein das Tumorwachstum unterstützendes Milieu schaffen. Ein Implantat, das mit die Basizität erhö henden Ionen geladen ist, insbesondere Alkali- und Erdalkali-Ionen, vermag dieser Verschiebung in den sauren Bereich hinein entgegenzuwirken. Nach tumorbedingter chirurgischer Entfernung von Gewebeteilen kann eine basi sche Einstellung des zur Korrektur verwandten Implantats angezeigt sein.

Das Implantat kann außer aus den vorstehend beschriebenen Materialien und Calciumphosphatkeramik, insbesondere Hydroxylapatit auch aus Colla gen bestehen. Insbesondere geeignet sind schwammartige Collagenvliese, wie sie in der Medizin bereits eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Implantate sind insbesondere als Wundverschluß geeignet, d. h. zum direkten Auf- oder Einbringen in die offene Wunde, was das Einwachsen von Gewebe ermöglicht und fördert. Alle erfindungsgemä ßen Implantate erlauben eine sonst nicht erreichbare Volumengewinnung. Mineralische Hartimplantate aus beispielsweise Glaskeramik oder Hydroxy lapatit bieten darüber hinaus auch eine Stützfunktion, solange die Materia lien noch nicht weitgehend resorbiert sind.

Bei Anwendungen im kosmetischen Bereich etwa zur Vergrößerung der Brust, ergibt sich bei der Verwendung insbesondere von Glaskeramik der Vorteil, daß die Ausbildung von Narbengewebe weitgehend vermieden wird und es nicht zu Gewebeveränderungen kommt.

Es kann insbesondere zweckmäßig sein, die vormodellierten Implantate nicht nur mit einer die Zelleinwanderung fördernden Beschichtung oder Imprägnie rung zu versehen, sondern ergänzend oder alternativ Zellen in das Implantat einzubringen und die eingebrachten Zellen in einer üblichen Nährlösung zu kultivieren. Das Einbringen von Zellen kann beispielsweise auch dadurch erfolgen, daß eine Nährlösung mit Zellen versetzt und das Implantat in diese Nährlösung eingelegt wird, wobei durch die Kapillarwirkung Zellen in die Hohlräume eingetragen werden. Bei den Zellen kann es sich um Fremdzellen handeln, die mit dem Gewebe des Empfängers des Implantats verträglich sind, oder aber auch um Zellen des Implantatempfängers, im Falle eines Brustimplantats beispielsweise um Zellen aus der erhaltenen Brust. Bevor zugt sind Fettzellen, denen ggf. zur Stabilisierung Antioxidantien beigegeben werden, oder auch humane Knorpelzellen. Zellmaterialien können bei spielsweise von den Firmen Geistlich in Luzern, Schweiz und Maerz, Deutschland bezogen werden. Die Zellen werden zweckmäßigerweise für den speziellen Zweck angezüchtet und in der Nährlösung kultiviert.

Ein Verfahren zur Herstellung von Gipsimplantaten mit eingelagerten Zellen, insbesondere Fettzellen besteht darin, den zur Modellierung verwendeten Gips mit einer Suspension dieser Zellen in einem geeigneten Medium anzu rühren und in der gewünschten Form aushärten zu lassen. Es versteht sich, daß das dazu verwandte Gipspulver steril sein sollte. Die dadurch gewon nene Form kann nach der Aushärtung tiefgefroren werden. Nach dem Auf tauen kann das Implantat dann auf die gewünschte Größe zurechtgefräst werden. Durch die Porenstruktur des Gipses ist ein rasches Eindringen von Blut nach der Implantation sichergestellt und damit die Nährstoffversorgung der Zellen. Diese haben dann im Zuge der Resorption der Gipsmatrix durch den Körper die Möglichkeit zur Vermehrung und Ausdehnung. Glaskerami ken werden zweckmäßigerweise mit einer Zellsuspension imprägniert.

In der Praxis wird so vorgegangen, daß im Falle einer chirurgischen Teilex zision einer weiblichen Brust wegen eines Tumors das vormodellierte, beschichtete und ggf. mit Zellen beaufschlagte Implantat unmittelbar in die Wunde eingebracht wird und die Wunde anschließend wieder verschlossen wird. Um die Blutversorgung des Implantats sicherzustellen bzw. zu fördern, kann eine Anastomose zwischen der verbliebenen, gesunden Brust und der implantierten Brust gelegt werden. Die Anastomose verbessert nicht nur die Einblutung, sondern fördert auch die Ernährung eingelagerter körpereigener Fettzellen aus der gesunden Brust und damit die Invasion von Körpergewebe in das Implantat.

Die erfindungsgemäßen Implantate sind auch besonders gut für den Einsatz bei kosmetischen Operationen der weiblichen Brust geeignet. Im Rahmen von Maßnahmen zur Vergrößerung der Brust aus kosmetischen Gründen, aber auch beispielsweise nach Geschlechtsumwandlungen können die erfin dungsgemäßen Implantate mit Vorteil eingebracht werden. In der Regel wird dabei so vorgegangen, daß zunächst durch einen sogenannten Tissue- Expander in bekannter Weise die Haut nach Bedarf aufgedehnt wird. Nach Abschluß der Expansion wird die eigentliche Operation vorgenommen, mit der das Implantat eingebracht und in der Brust fixiert wird. Die Implantate sorgen zunächst für die richtige Formgebung und die Stabilisierung der vor gegebenen Form. In dem Maße, wie sich das Implantat auflöst und durch Gewebe ersetzt wird, entfällt die Stützfunktion und wird von dem neu gebildeten Gewebe übernommen.

Die Rekonstruktion ausgedehnter Gesichtsdefekte bei Knochen- und Weich teilverlust wird mit Keramikstrukturen unterschiedlicher Dichte und Resorp tionszeit ermöglicht. Beispielsweise kann in einen großen-Gesichtsdefekt (z. B. Operationshöhle nach Tumorentfernung) ein vorgeformter Implantatblock eingesetzt werden, der in sich bereits die Determinierung von Knochenersatz und Weichteilersatz enthält. Derartige Implantatblöcke lassen sich künstle risch oder computergesteuert (stereolithographisch) aufbauen, so daß die Strukturen, die verknöchern sollen und die Vorstufe des Weichgewebes bereits durch spezielle determinierende Beladung im Implantatmaterial gespeichert sind.

Auf gleiche Weise können Knochen- und Weichteildefekte im Beinbereich oder in anderen Körperregionen einzeitig therapiert werden.

Das Implantatmaterial kann über seine Zusammensetzung, Dichte, Porosität und Gestaltung der jeweils gewünschten Resorptionszeit angepaßt werden.

Vergleichbar im Verfahren kann das erfindungsgemäße Implantat auch als Organersatz (beispielsweise Leber, Pankreas) eingesetzt werden. Nach Teil resektion beispielsweise der Leber- wird ein großporiges Keramikimplantat als Platzhalter eingebracht, das mit leberfunktionsspezifischen beladen oder das entsprechend mit Peptidverbindungen oder Wachstumsinduktoren imprägniert bzw. kodiert ist. Das Hartimplantat besteht zweckmäßigerweise aus einem leichter resorbierbaren Kern und einer schwerer resorbierbaren Hülle, die erst nach Auflösung des Kerns vollständig resorbiert wird. So ist gewährleistet, daß der Platz bis zur vollständigen Ausbreitung der funkti onsspezifischen Zellen zur Verfügung steht. Anschließend, nach weitgehen der Besiedelung und Ausfüllung mit den Organzellen (etwa 3 bis 4 Monate) findet die vollständige Resorption der Stützstrukturen statt, so daß im End zustand weiches, funktionsspezifisches Gewebe den Platz einnimmt. Ent sprechend läßt sich auch das gesamte Organ in mehreren Schritten austau schen, wozu mehrere Operations- und Einheilungsphasen entsprechender Segmente notwendig sind.

Vergleichbar kann auch der Zahnersatz durchgeführt werden. Verwendung findet hier allerdings das nicht-resorbierbare Keramikimplantat als Zahn- bzw. Knochenersatz. Es wird nach Bedarf, beispielsweise unmittelbar nach der Zahnextraktion, in die aufbereitete Alviole eingebracht. An der Grenzflä che ist es zur Verbackung mit dem körpereigenen Knochenmaterial kodiert, wobei ein Einwachsen und in gewissem Ausmaß auch Austausch des Implantatmaterials stattfindet.

Die erfindungsgemäßen Implantate können zur Korrektur des Erschei nungsbildes insbesondere der weiblichen Brust eingesetzt werden, sowohl nach krankheitsbedingter chirurgischer Ausräumung von Gewebe, als auch nach Unfällen und damit verbundenen Gewebeverlust zur besseren Konturie rung z. B. der Beine oder des Gesäßes oder auch zur Konturierung nach Verlust von Wangenteilen, Nasen-, Augen-, oder Ohrverlust, bzw. wegen Nichtanlage von Geburt.

Claims

1. Implantat, insbesondere Brustimplantat, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem körperverträglichen, vom Körper resorbierbaren, kerami schen Material mit einer Porenstruktur besteht.

2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Glaskeramik besteht.

3. Implantat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Sintern von Phosphatglasgranulat einer Korngröße von 200 bis 500 µm erhältlich ist.

4. Implantat nach einem der vorstehenden Ansprüche in Form eines vormodellierten Formkörpers.

5. Implantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Beschichtung aus Keratinocyten, Col lagen oder einem Stoff, der die Collagenbindung an Körperzellen fördert, auf weist.

6. Implantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung ein natürliches oder syntheti sches Peptid ist.

7. Implantat nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Glaskeramik besteht, und auf einen pH-Wert von 7,7 bis 8,7 eingestellt ist.

8. Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es vormodelliert ist und durch abtragende Bearbeitung korrigierbar und anpaßbar ist.

9. Implantat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Glaskeramik besteht, die einen schnell resorbierbaren Kern aufweist, der halbschalig mit einer langsam resorbierbaren Hülle versehen ist.

10. Impantat nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß es mit lebensfähigen Zellen imprägniert ist.

11. Implantat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer zellhaltigen Nährlösung vorkultiviert ist.

12. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur An wendung bei der Ergänzung und/oder Wiederherstellung von menschlichem Weichgewebe.

13. Implantat nach Anspruch 12 zur Anwendung bei der Wiederherstellung oder Vergrößerung der Brust.