AT397616B - Implantatwerkstoff für die medizinische technik, sowie verwendung desselben - Google Patents

Description

AT 397 616 B

Die Erfindung geht aus von einem Implantatwerkstoff für die medizinische Technik, insbesondere zur Herstellung von Endoprothesen, auf Basis eines durch Kohlenstoffasern verstärkten Verbundwerkstoffes, dessen duroplastische Matrix ein Triazinharz ist.

Es ist bekannt, z.B. aus Bosch Technische Berichte, Band 8 (1986), Heft 3, Seiten 132-140, sowie der DE-OS 2 941 369 zur Herstellung von Knochenimplantaten Verbundwerkstoffe aus Kohlenstoffasern und einer duroplastischen Matrix aus einem Triazinharz zu verwenden. Derartige Implantatwerkstoffe, auch unter der Bezeichnung "Resiform TCF" bekannt, zeichnen sich durch eine gute Biokompatibilität, ausreichende statische und dynamische Festigkeiten, mechanische Eigenschaften ähnlich denen des menschlichen Knochens, um Relativbewegungen zwischen Knochen und Implantat zu vermeiden, keine Verformung unter Belastung durch Kaltfluß (Kriechen) sowie eine gute Schwingungs- bzw. Stoßdämpfung aus.

Aus der gleichen Literaturstelle ist es bekannt, z.B. als Hüftgelenksersatz zur Erzielung einer ausreichenden Verschleißfestigkeit, Paarungen aus verschiedenen Implantatteilen, z.B. Kugel-Pfannenpaarungen zu verwenden, bei denen die Pfanne aus einem durch Kohlenstoffasern verstärkten Verbundwerkstoff, dessen duroplastische Matrix ein Triazinharz ist, besteht und die Kugel aus AI2O3. Dies bedeutet, daß bisher Gleitlager und Gleitgelenk üblicherweise aus zwei verschiedenen Werkstoffen hergestellt wurden, um ein gutes Reib- und Verschleißverhalten zu erreichen.

Der erfindungsgemäße Implantatwerkstoff ist durch einen Gehalt an Aluminiumoxidpulver von 50 bis 20 Gew.-% gekennzeichnet. Er hat gegenüber den bekannten Implantatwerkstoffen auf Basis eines mit Kohlenstoffasern verstärkten Triazinharzes den Vorteil, daß er sich auch überall dort einsetzen läßt, wo bisher zur Erzielung eines guten Reib-, und Verschleißhaltens Paarungen aus zwei verschiedenen Werkstoffen eingesetzt wurden. So eignet sich der erfindungsgemäße Implantatwerkstoff in besonders vorteilhafter Weise zur Herstellung von Gleitlagern und Gleitgelenken, insbesondere Hüft- und Kniegelenken. Er läßt sich mit Erfolg aber auch überall dort einsetzen wo bisher Werkstoffe ohne Ab O3-Gehalt eingesetzt wurden.

Die Erfindung ermöglicht somit beispielsweise die Herstellung von künstlichen Knie- und Hüftgelenken, bei denen Gleitlager und Gleitgelenk aus dem gleichen Werkstoff bestehen.

Durch die erfindungsgemäße Zumischung von AbO3-Pulver zu dem Gemisch aus Kohlenstoffasern und Triazinharz in den angegebenen Mengen läßt sich nicht nur eine beträchtliche Verschleißverminderung erreichen, sondern vielmehr auch eine Erhöhung der Härte und der Druckfestigkeit. Bei Al203-Pulver-Gehalten von unter 5 Gew.% tritt keine bzw. eine nur unzureichende verschleißverbessernde Wirkung auf. Bei Ab03-Pulver-Gehalten von über 20 Gew.-% führt der verminderte Harzanteil zu einer schlechten Gleitwirkung und Elastizität. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen dargelegt.

Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele:

Mischungen der Implantatwerkstoffmassen

Bei der Herstellung der Implantatwerkstoffmassen wird zum Teil Aluminiumoxidpulver als zusätzlicher Füllstoff verwendet. In der nachfolgenden Tabelle ist die unterschiedliche Zusammensetzung der einzelnen Massen, bezogen auf die Triazinharzmasse erfaßt. Als Bezugspunkt werden 100 Masseneinheiten angenommen.

Werkstoff Kohlenstoffasern Anteile Triazinharz Anteile AI2O3-Pulver Anteile V1 100 100 20 V2 100 100 - V3 83,3 100 - V4 76,9 100 10 V5 71,4 100 20 V6 66,7 100 30 V7 83,3 100 10 V8 83,3 100 20 V9 83,3 100 30

Zur Herstellung der Implantatmassen wurde von einer Triazinharzlösung ausgegangen, die, wie folgt, hergestellt wird: 70 Gewichtsteile Triazinharz (Feststoff) werden in 30 Gewichtsteiien Aceton (Flüssigkeit) gelöst (siehe DE-OS 2 941 369, Seite 6 des Ausführungsbeispieles). Diese Triazinharzlösung wurde dann weiter modifiziert: Die Rezepturen sind: 2

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Herstellung der Triazinharzlösungen

Rezeptur 1: Triazinharzlösung I zur Herstellung der Mischungen V1 und V2: 5 715 g 70 Gew.%ige Triazinharzlösung in Aceton wurde mit den Bestandteilen einer Lösung aus: 0,5 g Octa-Soligen, Zink 8 % 0,25 g Brenzkatechin 0,05 g Triethylendiamin (DABCO). in 10 ml Aceton versetzt. 10

Rezeptur 2: Triazinharzlösung II zur Herstellung der Mischungen V3 bis V9: 357,5 g 70 Gew.%ige Triazinharzlösung in Aceton wurde mit den Bestandteilen einer Lösung aus: 0,5 g Octa-Soligen, Zink 8% iS 0,25 g Brenzkatechin 0,05 g Triethylendiamin in 5 ml Aceton versetzt.

Die nach den obigen Rezepturen hergestellten Lösungen wurden Triazinharzlösung I und Triazinharzlösung II genannt. Die Zugabe von Triethylendiamin, von Brenzkatechin sowie von Octa-Soligen Zink erfolgte 20 zum Zwecke der Erhöhung der Vernetzungsgeschwindigkeit des Implantatwerkstoffes. Bei Octa-Soligen handelt es sich um ein Warenzeichen der Firma Borchers und es sind darunter Trockenstoffe auf der Basis von Octoaten zu verstehen. Octoate wiederum sind Ester und Salze der Caprylsäure. Beim Trivialnamen Triethylendiamin handelt es sich um das 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan (Abkürzung DABCO). 25 Verwendete Rezepturen des Implantatwerkstoffes

Reihe 1 V1 V2 Triazinharzlösung I (70 Gew.%) 36,0 g 36,0 g Kohlenstoffaser 25,0 g 25,0 g AbOs-Pulver 5,0 g -

Reihe 2 V3 V4 V5 V6 Triazinharzlösung II (70 Gew.%) 34,4 g 33,5 g 36,0 g 38,6 g Kohlenstoffaser 20,0 g 18,0g 18,9 g 18,0g AI2O3-Pulver - 2,3 g 5,0 g 8,1 g

Reihe 3 V7 V8 V9 Triazinharzlösung ii (70 Gew.%) 34,3 g 34,3 g 34,3 g Kohlenstoffaser 20,0 g 20,0 g 20,0 g Al203-Pulver 2,4 g 4,8 g 7,2 g

Die verschleißmindernde Wirkung der neuen Implantatwerkstoffe wurde nach dem "Ring on Disc-Versuch" nachgewiesen. Zu diesem Zwecke wurden die Werkstoffe V1 bis V9 zu Formkörpern verformt und dem in dem deutschen Normentwurf ISO/DIN 6479 näher beschriebenen Text unterworfen. Die verschleißmindernde Wirkung der Prüflinge ergibt sich aus dem Diagramm der Fig. 1. Demnach führt der Zusatz des AfeOs-Pulvers unter den angewandten Testbedingungen zu einer Verschleißminderung um den Faktor 30-40. 3

Claims (5)

1. AT397 616B Patentansprüche 1. Impiantatwerkstoff für die medizinische Technik, insbesondere zur Herstellung von Endoprothesen, auf Basis eines durch Kohlenstoffasern verstärkten Verbundwerkstoffes, dessen duroplastische Matrix ein Triazinharz ist, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Aluminiumoxidpulver von 5 bis 20 Gew.%.
2. 2. Implantatwerkstoff nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Aluminiumoxidpulver von 8 bis 12 Gew.%.
3. 3. Verwendung des Implantatwerkstoffes nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung von Endoprothe-sen-Gelenken.
4. 4. Verwendung des Impiantatwerkstoffes nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung von Geienkspfan-nen-Kugel-Kombinationen.
5. 5. Verwendung des Implantatwerkstoffes nach den Ansprüchen 1 oder 2 zur Herstellung von Kniegelenk-Endoprothesen. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4