DE3211212A1

DE3211212A1 - Prosthesis for the wall of the auditory canal and a method for its production

Info

Publication number: DE3211212A1
Application number: DE19823211212
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Chem Broemer; Klaus Dipl Phys Dr Deutscher; Henning Dipl Ing Dr Franek; Ralf Dr Med Reck
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1982-03-26
Filing date: 1982-03-26
Publication date: 1983-10-06

Abstract

The invention describes a partial or total prosthesis (1) for the wall of the auditory canal consisting of bioactive material and having an insoluble biologically inert protective layer on selected superficial part-regions (11, 12; 4). This can be an additive protective layer (S(+)) or a subtractive protective layer (S(-)). Appropriate coating methods and materials are described for both variants. In the case of the production of S(-) layers these may be additionally subjected to a subsequent sealing and/or silanisation treatment. <IMAGE>

Description

Gehörgangswand-Prothese und Ear canal wall prosthesis and

Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Prothese für den totalen bzw. partiellen Ersatz der hinteren Gehörgangswand nach Patent (Patentanmeldung P 31 17 025o0) sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung, Eine Prothese der eingangs genannten Art wird zur Rekonstruktion des hinteren Gehörgangs-Traktes eingesetzt, Eine wesentliche Voraussetzung für ein günstiges Verwachsen an knöchernen Gewebepartien in vivo ist die Verwendung von bioaktivem Prothesenmaterial, insbesondere Bioglaskeramikadec Bioglas. Process for their manufacture The invention relates to a prosthesis for the total or partial replacement of the posterior wall of the auditory canal according to patent (patent application P 31 17 025o0) and a method for their production, a prosthesis of the initially named type is used to reconstruct the posterior auditory canal tract, An essential prerequisite for a good fusing of bony tissue in vivo is the use of bioactive prosthesis material, in particular Bioglaskeramikadec Bio glass.

Bekanntlich weisen derartige bioaktiven Knochenersatzmacerialien eine gewisse Oberflächenlöslichkeit auf, welche vermutlich eine für das Zustandekommen des Knochen/Implantat - Verbundes notwendige Voraussetzung darstellt. Andererseits kann diese spezielle Eigenschaft unter besonders ungünstigen Lokalanatomischen Bedingungen, wie sie insbesondere bei der Implantation einer Prothese im Weichgewebelager bzw. bei Kontaktierung einer derartigen Prothese mit Weichgewebe gegeben sind, dazu führen, daß die Langzeitstabilität des Implantates beeinträchtigt wird. Da die Eigenschaft die Bioaktivität durch besondere chemische Zusammensetzung des Implantatmaterials erzielt wird, ist ein solches Material für die Implantation in andere Gewebe nicht besonders vorteilhaft. So kann z.B. beobachtet werden, daß die Implantation von bioaktivem Material stärker empfindliche Reaktionen im Weichgewebe auslöst als ein bioinertes Material.It is known that such bioactive bone replacement materials have a certain surface solubility, which is presumably one for the occurrence of Bone / implant composite is a necessary prerequisite. On the other hand, this special property can occur under particularly unfavorable local anatomical conditions Conditions such as those particularly encountered when a prosthesis is implanted in the soft tissue bed or when such a prosthesis comes into contact with soft tissue lead to the fact that the long-term stability of the implant is impaired. As the property the bioactivity due to the special chemical composition of the implant material is achieved, such a material for implantation in other tissues is not particularly advantageous. For example, it can be observed that the implantation of bioactive material triggers more sensitive reactions in soft tissue than one bio-inert material.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei der vorliegenden Prothese diejenigen Oberflächenteilbereiche, die nicht für den eigentlichen Verbund mit dem Knochen (Verwachsungszone Implantat/knöchernes Hartgewebe) vorgesehen sind, derart auszubilden, daß sie biochemisch vollkommen resistent und bioinaktiv sind. Darüber hinaus besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zur nachträglichen Bioinaktivierung von ausgewählten Teilbereichen an sich bioaktiver Prothesen bzw. Prothasenteile anzugeben.The invention is therefore based on the object in the present Prosthesis those partial surface areas that are not for the actual bond are provided with the bone (implant / osseous hard tissue adhesion zone), to be trained in such a way that they are completely biochemically resistant and bioinactive. In addition, the task is to find a method for subsequent bioinactivation of selected sub-areas of inherently bioactive prostheses or prosthesis parts to specify.

Die Aufgabe wird bei einer Prothese der eingangs gewanten Art dadurch gelöst, daß sie zusätzlich in mindestens einem OberElächen-Teilbereich uniösliches bioinertes Material enthält, Sie wird ferner dadurch gelöst, daß die betreffenden Oberflächen-Teilbereiche dieser Prothese entweder unter gezielter Stoffzufuhr einer Oberflächen-Nachbehandlung zur Erzeugung mindestens einer additiv aufgebrachten oder unter gezielter Stoffabfuhr bzw. Stoffaustausch einer chemischen Nachbehandlung zur Erzeugung mindestens einer substraktiv erhaltenen, dauerhaft festsitzenden, in vivo als biochemische Sperrschicht wirkenden, bioinerten Schutzschicht bzw, Konversions-(Auslaugungs-)Schicht unterworfen werden, Weitere Ausgestaltungen sid in den anderen Unteransprüchen beschrieben, In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, wobei die Bezugsziffern - soweit möglich - mit denjenigen im Hauptpatent,,, (Hauptpatentanmeldung P 31 17 025o0) übereinstimmen, Es zeigen: Fig, 1: eine perspektivische Darstelbng einer erfindungsgemäßen teilbeschi teten Total-Gehörgangswand-Prothese mit additiver Schutzschicht; Fig. 2 einen Schnitt durch das in Fig. 1 Dargestellte längs der Linie A-A; Fig, 3 eine der Fig, 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit zusätzlicher additiven Beschichtung der beiden Längsseiten der Manschette; Fig, 4: einen Schnitt durch das in Fig, 3 Dargestellte längs der Linie A-A; Fig, 50 das in Fig. 2 Dargestellte, jedoch mit einer subtraktiven Schicht; Fig0 6* das in Fig. 5 Dargestellte, jedoch mit zusätzlicher subtraktiven Beschichtung auch der beiden Längsseiten der Manschette Beide - die additive und die subtraktive - Schutzschichten S(+) und S(-) sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwirkend. Sie stellen gewissermaßen biochemische Korrosions -Schutzschichten dar, die komplette Transport- und Durchlaß-Barrieren für jedweden Stoff-(Ionen)Austausch zwischen den chemischen Bestandteilen des Implantates und den Bestandteilen der physiologisch-biochemischen Körperflüssigkeiten gewährleisten.In the case of a prosthesis of the type mentioned at the beginning, this is the task solved that they are also insoluble in at least one surface area bioinertes Contains material, it is also achieved in that the relevant surface subregions this prosthesis either with a targeted supply of substance a surface treatment to generate at least one additively applied or with targeted substance removal or mass transfer of a chemical aftertreatment to generate at least one subtractively preserved, permanently fixed, in vivo as a biochemical barrier layer active, bio-inert protective layer or conversion (leaching) layer further refinements are described in the other subclaims, In the drawings, exemplary embodiments of the invention are shown schematically, whereby the reference numbers - as far as possible - with those in the main patent ,,, (main patent application P 31 17 025o0) match, It shows: Fig, 1: a perspective representation a teilbeschi ended total auditory canal wall prosthesis according to the invention with additive Protective layer; FIG. 2 shows a section through that shown in FIG. 1 along the line A-A; 3 shows a representation corresponding to FIG. 1, but with additional additive coating of the two long sides of the cuff; Fig, 4: a section through what is shown in FIG. 3 along the line A-A; Fig, 50 that shown in Fig. 2, but with a subtractive layer; Fig0 6 * the one in Fig. 5 Shown, but with additional subtractive coating of both Long sides of the cuff Both - the additive and the subtractive - protective layers S (+) and S (-) have the same effect in terms of their function. You put in a sense biochemical corrosion protection layers, the complete transport and passage barriers for any substance (ion) exchange between the chemical components of the implant and ensure the components of the physiological-biochemical body fluids.

Beispielsweise kann eine subtraktive Schutzschicht S(.-) in vitro dadurch erhalten werden, daß bei einer aus bioglaskeramischem Voll-Material oder aus Bioglas-Material bestehenden Prothese diejenigen Oberflächen-Teilbereiche, die zwangsweise - also aufgrund anato- mischer Gegebenheiten - oder vom Otochirurgen gewollt -also beispielsweise bei dem Auskleiden bestimmter Implantatbereiche mit Epithelgewebe - mit Weichgewebe in Dauerkontakt kommen, chemisch in der Weise vorbehandelt werden, daß wässrige saure Lösungen und/oder wässrige Salzlösungen in Normalitäten zwischen 0,001 und 0,1 die ursprüngliche bioglaskeramische Oberfläche attackieren, wobei Angriffs-(Auflösungs- bzw. Auslaugungs-) und Austausch-Reaktionen nebeneinander ablaufen mit der Folge, daß es zunächst zu einer Verarmung und schließlich zu einer vollständigen Zerstörung (Umwandlung) einer Phase - insbesondere der kristallinen Komponente(n) - des glaskeramischen Verbundsystems kommt Zum chemischen Angriff können aber auch Basen und Puffersysteme verwendet werden, die in Abhängigkeit von ihrem konkreten Chemismus, ihrer Konzentration und ihrem pH-Wert gezielt auf bestimmte Phasenkomponenten des Bioglaskeramik-"Verbundsystems" einwirken und so die genvünschte Eigenschaftsänderung der Implantatoberfläche bewirken, Die nach dieser kombinierten chemischen Behandlung verbleibende Glaskeramik, die ihrer Apatitanteile beraubt ist, sei mit "Residual-Bioglaskeramik" bezeichnet, Sie ist bezüglich ihrer chemischen Eigenschaften unlöslich, porenfrei und stoppt jeglichen lonentransport; sie ist bezüglich ihrer biochemisch-physiologischen Wirkung bioinaktiv, also bio-"inert", und bezüglich ihrer mechanischen Eigenschaften abriebresistent und auf dem Prothesenkernmaterial festhaftend Im Bedarfsfall kann die so erhaltene Schicht S(-) zusätzlich auf thermischem Wege verdichtet bzw versiegelt werden Darüber hinaus ist auch eine Silanisierungsschicht zusätzlich aufbringbar, Aufstellung der verwendeten Bezugsziffern und -zeichen 1 - Manschette 4 - Längsseiten von (1) 9 - oberer Manschettenrand 10 - unterer Manschettenrand 11 - Innenwand von (1) 12 - Außenwand von (1) - additive Schutzschicht S(-) - subtraktive Schutzschicht L e e r s e i t eFor example, a subtractive protective layer S (.-) can be used in vitro can be obtained in that in one made of bioglass ceramic solid material or prosthesis made of bioglass material those surface areas that compulsory - i.e. due to anatomical mixer conditions - or Wanted by the otosurgeon - for example, when lining certain implant areas with epithelial tissue - come into permanent contact with soft tissue, chemically in the way are pretreated that aqueous acidic solutions and / or aqueous salt solutions in normalities between 0.001 and 0.1 the original bio-glass ceramic surface attack, with attack (dissolution or leaching) and exchange reactions run side by side with the result that it initially leads to impoverishment and finally to a complete destruction (transformation) of a phase - especially the crystalline one Component (s) - of the glass-ceramic composite system Comes to chemical attack but bases and buffer systems can also be used, which depend on Their specific chemistry, their concentration and their pH value are targeted towards certain Phase components of the bioglass ceramic "composite system" act and thus the desired Change the properties of the implant surface, which combined after this chemical treatment remaining glass-ceramic, which robs of its apatite components is, be referred to as "residual bioglass ceramic", it is with regard to its chemical Properties insoluble, pore-free and stops any ion transport; she is regarding their biochemical-physiological effect bioinactive, in other words bio- "inert" and wear-resistant with regard to their mechanical properties and adheres firmly to the prosthesis core material Layer S (-) can also be thermally compressed or sealed over it In addition, a silanization layer can also be applied, Lineup of the reference numbers and symbols used 1 - sleeve 4 - long sides of (1) 9 - upper cuff edge 10 - lower cuff edge 11 - inner wall of (1) 12 - outer wall of (1) - additive protective layer S (-) - subtractive protective layer L. e e r e i t e

Claims

Ansprüche 1. Aus bioaktivem Material bestehende Gehörgangswand-Prothese in Form einer nicht geschlossenen, hohlzylindrischen Manschette mit mindestens in ihren beiden Grundflächenbereichen vorhandenen unterschiedlichen Aufweitungen nach Art eines Hyperboloids mit vorzugsweise ellipsenförmigem Querschnitt, nach Patent . . (Patentanmeldung P 31 17 025.0) d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß sie zusätzlich in mindestens einem Oberflächen-Teilbereich unlösliches bioinertes Material enthält. Claims 1. Ear canal wall prosthesis made of bioactive material in the form of a non-closed, hollow cylindrical sleeve with at least in According to their two base areas, the different widenings that exist Type of hyperboloid with a preferably elliptical cross-section, according to patent . . (Patent application P 31 17 025.0) d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, that they are additionally insoluble bioinert in at least one surface area Contains material.

2. Prothese nach Anspruch 1 d a d , r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sie partiell eine Beschichtung aus unlöslichem bioinerten Material aufweist.2. Prosthesis according to claim 1 d a d, r c h g e k e n n z e i c h n e t that it partially has a coating of insoluble bio-inert material.

3. Prothese nach Anspruch 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung aus mindestens einer additiv aufgebrachten Schutzschicht (S(+)) mit einer Dicke zwischen 0,25 und 10 Sm besteht.3. Prosthesis according to claim 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coating consists of at least one additively applied protective layer (S (+)) with a thickness between 0.25 and 10 Sm.

4. Prothese nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Beschichtung aus mindestens einer subtraktiv erzeugten Konversionsschicht (S(-)) mit einer Dicke zwischen 0ß25 und 5 Sm besteht.4. Prosthesis according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the coating consists of at least one subtractively produced conversion layer (S (-)) with a thickness between 0ß25 and 5 Sm.

5. Prothese nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus mindestens einer prothesenkernseitig erzeugten Konversionsschicht (S(-)) und mindestens einer auf dieser aufliegenden, additiv aufgebrachten Schutzschicht (S(+)) besteht.5. Prosthesis according to claims 2 to 4, characterized in that the coating of at least one conversion layer produced on the prosthesis core side (S (-)) and at least one additively applied protective layer on top of it (S (+)) exists.

6. Prothese nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zumindest die Innenwand (11) und/oder die Außenwand (12) der Manschette (1) aus unlöslichem bioinerten Material besteht.6. Prosthesis according to at least one of the preceding claims, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that at least the inner wall (11) and / or the outer wall (12) of the cuff (1) consists of insoluble bio-inert material.

7. Prothese nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zusätzlich die Längsseiten (4) der Manschette (1) aus Ull- löslichem bioinerten Material bestehen.7. Prosthesis according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that, in addition, the long sides (4) of the sleeve (1) made of Ull- soluble consist of bio-inert material.

8. Prothese nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche 9 d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das bioinerte Material bzw. die bioinerte Schicht (S(+) bzw. S(-)) aus mindestens einer der folgenden Substanzen besteht: a) Metalle, wie Gold, Platin, Titan, sowie Metallegierungen; b> Kohlenstoff in geeigneten Modifikationen, wie pyrolytischer Kohlenstoff (Graphit); Kohlenstoffverbindungen, wie Siliziumkarbid (SiC), Titankarbid (TiC), Borkarbid (B4C); c) Sonderkeramische Werkstoffe, wie hexagonales Bornitrid (BN), Titannitrid (TN), Siliciumnitrid (Si3N4); d) teilkristalline anorganische Verbundsysteme, wie Emails; e) anorganische Einkomponenten- (z.B. Kieselglas) oder Mehrkomponenten-Gläser; f) Oxide wie Titandioxid (TiO2), Zirkondioxid (zur02) und Aluminiumoxid (Al203 8. Prosthesis according to at least one of the preceding claims 9 d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the bio-inert material or the bio-inert Layer (S (+) or S (-)) consists of at least one of the following substances: a) Metals such as gold, platinum, titanium and metal alloys; b> carbon in suitable modifications such as pyrolytic carbon (graphite); Carbon compounds, such as silicon carbide (SiC), titanium carbide (TiC), boron carbide (B4C); c) special ceramics Materials such as hexagonal boron nitride (BN), titanium nitride (TN), silicon nitride (Si3N4); d) partially crystalline inorganic composite systems such as enamels; e) inorganic one-component (e.g. silica glass) or multi-component glasses; f) oxides such as titanium dioxide (TiO2), Zirconium dioxide (zur02) and aluminum oxide (Al203

9. Prothese nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruche, d a d u r c h g e k e n n æ e i c h -n e t f daß das biolnerte Material bzw. die bioinerte Schicht (S(-)) aus einer(m) apatitfreien Residual-Bioglaskeramik bzw. -Biokeramik bzw. -Bioglas besteht, welche(s) gegebenenfalls zusätzlich eine Silan-Sichicht aufweist.9. Prosthesis after at least one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n æ e i c h -n e t f that the Bio-inert material or the bio-inert layer (S (-)) made of apatite-free residual bio-glass ceramic or -bioceramics or -bioglass, which (s) if necessary Additionally has a silane layer.

10. verfahren zur hestellung einer Prothese nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 d a d (1 r c h % e k e n n z e i c h n e t daß die zu behandelnden Teilbereiche der Manschotte (1) unter gezielter Stoffzufuhr einer Oberflächen-Nachbenhandlung zur Erzeugung mindestens einer additiv aufgebrachten, dauerhaft festsitzenden, in vivo als biochemische Sperrschicht wirknden, bioinerten Schutzschicht (S(+)) unterworfen werden.10. process for the production of a prosthesis according to at least one of claims 1 to 9 d a d (1 r c h% e k e n n z e i c h n e t that the to be treated Sub-areas of the manschottes (1) with a targeted supply of material and surface treatment to generate at least one additively applied, permanently fixed, in bioinert protective layer (S (+)) acting as a biochemical barrier layer in vivo will.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die zu behandelnden Teilbereiche der Manschette (1) unter gezielter Stoffabfuhr bzw. Stoffaustausch einer chemischen Nachbehandlung zur Erzeugung mindestens einer subtraktiv erhaltenen, permanent festhaftenden, in vivo als biochemische Sperrschicht wirkenden, bioinerten Konversions-(Auslaungungs-) Schicht (S-)) unterworfen werden.11. The method according to at least one of claims 1 to 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the sub-areas of the cuff to be treated (1) with targeted substance removal or substance exchange in a chemical aftertreatment to generate at least one subtractively preserved, permanently adhering, in in vivo acting as a biochemical barrier layer, bio-inert conversion (leaching) Layer (S-)) are subjected.

12. Verfahren nach Anspruch 10 d a d u r e h A Q. h I:i ß die Schutzschicht (S(+) durch mindestens einen der folgenden Schritte vorzugsweise aufgebracht wird: a) Galvanisieren oder Bedampfen; b) Aufsputtern; c) Abscheiden aus organischen Lösungen oder Aufdampfen im Vakuum; dj Tauchen, Sprühen oder Aufstreuen mit nachfolgender thermischer Behandlung; e) Eintauchen in Wasserglas mit anschließendem Aufheizen auf ca. 400 0C bzw. Tauchglasieren aus ein- oder mehrkomponentigen Schmelzgemengen; f) Simultan-Aufdampfen oder Aufdampfen der Metalle mit nachfolgender Oxidierungsbehandlung 12. The method according to claim 10 d a d u r e h A Q. h I: i ß the protective layer (S (+) is preferably applied by at least one of the following steps: a) Electroplating or vapor deposition; b) sputtering; c) separation from organic solutions or evaporation in a vacuum; dj dipping, spraying or sprinkling with the following thermal treatment; e) Immersion in water glass with subsequent heating to approx. 400 ° C. or dip glazing from single or multi-component melt mixtures; f) Simultaneous vapor deposition or vapor deposition of the metals with subsequent oxidation treatment

13. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zu beschichtenden Oberflächen-Teilbereiche der Manschette (1) mit wässrigen, sauren Lösungen oder mit wässrigen Salzlösungen mit Normalitäten zwischen 0,001 und 0W1 zwischen 5 Minuten und 3 Stunden bei Temperaturen zwischen 20 bis 100 0C behandelt werden.13. The method according to claim 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the surface areas of the sleeve (1) to be coated with aqueous, acidic solutions or with aqueous salt solutions with normalities between 0.001 and 0W1 between 5 minutes and 3 hours at temperatures between 20 and 100 ° C be treated.

14. Verfahren nach Anspruch 13, d 1 , r c h g e k e n n z e i c h n e t , 1ß als wässrige, saure Lösung 0,1 - 0,001 normale Salzsäure (ucl) verwendet wird 14. The method according to claim 13, d 1, r c h g e k e n n z e i c h n e t, 1ß as an aqueous, acidic solution 0.1-0.001 normal hydrochloric acid (ucl) used will

15. V Verfahren nach Anspruch 13 <1 a d (I r e h . e k e n n z e i c h n e t @ daß als wässrige Salzlösung 0,001 bis 0,25 normale Standard-Azetat-Puffer-Lösung verwendet wird.15. V method according to claim 13 <1 a d (I r e h. E k e n n z e i c h n e t @ that as watery Saline 0.001-0.25 normal standard acetate buffer solution is used.

16. Verfahren nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 2 daß die beschichteten Teile (3) der Manschette (11, 12; 4) anschließend einer thermischen Versiegelungs-und/oder Silanisierungsbehandlung unterworfen werden.16. The method according to claim 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t 2 that the coated parts (3) of the sleeve (11, 12; 4) subsequently be subjected to a thermal sealing and / or silanization treatment.