DE102004035182A1 - Surgical implant has a resorbable ceramic and/or glass-like interconnected, macroporous framework with its interstices filled with a resorbable polymer network of less rapid hydrolytic degradation - Google Patents

Surgical implant has a resorbable ceramic and/or glass-like interconnected, macroporous framework with its interstices filled with a resorbable polymer network of less rapid hydrolytic degradation Download PDF

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Abstract

An implant material comprises (A) a resorbable ceramic and/or glass-like interconnected, macroporous framework of approximately spherical particles of diameter 20-3000 mu each of which is indirectly connected via a bridge of diameter 20-300 mu to at least one adjacent particle; and (B) a resorbable polymer network filling the interconnected macropores of framework (a) and having a less rapid hydrolytic degradation in aqueous media than framework (a). An independent claim is also included for the manufacture of the material by (1) sintering ceramic or glass-like particles of diameter 20-3000 mu at 400-1500[deg]C to give a porous product with a sinter spacing of 20-300 mu ; (2) infiltrating the porous product with a polymerizable, resorbable methacrylate-modified linear and/or star-shaped oligoester containing a dissolved radical polymerization initiator; and (3) radically polymerizing the oligoester.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Implantatmaterial, ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung.The The present invention relates to an implant material, a method for its production and use.

Implantatmaterialien in Form von Schrauben, Nägeln, Stiften und Platten werden seit einiger Zeit in der Knochenchirurgie und Orthopädie bei einer Vielzahl von Indikationen zur Stabilisierung und Fixierung von Knochengewebe verwendet.implant materials in the form of screws, nails, Pins and plates have been used in bone surgery for some time and orthopedics in a variety of indications for stabilization and fixation used by bone tissue.

Neben Implantatmaterialien aus Edelstahl und Titanlegierungen haben in den letzten Jahren resorbierbare Implantatmaterialien wissenschaftliches als auch kommerzielles Interesse gefunden. Es wurden polymere Implantate, wie Schrauben und Platten, auf Grundlage von Polyestern der Milchsäure, Glykolsäure und der 2-Hydroxyethoxyessigsäure entwickelt. Diese zersetzen sich nach der Implantation langsam durch Einwirkung des physiologisch-wäßrigen Milieus infolge des hydrolytischen Angriffs von Wasser, wobei saure Abbauprodukte, zum Beispiel Milchsäure, freigesetzt werden.Next Stainless steel and titanium alloy implant materials have recent years resorbable implant materials scientific than also found commercial interest. There were polymeric implants, such as screws and plates, based on polyesters of lactic acid, glycolic acid and developed the 2-hydroxyethoxyacetic acid. These decompose slowly after implantation by exposure of the physiological-aqueous environment due to the hydrolytic attack of water, acidic degradation products, for Example lactic acid, be released.

Durch diese Säurefreisetzung können jedoch Entzündungsreaktionen verursacht werden, die zu lokalen Schädigungen des Knochengewebes führen können. Hinzu kommt dabei, dass Entzündungsreaktionen physiologisch zu einem saurem pH-Wert und damit zu einer Beschleunigung der Auflösung dieser Implantate führen.By this acid release can however, inflammatory reactions causing local damage to the bone tissue to lead can. In addition, there are inflammatory reactions physiologically to an acidic pH and thus to an acceleration the resolution of this Lead implants.

Aus diesem Grund werden, wie in den Schriften DE 4120325 A1 , DE 2742128 A1 , DE 2620891 A1 , EP 0192068 C1 , DE 19614421 A1 und WO 88/06873 offenbart, Polyester mit puffernden anorganischen Substanzen unter Bildung von Kompositen vermischt.Because of this, as in the scriptures DE 4120325 A1 . DE 2742128 A1 . DE 2620891 A1 . EP 0192068 C1 . DE 19614421 A1 and WO 88/06873 discloses blending polyester with buffering inorganic substances to form composites.

Problematisch bei dieser Vorgehensweise ist, dass bei der Verwendung von Polyestern zur Kompositherstellung mit Calciumphosphaten diese auf Grund ihrer relativ geringen Polarität die polaren Calciumphosphate nur schlecht benetzen.Problematic in this approach is that when using polyesters for compositing with calcium phosphates these due to their relatively low polarity poorly wet the polar calcium phosphates.

Hinzu kommt, dass die als Füllstoffe eingebrachten Calciumphosphate auf ihrer Oberfläche immer eine mehr oder weniger große Menge von Wasser adsorbiert tragen, so dass während der Kompositherstellung durch Spritzgießen oder durch Extrudieren ein nicht unerheblichen Polymerabbau infolge hydrolytischer Degradationsprozesse, die durch die Wasserspuren verursacht werden, erfolgt, was dazu führt, dass der hydrolytische Abbau von Kompositmaterialien aus resorbierbaren Polyestern und darin suspendierten Calciumphosphaten im wäßrigen Milieu im Vergleich zum hydrolytischen Abbau der Implantatmaterialien, die nur aus Polyestern oder nur aus Calciumphosphaten, wie β-Tricalciumphosphat, gebildet sind, deutlich komplizierter handhabbar ist.in addition that comes in as fillers calcium phosphate on its surface always a more or less size Carrying amount of water adsorbed so that during composite production by injection molding or by extruding a not inconsiderable polymer degradation due to hydrolytic Degradation processes caused by the traces of water takes place, which leads that the hydrolytic degradation of composite materials from absorbable Polyesters and suspended therein calcium phosphates in an aqueous medium in comparison to the hydrolytic degradation of the implant materials, made only of polyesters or only of calcium phosphates, such as β-tricalcium phosphate, are formed, much more complicated to handle.

Durch die puffernde Wirkung von Calciumphosphaten wird der hydrolytische Abbau von resorbierbaren Polyestern deutlich verlangsamt, da die katalytisch wirksamen sauren Hydrolyseprodukte der Polyester neutralisiert werden. Der hydrolytische Abbau wird vor allem durch den Abbau der organischen Matrix bestimmt, wenn die anorganische Komponente in der organischen Matrix suspendiert ist, die anorganischen Partikel vollständig umhüllt sind und somit die einzelnen anorganischen Partikel durch die organische Matrix voneinander getrennt sind.By the buffering action of calcium phosphates becomes hydrolytic Degradation of absorbable polyesters slowed significantly as the catalytically active acidic hydrolysis of polyester neutralized become. The hydrolytic degradation is mainly due to the degradation of the organic matrix determined when the inorganic component in the organic matrix is suspended, the inorganic particles Completely wrapped are and thus the individual inorganic particles by the organic Matrix are separated from each other.

Das bedeutet, dass in diesen Kompositen auch relativ leicht resorbierbare Calciumphosphate nicht schneller als die sie umgebende Polymermatrix degradieren können. Deshalb entstehen bei diesen Implantaten während des hydrolytischen Abbaus keine ausgedehnten, offenen Porensysteme, in denen das umliegende Knochengewebe einwachsen kann, was dazu führt, dass die mechanische Stabilisierungsfunktion der Implantate während des Resorptionsprozesses nicht mehr gewährleistet ist.The means that in these composites also relatively easily absorbable Calcium phosphate does not degrade faster than the surrounding polymer matrix can. Therefore, these implants are formed during hydrolytic degradation no extensive, open pore systems in which the surrounding Bone tissue can grow in, which leads to the mechanical stabilization function the implants during the absorption process is no longer guaranteed.

Neben der Verwendung resorbierbarer Polyester ist auch die Verwendung von hydrolytisch degradierbaren Polycyanacrylaten in Kompositen zur Implantatmaterialbereitstellung bekannt.Next the use of resorbable polyesters is also the use of hydrolytically degradable polycyanoacrylates in composites for implant material delivery.

In der Schrift DE 2807132 A1 wird bspw. ein Implantatmaterial beschrieben, das durch Tränkung von mikroporösem porösem Calciumphosphat mit einem Cyanacrylat hergestellt wird, wobei das Cyanacrylat in den Poren des Calciumphosphates zu linearen Polycyanacrylat anionisch polymerisiert.In Scripture DE 2807132 A1 For example, an implant material made by impregnation of microporous porous calcium phosphate with a cyanoacrylate is described wherein the cyanoacrylate anionically polymerizes in the pores of the calcium phosphate to linear polycyanoacrylate.

Der Nachteil dieser Implantatmaterialien ist, dass die anionische Polymerisation von Cyanacrylaten zu Polycyanacrylaten reversibel ist und dass durch die Einwirkung von Feuchtigkeit Polycyanacrylate relativ schnell zu toxikologisch nicht unbedenklichen Produkten depolymerisieren.Of the Disadvantage of these implant materials is that the anionic polymerization from cyanoacrylates to polycyanoacrylates is reversible and that by the exposure to moisture polycyanacrylates relatively fast depolymerize to toxicologically unacceptable products.

Aus diesen Gründen verliert dieses Implantatmaterial unter in vivo-Bedingungen (in-vitro-Bedingungen) durch hydrolytischen Abbau des Polycyanacrylates sehr schnell an Festigkeit, wobei sich das Polycyanacrylat schneller auflöst als das Calciumphosphat.Out these reasons loses this implant material under in vivo conditions (in vitro conditions) hydrolytic degradation of the polycyanoacrylate very fast to strength, wherein the polycyanoacrylate dissolves faster than the calcium phosphate.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein resorbierbares Implantatmaterial für Knochengewebe bereitzustellen, das nach der Implantation eine mechanische Stabilisierung bewirkt, die auch während des hydrolytischen Abbaus (Resorption) des Implantatmaterials im Wesentlichen erhalten bleibt und das gewährleistet, dass zeitgleich zu diesem Abbau das Knochengewebe in das Implantatmaterial einwachsen kann, so dass die Probleme der bekannten, aus resorbierbaren Polymeren und Calciumphosphaten aufgebauten Implantatmaterialien überwunden werden, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung anzugeben.The invention is therefore based on the object to provide a resorbable implant material for bone tissue, which causes a mechanical stabilization after implantation, which also during the hydrolytic degradation (Re sorption) of the implant material is substantially maintained and ensures that at the same time to this degradation, the bone tissue can grow into the implant material, so that the problems of the known, made of resorbable polymers and calcium phosphate implant materials are overcome, and a method for its preparation and its Use to specify.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Patentanspruchs und der Ansprüche 6 und 7 gelöst, sowie durch vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen ergänzt.According to the invention This object is achieved by the characterizing features of the first claim and the claims 6 and 7 solved, as well supplemented by advantageous embodiments according to the subclaims.

Das Implantatmaterial besteht aus einem resorbierbaren, keramischen und/oder glasartigen, interkonnektierend-makroporösen Gerüst, das aus mikroporenfreien Partikeln mit annähernder Kugelform, die einen Durchmesser von 20 bis 3000 μm aufweisen, gebildet ist, bei dem jeder Partikel mindestens über eine Brücke, die einen Durchmesser von 20 bis 300 μm hat, mit mindestens einem benachbarten Partikel unmittelbar, d.h. spaltfrei, verbunden ist, und aus einem resorbierbaren Polymernetzwerk, welches die interkonnektierend-makroporösen Zwischenräume in dem keramischen und/oder glasartigen, resorbierbaren Gerüst ausfüllt, wobei das anorganische keramische und/oder glasartige, resorbierbare Gerüst im wäßrigem Milieu schneller hydrolytisch abbaubar ist als das resorbierbare Polymernetzwerk. Unter dem Begriff mikroporenfreie Partikel sind dabei Partikel zu verstehen, die weniger als 15 Volumenprozent Poren mit einem Durchmesser von ≤ 20 μm enthalten.The Implant material consists of a resorbable, ceramic and / or glassy, interconnecting macroporous scaffold, the from microporenfreien particles with approximate spherical shape, the one Diameter from 20 to 3000 microns in which each particle has at least one Bridge, which has a diameter of 20 to 300 microns, with at least one adjacent particles immediately, i. gap-free, connected, and a resorbable polymer network, which has the interconnecting macroporous spaces in the ceramic and / or glassy, absorbable scaffold fills, wherein the inorganic ceramic and / or glassy, absorbable scaffold in an aqueous medium is faster hydrolytically degradable than the absorbable polymer network. Under the term microporous particles are particles to be understood, containing less than 15% by volume of pores with a diameter of ≤ 20 μm.

Das resorbierbare, keramische und/oder glasartige, interkonnektierendmakroporöse Gerüst besteht dabei bevorzugt aus Tricalciumphosphat und/oder Natriumcalciumphosphat und/oder Kaliumcalciumphosphat und/oder Calciumkaliumnatrium-phosphat, und/oder Magnesiumcalciumphosphat, Natriummagnesiumphosphat, Kaliummagnesiumphosphat und/oder Hydroxylapatit und/oder Tetracalciumphosphat und/oder Octacalciumphosphat und/oder Calciumhydrogenphosphat, Calciumpyrophosphat und/oder Calciumsulfat und/oder Calciumcarbonat und/oder resorbierbarem Phosphatglas.The resorbable, ceramic and / or glassy, interconnecting macroporous scaffold preferably from tricalcium phosphate and / or sodium calcium phosphate and / or potassium calcium phosphate and / or calcium potassium sodium phosphate, and / or magnesium calcium phosphate, sodium magnesium phosphate, potassium magnesium phosphate and / or hydroxyapatite and / or tetracalcium phosphate and / or octacalcium phosphate and / or Calcium hydrogen phosphate, calcium pyrophosphate and / or calcium sulfate and / or calcium carbonate and / or absorbable phosphate glass.

Das resorbierbare Polymernetzwerk ist aus mindestens einem Vertreter der Hydroxycarbonsäuren L-Milchsäure, D-Milchsäure, Glykolsäure, 2-Hydroxy-ethoxyessigsäure, δ-Hydroxyvaleriansäure und ε-Hydroxycapronsäure aufgebaut und enthält hydrolytisch angreifbare Esterbindungen und/oder Amidbindungen.The absorbable polymer network is made up of at least one representative the hydroxycarboxylic acids L-lactic acid, D-lactic acid, Glycolic acid, 2-hydroxy-ethoxyacetic acid, δ-hydroxyvaleric acid and ε-hydroxycaproic acid and contains hydrolytically vulnerable ester bonds and / or amide bonds.

Wesentlich für die Erfindung ist, dass das resorbierbare Polymernetzwerk bevorzugt aus radikalisch polymerisierten Methacrylat-modifizierten linearen oder sternförmigen Oligoestern gebildet ist. Der prinzipielle Syntheseweg dieser Methacrylatmodifizierten linearen oder sternförmigen Oligoester wurde von M. Schnabelrauch und S. Vogt in DE 19939403 A1 offenbart und in „Werkstoffwoche '98", Band IV, Symposium 4: Werkstoffe für die Medizintechnik, Wiley-VCH Weinheim, 1999, 161–166, beschrieben. Die Methacrylat-modifizierten linearen oder sternförmigen Oligoester werden in einer Zweistufensynthese hergestellt. In einer ersten Stufe wird ein Di- oder ein Polyalkohol mit einem Lacton, wie L-Lactid, D,L-Lactid und Glykolid, in Gegenwart eines Zinn-organischen Katalysators in der Schmelze im Temperaturbereich von 100–180°C zu Oligoestern durch Ringöffnungsoligomerisation umgesetzt. Die entstandenen Oligoester haben terminale Hydroxylgruppen, die im zweiten Syntheseschritt mit einem aktivierten Methacrylsäurederivat, wie Methacrylsäurechlorid, in Gegenwart einer organischen Hilfsbase verestert werden. Die so hergestellten Methacrylat-modifizierten linearen oder sternförmigen Oligoester sind radikalisch zu stabilen Polymernetzwerken polymerisierbar.Essential for the invention is that the resorbable polymer network is preferably formed from radically polymerized methacrylate-modified linear or star-shaped oligoesters. The basic synthetic route of these methacrylate - modified linear or star - shaped oligoesters was described by M. Schnabelrauch and S. Vogt in DE 19939403 A1 Vol. IV, Symposium 4: Materials for Medical Technology, Wiley-VCH Weinheim, 1999, 161-166 The methacrylate-modified linear or star-shaped oligoesters are prepared in a two-step synthesis Step is a di- or a polyhydric alcohol with a lactone, such as L-lactide, D, L-lactide and glycolide, reacted in the presence of a tin-organic catalyst in the melt in the temperature range of 100-180 ° C to oligoesters by ring-opening oligomerization The oligoesters formed have terminal hydroxyl groups which are esterified in the second step of the synthesis with an activated methacrylic acid derivative, such as methacrylic acid chloride, in the presence of an organic auxiliary base The methacrylate-modified linear or star-shaped oligoesters thus prepared are free-radically polymerizable to form stable polymer networks.

Erfindungemäß ist, dass das resorbierbare Polymernetzerk bevorzugt die interkonnektierenden Zwischenräume in dem keramischen und/oder glasartigen, resorbierbaren Gerüst vollständig ausfüllt.According to the invention, that the resorbable polymer network preferably prefers the interconnecting interstices in the ceramic and / or glass-like, resorbable scaffold completely fills.

Bestandteil der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des Implantatmaterials, das dadurch charakterisiert ist, dass resorbierbare, keramische und/oder glasartige Partikel mit einem Partikeldurchmesser von ca. 20–3000 μm durch Temperung bei 400 bis 1500 °C zu einem interkonektierend-makroporösen Gerüst so gesintert werden, dass die Sinterhälse zwischen den Partikeln einen Durchmesser von 20 bis 300 μm haben, dass anschließend das poröse Gerüst mit mindestens einem polymerisationsfähigen, resorbierbaren Methacrylat-modifizierten linearen und/oder sternförmigen Oligoester, in dem ein radikalisch zerfallender Polymerisationsinitiator gelöst ist, infiltriert wird und dass nach der Infiltration der polymerisationsfähige, resorbierbare Methacrylat-modifizierte lineare und/oder sternförmige Oligoester in dem porösen Gerüst unter Bildung eines resorbierbaren Polymernetzwerkes radikalisch polymerisiert wird.component the invention is a method for producing the implant material, which is characterized in that resorbable, ceramic and / or glassy particles with a particle diameter of about 20-3000 microns by annealing at 400 to 1500 ° C be sintered into an interconecting macroporous framework so that the sintered necks between the particles have a diameter of 20 to 300 microns, that afterwards the porous one framework with at least one polymerizable, resorbable methacrylate-modified linear and / or star-shaped Oligoester in which a free-radically decomposing polymerization initiator is dissolved, is infiltrated and that after infiltration of the polymerizable, resorbable Methacrylate-modified linear and / or star-shaped oligoesters in the porous framework below Formation of a resorbable polymer network radically polymerized becomes.

Als radikalisch zerfallender Polymerisationsinitiator kommen dabei organische Peroxide, wie Dibenzoylperoxid, Cumolhydroperoxid, Di-t-butyylperoxid, Dilauroylperoxid, und Azoverbindungen, wie Azobisisobutyronitril, zur Anwendung. Diese Initiatoren zerfallen bei thermischer Belastung unter Radikalbildung.When free-radically decomposing polymerization initiator thereby come organic Peroxides, such as dibenzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, di-t-butyl peroxide, dilauroyl peroxide, and azo compounds, such as azobisisobutyronitrile, for use. These Initiators decompose under thermal stress under radical formation.

Die erfindungsgemäße Verwendung des resorbierbaren Implantatmaterials ist dadurch charakterisiert, dass aus dem Kompositmaterial chirurgische Platten, chirurgische Schrauben, chirurgische Stifte, chirurgische Nägel, Cages und patientenspezifische Implantate durch Drehen, Fräsen, Bohren, Schleifen gefertigt werden.The inventive use of the resorbable implant material is characterized charak The composite material is used to make surgical plates, surgical screws, surgical posts, surgical nails, cages and patient-specific implants by turning, milling, drilling, grinding.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Ausführungsbeispiele näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below with reference to the embodiments.

1. Ausführungsbeispiel1st embodiment

Es werden aus Calciumkaliumnatriumphosphat der Korngröße 300 bis 1000 μm nach Verdichtung durch Sinterung bei 1100 °C innerhalb von 10 Stunden offen-poröse Zylinder mit einer Höhe von 10 mm und einem Durchmesser von 10 mm hergestellt. Die Sinterhälse haben einen Durchmesser von ca. 60 μm. Die Porosität liegt bei 25 Volumenprozenten. Diese Zylinder werden in Silikonhohlformen eingesetzt. In die offenen Porensysteme der Zylinder wird Propan-1,2-diol-bis (oligo-L-lactyl-methacrylat) (2 L-Milchsäureeinheiten pro Hydroxylgruppe des Propan-1,2-diols), in dem 10 Masseprozent Methacrylsäure-2-hydroxyethylester und 4 Masseprozent Dibenzoylperoxid gelöst sind, eingebracht. Anschließend werden die Silikonhohlformen mit den befüllten Zylindern 1 Stunde auf 110 °C erwärmt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur erhält man feste, gelbliche Zylinder. Die Druckfestigkeit der Zylinder wurde mit einer Zugprüfmaschine von Instron bestimmt. Die Druckfestigkeit dieser Zylinder beträgt 45,0 ± 11,5 MPa.It are made of calcium potassium sodium phosphate of grain size 300 to 1000 μm After densification by sintering at 1100 ° C within 10 hours open-porous cylinder with a height made of 10 mm and a diameter of 10 mm. The sintered necks have a diameter of about 60 microns. The porosity is 25 percent by volume. These cylinders are in silicone hollow molds used. In open pore systems of cylinders becomes propane-1,2-diol-bis (Oligo-L-lactyl-methacrylate) (2 L-lactic acid units per hydroxyl group of propane-1,2-diol), in which 10% by mass Methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester and 4% by mass of dibenzoyl peroxide are dissolved. Then be The silicone molds with the filled cylinders for 1 hour Heated to 110 ° C. To Cooling to room temperature solid, yellowish cylinders. The compressive strength of the cylinder was with a tensile testing machine determined by Instron. The compressive strength of these cylinders is 45.0 ± 11.5 MPa.

2. Ausführungsbeispiel2nd embodiment

Es werden aus Calciumkaliumnatriumphosphat der Korngröße 300 bis 1000 μm durch Sinterung bei 1100 °C innerhalb von 10 Stunden offenporöse Zylinder mit einer Höhe von 10 mm und einem Durchmesser von 10 mm hergestellt. Die Sinterhälse haben einen Durchmesser von ca. 60 μm. Die offene Porosität liegt bei 40 Volumenprozenten. Diese Zylinder werden in Silikonhohlformen eingesetzt. In die offenen Porensysteme der Zylinder wird Propan-1,2-diol-bis(oligo-L-lactyl-methacrylat) (2 L-Milchsäureeinheiten pro Hydroxyl-gruppe des Propan-1,2-diols), in dem 10 Masseprozent Methacrylsäure-2-hydroxyethylester und 4 Masseprozent Dibenzoylperoxid gelöst sind, eingebracht. Anschließend werden die Silikonhohlformen mit den befüllten Zylindern 1 Stunde auf 110 °C erwärmt. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur erhält man feste, gelbliche Zylinder. Die Druckfestigkeit der Zylinder wurde mit einer Zugprüfmaschine von Instron bestimmt. Die Druckfestigkeit dieser Zylinder beträgt 40,7 ± 14,7 MPa.It are made of calcium potassium sodium phosphate of grain size 300 to 1000 μm by sintering at 1100 ° C within 10 hours open porous cylinders with a height of 10 mm and a diameter of 10 mm. The sintered necks have a diameter of about 60 microns. The open porosity is 40 percent by volume. These cylinders are in silicone hollow molds used. In the open pore systems of the cylinders is propane-1,2-diol-bis (oligo-L-lactyl-methacrylate) (2 L-lactic acid units per hydroxyl group of propane-1,2-diol) in which 10% by mass Methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester and 4% by mass of dibenzoyl peroxide are dissolved. Then be The silicone molds with the filled cylinders for 1 hour Heated to 110 ° C. To Cooling to room temperature solid, yellowish cylinders. The compressive strength of the cylinder was with a tensile testing machine determined by Instron. The compressive strength of these cylinders is 40.7 ± 14.7 MPa.

3. Ausführungsbeispiel3rd embodiment

Es werden aus Calciumkaliumnatriumphosphat der Korngröße 300 bis 1000 μm durch Sinterung bei 1100 °C innerhalb von 10 Stunden offenporöse Zylinder mit einer Höhe von 20 mm und einem Durchmesser von 20 mm hergestellt. Die Sinterhälse haben einen Durchmesser von ca. 60 μm. Die offene Porosität liegt bei 40 Volumenprozenten. Diese Zylinder werden in Silikonhohlformen eingesetzt. In die offenen Porensysteme der Zylinder wird Propan-1,2-diol-bis(oligo-L-lactyl-methacrylat) (2 L-Milchsäureeinheiten pro Hydroxyl-gruppe des Propan-1,2-diols), in dem 10 Masseprozent Methacrylsäure-2-hydroxyethylester und 4 Masseprozent Dibenzoylperoxid gelöst sind, eingebracht. Anschließend werden die Silikonhohlformen mit den befüllten Zylindern 1 Stunde auf 110 °C erwärmt. Es bildet sich dabei durch radikalische Polymerisation ein Polymernetzwerk in den Porensystemen. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur werden aus den gelblichen Zylindern durch Drehen Zylinder mit einer Höhe von 10 mm und einem Durchmesser von 10 mm hergestellt. In diese Zylinder wird in Richtung der Längsachse eine Nut (2 × 2 mm) eingefräst. Man erhält einen glatten Zylinder mit einer Nut.It are made of calcium potassium sodium phosphate of grain size 300 to 1000 μm by sintering at 1100 ° C open-porous cylinders with a height of 20 within 10 hours mm and a diameter of 20 mm. The sintered necks have a diameter of about 60 microns. The open porosity is 40 percent by volume. These cylinders are in silicone hollow molds used. In the open pore systems of the cylinders is propane-1,2-diol-bis (oligo-L-lactyl-methacrylate) (2 L-lactic acid units per hydroxyl group of propane-1,2-diol) in which 10% by mass Methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester and 4% by mass of dibenzoyl peroxide are dissolved. Then be The silicone molds with the filled cylinders for 1 hour Heated to 110 ° C. It Radical polymerization forms a polymer network in the pore systems. After cooling To room temperature, turn from the yellowish cylinders by turning Cylinder with a height made of 10 mm and a diameter of 10 mm. In these Cylinder becomes in the direction of the longitudinal axis a groove (2 × 2 mm) milled. You get a smooth cylinder with a groove.

4. Ausführungsbeispiel4th embodiment

Es wird aus β-Tricalciumphosphat der Korngröße 250 bis 1000 μm durch Sinterung bei 1100 °C innerhalb von 30 Stunden ein offenporöser Zylinder mit einer Höhe von 20 mm und einem Durchmesser von 20 mm hergestellt. Die Sinterhälse haben einen Durchmesser von ca. 60 μm. Die offene Porosität liegt bei 55 Volumenprozent. Der Zylinder wird in Silikonhohlformen eingesetzt. In die Porensyteme der Zylinder wird Propan-1,2-diol-bis(oligo-L-lactyl-methacrylat) (2 L-Milchsäureeinheiten pro Hydroxylgruppe des Propan-1,2-diols), in dem 10 Masseprozent Methacrylsäure-2-hydroxyethylester und 4 Masseprozent Dibenzoyl-peroxid gelöst sind, eingebracht. Anschließend wird die Silikonhohlform mit dem befüllten Zylinder 1 Stunde auf 110 °C erwärmt, wobei ein Polymernetzwerk durch radikalische Polymerisation des Propan-1,2-diol-bis(oligo-L-lactyl-methacrylat) und des Methacrylsäure-2-hydroxy-ethylester entsteht. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur wird aus dem entstandenen gelblichen Zylinder eine Schraube (Gewinde M 8 nach ISO-Gewinde DIN 9) mit einer Länge von 10 mm gedreht, wobei der Schraubenkopf einen Durchmesser von 10 mm und eine Höhe von 3 mm hat.It is made from β-tricalcium phosphate the grain size 250 to 1000 μm by sintering at 1100 ° C within of 30 hours an open-pore Cylinder with a height made of 20 mm and a diameter of 20 mm. The sinter necks have a diameter of about 60 microns. The open porosity lies at 55% by volume. The cylinder is used in silicone hollow molds. Propane-1,2-diol-bis (oligo-L-lactyl methacrylate) is added to the pore systems of the cylinders (2 L-lactic acid units per hydroxyl group of propane-1,2-diol), in which 10% by mass Methacrylic acid 2-hydroxyethyl ester and 4 percent by mass of dibenzoyl peroxide are dissolved introduced. Subsequently, will the silicone mold with the filled Cylinder 1 hour at 110 ° C heated, being a polymer network by radical polymerization of propane-1,2-diol-bis (oligo-L-lactyl-methacrylate) and 2-hydroxyethyl methacrylate arises. After cooling to room temperature is from the resulting yellowish cylinder a screw (thread M 8 to ISO thread DIN 9) with a length of 10 mm rotated, the screw head has a diameter of 10 mm and a height of 3 mm.

Alle in der Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features set forth in the specification and the claims which follow can both individually as well as in any combination with each other invention essential be.

Claims (7)

Implantatmaterial bestehend aus • einem resorbierbaren, keramischen und/oder glasartigen, interkonnektierend-makroporösen Gerüst, das aus Partikeln mit annähernder Kugelform, die einen Durchmesser von 20 bis 3000 μm ausweisen, gebildet ist, bei dem jeder Partikel mindestens über eine Brücke, die einen Durchmesser von 20- bis 300 μm hat, mit mindestens einem benachbarten Partikel unmittelbar verbunden ist, • und einem resorbierbaren Polymernetzwerk, welches die interkonnektierend-makroporösen Zwischenräume in dem keramischen und/oder glasartigen, resorbierbaren Gerüst ausfüllt, wobei das anorganische keramische und/oder glasartige, resorbierbare Gerüst im wäßrigem Milieu schneller hydrolytisch abbaubar ist als das resorbierbare Polymernetzwerk.Implant material consisting of • a resorbable, ceramic and / or glassy, interconnecting macroporous framework, the from particles with approximate Ball shape, which have a diameter of 20 to 3000 microns, formed is where each particle at least over a bridge that has a diameter from 20 to 300 μm, with is directly connected to at least one adjacent particle, • and one absorbable polymer network, which the interconnecting macroporous spaces in the fills ceramic and / or vitreous, absorbable scaffold, in which the inorganic ceramic and / or glassy, absorbable scaffold in an aqueous environment faster hydrolytically degradable than the resorbable polymer network. Implantatmaterial nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das resorbierbare, keramische und/oder glasartige, interkonnektierend-makroporöse Gerüst aus Tricalciumphosphat und/oder Natriumcalciumphosphat und/oder Kaliumcalciumphosphat und/oder Calciumkaliumnatriumphosphat und/oder Magnesiumphosphat, und/oder Magnesiumcalciumphosphat und/oder Natriummagnesiumphosphat, Kaliummagnesiumphosphat und/oder Hydroxylapatit und/oder Tetracalciumphosphat und/oder Octacalciumphosphat und/oder Calciumhydrogenphosphat, Calciumpyrophosphat und/oder Calciumsulfat und/oder Calcium-carbonat und/oder resorbierbarem Phosphatglas gebildet ist.Implant material according to claim 1, characterized that the resorbable, ceramic and / or glassy, interconnecting macroporous framework of tricalcium phosphate and / or sodium calcium phosphate and / or potassium calcium phosphate and / or Calcium potassium sodium phosphate and / or magnesium phosphate, and / or Magnesium calcium phosphate and / or sodium magnesium phosphate, potassium magnesium phosphate and / or hydroxyapatite and / or tetracalcium phosphate and / or octacalcium phosphate and / or calcium hydrogen phosphate, calcium pyrophosphate and / or calcium sulfate and / or Calcium carbonate and / or absorbable phosphate glass is formed. Implantatmaterial nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass das resorbierbare Polymernetzwerk aus mindestens einem Vertreter der Hydroxycarbonsäuren, wie L-Milchsäure, D-Milchsäure, Glykolsäure, 2-Hydroxy-ethoxy essigsäure, δ-Hydroxyvaleriansäure und ε-Hydroxycapronsäure aufgebaut ist und hydrolytisch angreifbare Esterbindungen und/oder Amidbindungen enthält.Implant material according to claims 1 and 2, characterized that the absorbable polymer network of at least one representative of hydroxy, such as L-lactic acid, D-lactic acid, glycolic acid, 2-hydroxy-ethoxy acetic acid, δ-hydroxyvaleric acid and ε-hydroxycaproic acid is and hydrolytically vulnerable ester bonds and / or amide bonds contains. Implantatmaterial nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das resorbierbare Polymernetzwerk bevorzugt aus radikalisch polymerisierten Methacrylatmodifizierten linearen oder sternförmigen Oligoestern gebildet ist.Implant material according to claims 1 to 3, characterized that the resorbable polymer network preferably from radical polymerized methacrylate-modified linear or star-shaped oligoesters is formed. Implantatmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das resorbierbare Polymernetzwerk bevorzugt die interkonnektierenden Zwischenräume in dem keramischen und/oder glasartigen, resorbierbaren Gerüst vollständig ausfüllt.Implant material according to one of claims 1 to 4, characterized in that the resorbable polymer network prefers the interconnecting interspaces in the ceramic and / or glassy, absorbable scaffold Completely fills. Verfahren zur Herstellung des Implantatmaterials nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, • dass resorbierbare, keramische und/oder glasartige Partikel mit einem Partikeldurchmesser von 20 bis 3000 μm durch Temperung bei 400 bis 1500 °C zu einem interkonnektierend-makroporösen Gerüst so gesintert werden, • dass die Sinterhälse zwischen den Partikeln einen Durchmesser von 20 bis 300 μm haben, • dass anschließend das poröse Gerüst mit mindestens einem polymerisationsfähigen, resorbierbaren Methacrylatmodifizierten linearen und/oder sternförmigen Oligoester, in dem ein radikalisch zerfallender Polymerisationsinitiator gelöst ist, infiltriert wird • und dass nach der Infiltration der polymerisationsfähige, resorbierbare Methacrylat-modifizierte lineare und/oder sternförmige Oligoester in dem porösen Gerüst unter Bildung eines resorbierbaren Polymernetzwerkes radikalisch polymerisiert wird.Method for producing the implant material according to one of the preceding claims, characterized • that resorbable, ceramic and / or glassy particles having a particle diameter from 20 to 3000 microns by tempering at 400 to 1500 ° C. so sintered to an interconnecting macroporous framework, • that the sinter necks between the particles have a diameter of 20 to 300 microns, • then the porous framework with at least one polymerizable, resorbable methacrylate modified linear and / or star-shaped Oligoester in which a radically decomposing polymerization initiator solved is, is infiltrated • and that after infiltration of the polymerizable, resorbable methacrylate-modified linear and / or star-shaped Oligoester in the porous framework below Formation of a resorbable polymer network radically polymerized becomes. Verwendung des Implantatmaterials nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass aus ihm chirurgische Platten, chirurgische Schrauben, chirurgische Stifte, chirurgische Nägel, Cages und patientenspezifische Implantate gefertigt werden.Use of the implant material according to one of preceding claims characterized in that surgical plates, surgical Screws, surgical pens, surgical nails, cages and patient-specific Implants are manufactured.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007031945A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Resoimplant Gmbh Bioresorbable implant
US11103620B2 (en) 2016-04-19 2021-08-31 Karl Leibinger Medizintechnik Gmbh & Co. Kg Hybrid implant made of a composite material

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2620891A1 (en) * 1976-05-12 1977-11-17 Battelle Institut E V Absorbable bone prothesis compsn. - comprises calcined calcium phosphates impregnated with a biodegradable polymer
WO1990001342A1 (en) * 1988-08-09 1990-02-22 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien News materials for bone replacement and bone or prosthesis bonding
DE4120325A1 (en) * 1991-06-20 1992-12-24 Merck Patent Gmbh IMPLANT MATERIAL
DE4403509A1 (en) * 1994-02-04 1995-08-10 Draenert Klaus Material and process for its manufacture
DE19610715C1 (en) * 1996-03-19 1997-06-26 Axel Kirsch Manufacture of bone replacement material
DE19614421A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-16 Biovision Gmbh Biodegradable bone substitute and implant material and molded body made from it
DE29922585U1 (en) * 1999-12-22 2000-07-20 Biovision Gmbh Temporary bone defect filler

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2620891A1 (en) * 1976-05-12 1977-11-17 Battelle Institut E V Absorbable bone prothesis compsn. - comprises calcined calcium phosphates impregnated with a biodegradable polymer
WO1990001342A1 (en) * 1988-08-09 1990-02-22 Henkel Kommanditgesellschaft Auf Aktien News materials for bone replacement and bone or prosthesis bonding
DE4120325A1 (en) * 1991-06-20 1992-12-24 Merck Patent Gmbh IMPLANT MATERIAL
DE4403509A1 (en) * 1994-02-04 1995-08-10 Draenert Klaus Material and process for its manufacture
DE19610715C1 (en) * 1996-03-19 1997-06-26 Axel Kirsch Manufacture of bone replacement material
DE19614421A1 (en) * 1996-04-12 1997-10-16 Biovision Gmbh Biodegradable bone substitute and implant material and molded body made from it
DE29922585U1 (en) * 1999-12-22 2000-07-20 Biovision Gmbh Temporary bone defect filler

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007031945A1 (en) * 2007-07-06 2009-01-08 Resoimplant Gmbh Bioresorbable implant
US11103620B2 (en) 2016-04-19 2021-08-31 Karl Leibinger Medizintechnik Gmbh & Co. Kg Hybrid implant made of a composite material
EP3445414B1 (en) * 2016-04-19 2022-05-04 Karl Leibinger Medizintechnik Gmbh & Co. Kg Hybrid implant made of a composite material

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