EP2170423A2 - Implant, and method for the production thereof - Google Patents
Implant, and method for the production thereofInfo
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- EP2170423A2 EP2170423A2 EP08759360A EP08759360A EP2170423A2 EP 2170423 A2 EP2170423 A2 EP 2170423A2 EP 08759360 A EP08759360 A EP 08759360A EP 08759360 A EP08759360 A EP 08759360A EP 2170423 A2 EP2170423 A2 EP 2170423A2
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Classifications
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- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
Definitions
- the present invention relates to an implant according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such an implant.
- the implant according to the invention can be any form of device that can be inserted into the human or animal body, for example prostheses such as heart valves, joint prostheses, stents, or other implants such as inner ear implants.
- a generic implant in the form of a stent is known from DE 199 16 086 B4.
- Such stents generally have an elongated, hollow cylindrical shape and can be inserted into a blood vessel to keep it open.
- stents are designed to expand after insertion into the blood vessel to relieve constriction or stenosis of the vessel.
- Vascular stents have made significant progress in the treatment of vascular disease, but are not free of the problem and risks.
- the stent implantation is not without risk. Especially feared are stent thromboses, ie the formation of blood clots on the stent, which almost always lead to myocardial infarction and are often fatal. Especially in drug-coated stents, a large number of late thromboses have been found in long-term studies. Studies have shown that after the placement of metallic stents in blood vessels, a cascade of reactions takes place. This begins with the coating of the stent with a thin layer of thrombus, followed by a smooth muscle cell layer, proliferation, and finally extracellular matrix accumulation, which is complete with the formation of a complete endothelial layer on the stent.
- DE 199 16086 B4 also describes a stent with a rough surface for the purpose of better adhesion of tissue cells.
- a base made of stainless steel an intermediate layer of gold or platinum nanoparticles with diameters of 20 to 500 nm is applied, which determines the roughness of the surface.
- an intermediate layer On the intermediate layer is a thin outer layer of iridium oxide or titanium nitride.
- DE 19921 088 A1 discloses a stent with a coating of paramagnetic "nanoscale particles.” The paramagnetism of the particles should be used for heating the stent or increasing the contrast in the imaging magnetic resonance.
- EP 1 679088 A2 discloses joint prostheses with a nanostructured coating.
- the joint prostheses consist of ceramic material.
- WO 2004/110515 A1 describes the same stents as the abovementioned DE 103 57 742 A1
- US 2007/0061006 A1 discloses chemical vapor deposition methods (CVD methods) for producing shape memory films, for example for stents. This produces crystalline material with particle sizes in the sub-micron range, but no nanoparticles are formed.
- US 2006/0282172 A1 describes nanocrystalline protective coatings, for example for artificial hip joints.
- this protective coating does not consist of individual particles but of a uniform film.
- a disadvantage of the conventional implants has been found that they are occasionally not dimensionally stable enough in use. This is particularly important for implants such as stents, which expand after insertion into the body or otherwise change their shape. Also disadvantageous are occasionally observed corrosion or the spalling of parts of a coating.
- the object of the present invention is to provide an implant which simultaneously promotes rapid endothelization and ensures high long-term stability.
- the implant according to the invention has a base body and a coating of nanoparticles provided at least in sections on the surface of the base body.
- Both the material of the main body and a material of the nanoparticles (which may have dimensions of, for example, 10 to 500 nm) have a metal grid structure.
- the invention now provides that the lattice structure (ie, the atomic or metal lattice structure) of the material of the nanoparticles is so compatible with the lattice structure of the material of the body that the two materials by diffusion of the materials (ie by a diffusion joining process, for example by a Exchange of interstitial atoms) are connected or connected to each other. In particular, in this way not only a selective, but a surface connecting the body and the coating be possible.
- the coating of nanoparticles gives the implant an outer surface with a roughness that favors the attachment of endothelial cells.
- the micro- or nanoscopic spaces between the nanoparticles can be used for anchoring, for example to further promote rapid endothelialization or to prevent thrombosis formation.
- the compatibility of the lattice structure between the material of the base body and the nanoparticles ensures that the nanoparticle coating adheres extremely firmly to the base body.
- the reason for the extremely strong bond between body and coating is that the nanoparticles no longer adhere to the body via relatively weak adhesion forces (as in the case of conventional implants), but through the exchange of lattice sites form an extremely strong bond with the body, as in the case of Diffusion welding occurs. Even under the inhospitable environmental conditions prevailing in the human or animal body and possibly under the additional burden of targeted deformation, no parts of the coating can come off the implant. Rather, the replacement of lattice sites could continue even after the implant has been inserted under physiological conditions, thus ensuring an even stronger connection between the base body and the coating.
- the exchange of lattice sites between the material of the base body and the material of the nanoparticles means that a material bond is formed between the base body and nanoparticle, with formation of a common phase (of nanoparticles and base body) and a common new surface , As a result of this material bond, a (substitutional) mixed crystal is formed in which no sharp phase boundary between the nanoparticle and the main body is preferably recognizable.
- the compatibility ie the favorable ratio between the atomic lattice spacing of the base body material and the atomic lattice spacing of the coating
- a very high strength between the joining partners main body and coating can be achieved, since a diffusion of atoms into a substitution mixed crystal or the diffusion of individual material atoms into the interstitial sites of the respective other material is facilitated.
- the possibility for such a diffusion is just the prerequisite for a For example, for diffusion bonding or, more precisely, diffusion joining (since the method can do without the temperatures and pressures required for welding, the term "joining" is more appropriate.)
- the method according to the invention also enables a particularly high degree of freedom in terms of geometry with simultaneously comparatively inexpensive process conditions.
- coating with nanoparticles may also reduce the friction between the implant (eg, a stent) and a delivery system through which the implant is inserted into the body. This would be advantageous in particular for long "peripheral" stents, i.e. for stents for use in the peripheral region of the blood circulation, which often can only be released with considerable difficulty.
- the material of the base body and the material of the nanoparticles substantially (i.e., with a maximum deviation of about 5%) have the same electrochemical potential, it is ensured that corrosion between the coating and the base body is effectively suppressed. In this way, the long-term stability of the implant is further improved. On passivating intermediate layers can be dispensed with.
- the base body and the nanoparticles of the coating are formed from the same material. This ensures a complete adaptation of the lattice structures and thus a particularly strong, stable connection of the coating.
- the implant is to be deformable, for example an expandable stent
- shape memory materials such as a nickel-titanium alloy are particularly advantageous for this purpose.
- the material of the main body is such a nickel-titanium alloy
- the nanoparticles may comprise one or more of the following materials with which a good adaptation of the metal lattice structures is achieved: a) titanium (Ti), b) nickel-titanium ( NiTi) c) Ni (x) Ti (y), where x and y are complementary (nearly) 1, d) NiTiX, ie nickel-titanium with an incorporation or an alloying partner "X", eg as NiTiAg with an antibacterially active silver intercalation, e) TiOx, f) TiOx (OH) y, where x and y are too (nearly) 1, or g) Ni (x) Ti (y) O (z) H (n), where x, y, z and n are
- an adaptation of the lattice structures is advantageous. It ensures that the pseudo-elasticity of the implant or the shape memory actuator effect of the basic body does not change (at most extremely slightly) by the application of the coating. Since the base body and the coating deform in the same way and are also very firmly connected to each other, a flaking of the coating can be effectively prevented.
- the body material could also be a Co-Cr alloy (e.g., one of the stent alloys L-605 or MP-35N) or a stainless steel (e.g., 316-L).
- a Co-Cr alloy e.g., one of the stent alloys L-605 or MP-35N
- a stainless steel e.g., 316-L
- diffusion-compatible materials for the nanoparticle coating in such cases, e.g. Chromium alloys or biocompatible steels or iron alloys are suitable.
- the main body has an outer surface and an inner surface and the coating is provided only on one of the two surfaces, in order to favor in this way the attachment of new endothelial cells targeted to this coated surface.
- the coating could also be provided on both the outer surface and the inner surface of the base body, e.g. An attachment of tissue cells on both surfaces is considered advantageous.
- the coating does not have to be present on the entire surface of the base body in order to enable rapid endothelization. Rather, it is sufficient if the nanoparticle coating is provided on 30% to 70% of the surface of the base body, preferably to about 50%. In this coated area, tissue cells accumulate, which are subsequently A very short endothelization can also be achieved with a merely incomplete, but therefore cost-effective, coating of the main body.
- the nanoparticle coating does not have to form the outside of the implant, but it could still be provided with a coating of one or more layers.
- the invention also relates to a method for producing an implant, wherein a nanoparticle coating is applied to a base body and the metal lattice structures of the material of the base body and of the material of the nanoparticles are compatible with one another. In this way, an extremely strong, permanent connection between the body and the coating is achieved.
- the nanoparticles on the base are available as variants, for example, a coating in a dip with a colloidal nanoparticle suspension, a spray coating and / or an electrophoretic deposition of the nanoparticles on the body available.
- Particularly advantageous here is the high freedom of the basic body geometry, which depends only on the degree of wetting with a liquid and is free from shadowing effects.
- peripheral stents with particularly small diameters or stents with a high proportion of material (few cutouts) can be coated without any adverse effects.
- a process at room temperature can be comparatively inexpensive and - Warm-up times - be done very quickly.
- the application and the firm adhesion of the nanoparticles takes place in a temperature range to which the implant is exposed even after insertion into the body.
- the application of the nanoparticles according to the invention takes place under atmospheric pressure, which has both cost advantages and process advantages over vacuum coating processes.
- the nanoparticles can combine with the material of the main body by a diffusion process, in particular a diffusion joining.
- the resulting bond between the nanoparticle coating and the base body is extremely strong due to the exchange of lattice sites.
- parts of the surface of the main body are shielded before and / or during the application of the nanoparticles in order not to be coated with nanoparticles.
- Such uncoated areas could e.g. be used for better handling of the implant or for marking certain areas of the implant. It is also possible to shield only one of the two surfaces in the case of a base body with an outer and an inner surface, so that the coating only reaches the other of the two surfaces.
- a cover could be used which is removed again after application of the nanoparticles, for example a layer of a detachable polymer or an elastic tube.
- the nanoparticles could be obtained by various methods. It has proven to be particularly advantageous to obtain the nanoparticles by ablation or "knocking out” from a substrate by means of a pulsed laser, in particular a short-pulse laser or ultrashort pulse laser, because the size of the nanoparticles can be precisely adjusted via the choice of the laser parameters and the focusing
- the removal or "knocking out” of the nanoparticles from a substrate by means of a pulsed laser is due to the extremely short exposure times of the laser (with pulse durations in the nano-, pico- or femtosecond range) without a significant input of heat into the substrate or the particles.
- the atomic lattice structure of the substrate material is retained - and a pre-set compatibility of the atomic lattice structures between the substrate material and the material of the base body is transferred in an ideal way on the nanoparticles.
- the nanoparticles produced in this way are therefore particularly well suited for the desired diffusion bonding process.
- the substrate is made of the same material as the base body or by Laserabtrage ⁇ made of the same material.
- the basic body itself or a structurally identical basic body could be used as the substrate from which the nanoparticles are obtained.
- the nanoparticles also consist of the same material as the main body, so that they also have exactly the same metal lattice structure as the material of the main body, so that the lattice structures are optimally diffusion-compatible.
- the coating could still be provided with at least one thin, single-layer or multi-layer coating.
- a great advantage of the method according to the invention is that it allows the simultaneous, parallel coating of a large number of basic bodies with nanoparticles. By e.g. several 10, several 100 or even several 1000 implants are coated at the same time, the unit costs can be reduced enormously.
- the parallel production has the advantage that the implants can be coated under the same conditions and therefore the characteristic of the coating should be the same for all implants. For quality assurance, it is therefore sufficient to check and document the manufacturing process for individual products produced in parallel.
- FIG. 1 shows an embodiment of an implant according to the invention in the form of a stent
- Fig. 2 is a vertical section through the stent shown in Fig. 1 at the designated in Fig. 1 with H-II location.
- 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of an implant 1 according to the invention, which is designed here as a stent for insertion into a blood vessel.
- the stent 1 has a main body 2, which has a form of a hollow cylinder, reticulate shape.
- the net-like structure of the base body 2 is formed in this case by two mutually obliquely extending flocks of network strands 3, wherein the strands of a crowd 3 each run parallel to each other and are connected at node 4 with the strands 3 of the other crowd.
- the entire base body 2 of the implant may be formed in one piece.
- the base body 2 is formed from a metallic shape memory material, which consequently has an internal metal grid structure.
- the material may be a nickel-titanium alloy (NiTi or "Nitinol”) .
- NiTi nickel-titanium alloy
- NiOl nickel-titanium alloy
- Fig. 2 shows a vertical section through the stent 1 at the designated in Fig. 1 with U-Il point. The cut follows the course of the network strands 3 of the main body. 2
- the base body 2 Due to its hollow cylindrical shape of the base body 2 has an outer surface 5 and an inner surface 6. While in the illustrated embodiment, the inner O- ber Structure 6 is free of coating, on the outer surface 5, a coating 7 is applied. However, as a rule, (possibly even exclusively) the inner surface 6, i. the blood stream facing surface of the stent 1, provided with a coating 7. For the embodiment variant as a stent 1, an inner coating may even be particularly advantageous.
- the coating 7 can also be provided at the ends or side edges of the stent 1 in order to accelerate the endothelization there as well.
- the coating 7 consists of nanoparticles 8, i. from particles with particle sizes of less than one micrometer. In particular, the nanoparticles 8 may have the same or different diameters in the range of about 10 nm to 500 nm.
- the material comprising at least a part of the nanoparticles 8 has a metal lattice structure that corresponds to the metal lattice structure of the material of the basic structure.
- Body 2 is largely compatible, if not the same.
- the nanoparticles could be, for example, titanium (Ti), nickel-titanium (NiTi), Ni (x) Ti (y), TiOx, TiOx (OH) y, Ni (x) Ti (y) O (Z) comprise H (n) or combinations of these materials whose metal lattice structure closely matches that of NiTi.
- the lattice structures should preferably be compatible in such a way that an exchange of lattice sites is possible when attaching the nanoparticles to the base body.
- the coating 7 has a thickness of about 20nm up to 500nm. However, it could also be higher, for example up to 1.0 or 1.5 ⁇ m.
- the two dashed arrows indicate that the coating can extend around the entire base body 2, even if only a small section of the coating 7 is shown.
- uncoated sections or "coating gaps" 9 are also provided between coated sections of the main body 2. The “coating gaps” 9 are formed at areas which are covered during the application of the nanoparticles 8.
- the rough surface of the implant 7 provides ideal conditions for attaching endothelial cells while not supporting the unwanted attachment of smooth muscle cells.
- the outside of the coating 7 may optionally be provided with a single- or multi-layered film-like coating which does not substantially alter the surface topography of the implant.
- the coating could contain drugs or other substances that favor the attachment of certain cell types.
- the implant 1 is produced by first forming the main body 2 and separately producing the nanoparticles 8 for this purpose.
- the nanoparticles 8 are formed by removal of a substrate or base material by means of a short pulse or ultrashort pulse laser.
- the size of the nanoparticles 8 removed from the substrate can be adjusted via the parameters of the laser, above all via the pulse energy and the pulse length.
- This type of nanoparticle generation is described in the articles "Continuous Production and Online Characterization of Nanoparticles from Ultrafast Laser Ablation and Laser Cracking" by S. Barcikowski et al., Proceedings of the 23rd International Conference on Applications of Lasers and Electrodes. Optics ICALEO 2005, 31.Oct.-03.Nov, Miami, CA, USA, pp.
- laser ablation from the substrate can be carried out in a liquid environment because the nanoparticles are thus dispersed and colloidally stabilized immediately after ablation, thus retaining as "individual" nanoparticles without aggregating into larger agglomerates It would also be possible to anneal the abraded material to obtain the stoichiometry if one of the alloying partners is otherwise found in the nanoparticles to a negligible extent.
- the nanoparticles 8 are then applied to the base body 2.
- the application of the nanoparticles 8 can be carried out after a (electro) polishing of the main body 2.
- the application takes place at room temperature, for example by electrophoretic deposition.
- the deposited nanoparticles exchange 8 lattice sites with the material of the base body 2.
- This compound is so strong that even with an expansion of the stent 1 (stent dilation) flake off parts of the coating 7 in any case. Overall, this results in an implant 1 with a particularly good long-term stability.
- the exchange of atoms in the crystal lattice structure takes place after application of the nanoparticles 8 on the base body 2 at room temperature, in order to achieve a sufficiently strong attachment of the nanoparticles 8 to the base body 2.
- An even stronger attachment of the nanoparticles 8 can be achieved by the temperature of the implant 1 is raised after the application of the nanoparticles 8 on the base body 2 to a diffusion diffusion temperature which is higher than room temperature, and thus the substantial proportion of Diffusionsglagereaes he follows. Since with the higher diffusion temperature more atoms from the lattice structure of the nanoparticles exchange their place with atoms from the lattice structure of the base body 2, the nanoparticles 8 are then much more firmly connected to the base body 2.
- the post-processing after the application of the nanoparticles 8 is preferably carried out at a (diffusion) temperature and a pressure which lies below the melting point or the sublimation point of the material of the nanoparticles 8 and the base body 2 in the pressure-temperature phase diagram.
- the temperature is in the range of 60 to 80% of the melting or tempering temperature of the material, or slightly below, so as to minimize grain growth.
- the diffusion bonding process may preferably be performed at a temperature below 300 ° C, preferably below 150 ° C.
- other diffusion fusing temperatures may be advantageous.
- the invention could be modified in many ways. It should be emphasized that the invention is not limited to stents, but that other implants such as heart valves, heart valve support structures, blood filters, occlusive devices, vascular connectors, stent-grafts, etc., could also be coated with a corresponding coating of nanoparticles.
- the invention when applied to stents, it in no way has to have the form shown by way of example only in FIG. Rather, the shape of the stent could be significantly more complicated. Nor is it necessary that the main body of the stent consists of a shape memory material. Rather, it would also be possible stents made of steel or similar, which are expanded via a balloon introduced into it.
- nanoparticle coating or in the pores of the coating could drugs, genes, growth factors o.a. be deposited or stored, which have a positive effect on the environment of the implant.
- room temperature offers advantages in terms of process technology, it could also be carried out at other temperatures (and pressures), for example at 4-100 ° C.
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Abstract
Description
Implantat und Verfahren zu dessen Herstellung Implant and method for its production
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Implantat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats. Bei dem erfindungsgemäßen Implantat kann es sich um jede Form einer in den menschlichen oder tierischen Körper einsetzbaren Vorrichtung handeln, beispielsweise um Prothesen wie Herzklappen, Gelenkprothesen, Gefäßprothesen (so genannte „Stents"), aber auch um andere Implantate wie Innenohrimplantate.The present invention relates to an implant according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such an implant. The implant according to the invention can be any form of device that can be inserted into the human or animal body, for example prostheses such as heart valves, joint prostheses, stents, or other implants such as inner ear implants.
Ein gattungsgemäßes Implantat in Form eines Stent ist aus der DE 199 16 086 B4 bekannt. Solche Stents haben im Allgemeinen eine längliche, hohlzylindrische Form und können in ein Blutgefäß eingesetzt werden, um dieses offenzuhalten. Häufig sind Stents so ausgebildet, dass sie nach dem Einsetzen in das Blutgefäß expandieren können, um eine Verengung oder Stenose des Gefäßes zu beheben. Vaskuläre Stents haben einen deutlichen Fortschritt bei der Behandlung von Gefäßkrankheiten bewirkt, sind aber nicht frei von Problem und Risiken.A generic implant in the form of a stent is known from DE 199 16 086 B4. Such stents generally have an elongated, hollow cylindrical shape and can be inserted into a blood vessel to keep it open. Often, stents are designed to expand after insertion into the blood vessel to relieve constriction or stenosis of the vessel. Vascular stents have made significant progress in the treatment of vascular disease, but are not free of the problem and risks.
Die Restenose, d.h. das Wiederverengen des Gefäßes, ist nach wie vor das Hauptproblem bei Stents. Im Verlaufe der medizintechnischen Entwicklung gab es verschiedene Versuche, die neointimale Proliferation (d.h. das Zuwachsen) durch Beschichten des Stents zu verhindern. Durch die Beschichtung mit Gold wurde dieses Ziel nicht erreicht; im Gegenteil: die Zuwachs-Rate wurde im Langzeitverlauf sogar noch erhöht. Beschich- tungen mit Siliziumcarbid und ebenso Karbonbeschichtungen zeigten bisher keine eindeutigen Ergebnisse. Deutliche Verbesserungen brachten erst die Beschichtungen von Stents mit Medikamenten wie Rapamycin (Cordis Corp.) und Paclitaxel (Boston Scientific Inc.). Die Untersuchungen dazu zeigen mittlerweile zwar eine deutliche Reduzierung der Restenose-Rate, aber keine völlige Beseitigung. Zudem ist nicht auszuschließen, dass der Restenoseprozess lediglich auf einen späteren Zeitpunkt verlagert wird.Restenosis, i. The re-narrowing of the vessel is still the main problem with stents. In the course of medical engineering, there have been various attempts to prevent neointimal proliferation (i.e., ingrowth) by coating the stent. The gold coating did not achieve this goal; on the contrary: the rate of increase was even increased in the long term. Coating with silicon carbide as well as carbon coatings did not show any clear results so far. Significant improvements were first made by the coatings of stents with drugs such as rapamycin (Cordis Corp.) and paclitaxel (Boston Scientific Inc.). Although the investigations show a clear reduction in the restenosis rate, it is not complete. In addition, it can not be ruled out that the restenosis process will only be postponed to a later date.
Die Stentimplantation ist nicht ohne Risiko. Gefürchtet sind vor allem Stent-Thrombosen, d.h. das Bilden von Blutgerinnseln am Stent, die fast immer zur Myokardinfarkt führen und häufig tödlich verlaufen. Insbesondere bei medikamentenbeschichteten Stents wurden bei Langzeitstudien eine große Anzahl von Spät-Thrombosen festgestellt. Studien haben gezeigt, dass nach der Platzierung von metallischen Stents in Blutgefäßen eine Kaskade von Reaktionen abläuft. Diese beginnt mit dem Überzug des Stents mit einer dünne Thromboseschicht, gefolgt von einer Schicht mit glatten Muskelzellen, Proliferation und schließlich die extrazellulare Matrix-Akkumulierung, welche mit der Bildung einer kompletten Endothelschicht auf dem Stent abgeschlossen ist. Man weiß, dass eine exzessive Thrombus-Formation und die neointimale Hyperplasie die Hauptgründe für die Restenose darstellen. Die Proliferation ist deutlich kleiner oder völlig abwesend, wenn die Endothelisierung des Stents schnell von statten geht, während andererseits eine Verdickung der Neointima dort beobachtet wird, wo die Endothelisierung langsam vonstatten geht. Folglich erscheint eine schnelle Endothelisierung vorteilhaft, um die Restenose von Stents zu vermeiden bzw. zu verringern.The stent implantation is not without risk. Especially feared are stent thromboses, ie the formation of blood clots on the stent, which almost always lead to myocardial infarction and are often fatal. Especially in drug-coated stents, a large number of late thromboses have been found in long-term studies. Studies have shown that after the placement of metallic stents in blood vessels, a cascade of reactions takes place. This begins with the coating of the stent with a thin layer of thrombus, followed by a smooth muscle cell layer, proliferation, and finally extracellular matrix accumulation, which is complete with the formation of a complete endothelial layer on the stent. It is known that excessive thrombus formation and neointimal hyperplasia are the major causes of restenosis. Proliferation is significantly smaller or absent when endothelialization of the stent is rapid, while at the same time thickening of the neointima is observed where endothelialization is slow. Consequently, rapid endothelialization appears to be beneficial in avoiding or reducing restenosis of stents.
Es gab bereits verschiedene Versuche, die Endothelisierung von Stents zu beschleunigen: Beispielsweise durch das Umhüllen von Stents mit diamantähnlichen Kohlenstoff (siehe US 5,725,573) oder mit einer porösen Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung (siehe US 5,690,670). Andere Ansätze wiederum verfolgen das Beschleunigen der Endothelisierung durch die lokale oder systemische Zugabe von Wachstumsfaktoren {Lindner V, Majack RA, Reidy M:. „Basic fibroblast growth factor stimulates endothelial re- growth and proliferation in denuded artehes"; J Clin Invest 1990; 85: 2004-2008.; oder Bjornsson TD, Dryjski M, Tluczek J1 et al.: "Acidic fibroblast growth factor promotes vas- cularrepai";. Proc Natl Acad Sei U S A 1991; 88: 8651-8655), durch die lokale oder systemische Zugabe von Medikamenten (Guo JP, Panday MM, ConsignyPM, LeferAM: "Mechanisms of vascυlar preservation by a novel NO donor following rat carotid artery intimal injυry"; Am J Physiol 1995; 269: H1122-H1131.) oder durch Gentherapie-Mittel (Asahara T, Chen D, Tsυrumi Y, et al.: "Accelerated restitυtion of endothelial integhty and endothelium-dependent funetion afterphVEGF165 gene transfer"; Circulation 1996; 94: 3291-3302). Die US 2005/0119723 A1 beschreibt einen Stent mit poröser Beschich- tung. In die „Nano-Poren" können Medikamentenpartikel eingebettet sein.There have been several attempts to accelerate the endothelialization of stents, for example by wrapping stents with diamond-like carbon (see US 5,725,573) or with a porous layer of titanium or a titanium alloy (see US 5,690,670). Other approaches in turn pursue the acceleration of endothelialization by the local or systemic addition of growth factors {Lindner V, Majack RA, Reidy M :. "Basic fibroblast growth factor stimulates endothelial growth and proliferation in denuded artehes"; J Clin Invest 1990; 85: 2004-2008; or Bjornsson TD, Dryjski M, Tluczek J 1 et al .: "Acidic fibroblast growth factor promotes vas Proc Natl Acad Sci USA 1991; 88: 8651-8655), by the local or systemic addition of drugs (Guo JP, Panday MM, Consigny PM, LeferAM: Mechanisms of Vascular Preservation by a novel NO donor following advice carotid artery intimal injection "; Am J Physiol 1995; 269: H1122-H1131.) or by gene therapy agents (Asahara T, Chen D, Tsumrumi Y, et al .:" Accelerated restitutio of endothelial integhty and endothelium dependent function afterphVEGF165 gene transfer "; Circulation 1996; 94: 3291-3302), US 2005/0119723 A1 describes a stent with a porous coating, in which" drug particles "can be embedded in the" nano-pores ".
Es gibt darüber hinaus Vorschläge, auch durch eine geeignete Topographie auf der Stent-Oberfläche die Endothelisierung zu verbessern (Palmaz JC, Benson A1 Spragυe EA: „Influence ofsurface topography on endothelialization of intravascυlar metallic mate- rial"; J Vase Inten/ Radiol 1999; 10: 439-444). Lösungsvorschläge in dieser Richtung bestehen in dem Anbringen von Gräben im Mikrometerbereich auf der Stentinnenseite (US 6190404) bzw. im Erzeugen von „kontrollierten Heterogenitäten" (US 2001/0001834), wodurch die Endothelisierung angeblich beschleunigt wird.There are also proposals to improve endothelialization by using a suitable topography on the stent surface (Palmaz JC, Benson A 1 Sprague EA: "Influence of surface topography on endothelialization of intravascular metallic material"; J Vase Inten / Radiol 1999 ; 10: 439-444). Proposed solutions in this direction consist of placing micron-sized trenches on the inside of the stent (US 6190404) or producing "controlled heterogeneities" (US 2001/0001834), which is said to accelerate endothelialization.
Auch die oben bereits genannte DE 199 16086 B4 beschreibt einen Stent mit rauer O- berfläche zum Zweck einer besseren Anhaftung von Gewebezellen. Auf einem Grundkörper aus Edelstahl ist eine Zwischenschicht aus Gold- oder Platin-Nanopartikeln mit Durchmessern von 20 bis 500nm aufgebracht, die die Rauheit der Oberfläche bestimmt. Auf der Zwischenschicht liegt eine dünne Außenschicht aus Iridiumoxid oder aus Titannitrid. In ähnlicher Weise offenbart die DE 19921 088 A1 einen Stent mit einer Beschich- tung aus paramagnetischen „nanoskaligen Teilchen". Der Paramagnetismus der Teilchen soll zum Erhitzen des Stents oder Kontrasterhöhung bei der bildgebenden Magnetresonanz genutzt werden.The above-mentioned DE 199 16086 B4 also describes a stent with a rough surface for the purpose of better adhesion of tissue cells. On a base made of stainless steel, an intermediate layer of gold or platinum nanoparticles with diameters of 20 to 500 nm is applied, which determines the roughness of the surface. On the intermediate layer is a thin outer layer of iridium oxide or titanium nitride. Similarly, DE 19921 088 A1 discloses a stent with a coating of paramagnetic "nanoscale particles." The paramagnetism of the particles should be used for heating the stent or increasing the contrast in the imaging magnetic resonance.
Die DE 10361 941 A1 beschreibt eine magnesiumhaltige Beschichtung für medizinische Implantate. Dabei sind keine Nanopartikel vorhanden, sondern lediglich Mikropartikel. Zudem stellen diese Partikel nicht selbst die Beschichtung des Implantats dar, sondern sie sind lediglich in ein die Beschichtung bildendes Trägermaterial eingebettet.DE 10361 941 A1 describes a magnesium-containing coating for medical implants. There are no nanoparticles but only microparticles. In addition, these particles are not themselves the coating of the implant, but they are only embedded in a carrier material forming the coating.
Aus der DE 103 57742 A1 sind temporäre Stents zur nicht-vaskulären Verwendung bekannt. Diese temporären Stents haben jedoch weder eine metallische Beschichtung auf einem metallischen Grundkörper, noch eine Beschichtung aus Nanopartikeln.From DE 103 57742 A1 temporary stents for non-vascular use are known. However, these temporary stents have neither a metallic coating on a metallic base body, nor a coating of nanoparticles.
Die DE 102 43 101 A1 beschreibt eine offenporöse Metallbeschichtung von Gelenkimplantaten. Dieses Dokument sagt jedoch nichts über das Material des Grundkörpers des Implantats aus.DE 102 43 101 A1 describes an open-porous metal coating of joint implants. However, this document says nothing about the material of the main body of the implant.
Die EP 1 679088 A2 offenbart Gelenkprothesen mit einer nanostrukturierten Beschichtung. Die Gelenkprothesen bestehen dabei aus keramischem Material.EP 1 679088 A2 discloses joint prostheses with a nanostructured coating. The joint prostheses consist of ceramic material.
Die WO 2004/110515 A1 beschreibt die gleichen Stents wie die obengenannte DE 103 57 742 Al Aus der US 2007/0061006 A1 sind Chemical-Vapor-Deposition-Verfahren (CVD- Verfahren) zum Herstellen von Formgedächtnisfilmen beispielsweise für Stents bekannt. Dabei entsteht kristallines Material mit Korngrößen im sub-Mikrometerbereich, aber es entstehen keine Nanopartikel.WO 2004/110515 A1 describes the same stents as the abovementioned DE 103 57 742 A1 US 2007/0061006 A1 discloses chemical vapor deposition methods (CVD methods) for producing shape memory films, for example for stents. This produces crystalline material with particle sizes in the sub-micron range, but no nanoparticles are formed.
Die US 2006/0282172 A1 beschreibt schließlich nanokristalline Schutzüberzüge beispielsweise für künstliche Hüftgelenke. Dieser Schutzüberzug besteht jedoch - wie bei der US 2007/0061006 A1 - nicht aus einzelnen Partikeln, sondern aus einem einheitlichen Film.Finally, US 2006/0282172 A1 describes nanocrystalline protective coatings, for example for artificial hip joints. However, as in US 2007/0061006 A1, this protective coating does not consist of individual particles but of a uniform film.
Als nachteilig an den herkömmlichen Implantaten hat sich herausgestellt, dass sie im Einsatz gelegentlich nicht formstabil genug sind. Von Bedeutung ist dies vor allem bei Implantaten wie Stents, die nach dem Einsetzen in den Körper expandieren oder auf andere Weise ihre Form ändern sollen. Nachteilig sind auch eine gelegentlich beobachtete Korrosion oder das Abplatzen von Teilen einer Beschichtung.A disadvantage of the conventional implants has been found that they are occasionally not dimensionally stable enough in use. This is particularly important for implants such as stents, which expand after insertion into the body or otherwise change their shape. Also disadvantageous are occasionally observed corrosion or the spalling of parts of a coating.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Implantat zur Verfügung zu stellen, das gleichzeitig eine schnelle Endothelisierung begünstigt und eine hohe Langzeitstabilität gewährleistet.The object of the present invention is to provide an implant which simultaneously promotes rapid endothelization and ensures high long-term stability.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Implantat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Implantats mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by an implant having the features of claim 1 and by a method for producing an implant having the features of claim 12. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.
Das erfindungsgemäße Implantat verfügt über einen Grundkörper und eine wenigstens abschnittsweise auf der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehenen Beschichtung aus Nanopartikeln. Sowohl das Material des Grundkörpers, als auch ein Material der Nanopartikel (die Abmessungen von z.B. 10 bis 500nm aufweisen können) hat eine Metallgitterstruktur. Die Erfindung sieht nun vor, dass die Gitterstruktur (d.h. die atomare bzw. Metall-Gitterstruktur) des Materials der Nanopartikel derart kompatibel ist zur Gitterstruktur des Materials des Grundkörpers, dass die beiden Materialien durch Diffusion der Materialien (d.h. durch einen Diffusionsfügeprozess, z.B. durch einen Austausch interstitieller Atome) miteinander verbindbar oder verbunden sind. Insbesondere sollte auf diese Weise nicht nur ein punktuelles, sondern ein flächiges Verbinden des Grundkörpers und der Beschichtung möglich sein. Auf diese Weise werden gleich mehrere Vorteile erreicht: Durch die Beschichtung aus Nanopartikeln erhält das Implantat eine Außenfläche mit einer Rauhigkeit, die das Anlagern von Endothelzellen begünstigt. Die mikro- oder na- noskopischen Zwischenräume zwischen den Nanopartikeln können zur Verankerung genutzt werden, um z.B. eine schnelle Endothelisierung weiter zu fördern oder eine Thrombosebildung zu verhindern. Zudem sorgt die Kompatibilität der Gitterstruktur zwischen dem Material des Grundkörpers und den Nanopartikeln dafür, dass die Nanoparti- kel-Beschichtung extrem fest am Grundkörper anhaftet.The implant according to the invention has a base body and a coating of nanoparticles provided at least in sections on the surface of the base body. Both the material of the main body and a material of the nanoparticles (which may have dimensions of, for example, 10 to 500 nm) have a metal grid structure. The invention now provides that the lattice structure (ie, the atomic or metal lattice structure) of the material of the nanoparticles is so compatible with the lattice structure of the material of the body that the two materials by diffusion of the materials (ie by a diffusion joining process, for example by a Exchange of interstitial atoms) are connected or connected to each other. In particular, in this way not only a selective, but a surface connecting the body and the coating be possible. In this way, several advantages are achieved: The coating of nanoparticles gives the implant an outer surface with a roughness that favors the attachment of endothelial cells. The micro- or nanoscopic spaces between the nanoparticles can be used for anchoring, for example to further promote rapid endothelialization or to prevent thrombosis formation. In addition, the compatibility of the lattice structure between the material of the base body and the nanoparticles ensures that the nanoparticle coating adheres extremely firmly to the base body.
Der Grund für die extrem feste Verbindung zwischen Grundkörper und Beschichtung ist, dass die Nanopartikel nicht mehr (wie bei herkömmlichen Implantaten) über relativ schwache Adhäsionskräfte am Grundkörper haften, sondern durch den Austausch von Gitterplätzen eine äußerst feste Verbindung mit dem Grundkörper eingehen, wie sie beim Diffusionsschweißen auftritt. Selbst unter den im menschlichen oder tierischen Körper herrschenden, unwirtlichen Umgebungsbedingungen und ggf. unter der zusätzlichen Belastung eines gezielten Verformens können sich keine Teile der Beschichtung vom Implantat lösen. Vielmehr könnte sich der Austausch von Gitterplätzen selbst nach dem Einsetzen des Implantats unter physiologischen Bedingungen fortsetzen und so für eine noch festere Verbindung zwischen Grundkörper und Beschichtung sorgen.The reason for the extremely strong bond between body and coating is that the nanoparticles no longer adhere to the body via relatively weak adhesion forces (as in the case of conventional implants), but through the exchange of lattice sites form an extremely strong bond with the body, as in the case of Diffusion welding occurs. Even under the inhospitable environmental conditions prevailing in the human or animal body and possibly under the additional burden of targeted deformation, no parts of the coating can come off the implant. Rather, the replacement of lattice sites could continue even after the implant has been inserted under physiological conditions, thus ensuring an even stronger connection between the base body and the coating.
Mit dem Austausch von Gitterplätzen zwischen dem Material des Grundkörpers und dem Material der Nanopartikel ist im Sinne der vorliegenden Erfindung gemeint, dass zwischen Grundkörper und Nanopartikel ein Stoffschluss entsteht, und zwar unter Ausbildung einer gemeinsamen Phase (aus Nanopartikel und Grundkörper) und einer gemeinsamen neuen Oberfläche. Bedingt durch diesen Stoffschluss entsteht ein (Substitu- tions-)mischkristall, bei dem zwischen Nanopartikel und Grundkörper vorzugsweise keine scharfe Phasengrenze mehr erkennbar ist.In the context of the present invention, the exchange of lattice sites between the material of the base body and the material of the nanoparticles means that a material bond is formed between the base body and nanoparticle, with formation of a common phase (of nanoparticles and base body) and a common new surface , As a result of this material bond, a (substitutional) mixed crystal is formed in which no sharp phase boundary between the nanoparticle and the main body is preferably recognizable.
Durch die Kompatibilität, d.h. das günstige Verhältnis zwischen dem Atomgitterabstand des Grundkörpermaterials und dem Atomgitterabstand der Beschichtung, ist eine sehr hohe Festigkeit zwischen den Fügepartnern Grundkörper und Beschichtung erzielbar, da eine Diffusion von Atomen zu einem Substitutionsmischkristall oder das Diffundieren einzelner Materialatome in die Zwischengitterplätze des jeweils anderen Materials erleichtert ist. Die Möglichkeit zu einer solchen Diffusion ist gerade die Voraussetzung für einen engen Stoffschluss, d.h. für ein Diffusionsschweißen oder genauer: Diffusionsfügen (da das Verfahren ohne die zum Schweißen erforderlichen Temperaturen und Drücke auskommen kann, ist der Ausdruck „Fügen" treffender). Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht zudem eine besonders hohe Geometriefreiheit bei gleichzeitig vergleichsweise kostengünstigen Prozessbedingungen.Due to the compatibility, ie the favorable ratio between the atomic lattice spacing of the base body material and the atomic lattice spacing of the coating, a very high strength between the joining partners main body and coating can be achieved, since a diffusion of atoms into a substitution mixed crystal or the diffusion of individual material atoms into the interstitial sites of the respective other material is facilitated. The possibility for such a diffusion is just the prerequisite for a For example, for diffusion bonding or, more precisely, diffusion joining (since the method can do without the temperatures and pressures required for welding, the term "joining" is more appropriate.) The method according to the invention also enables a particularly high degree of freedom in terms of geometry with simultaneously comparatively inexpensive process conditions.
Je nach Material und Oberflächentopographie kann die Beschichtung mit Nanopartikeln darüber hinaus auch die Reibung zwischen dem Implantat (.z.B. einem Stent) und einem Zuführsystem verringern, über das das Implantat in den Körper eingeführt wird. Vorteilhaft wäre dies insbesondere bei langen „peripheren" Stents, d.h. bei Stents zum Einsatz im peripheren Bereich des Blutkreislaufs, die sich häufig nur unter erheblichen Schwierigkeiten freisetzen lassen.Depending on the material and surface topography, coating with nanoparticles may also reduce the friction between the implant (eg, a stent) and a delivery system through which the implant is inserted into the body. This would be advantageous in particular for long "peripheral" stents, i.e. for stents for use in the peripheral region of the blood circulation, which often can only be released with considerable difficulty.
Wenn darüber hinaus das Material des Grundkörpers und das Material der Nanopartikel im Wesentlichen (d.h. mit einer Abweichung von maximal ca. 5%) das gleiche elektrochemische Potential haben, ist sichergestellt, dass eine Korrosion zwischen Beschichtung und Grundkörper wirksam unterdrückt wird. Auf diese Weise wird die Langzeitstabilität des Implantats weiter verbessert. Auf passivierende Zwischenschichten kann dabei verzichtet werden.Moreover, if the material of the base body and the material of the nanoparticles substantially (i.e., with a maximum deviation of about 5%) have the same electrochemical potential, it is ensured that corrosion between the coating and the base body is effectively suppressed. In this way, the long-term stability of the implant is further improved. On passivating intermediate layers can be dispensed with.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind der Grundkörper und die Nanopartikel der Beschichtung aus dem gleichen Material gebildet. Damit werden eine vollständige Anpassung der Gitterstrukturen und so eine besonders feste, stabile Anbindung der Beschichtung gewährleistet.In a specific embodiment of the invention, the base body and the nanoparticles of the coating are formed from the same material. This ensures a complete adaptation of the lattice structures and thus a particularly strong, stable connection of the coating.
Soll das Implantat verformbar sein, beispielsweise ein expandierbarer Stent, sind dafür Formgedächtnismaterialien wie eine Nickel-Titan-Legierung besonders vorteilhaft. Handelt es sich beim Material des Grundkörpers um solch eine Nickel-Titan-Legierung, können die Nanopartikel eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen, mit denen eine gute Anpassung der Metallgitterstrukturen erzielt wird: a) Titan (Ti), b) Nickel-Titan (NiTi) c) Ni(x)Ti(y), wobei sich x und y zu (nahezu) 1 ergänzen, d) NiTiX, d.h. Nickel-Titan mit einer Einlagerung oder einem Legierungspartner „X", z.B. als NiTiAg mit einer antibakteriell wirksamen Silber- Einlagerung, e) TiOx, f) TiOx(OH)y, wobei sich x und y zu (nahezu) 1 ergänzen, oder g) Ni(x)Ti(y)O(z)H(n), wobei sich x, y, z und n zu (nahezu) 1 ergänzen.If the implant is to be deformable, for example an expandable stent, shape memory materials such as a nickel-titanium alloy are particularly advantageous for this purpose. If the material of the main body is such a nickel-titanium alloy, the nanoparticles may comprise one or more of the following materials with which a good adaptation of the metal lattice structures is achieved: a) titanium (Ti), b) nickel-titanium ( NiTi) c) Ni (x) Ti (y), where x and y are complementary (nearly) 1, d) NiTiX, ie nickel-titanium with an incorporation or an alloying partner "X", eg as NiTiAg with an antibacterially active silver intercalation, e) TiOx, f) TiOx (OH) y, where x and y are too (nearly) 1, or g) Ni (x) Ti (y) O (z) H (n), where x, y, z and n are complementary (nearly) 1.
Insbesondere bei solchen pseudoelastisch verformbaren Materialien ist eine Anpassung der Gitterstrukturen vorteilhaft. Sie sorgt dafür, dass die Pseudoelastizität des Implantats bzw. der formgedächtnisaktorische Effekt des Grundkörpers sich durch das Aufbringen der Beschichtung nicht (oder höchstens äußerst geringfügig) ändert. Da sich der Grundkörper und die Beschichtung auf die gleiche Weise verformen und zudem sehr fest miteinander verbunden sind, kann ein Abplatzen der Beschichtung wirkungsvoll verhindert werden.Especially with such pseudoelastically deformable materials, an adaptation of the lattice structures is advantageous. It ensures that the pseudo-elasticity of the implant or the shape memory actuator effect of the basic body does not change (at most extremely slightly) by the application of the coating. Since the base body and the coating deform in the same way and are also very firmly connected to each other, a flaking of the coating can be effectively prevented.
Das Material des Grundkörper könnte jedoch auch eine Co-Cr-Legierung (z.B. eine der Stent-Legierungen L-605 oder MP-35N) oder ein Edelstahl (z.B. 316-L) sein. Als diffusionskompatible Materialien für die Nanopartikelbeschichtung würden sich in diesen Fällen z.B. Chromlegierungen bzw. biokompatible Stähle oder Eisenlegierungen eignen.However, the body material could also be a Co-Cr alloy (e.g., one of the stent alloys L-605 or MP-35N) or a stainless steel (e.g., 316-L). As diffusion-compatible materials for the nanoparticle coating, in such cases, e.g. Chromium alloys or biocompatible steels or iron alloys are suitable.
Denkbar ist es, dass der Grundkörper eine äußere Oberfläche und eine innere Oberfläche aufweist und die Beschichtung nur auf einer der beiden Oberflächen vorgesehen ist, um auf diese Weise das Anlagern von neuen Endothelzellen gezielt an dieser beschichteten Oberfläche zu begünstigen.It is conceivable that the main body has an outer surface and an inner surface and the coating is provided only on one of the two surfaces, in order to favor in this way the attachment of new endothelial cells targeted to this coated surface.
Alternativ dazu könnte die Beschichtung jedoch auch sowohl auf der äußeren Oberfläche, als auch auf der inneren Oberfläche des Grundkörper vorgesehen sein, wenn z.B. eine Anlagerung von Gewebezellen auf beiden Oberflächen für vorteilhaft erachtet wird.Alternatively, however, the coating could also be provided on both the outer surface and the inner surface of the base body, e.g. An attachment of tissue cells on both surfaces is considered advantageous.
Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Beschichtung nicht auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers vorhanden sein muss, um eine schnelle Endo- thelisierung zu ermöglichen. Vielmehr genügt es, wenn die Nanopartikel-Beschichtung auf 30% bis 70% der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehen ist, vorzugsweise auf etwa 50%. In diesem beschichteten Bereich lagern sich Gewebezellen an, die anschlie- ßen als „Keime" für die Anlagerung weiterer Gewebezellen dienen. Auch mit einer lediglich unvollständigen, dadurch jedoch kostengünstigen Beschichtung des Grundkörpers kann eine sehr schnelle Endothelisierung erzielt werden.It has surprisingly been found that the coating does not have to be present on the entire surface of the base body in order to enable rapid endothelization. Rather, it is sufficient if the nanoparticle coating is provided on 30% to 70% of the surface of the base body, preferably to about 50%. In this coated area, tissue cells accumulate, which are subsequently A very short endothelization can also be achieved with a merely incomplete, but therefore cost-effective, coating of the main body.
Herausgestellt hat sich auch, dass die Anlagerung von Gewebezellen weiter begünstigt wird, wenn die Nanopartikel inhomogen auf dem Grundkörper verteilt sind.It has also been found that the attachment of tissue cells is further promoted if the nanoparticles are distributed inhomogeneously on the base body.
Die Nanopartikel-Beschichtung muss nicht die Außenseite des Implantats bilden, sondern sie könnte noch mit einem Überzug aus einer oder mehreren Schichten versehen sein.The nanoparticle coating does not have to form the outside of the implant, but it could still be provided with a coating of one or more layers.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Implantats, wobei eine Nanopartikel-Beschichtung auf einen Grundkörper aufgebracht wird und die Metallgitterstrukturen des Materials des Grundkörpers und des Materials der Nanopartikel zueinander kompatibel sind. Auf diese Weise wird eine extrem feste, dauerhafte Verbindung zwischen dem Grundkörper und der Beschichtung erzielt.The invention also relates to a method for producing an implant, wherein a nanoparticle coating is applied to a base body and the metal lattice structures of the material of the base body and of the material of the nanoparticles are compatible with one another. In this way, an extremely strong, permanent connection between the body and the coating is achieved.
Für das Aufbringen der Nanopartikel auf dem Grundkörper stehen als Varianten beispielsweise ein Beschichten in einem Tauchbad mit einer kolloidalen Nanopartikel- Suspension, ein Sprüh-Beschichten und/oder eine elektrophoretische Abscheidung der Nanopartikel auf dem Grundkörper zur Verfügung. Besonders vorteilhaft ist hierbei die hohe Freiheit der Grundkörpergeometrie, die lediglich von dem Benetzungsgrad mit einer Flüssigkeit abhängt und frei von Abschattungseffekten ist. Auch periphere Stents mit besonders kleinen Durchmessern oder Stents mit hohem Materialanteil (wenige Ausschnitte) können nachteilsfrei beschichtet werden.For the application of the nanoparticles on the base are available as variants, for example, a coating in a dip with a colloidal nanoparticle suspension, a spray coating and / or an electrophoretic deposition of the nanoparticles on the body available. Particularly advantageous here is the high freedom of the basic body geometry, which depends only on the degree of wetting with a liquid and is free from shadowing effects. Also, peripheral stents with particularly small diameters or stents with a high proportion of material (few cutouts) can be coated without any adverse effects.
Erfindungsgemäß kann das Aufbringen der Nanopartikel auf dem Grundkörper bei einer Temperatur von 15°C bis 400C erfolgen, vorzugsweise bei 2O0C bis 3O0C. Dies hat gleich mehrere Vorteile: Ein Prozess bei Raumtemperatur kann vergleichsweise kostengünstig und - wegen der fehlenden Aufwärmzeiten - sehr schnell durchgeführt werden. Darüber hinaus findet das Aufbringen und das feste Anhaften der Nanopartikel so in einem Temperaturbereich statt, dem das Implantat auch nach dem Einsetzen in den Körper ausgesetzt ist. Vorteilhaft findet das erfindungsgemäße Aufbringen der Nanopartikeln unter Normaldruck statt, was sowohl Kostenvorteile als auch prozesstechnische Vorteile gegenüber Vakuumbeschichtungsverfahren aufweist.According to the invention, the application of the nanoparticles on the base body at a temperature of 15 ° C to 40 0 C, preferably at 2O 0 C to 3O 0 C. This has several advantages: A process at room temperature can be comparatively inexpensive and - Warm-up times - be done very quickly. In addition, the application and the firm adhesion of the nanoparticles takes place in a temperature range to which the implant is exposed even after insertion into the body. Advantageously, the application of the nanoparticles according to the invention takes place under atmospheric pressure, which has both cost advantages and process advantages over vacuum coating processes.
In einer besonders günstigen Variante der Erfindung können sich die Nanopartikel mit dem Material des Grundkörpers durch einen Diffusionsprozess, insbesondere ein Diffu- sionsfügen, verbinden. Die resultierende Verbindung zwischen der Nanopartikel- Beschichtung und dem Grundkörper ist durch den Austausch von Gitterplätzen extrem fest.In a particularly favorable variant of the invention, the nanoparticles can combine with the material of the main body by a diffusion process, in particular a diffusion joining. The resulting bond between the nanoparticle coating and the base body is extremely strong due to the exchange of lattice sites.
Denkbar ist es, dass Teile der Oberfläche des Grundkörpers vor dem und/oder während des Aufbringens der Nanopartikel abgeschirmt werden, um nicht mit Nanopartikeln beschichtet zu werden. Solche unbeschichteten Bereiche könnten z.B. zur besseren Handhabung des Implantats oder zur Markierung bestimmter Bereiche des Implantats genutzt werden. Möglich ist es auch, bei einem Grundkörper mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche nur die eine der beiden Oberflächen abzuschirmen, so dass die Beschich- tung nur auf die andere der beiden Oberflächen gelangt.It is conceivable that parts of the surface of the main body are shielded before and / or during the application of the nanoparticles in order not to be coated with nanoparticles. Such uncoated areas could e.g. be used for better handling of the implant or for marking certain areas of the implant. It is also possible to shield only one of the two surfaces in the case of a base body with an outer and an inner surface, so that the coating only reaches the other of the two surfaces.
Zum Abschirmen bzw. Maskieren könnte eine Abdeckung verwendet werden, die nach dem Aufbringen der Nanopartikel wieder entfernt wird, beispielsweise eine Schicht aus einem lösbaren Polymer oder ein elastischer Schlauch.For shielding or masking, a cover could be used which is removed again after application of the nanoparticles, for example a layer of a detachable polymer or an elastic tube.
Die Nanopartikel könnten durch verschiedene Verfahren gewonnen werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Nanopartikel durch Abtrag oder „Herausschlagen" von einem Substrat mittels eines gepulsten Lasers, insbesondere eines Kurzpuls- oder Ultrakurzpulslasers, zu gewinnen, weil über die Wahl der Laserparameter und der Fokussierung die Größe der Nanopartikel präzise eingestellt werden kann. Das Abtragen oder „Herausschlagen" der Nanopartikel von einem Substrat mittels eines gepulsten Lasers erfolgt wegen der extrem kurzen Einwirkzeiten des Laser (mit Pulsdauern im Nano-, Piko- oder Femtosekundenbereich) ohne einen nennenswerten Eintrag von Wärme in das Substrat oder die Partikel. Folglich bleibt die Atomgitterstruktur des Substrat-Materials erhalten - und eine vorher eingestellte Kompatibilität der Atomgitterstrukturen zwischen dem Substrat-Material und dem Material des Grundkörpers überträgt sich in idealer Weise auf die Nanopartikel. Die auf diese Weise erzeugten Nanopartikel eignen sich daher besonders gut für den angestrebten Diffusionsfügeprozess.The nanoparticles could be obtained by various methods. It has proven to be particularly advantageous to obtain the nanoparticles by ablation or "knocking out" from a substrate by means of a pulsed laser, in particular a short-pulse laser or ultrashort pulse laser, because the size of the nanoparticles can be precisely adjusted via the choice of the laser parameters and the focusing The removal or "knocking out" of the nanoparticles from a substrate by means of a pulsed laser is due to the extremely short exposure times of the laser (with pulse durations in the nano-, pico- or femtosecond range) without a significant input of heat into the substrate or the particles. Consequently, the atomic lattice structure of the substrate material is retained - and a pre-set compatibility of the atomic lattice structures between the substrate material and the material of the base body is transferred in an ideal way on the nanoparticles. The nanoparticles produced in this way are therefore particularly well suited for the desired diffusion bonding process.
Zweckmäßig ist es dabei, wenn das Substrat aus dem gleichen Material besteht wie der Grundkörper oder durch Laserabtrageπ aus demselben Material hergestellt wird. Im Extremfall könnte dabei sogar der Grundkörper selbst oder ein baugleicher Grundkörper als das Substrat verwendet werden, aus dem die Nanopartikel gewonnen werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch die Nanopartikel aus dem gleichen Material bestehen wie der Grundkörper, so dass sie auch genau dieselbe Metallgitterstruktur aufweisen wie das Material des Grundkörpers, so dass die Gitterstrukturen in optimaler Weise diffusionskompatibel sind.It is useful if the substrate is made of the same material as the base body or by Laserabtrageπ made of the same material. In extreme cases, even the basic body itself or a structurally identical basic body could be used as the substrate from which the nanoparticles are obtained. In this way, it is ensured that the nanoparticles also consist of the same material as the main body, so that they also have exactly the same metal lattice structure as the material of the main body, so that the lattice structures are optimally diffusion-compatible.
Im Anschluss an das Aufbringen der Nanopartikel-Beschichtung könnte die Beschich- tung noch mit mindestens einem dünnen, ein- oder mehrschichtigen Überzug versehen werden.Subsequent to the application of the nanoparticle coating, the coating could still be provided with at least one thin, single-layer or multi-layer coating.
Ein großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, dass es das gleichzeitige, parallele Beschichten einer Vielzahl von Grundkörpem mit Nanopartikeln erlaubt. Indem z.B. mehrere 10, mehrere 100 oder sogar mehrere 1000 Implantate gleichzeitig beschichtet werden, lassen sich die Stückkosten enorm reduzieren. Gleichzeitig hat die parallele Anfertigung den Vorteil, dass die Implantate unter gleichen Bedingungen beschichtet werden können und die Charakteristik der Beschichtung daher bei allen Implantaten gleich sein sollte. Zur Qualitätssicherung genügt es daher, den Herstellungsvorgang für einzelne der parallel hergestellten Produkte zu überprüfen und dokumentieren.A great advantage of the method according to the invention is that it allows the simultaneous, parallel coating of a large number of basic bodies with nanoparticles. By e.g. several 10, several 100 or even several 1000 implants are coated at the same time, the unit costs can be reduced enormously. At the same time, the parallel production has the advantage that the implants can be coated under the same conditions and therefore the characteristic of the coating should be the same for all implants. For quality assurance, it is therefore sufficient to check and document the manufacturing process for individual products produced in parallel.
Im Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:In the following, a preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In detail show:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Implantats in Form eines Stents,1 shows an embodiment of an implant according to the invention in the form of a stent,
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch den in Fig. 1 gezeigten Stent an der in Fig. 1 mit H-Il bezeichneten Stelle. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Implantats 1, das hier als Stent zum Einsetzen in ein Blutgefäß ausgebildet ist. Der Stent 1 verfügt über einen Grundkörper 2, der eine als Hohlzylinder ausgebildete, netzartige Form aufweist. Die netzartige Struktur des Grundkörpers 2 entsteht in diesem Fall durch zwei schräg zueinander verlaufende Scharen von Netz-Strängen 3, wobei die Stränge 3 einer Schar untereinander jeweils parallel verlaufen und an Knoten 4 mit den Strängen 3 der anderen Schar verbunden sind. Der gesamte Grundkörper 2 des Implantats kann einstückig ausgebildet sein.Fig. 2 is a vertical section through the stent shown in Fig. 1 at the designated in Fig. 1 with H-II location. 1 shows a plan view of an exemplary embodiment of an implant 1 according to the invention, which is designed here as a stent for insertion into a blood vessel. The stent 1 has a main body 2, which has a form of a hollow cylinder, reticulate shape. The net-like structure of the base body 2 is formed in this case by two mutually obliquely extending flocks of network strands 3, wherein the strands of a crowd 3 each run parallel to each other and are connected at node 4 with the strands 3 of the other crowd. The entire base body 2 of the implant may be formed in one piece.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 2 aus einem metallischen Formgedächtnismaterial gebildet, das folglich über eine interne Metallgitterstruktur verfügt. Bei dem Material kann es sich insbesondere um eine Nickel-Titan-Legierung (NiTi bzw. „Nitinol") handeln. Dieses Formgedächtnismaterial erlaubt es dem Stent, sich nach dem Einsetzen in den Körper des Patienten so zu verformen, dass sich der Innendurchmesser des Hohlzylinders vergrößert und sich der Stent auf diese Weise fester an die Wände eines Blutgefäßes anschmiegt.In the present embodiment, the base body 2 is formed from a metallic shape memory material, which consequently has an internal metal grid structure. In particular, the material may be a nickel-titanium alloy (NiTi or "Nitinol") .This shape memory material allows the stent to deform after insertion into the patient's body such that the inner diameter of the hollow cylinder increases and the stent clings in this way more firmly to the walls of a blood vessel.
Fig. 2 zeigt einen Vertikalschnitt durch den Stent 1 an der in Fig. 1 mit U-Il bezeichneten Stelle. Der Schnitt folgt demnach dem Verlauf der Netz-Stränge 3 des Grundkörpers 2.Fig. 2 shows a vertical section through the stent 1 at the designated in Fig. 1 with U-Il point. The cut follows the course of the network strands 3 of the main body. 2
Durch seine hohlzylindrische Form hat der Grundkörper 2 eine äußere Oberfläche 5 und eine innere Oberfläche 6. Während im dargestellten Ausführungsbeispiel die innere O- berfläche 6 beschichtungsfrei ist, ist auf der äußeren Oberfläche 5 eine Beschichtung 7 aufgebracht. In der Regel ist jedoch auch (ggf. sogar ausschließlich) die innere Oberfläche 6, d.h. die dem Blutstrom zugewandte Fläche des Stent 1, mit einer Beschichtung 7 versehen. Für die Ausführungsvariante als Stent 1 kann eine Innenbeschichtung sogar besonders vorteilhaft sein. Auch an den Enden bzw. Seitenkanten des Stent 1 kann die Beschichtung 7 vorgesehen sein, um auch dort die Endothelisierung zu beschleunigen. Die Beschichtung 7 besteht aus Nanopartikeln 8, d.h. aus Partikeln mit Korngrößen von weniger als einem Mikrometer. Insbesondere können die Nanopartikel 8 können gleiche oder unterschiedliche Durchmesser im Bereich von ca. 10nm bis 500nm aufweisen.Due to its hollow cylindrical shape of the base body 2 has an outer surface 5 and an inner surface 6. While in the illustrated embodiment, the inner O- berfläche 6 is free of coating, on the outer surface 5, a coating 7 is applied. However, as a rule, (possibly even exclusively) the inner surface 6, i. the blood stream facing surface of the stent 1, provided with a coating 7. For the embodiment variant as a stent 1, an inner coating may even be particularly advantageous. The coating 7 can also be provided at the ends or side edges of the stent 1 in order to accelerate the endothelization there as well. The coating 7 consists of nanoparticles 8, i. from particles with particle sizes of less than one micrometer. In particular, the nanoparticles 8 may have the same or different diameters in the range of about 10 nm to 500 nm.
Erfindungsgemäß hat das Material, aus dem wenigstens ein Teil der Nanopartikel 8 besteht, eine Metallgitterstruktur, die zu der Metallgitterstruktur des Materials des Grund- körpers 2 weitgehend kompatibel, wenn nicht sogar gleich ist. Ist der Grundkörper 2 aus Nitinol gebildet, könnten die Nanopartikel beispielsweise Titan (Ti), Nickel-Titan (NiTi), Ni(x)Ti(y), TiOx, TiOx(OH)y, Ni(x)Ti(y)O(z)H(n) oder Kombinationen dieser Materialien umfassen, deren Metallgitterstruktur derjenigen von NiTi weitgehend entspricht. Die Gitterstrukturen sollten dabei vorzugsweise auf eine solche Weise kompatibel sein, dass beim Anlagern der Nanopartikel am Grundkörper ein Austausch von Gitterplätzen möglich ist.According to the invention, the material comprising at least a part of the nanoparticles 8 has a metal lattice structure that corresponds to the metal lattice structure of the material of the basic structure. Body 2 is largely compatible, if not the same. If the main body 2 is formed from nitinol, the nanoparticles could be, for example, titanium (Ti), nickel-titanium (NiTi), Ni (x) Ti (y), TiOx, TiOx (OH) y, Ni (x) Ti (y) O (Z) comprise H (n) or combinations of these materials whose metal lattice structure closely matches that of NiTi. The lattice structures should preferably be compatible in such a way that an exchange of lattice sites is possible when attaching the nanoparticles to the base body.
Die Beschichtung 7 hat eine Stärke von ca. 20nm bis zu 500nm. Sie könnte jedoch auch höher sein, beispielsweise bis zu 1,0 oder 1,5μm. Durch die beiden strichlierten Pfeile ist angedeutet, dass sich die Beschichtung rings um den gesamten Grundkörper 2 erstrecken kann, auch wenn nur ein kleiner Ausschnitt der Beschichtung 7 dargestellt ist. Dabei sind jedoch zwischen beschichteten Abschnitten des Grundkörpers 2 auch unbeschichtete Abschnitte bzw. „Beschichtungslücken" 9 vorgesehen. Die „Beschichtungslü- cken" 9 entstehen an Bereichen, die während des Aufbringens der Nanopartikel 8 abgedeckt sind.The coating 7 has a thickness of about 20nm up to 500nm. However, it could also be higher, for example up to 1.0 or 1.5 μm. The two dashed arrows indicate that the coating can extend around the entire base body 2, even if only a small section of the coating 7 is shown. However, uncoated sections or "coating gaps" 9 are also provided between coated sections of the main body 2. The "coating gaps" 9 are formed at areas which are covered during the application of the nanoparticles 8.
Die raue Oberfläche des Implantats 7 stellt ideale Bedingungen für das Anlagern von Endothelzellen dar, während das unerwünschte Anlagern glatter Muskelzellen nicht unterstützt wird. Auch wenn dies in Fig. 2 nicht gezeigt ist, kann die Außenseite der Beschichtung 7 optional noch mit einem ein- oder mehrschichtigen, filmartigen Überzug versehen sein, der die Oberflächentopographie des Implantats nicht wesentlich verändert. Der Überzug könnte Medikamente oder andere Stoffe enthalten, die das Anlagern bestimmter Zelltypen begünstigen.The rough surface of the implant 7 provides ideal conditions for attaching endothelial cells while not supporting the unwanted attachment of smooth muscle cells. Although not shown in FIG. 2, the outside of the coating 7 may optionally be provided with a single- or multi-layered film-like coating which does not substantially alter the surface topography of the implant. The coating could contain drugs or other substances that favor the attachment of certain cell types.
Das Implantat 1 wird hergestellt, indem zunächst der Grundkörper 2 geformt und separat dazu die Nanopartikel 8 erzeugt werden. Vorzugsweise werden die Nanopartikel 8 durch Abtrag von einem Substrat oder Grundmaterial mittels eines Kurzpuls- oder Ultrakurzpulslasers gebildet. Über die Parameter des Lasers, vor allem über die Pulsenergie und die Pulslänge, kann die Größe der vom Substrat abgetragenen Nanopartikel 8 eingestellt werden. Beschrieben ist diese Art der Nanopartikelgenerierung in den Artikeln „Continu- ous Production and Online-Characterizatioπ of Nanoparticles from Ultrafast Laser AbIa- tion and Laser Cracking' von S. Barcikowski et al., Proceedings of 23nd International Conference on Applications of Lasers and Electro-Optics ICALEO 2005, 31.Oct.-03.Nov, Miami, CA, USA, S. 375-384, sowie „Properties of Nanoparticles generated dυring fem- tosecond laser machining in airand watet' von S. Barcikowski et al., Appl. Phys. A 87, 47-55 (2007). Es hat sich gezeigt, dass das vorstehend erwähnte Laserabtragen auch zum Erzeugen von Nanopartikeln aus metallischen Formgedächtnismaterialien geeignet ist.The implant 1 is produced by first forming the main body 2 and separately producing the nanoparticles 8 for this purpose. Preferably, the nanoparticles 8 are formed by removal of a substrate or base material by means of a short pulse or ultrashort pulse laser. The size of the nanoparticles 8 removed from the substrate can be adjusted via the parameters of the laser, above all via the pulse energy and the pulse length. This type of nanoparticle generation is described in the articles "Continuous Production and Online Characterization of Nanoparticles from Ultrafast Laser Ablation and Laser Cracking" by S. Barcikowski et al., Proceedings of the 23rd International Conference on Applications of Lasers and Electrodes. Optics ICALEO 2005, 31.Oct.-03.Nov, Miami, CA, USA, pp. 375-384, as well as "Properties of Nanoparticles generated by dehring femtosecond laser machining in airand watts" by S. Barcikowski et al., Appl. Phys. A 87, 47-55 (2007). It has been found that the abovementioned laser ablation is also suitable for producing nanoparticles from metallic shape memory materials.
Insbesondere kann der Laserabtrag vom Substrat in einer flüssigen Umgebung durchgeführt werden, weil die Nanopartikel auf diese Weise unmittelbar nach dem Abtragen dispergiert und kolloidal stabilisiert werden und so als „individuelle" Nanopartikel erhalten bleiben, ohne sich zu größeren Agglomeraten zusammenzuschließen. Die Flüssigkeit könnte entweder direkt für die Beschichtung verwendet, additiviert oder anschließend auch ausgetauscht werden. Zudem wäre es möglich, das abgetragene Material aufzule- gieren, um die Stöchiometrie zu erhalten, wenn sich einer der Legierungspartner ansonsten in zu geringem Maße in den Nanopartikeln wiederfindet.In particular, laser ablation from the substrate can be carried out in a liquid environment because the nanoparticles are thus dispersed and colloidally stabilized immediately after ablation, thus retaining as "individual" nanoparticles without aggregating into larger agglomerates It would also be possible to anneal the abraded material to obtain the stoichiometry if one of the alloying partners is otherwise found in the nanoparticles to a negligible extent.
Die Nanopartikel 8 werden anschließend auf den Grundkörper 2 aufgebracht. Das Aufbringen der Nanopartikel 8 kann nach einem (Elektro-)Polieren des Grundkörpers 2 erfolgen. Vorzugsweise findet das Aufbringen bei Raumtemperatur statt, beispielsweise durch elektrophoretische Abscheidung. Wegen der Kompatibilität der Metallgitterstrukturen tauschen die angelagerten Nanopartikel 8 Gitterplätze mit dem Material des Grundkörpers 2 aus. Über diesen Diffusions-Fügeprozess ergibt sich eine extrem feste Verbindung zwischen der Beschichtung 7 und dem Grundkörper 2. Diese Verbindung ist so fest, dass auch bei einem Expandieren des Stents 1 (Stent-Dilatation) auf keinen Fall Teile der Beschichtung 7 abplatzen. Insgesamt entsteht dadurch ein Implantat 1 mit einer besonders guten Langzeitstabilität.The nanoparticles 8 are then applied to the base body 2. The application of the nanoparticles 8 can be carried out after a (electro) polishing of the main body 2. Preferably, the application takes place at room temperature, for example by electrophoretic deposition. Because of the compatibility of the metal lattice structures, the deposited nanoparticles exchange 8 lattice sites with the material of the base body 2. About this diffusion-joining process results in an extremely strong connection between the coating 7 and the base body 2. This compound is so strong that even with an expansion of the stent 1 (stent dilation) flake off parts of the coating 7 in any case. Overall, this results in an implant 1 with a particularly good long-term stability.
Bei bestimmten Materialien und für bestimmte Anwendungszwecke reicht bereits der nach dem Aufbringen der Nanopartikel 8 auf dem Grundkörper 2 bei Raumtemperatur erfolgende Austausch von Atomen im Kristallgittergefüge, um eine ausreichend starke Befestigung der Nanopartikel 8 am Grundkörper 2 zu erzielen. Eine noch stärkere Befestigung der Nanopartikel 8 kann erreicht werden, indem die Temperatur des Implantats 1 nach dem Aufbringen der Nanopartikel 8 auf dem Grundkörper 2 auf eine Diffusionsfüge- temperatur angehoben wird, die höher liegt als Raumtemperatur, und bei der folglich der wesentliche Anteil des Diffusionsfügeprozesses erfolgt. Da bei der höheren Diffusionsfü- getemperatur mehr Atome aus der Gitterstruktur der Nanopartikel ihren Platz tauschen mit Atomen aus der Gitterstruktur des Grundkörpers 2, sind die Nanopartikel 8 anschließend deutlich fester mit dem Grundkörper 2 verbunden.For certain materials and for certain applications, the exchange of atoms in the crystal lattice structure takes place after application of the nanoparticles 8 on the base body 2 at room temperature, in order to achieve a sufficiently strong attachment of the nanoparticles 8 to the base body 2. An even stronger attachment of the nanoparticles 8 can be achieved by the temperature of the implant 1 is raised after the application of the nanoparticles 8 on the base body 2 to a diffusion diffusion temperature which is higher than room temperature, and thus the substantial proportion of Diffusionsfügeprozesses he follows. Since with the higher diffusion temperature more atoms from the lattice structure of the nanoparticles exchange their place with atoms from the lattice structure of the base body 2, the nanoparticles 8 are then much more firmly connected to the base body 2.
Das Nachprozessieren nach dem Aufbringen der Nanopartikel 8 wird vorzugsweise bei einer (Diffusionsfüge-) Temperatur und einem Druck durchgeführt, die im Druck- Temperatur-Phasendiagramm unterhalb des Schmelzpunkts oder des Sublimationspunkts des Materials der Nanopartikel 8 und des Grundkörpers 2 liegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass der Grundkörper 2 und die Nanopartikel 8 ihre makroskopische Struktur beibehalten. Vorzugsweise liegt die Temperatur beim Diffusionsfügeprozess im Bereich von 60 bis 80% der Schmelz- oder Anlasstemperatur des Materials, oder etwas darunter, um auf diese Weise das Komwachstum zu minimieren. Bei NiTi kann der Diffusionsfügeprozess bevorzugt bei einer Temperatur unterhalb von 300° C durchgeführt werden, vorzugsweise unterhalb von 150° C. Für Stahlstents oder andere metallische Stentmaterialien können andere Diffusionsfügetemperaturen vorteilhaft sein.The post-processing after the application of the nanoparticles 8 is preferably carried out at a (diffusion) temperature and a pressure which lies below the melting point or the sublimation point of the material of the nanoparticles 8 and the base body 2 in the pressure-temperature phase diagram. In this way it is ensured that the main body 2 and the nanoparticles 8 maintain their macroscopic structure. Preferably, in the diffusion bonding process, the temperature is in the range of 60 to 80% of the melting or tempering temperature of the material, or slightly below, so as to minimize grain growth. For NiTi, the diffusion bonding process may preferably be performed at a temperature below 300 ° C, preferably below 150 ° C. For steel stents or other metallic stent materials, other diffusion fusing temperatures may be advantageous.
Ausgehend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel könnte die Erfindung auf vielfache Weise modifiziert werden. Zu betonen ist, dass die Erfindung nicht auf Stents beschränkt ist, sondern dass auch andere Implantate wie Herzklappen, Tragerstrukturen für Herzklappen, Blutfilter, Verschluss-Devices, Vaskuläre Verbinder, Stent-Grafts etc. mit einer entsprechenden Beschichtung aus Nanopartikeln beschichtet sein könnten. Wird die Erfindung bei Stents angewendet, muss dieser keinesfalls die lediglich beispielhaft in Fig. 1 gezeigte Form haben. Vielmehr könnte die Form des Stents deutlich komplizierter sein. Ebenso wenig ist es notwendig, dass der Grundkörper des Stents aus einem Formgedächtnismaterial besteht. Denkbar wären vielmehr auch Stents aus Stahl o.a., die über einen in sie eingeführten Ballon expandiert werden. An die Nanopartikel- Beschichtung oder in die Poren der Beschichtung könnten Medikamente, Gene, Wachstumsfaktoren o.a. an- bzw. eingelagert werden, die sich positiv auf die Umgebung des Implantats auswirken. Auch wenn das Aufbringen der Nanopartikel bei Raumtemperatur prozesstechnisch Vorteile bietet, könnte es auch bei anderen Temperaturen (und Drücken) durchgeführt werden, beispielsweise bei 4 - 100° C. Starting from the illustrated embodiment, the invention could be modified in many ways. It should be emphasized that the invention is not limited to stents, but that other implants such as heart valves, heart valve support structures, blood filters, occlusive devices, vascular connectors, stent-grafts, etc., could also be coated with a corresponding coating of nanoparticles. When the invention is applied to stents, it in no way has to have the form shown by way of example only in FIG. Rather, the shape of the stent could be significantly more complicated. Nor is it necessary that the main body of the stent consists of a shape memory material. Rather, it would also be possible stents made of steel or similar, which are expanded via a balloon introduced into it. At the nanoparticle coating or in the pores of the coating could drugs, genes, growth factors o.a. be deposited or stored, which have a positive effect on the environment of the implant. Although the application of the nanoparticles at room temperature offers advantages in terms of process technology, it could also be carried out at other temperatures (and pressures), for example at 4-100 ° C.
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