CH701567B1

CH701567B1 - Implantatkörper, Verfahren zu seiner Herstellung und Dentalimplantat.

Info

Publication number: CH701567B1
Application number: CH02000/10A
Authority: CH
Inventors: Teruo Ishiwata
Original assignee: Nanto Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2009-05-29
Publication date: 2013-09-13
Also published as: KR101273548B1; KR101301205B1; US20110136078A1; EP2305179A1; BRPI0912083A2; AU2009252215A1; SE536598C2; CA2725890C; DE112009001256T5; AU2009252215B2; CN102046109A; SE1051232A1; US20140227663A1; US9549791B2; EP2305179A4; CA2725890A1; RU2471451C2; JP5207480B2; CN102046109B; RU2010147886A

Abstract

Aufgabe: Die Bereitstellung eines Implantatkörpers, der eine verbesserte Bioaffinität hat und eine starke Befestigung am Knochen zulässt sowie die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung des Implantatkörpers und eines Dentalimplantats. Lösung: Der Implantatkörper 2 ist im Knochen fest verankert und besteht aus einem Grundmaterial 2a aus Zirkoniumoxid und einer Oberflächenschicht 2b, die auf der Oberfläche des Grundmaterials 2a ausgebildet wird und die eine geringere Härte als das Grundmaterial 2a hat. Durch das Zirkoniumoxid-Grundmaterial 2a hat der Implantatkörper eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit. Darüber hinaus wirkt die weiche und flexible Oberflächenschicht 2b als Pufferschicht, die die unterschiedliche Härte zwischen Knochen und Grundmaterial 2a abschwächt, und ausserdem verbessert die weiche Oberfläche die Knochenhaftungseigenschaften.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Implantatkörper, der im Knochen fest verankert ist, z.B. einen Implantatkörper, der bei einem Defekt der Zahnwurzel eines bleibenden Zahns im Kieferknochen oder dergleichen verankert wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers und ein Dentalimplantat.

Stand der Technik

[0002] Ein Implantatkörper wird meist in den Knochen eingesetzt und dort fest verankert und wird so als künstlicher Knochen, als Knochenbefestigungsmaterial, als Knochenverstärkungsmaterial oder dergleichen verwendet. Wenn z.B. die Zahnwurzel eines bleibenden Zahns durch Karies oder durch Zahndefekte zerstört ist, kommt ein Dentalimplantat zum Einsatz, wobei der Implantatkörper in eine Bohrung in dem Alveolarknochen eingesetzt wird und dort fixiert wird. Das Dentalimplantat besteht üblicherweise aus einem Implantatkörper, der im Alveolarknochen verankert ist, und einem Abutment, das über ein Gewinde mit dem Implantatkörper fest verbunden ist und somit das wieder herausnehmbare Aufsetzen einer künstlichen Zahnkrone ermöglicht.

[0003] Meist wird reines Titan verwendet, um den Implantatkörper zu formen. Da jedoch die Verwendung von reinem Titan den Nachteil hat, dass Metallallergien auftreten können oder Bakterien sich festsetzen können, wurde kürzlich keramisches Material, welches eine ausgezeichnete Bioaffinität und mechanische Festigkeit aufweist, als alternatives Material für Implantatkörper getestet. So werden z.B. in Patent Literatur 1 einige Materialien, auch keramische Materialien, als geeignetes Material für ein Implantat vorgestellt. Ausserdem offenbart Patent Literatur 1 chemische, elektrische, mechanische und Laser-Verfahren oder dergleichen, um auf der Oberfläche des Implantats eine raue Oberfläche zu erzeugen, um so die biologische Verträglichkeit zu gewährleisten.

[0004] Patent Literatur 1: Japanische Patentanmeldung, Offenlegungsschrift No. 4 046 213.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe, welche durch die Erfindung gelöst werden soll

[0005] Die folgenden Probleme konnten mit konventionellen Techniken nicht gelöst werden. Obwohl durch die in Patent Lit. 1 offenbarte Technik, die die mechanische Behandlung oder die Laserbehandlung oder eine vergleichbare Behandlung der Implantatoberfläche vorsieht, die biologische Verträglichkeit durch das Aufrauen der Oberfläche verbessert wird, ist das einfache Aufrauen nicht ausreichend und das Erreichen einer verbesserten Bioaffinität und einer starken Befestigung am Knochen ist schwierig. Es besteht deshalb Bedarf, einen Implantatkörper bereitzustellen, der verbesserte Bioaffinität aufweist und eine feste Verankerung im Knochen erlaubt, und besonders besteht Bedarf für einen Implantatkörper aus keramischem Material, der eine ausgezeichnete Bioaffinität und mechanische Festigkeit und dergleichen aufweist.

[0006] Die vorliegende Erfindung ist im Licht des oben genannten Problems zu sehen und hat die Aufgabe, einen Implantatkörper, ein Verfahren zu dessen Herstellung und ein Dentalimplantat mit verbesserter Bioaffinität bereitzustellen, welches gleichzeitig eine feste Verankerung im Knochen erlaubt.

Mittel, um die Aufgabe zu lösen

[0007] Um das oben genannte Problem zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung die folgende Anordnung vor. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Implantatkörper im Knochen fest verankert und ist dadurch gekennzeichnet, dass er aus Zirkoniumoxid als Grundmaterial besteht, wobei die Oberfläche des Grundmaterials eine Oberflächenschicht trägt, die eine geringere Härte als das Grundmaterial aufweist.

[0008] Da der Implantatkörper aus Zirkon als Grundmaterial besteht, und da die Oberflächenschicht, die sich auf der Oberfläche des Grundmaterials befindet, eine geringere Härte als das Grundmaterial aufweist, hat der Implantatkörper eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit. Darüber hinaus wirkt die weiche und flexible Oberflächenschicht als Pufferschicht, die die unterschiedliche Härte zwischen Knochen und Grundmaterial abschwächt, und ausserdem verbessert die weiche Oberfläche die Knochenhaftungseigenschaften.

[0009] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Implantatkörper dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Riss-Hohlräumen aufweist. Da der Implantatkörper eine Vielzahl von Riss-Hohlräumen anstelle einer nur einfachen Aufrauung aufweist, können Knochenzellen in die Riss-Hohlräume der Oberflächenschicht eindringen. Wenn die Knochenzellen eindringen, wird die Kontaktoberfläche sehr vergrössert, und ein Vernetzungseffekt tritt auf. Ausserdem wird die Knochenhaftung erhöht und so eine hohe Verankerung im Knochen erreicht.

[0010] Ausserdem ist der Implantatkörper gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Härte der Oberflächenschicht geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist. Anders ausgedrückt, da die Härte der Oberflächenschicht des Implantatkörpers geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist, ist das Anhaften von Knochengewebe durch die flexible Oberfläche erleichtert, welche dieselbe Härte als der Knochen hat oder welche weicher als der Knochen ist.

[0011] Darüber hinaus besteht die Oberflächenschicht des Implantatkörpers gemäss der vorliegenden Erfindung aus Zirkoniumhydroxid. Anders ausgedrückt, da die Oberflächenschicht des Implantatkörpers aus Zirkoniumhydroxid besteht, wird eine hohe Anhaftung am Knochen und eine verbesserte Bioaffinität mit dem Knochengewebe erreicht. Es wird vermutet, dass die Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht eine lonenaustauschaktivität besitzt und die Vermehrung von Calcium-Ionen und die Zellmigration verstärkt, wobei eine beträchtliche Verbesserung der Haftung am Knochen erreicht wird.

[0012] Das Dentalimplantat gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erfindungsgemässer Implantatkörper bereitgestellt wird, welcher in eine Bohrung in einem Alveolarknochen eingesetzt wird und darin fixiert wird. Da das bereitgestellte Dentalimplantat einen Implantatkörper gemäss der vorliegenden Erfindung aufweist, der in eine Bohrung in einem Alveolarknochen eingesetzt und fixiert wird, wird eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit erreicht. Durch die weiche und flexible Oberflächenschicht wird eine gute Haftung am Alveolarknochen erreicht.

[0013] Das Verfahren zu Herstellung des erfindungsgemässen Implantatkörpers, welcher im Knochen fest verankert ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials durch Bestrahlung mit Laserlicht in Luftatmosphäre, die Wasserdampf enthält, eine Oberflächenschicht aus Zirkoniumhydroxid gebildet wird, welche eine geringere Härte als das Grundmaterial aufweist.

[0014] Bezüglich des Herstellungsverfahrens ist Folgendes anzumerken: Da durch Bestrahlung mit Laserlicht in Luftatmosphäre, die Wasserdampf enthält, auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials eine Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht, die eine geringere Härte als das Grundmaterial aufweist, gebildet wird, wird die Bildung einer weichen Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht auf der Oberfläche des Grundmaterials ermöglicht, wodurch eine gute Haftung erreicht wird. Anders ausgedrückt, das Zirkoniumoxid des Grundmaterials wird mit Kurzwellenlaserlicht wie z.B. mit Festkörperlaserlicht (solid State laser) bestrahlt. Dadurch wird die Oberflächenbeschaffenheit geändert. Die Oberfläche wird durch das hoch-energetische Laserlicht aufgeraut. Ausserdem reagiert der Wasserdampf mit dem Zirkoniumoxid, und dabei bildet sich Zirkoniumhydroxid. Ausserdem ermöglicht die Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht, die durch das Herstellungsverfahren gebildet wird, eine Reduktion des Härtegrades durch die Bildung von vielen Riss-Hohlräumen.

[0015] Das Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Laserlicht um ein Laserlicht handelt, welches eine Grundwelle, hervorgerufen durch einen Nd:YAG-Laser oder einen YVO4-Laser, hat. Anders ausgedrückt, da das Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers Laserlicht benutzt, welches eine Grundwelle hervorgerufen durch einen Nd:YAG-Laser oder einen YVO4-Laser, hat, wird durch das kurzwellige, hoch-energetische Laserlicht eine Zirkoniumhydroxid-Oberfläche auf dem Zirkoniumoxid-Grundmaterial gebildet. Das kurzwellige, hoch-energetische Laserlicht ermöglicht ferner die Bildung von vielen Riss-Hohlräumen.

[0016] Das Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass als Folge der Laserbestrahlung die Härte der Oberflächenschicht geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist. Anders ausgedrückt, durch das Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers, was dazu führt, dass als Folge der Laserbestrahlung die Härte der Oberflächenschicht geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist, wird eine Oberflächenschicht erhalten, durch die die Verankerung von Knochengewebe erleichtert wird.

Wirkung der Erfindung

[0017] Die vorliegende Erfindung hat die Folgende Wirkung: Da der erfindungsgemässe Implantatkörper durch sein Herstellungsverfahren eine Oberfläche besitzt, die eine geringere Härte als das Zirkoniumoxid-Grundmaterial aufweist, hat der Implantatkörper eine mechanische Festigkeit, die besser ist als die Festigkeit des Zirkoniumoxid-Grundmaterials. Darüber hinaus wirkt die weiche und flexible Oberflächenschicht als Pufferschicht, die die unterschiedliche Härte zwischen Knochen und Grundmaterial abschwächt, und so verbessert die weiche Oberfläche ausserdem die Knochenhaftungseigenschaften. Deshalb weist der Implantatkörper eine verbesserte Bioaffinität auf und erlaubt eine feste Verankerung im Knochen. Besonders im Alveolarknochen wird durch Verwendung des Implantatkörpers eine hohe Verankerung mit dem Knochen erreicht, wobei der Implantatkörper in eine Bohrung in dem Alveolarknochen eingesetzt und fixiert wird.

[0018] Kurze Beschreibung der Zeichnungen: <tb>Fig.1<sep>ist eine Vorderansicht, welche ein Dentalimplantat gemäss einer ersten Ausführungsform des Implantatkörpers zeigt. <tb>Fig. 2<sep>ist ein schematischer vergrösserter Ausschnitt, welcher den Implantatkörper gemäss der vorliegenden Erfindung zeigt. <tb>Fig. 3<sep>ist eine Graphik, welche das Ergebnis einer Infrarot-spektroskopischen Analyse der Implantatkörper-Oberfläche gemäss einem Beispiel und einem Vergleichsbeispiel zeigt. <tb>Fig. 4<sep>ist ein SEM-Bild der Oberfläche des Implantatkörpers gemäss einem Ausführungsbeispiel des Implantatkörpers. <tb>Fig. 5<sep>ist ein SEM-Bild der Oberfläche des Implantatkörpers gemäss einem Ausführungsbeispiel des Implantatkörpers. <tb>Fig. 6<sep>ist ein SEM-Bild der Oberfläche des Implantatkörpers gemäss einem Ausführungsbeispiel des Implantatkörpers. <tb>Fig. 7<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines Vergleichsimplantatkörpers in eine Versuchsratte. <tb>Fig. 8<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines Vergleichsimplantatkörpers in eine Versuchsratte. <tb>Fig. 9<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines erfindungsgemässen Implantatkörpers in eine Versuchsratte. <tb>Fig. 10<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines erfindungsgemässen Implantatkörpers in eine Versuchsratte. <tb>Fig. 11<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines Vergleichsimplantatkörpers in eine Versuchsratte. <tb>Fig. 12<sep>ist eine Aufnahme, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigt einen Querschnitt-Teilbereich 4 Wochen nach dem Einsetzen eines erfindungsgemässen Implantatkörpers in eine Versuchsratte.

Die beste Art und Weise zur Ausführung der Erfindung

[0019] Im Folgenden wir eine erste Ausführungsform des Implantatkörpers, ein Verfahren zur seiner Herstellung und ein Dentalimplantat gemäss der vorliegenden Erfindung beschrieben, wobei auf Fig. 1 und Fig. 2 Bezug genommen wird.

[0020] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der Implantatkörper 2 ein Implantatkörper, der im Knochen fest verankert ist, und wie in Fig. 1 dargestellt, ist der Implantatkörper Teil eines Dentalimplantats 1, welches in eine Bohrung in dem Alveolarknochen, der als Aufnahmeknochen dient, eingesetzt und verankert wird. Der Implantatkörper 2 hat im Wesentlichen eine zylindrische Form mit einer Implantatspitze, die in Richtung des unteren Teilbereichs einen allmählich sich verkleinernden Durchmesser aufweist. Die äussere Peripherie des Implantatkörpers 2 weist ein Aussengewinde 3 auf. Das Aussengewinde 3 wird gebildet durch schrittweise Veränderung der Form in Bezug auf die Achsrichtung des Implantatkörpers. Das Aussengewinde 3 ist als Selbstbohr-Aussengewinde 3a ausgebildet, wobei das Endstück ein furchendes Gewinde trägt, wodurch ein direktes Einschrauben in eine Bohrung in dem Alveolarknochen ermöglicht wird.

[0021] Ein Abutment (nicht dargestellt) kann mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung angeschraubt werden, wie z.B. mit Hilfe einer Gewindestruktur am oberen Teilstück des Implantatkörpers 2. Beispielsweise befindet sich am unteren Ende des Abutments ein Aussengewinde, und am oberen Teil des Implantatkörpers 2 befindet sich ein Loch mit Innengewinde (nicht dargestellt), wodurch ein direktes Einschrauben des Abutments ermöglicht wird.

[0022] Wie in Fig. 2 dargestellt, besteht der Implantatkörper 2 aus einem Grundmaterial 2a aus Zirkoniumoxid und aus einer Oberflächenschicht 2b aus Zirkoniumhydroxid, wobei die Oberflächenschicht 2a sich auf der Oberfläche des Grundmaterials befindet und eine geringere Härte als das Grundmaterial 2a aufweist. Die Oberflächenschicht 2b weist eine Vielzahl von Riss-Hohlräumen W auf, wodurch die Oberflächenhärte weiter reduziert wird. Die Härte der Oberflächenschicht 2b ist geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Alveolarknochens. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt die Härte der Oberflächenschicht circa 300 HV, der normale Alveolarknochen hat hingegen eine Vickershärte von circa 500 HV.

[0023] Im Folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers 2 des Dentalimplantats beschrieben. Zuerst wird für den Implantatkörper 2 das Grundmaterial 2a aus Zirkoniumoxid (Zirkonkeramik) hergestellt, wobei das Grundmaterial ein Aussengewinde 3 aufweist.

[0024] Dann wird auf der Oberfläche des Grundmaterials 2a durch Bestrahlung mit Laserlicht in feuchter Luft, (Luftatmosphäre, die Wasserdampf enthält) eine Oberflächenschicht 2b aus Zirkoniumhydroxid gebildet. Das verwendete Laserlicht muss hoch-energetisches Laserlicht sein. So wird z.B. ein Laserlicht (Grundwelle), erzeugt durch einen Nd:YAG-Feststoff-Laser oder einen YVO4-Feststoff-Laser, verwendet.

[0025] Beim Bestrahlen mit Laserlicht wird die Lasereinstellung angepasst, sodass die Härte der Oberflächenschicht 2b geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Alveolarknochens ist. Anders ausgedrückt, da die Vickershärte des Alveolarknochens normalerweise im Bereich von 500 HV liegt, wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Laserleistung des Nd:YAG-Lasers oder des YVO4-Lasers so eingestellt, dass bei Bestrahlung eine Oberflächenschicht mit einer Härte von circa 300 HV gebildet wird. Eine angeschwärzte Oberflächenschicht 2b wird durch Bestrahlung mit Laserlicht gebildet.

[0026] Da der Implantatkörper 2 und das Dentalimplantat 1, welches den erfindungsgemässen Implantatkörper 2 enthält, aus Zirkoniumoxid als Grundmaterial 2a besteht, und auf der Oberfläche des Grundmaterials 2a sich eine Oberflächenschicht 2b befindet, die eine geringere Härte als das Grundmaterial 2a aufweist, besitzt die Oberflächenschicht eine mechanische Festigkeit, die höher ist als die Festigkeit des Zirkoniumoxid-Grundmaterials 2a, und zusätzlich wirkt die weiche und flexible Oberflächenschicht 2b als Pufferschicht, die die unterschiedliche Härte zwischen dem Knochen wie z. B. dem Alveolarknochen und dem Grundmaterial abschwächt. Ausserdem werden die Knochenhaftungseigenschaften durch die weiche Oberfläche verbessert. Da die Oberflächenschicht 2b eine Vielzahl von Riss-Hohlräumen W aufweist anstatt einfacher Aufrauung, können Knochenzellen in die Riss-Hohlräume W der Oberflächenschicht 2b eindringen. Wenn die Knochenzellen eindringen, wird die Kontaktoberfläche sehr vergrössert und ein Vernetzungseffekt tritt auf, und die Knochenhaftung wird erhöht und eine hohe Verankerung im Knochen wird erreicht.

[0027] Anders ausgedrückt, bei einem konventionellen Implantat, welches eine Oberfläche hat, die aus dichter hochfester Keramik besteht, ist die Optimierung der Knochenhaftung, die durch das einfache Aufrauen hervorgerufen wird, begrenzt. Beim Implantatkörper 2 gemäss des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist die Härte der Oberflächenschicht 2b dadurch vermindert, dass die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Riss-Holräumen W aufweist, und die Knochenzellen können durch die Riss-Hohlräume in das Innere gelangen. Wenn die Knochenzellen eindringen, werden durch die Vergrösserung der Kontaktoberfläche und durch den Vernetzungseffekt eine hohe Knochenhaftung und eine hohe Verankerung im Knochen erreicht.

[0028] Die Härte der Oberflächenschicht 2b ist geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens wie z.B. des Alveolarknochens. Eine Härte in der Grössenordnung der Härte des Knochens – wie z.B. des Alveolarknochens – sowie eine Oberfläche, die weicher und flexibler ist als die Oberfläche des Knochens – wie z.B. des Alveolarknochens – ermöglicht die enge Anhaftung von Knochengewebe. Da ausserdem die Oberflächenschicht 2b aus Zirkoniumhydroxid besteht, werden eine ausgezeichnete Bioaffinität und eine hohe Verankerung des Knochengewebes mit dem Knochen erreicht. Anders ausgedrückt, das Zirkoniumhydroxid der Oberflächenschicht 2b hat eine lonenaustauschaktivität, die möglicherweise die Vermehrung von Calcium-Ionen bedingt und die Zellmigration verstärkt, wobei eine beträchtliche Verbesserung der Haftung am Knochen erreicht wird.

[0029] Da durch das Verfahren zur Herstellung des Implantatkörpers 2, das heisst durch Bestrahlung mit Laserlicht in feuchter Luft, auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials eine Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b gebildet wird, die eine geringere Härte als das Grundmaterial 2a aufweist, kann die Bildung einer weichen Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b, die eine hohe Haftung besitzt, ermöglicht werden. Anders ausgedrückt, die Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials, welches mit kurzwelligem Laserlicht bestrahlt wird wie z.B. mit einem Feststofflaser oder dergleichen, wird durch das hoch-energetische Laserlicht aufgeraut. Ausserdem reagiert das Zirkoniumoxid mit der feuchten Luft, um eine Oberflächenschicht 2b aus Zirkoniumhydroxid zu bilden.

[0030] Die Oberflächenschicht 2b aus Zirkoniumhydroxid, die durch das Herstellungsverfahren gebildet wird, weist durch die Bildung von Riss-Hohlräumen W eine geringere Härte auf. Besonders Laserlicht, welches eine Grundwelle, hervorgerufen durch einen Nd:YAG-Laser oder einen YVO4-Laser, hat, ist kurzwelliges, hoch-energetisches Laserlicht und bildet deshalb auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials 2a eine Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b und ermöglicht somit die Bildung einer Vielzahl von Riss-Hohlräumen W.

[Ausführungsbeispiel 1]

[0031] Die folgenden Beispiele nehmen Bezug auf Fig. 2 bis Fig. 12und beschreiben einen Implantatkörper, ein Verfahren zur seiner Herstellung und ein Dentalimplantat gemäss der vorliegenden Erfindung.

[0032] Zunächst wird zu Vergleichszwecken ein Zirkoniumoxid-lmplantatkörper, der keine Hydroxid-Oberflächenschicht 2b hat, aus einem nicht modifizierten Zirkoniumoxid-Grundmaterial 2a gebildet. Dann wird in einem Ausführungsbeispiel durch Laserbehandlung ein Zirkoniumoxid-lmplantatkörper hergestellt, der eine Hydroxid-Oberflächenschicht 2b hat, wobei das oben beschriebene Laserlicht verwendet wird. Zur Bestrahlung wird Laserlicht verwendet, welches eine Grundwelle, hervorgerufen durch einen Nd:YAG-Laser, hat.

[0033] Fig. 3 zeigt das Ergebnis einer infrarotspektroskopischen Analyse eines Vergleichsbeispiels und eines erfindungsgemässen Beispiels. Die Linien, die dem Vergleichsbeispiel und dem erfindungsgemässen Beispiel zugeordnet werden können, sind vertikal verschoben aufgezeichnet, sodass ein Vergleich erleichtert wird. Die Aufzeichnung der Analyse zeigt einen «Peak» (abfallender Bereich der Linie), der durch eine Kreisumrandung hervorgehoben wird und der der Hydroxid-Komponente (OH-Gruppe) im erfindungsgemässen Beispiel zugeordnet werden kann. Die Hydroxid-Komponente ist Zirkoniumhydroxid. Im Gegensatz dazu zeigt das Spektrum des Vergleichbeispiels von unbehandeltem Zirkoniumoxid keinen solchen Hydroxid-Peak. Somit wird gezeigt, dass im erfindungsgemässen Beispiel durch Bestrahlung mit Laserlicht wie oben beschrieben eine Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials 2a gebildet wird.

[0034] Im Folgenden wird das Ergebnis der Härtebestimmung durch Mikrohärtemessung (DLC-Film Härtemessung) wiedergegeben. Bei einem Mikrohärtemessgerät wird ein Eindringkörper mit 1µm Eindringtiefe verwendet, und die Last und die Härte werden gemessen.

[0035] Die Vickershärte, ermittelt durch 2 Messungen des Vergleichsbeispiels, das nur aus Zirkoniumoxid-Grundmaterial 2a besteht, ist 998 HV und 1129 HV. Im Gegensatz dazu hat das erfindungsgemässe Beispiel, das eine Zirkoniumhydroxid Oberfläche 2b aufweist, eine Vickershärte von 336 HV und 328 HV. Mit anderen Worten, die Oberflächenhärte des erfindungsgemässen Beispiels, das eine Zirkoniumhydroxid-Oberfläche 2b aufweist, ist deutlich kleiner als die Oberflächenhärte des Vergleichsbeispiels, das nur aus Zirkoniumoxid-Grundmaterial 2a besteht. Die Oberfläche ist auch im Vergleich zum Alveolarknochen weich, der normalerweise eine Härte im Bereich von 500 HV aufweist.

[0036] Fig. 4 bis Fig. 6 zeigt die Oberflächenschicht 2b des Implantatkörpers 2 des erfindungsgemässen Beispiels als SEM-Bild aufgenommen mit einem Elektronenmikroskop, in verschiedenen Vergrösserungen. Wie das SEM-Bild zeigt, werden eine Vielzahl von Riss-Hohlräumen W in der Oberflächenschicht 2b erzeugt.

[0037] Fig. 7 bis Fig. 12 zeigt die Beschaffenheit vier Wochen nachdem der Implantatkörper tatsächlich in eine Versuchsratte eingesetzt wurde. Ein Implantatkörper mit einem Durchmesser von 1.6 mm und einer Länge von 7.0 mm wurde in das Schienbein einer 4 Wochen alten SD-Ratte eingesetzt. Der Implantatkörper, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, besitzt eine Oberflächenschicht durch die Bestrahlung mit einem YVO4 Laser.

[0038] Fig. 7, Fig. 8 und Fig. 11 sind vergrösserte Aufnahmen, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigen einen Querschnitt-Teilbereich bei einem Vergleichsbeispiel, das nur aus Zirkoniumoxid-Grundmaterial 2a besteht. Der schwarze Balken auf der Photographie zeigt den Implantatkörper, und der dunkelgraue Bereich an der Peripherie des Implantatkörpers ist eine Knochenkomponente, die mit Toluidinblau gefärbt wurde. (Die Originalbilder sind Farbphotographien und die Knochenkomponenten sind blau.) Im Gegensatz dazu sind Fig. 9, Fig. 10und Fig. 12vergrösserte Aufnahmen, hergestellt mit einem optischen Mikroskop, und zeigen einen Querschnitt-Teilbereich bei einem erfindungsgemässen Beispiel, das eine Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b aufweist. Die Vergrösserungen der Bilder sind wie folgt: Fig. 710-fach, Fig. 840-fach, Fig. 910-fach, Fig. 1040-fach, Fig. 11150-fach und Fig. 1250-fach.

[0039] Das Verhältnis von Kontakt und Nicht-Kontakt zwischen der Oberfläche des Implantatkörpers und des Knochengewebes wird errechnet und ergibt ein Kontaktverhältnis von 27.9% für das Vergleichsbeispiel im Gegensatz zu einem Kontaktverhältnis von 64.8% für die erfindungsgemässe Ausführungsform, was eine beträchtliche Verbesserung des Kontaktverhältnisses bedeutet. Sehr viel neu gebildetes Knochenmaterial befindet sich in der Peripherie des Implantatkörpers, wenn der erfindungsgemässe Implantatkörper anstelle des Vergleichs-Implantatkörpers verwendet wird. Es wurde gezeigt, dass eine ausgezeichnete Bioaffinität und eine gute Befestigung am Knochen erreicht wird. Der neu gebildete Knochen in der Peripherie des Implantatkörpers kommt mit dem Implantatkörper in direkten Kontakt und erzeugt die so genannte Ossointegration.

[0040] Der Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt. Es können diverse Änderung hinzugefügt werden, ohne sich von der Idee der vorliegenden Erfindung zu entfernen.

[0041] Obwohl zum Beispiel in der vorliegenden Ausführungsform die Laserbestrahlung mit Hilfe von Nd:YAG-Lasern oder mit YVO4Lasern durchgeführt wird, kann ein anderer Lasertyp verwendet werden unter der Voraussetzung, dass es sich um hoch-energetisches Laserlicht handelt, das durch Hydroxid-Bildung auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials die Ausbildung einer Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht 2b ermöglicht, z.B. Laserlicht von einem anderen Feststofflaser oder Laserlicht von einer harmonischen Welle.

[0042] In der vorliegenden Ausführungsform wird der Implantatkörper gemäss der vorliegenden Erfindung als Implantatkörper für Dentalimplantate verwendet. Der Implantatkörper bildet eine künstliche Zahnwurzel, die in eine Bohrung in dem Alveolarknochen eingesetzt und darin fixiert wird. Der Implantatkörper kann jedoch auch als Implantatkörper, der in den Knochen einer anderen Region eingesetzt und fixiert wird, verwendet werden. Der erfindungsgemässe Implantatkörper kann zum Beispiel als künstlicher Knochen oder als Knochenfüllmaterial verwendet werden, bei Knochenschäden, die durch Brüche oder durch die Entfernung von gutartigen Tumoren hervorgerufen werden oder als Knorpelersatz für einen Knorpel, der bei einer Lendenwirbeloperation entfernt wurde. Der erfindungsgemässe Implantatkörper kann ausserdem als Bestandteil eines künstlichen Befestigungsstückes dienen, als Knochenbefestigungsmaterial, um Knochenbrüche oder Wirbelkörper zu fixieren.

Beschreibung der Referenznummern

[0043] <tb>1<sep>Dentalimplantat <tb>2<sep>Implantatkörper <tb>2a<sep>Grundmaterial <tb>2b<sep>Oberflächenschicht <tb>W<sep>Riss-Hohlräume

Claims

1. Implantatkörper zur festen Verankerung in einem Knochen, enthaltend – ein Grundmaterial aus Zirkoniumoxid; und – eine Oberflächenschicht, die auf der Oberfläche des Grundmaterials ausgebildet wird und die eine geringere Härte als das Grundmaterial hat.

2. Implantatkörper gemäss Anspruch 1, wobei die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Rissen aufweist.

3. Implantatkörper gemäss Anspruch 1, wobei die Härte der Oberflächenschicht kleiner als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist.

4. Implantatkörper gemäss Anspruch 1, wobei die Oberflächenschicht aus Zirkoniumhydroxid besteht.

5. Dentalimplantat mit einem Implantatkörper gemäss Anspruch 1 zur festen Verankerung in dem Alveolarknochen.

6. Verfahren zur Herstellung eines Implantatkörpers, der im Knochen fest verankert ist, wobei das Herstellungsverfahren den folgenden Schritt umfasst: Laserbestrahlung in feuchter Luft und dadurch Ausbildung einer Zirkoniumhydroxid-Oberflächenschicht auf der Oberfläche des Zirkoniumoxid-Grundmaterials, wobei die Oberflächenschicht eine geringere Härte als das Grundmaterial hat.

7. Verfahren zur Herstellung eines Implantatkörpers gemäss Anspruch 6, wobei das Laserlicht eine Grundwelle, hervorgerufen durch einen Nd:YAG-Laser oder einen YVO4-Laser, hat.

8. Verfahren zur Herstellung eines Implantatkörpers gemäss Anspruch 6, wobei als Folge der Laserbestrahlung die Härte der Oberflächenschicht geringer als oder vergleichbar mit der Härte des Knochens ist.