DE4032570A1

DE4032570A1 - Verfahren zum herstellen von implantaten

Info

Publication number: DE4032570A1
Application number: DE19904032570
Authority: DE
Inventors: Gursev S Dr Dhupia; Hans Dipl Ing Kelichhaus; Hans-Joachim Esser; Bruno Dr Simons
Original assignee: THERM AIX GES fur TECH KERAMI
Current assignee: THERM AIX GES fur TECH KERAMI
Priority date: 1990-10-13
Filing date: 1990-10-13
Publication date: 1992-04-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Implantaten, bestehend aus einem festen, insbesondere metallischen, dem zu substituierenden Teil nachgebildeten Kern, mit einem gewebefreundlichen Überzug; die Erfindung betrifft weiterhin ein verfahrensgemäß ausgebildetes Implantat, das als Dental-, Kiefer- oder Gelenkimplantat eingesetzt werden kann.

Die gewebeverträglichen Eigenschaften von Hydroxylapatit sind bekannt. Daher werden seit langem Implantate mit einer äußeren Schicht aus Hydroxylapatit versehen, um das Anwachsen- und Bindegewebe an das Ersatzerteil zu begünstigen.

So schlägt die DE-PS 20 08 010 ein Verfahren zum Herstellen von Dentalimplantaten vor, bei dem Eutektoid aus Tricalciumphosphat und Tretracalciumphosphat heiß auf den metallischen Kern eines nachgebildeten Zahnes aufgespritzt wird, wobei während des Heißspritzens Hydroxylapatit entstehen soll. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Überzug dabei bei 1000°C in einer wasserdampfhaltigen Atmosphäre geglüht werden muß, damit das Überzugsmaterial vollständig in das Hydroxylapatit überführt wird.

Auch die DE-OS 26 59 591 schlägt vor, ein Implantat für Knochen, Gelenke oder Zahnwurzeln, das einen metallischen Kern aufweist, mit einer Hydroxylapatitschicht zu versehen. Gemäß dieser Druckschrift muß jedoch weiterhin eine thermisch aufgedampfte Bindemittelschicht auf den metallischen Kern aufgebracht werden, damit die Hydroxylapatitschicht ausreichende Hafteigenschaften aufweist.

Gemäß der DE-PS 34 47 583 hat sich jedoch für alle derartigen Verfahren bzw. durch diese Verfahren hergestellten Implantate herausgestellt, daß Haftvermittler grundsätzlich erforderlich sind, um eine ausreichende Haftung auf den Implantaten zu erzielen. Dabei besteht die Gefahr, daß die Haftvermittler sich gewebefeindlich verhalten. Daher wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, eine poröse Schicht aus Hydroxylapatit auf den metallischen Kern aufzubringen und diese durch isostatisches Heißpressen porenfrei zu verdichten, wobei jedoch das Zersetzen des Hydroxylapatites vermieden werden soll. Zwar kann durch diese Maßnahme eine befriedigende Haftung der Hydroxylapatitschicht auf dem metallischen Kern erreicht werden, jedoch wird das Einwachsen des Implantates wegen der fehlenden Porösität erschwert.

Ungeachtet dessen wird auch nach der DE-PS 37 11 426 darauf abgestellt, eine nicht poröse Hydroxylapatitschicht auf einen metallischen oder nicht metallischen Implantatkörper aufzubringen. Dazu wird durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise thermisches Spritzen, Bedampfen, oder Sputtern, Tricalciumphosphat auf den metallischen Körper aufgebracht und anschließend durch Reaktionen mit Wasser bei erhöhten Temperaturen in Hydroxylapatit umgewandelt. Hier ist wiederum bedenklich, ob nach dem vorgeschlagenen Verfahren die erforderlichen Hafteigenschaften erreicht werden können.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Implantaten zur Verfügung zu stellen, bei dem gut haftende bioaktive Schichten direkt auf den Implantatkern aufgebracht werden, ohne daß Zwischenschichten oder ein Nachverdichten der Schichten notwendig ist.

Diese Aufgabe wird von einem Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Implantate sind Gegenstand der Ansprüche 7 bis 9, die Verwendung des Implantates ist in Anspruch 10 angegeben.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst die Oberfläche des Kernes aufgerauht und dann bei einer geeigneten Temperatur thermisch weiterbehandelt, wobei auf der Oberfläche des Kernes eine Oxidhaut gebildet wird, woraufhin auf den Kern direkt eine Schicht aus Hydroxylapatit aufgebracht wird. Die Oxidhaut bewirkt eine Art Versiegelung der Oberfläche des Implantatkernes, so daß verhindert wird, daß beim späteren Einsatz Metallionen aus dem Untergrund der Implantatbeschichtung in das Knochenlager gelangen können.

Bevorzugt wird die Schicht aus Hydroxylapatit durch Plasmaspritzen aufgebracht. Dabei wird das pulverförmige Hydroxylapatit beispielsweise über ein Fördersystem so in die Plasmaflamme gegeben, daß es zwar aufschmilzt, jedoch keine chemischen Veränderungen erfährt.

Es hat sich gezeigt, daß gute Haftungsergebnisse erzielt werden, wenn die Oberfläche eine Rauhigkeit von 3 bis 8 µm, vorzugsweise 5 µm, aufweist. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Oberfläche durch Sandstrahlen mit Sand einer geeigneten Körnung aufgerauht wird.

Es kann für das erfindungsgemäße Verfahren sowohl synthetisch hergestelltes als auch natürliches Hydroxylapatit verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß aus Algen hergestelltes Hydroxylapatitpulver besonders geeignet ist. Die Pulver werden durch geeignete Technologien so präpariert, daß sie gut rieselfähig sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat sich bewährt zur Herstellung von Implantaten, bei denen der metallische Kern aus einem Leichtmetall, beispielsweise Titan, einer Leichtmetallegierung, Stahl oder einer Stahllegierung besteht. Der Direktauftrag des Hydroxylapatitpulvers auf derartige Metallsubstrate bewirkt eine ausreichende Haftung bei Schichtdicken im Bereich von 0,05 mm und 0,15 mm.

Dabei wurde gefunden, daß die Porösität der Hydroxylapatitschichten 7 bis 10% beträgt, was für das Einwachsen des Knochengewebes in die Porenstruktur und damit für die gewünschte Verankerung des Implantat-Knochen-Verbundes ausgesprochen vorteilhaft ist. Das Implantat findet seine Verwendung als Dentalimplantat, Kieferimplantat oder Gelenkimplantat.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Beispieles näher erläutert werden.

Beispiel

Ein Metallplättchen mit den Abmessungen 30 mm×30 mm Abstand 5 mm aus Titan mit einer Reinheit von 99,2% wurde durch Feinstsandstrahlen aufgerauht, wobei sich eine Oberflächenrauhigkeit vom Ra=5 µm ergab. Anschließend wurde die aufgerauhte Oberfläche thermisch mit Hilfe eines Brenners behandelt, so daß sich eine dünne Oxidhaut aus TiO₂ auf der Oberfläche ausbildete. Danach wurde mittels Plasmaspritzen eine 0,06 mm Dicke Hydroxylapatitschicht aufgebracht. Die Haftfestigkeit der Schicht auf dem Titansubstrat ergab im Stirnzugversuch in Anlehnung an DIN 50 106 Werte von 10 N/mm².

Die in der vorstehenden Beschreibung, in dem Beispiel sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln aus auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Implantaten, bestehend aus einem festen, insbesondere metallischen, dem zu substituierenden Teil nachgebildeten Kern, mit einem gewebefreundlichen Überzug, bei dem die Oberfläche des Kernes zunächst aufgerauht und dann bei einer geeigneten Temperatur thermisch weiterbehandelt wird, wobei auf der Oberfläche eine Oxidhaut gebildet wird, woraufhin auf den Kern direkt eine Schicht aus Hydroxylapatit aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Hydroxylapatit durch Plasmaspritzen aufgebracht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberfläche mit einer Rauhigkeit von 3 bis 8 µm, vorzugsweise 5 µm, erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche durch Sandstrahlen aufgerauht wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß synthetisch hergestelltes oder natürliches Hydroxylapatitpulver verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß natürliches, aus Algen hergestelltes Hydroxylapatitpulver verwendet wird.

7. Implantat, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Kern aus Leichtmetall, einer Leichtmetallegierung, Stahl oder einer Stahllegierung besteht.

8. Implantat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydroxylapatit eine Schichtdicke zwischen 0,05 mm und 0,15 mm aufweist.

9. Implantat nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Hydroxylapatit eine Porösität von 7% bis 10% aufweist.

10. Verwendung des Implantates nach einem der Ansprüche 7 bis 9 als Dentalimplantat. Kieferimplantat oder Gelenkimplantat.