DD133518B1

DD133518B1 - Coated implant

Info

Publication number: DD133518B1
Application number: DD20261377A
Authority: DD
Inventors: Horst Hampel; Peter Morzeck; Christian Weissmantel; Sabine Ernst
Original assignee: Horst Hampel; Peter Morzeck; Christian Weissmantel; Sabine Ernst
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1983-08-31
Also published as: GB2010122A; DE2838759A1; GB2010122B; DD133518A1

Description

Beachichtetes Implantat Anwendungsgebiet der ErfindungCovered implant Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Implantat für die Verwendung als Hemi- und Endoprothese.The invention relates to a coated implant for use as a hemi-and endoprosthesis.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Bei allen bekannten Implantaten wird vorausgesetzt, daß ihre Zusammensetzung bzw. ihre Oberflächen so beschaffen sind, daß sie biologisch inert, gewebeverträglich und relativ korrosionsbeständig sind. Als Implantatmaterialien werden je nach Verwendungszweck Kohlenstoff, Tantal, Titan, Titan-Legierungen, CoCr-Legierungen, AIpO .,-Keramiken oder organische Kunststoffe verwendet. Weitere Einsatzmaterialien sind rostfreier Stahl, Teflon und andere Kunststoffe. Die Oberflächen können noch zusätzlich behandelt sein. So ist es bekannt, Implantate mit einer Schicht aus pyrolythischem Kohlenstoff zu versehen, der eine Aufrauhung der Oberfläche und eine Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit bewirken soll (DT-OS 2.157И39). Weiterhin ist es bekannt, Blutgefäßprothesea aus nichtresorbierbarem, physiologisch inertem Kunstfasergewebe herzustellen, die mit einer Schicht aus Mucopolysaccharide^ Glyzerin und Antibiotika versehen sind, um die Bildung von Thromben zu verhindern und das Einwachsen des nicht resorbierbaren Bestandteils während des Abbaues der Schicht zu ermöglichen (DT-OS 1.491.218).All known implants are presumed to have their composition or surfaces so as to be biologically inert, tissue compatible, and relatively corrosion resistant. As implant materials carbon, tantalum, titanium, titanium alloys, CoCr alloys, AIpO., -Ceramics or organic plastics are used depending on the application. Other feeds are stainless steel, teflon and other plastics. The surfaces can be treated additionally. Thus, it is known to provide implants with a layer of pyrolytic carbon, which is intended to cause roughening of the surface and an improvement in the chemical resistance (DT-OS 2.157I39). Furthermore, it is known to prepare blood vessel prostheses from non-resorbable, physiologically inert synthetic fiber tissue provided with a layer of mucopolysaccharides, glycerine and antibiotics, to prevent the formation of thrombi and allow ingrowth of the non-absorbable component during degradation of the layer (DT -OS 1.491.218).

Es sind Rühren zum Verbinden von Blutgefäßen bekannt, die aus Saccharose und Glucose, Lactose oder Maltose und Dextran oder Dextrin bestehen. Diese Zusammensetzung soll bewirken, daß keine Toxizität für das Lebewesen eintritt und sich das Implantat nach einer bestimmten Zeit im Blut auflöst (DT-OS 2,034.413). Es ist auch bekannt, Implantate aus Titan oder Titan-Legierungen mit einer interferenzfarbigen Oberflächenschicht aus Oxiden, Nitriden, Karbiden und Karbonnitriden zu versehen. Diese interferenzfarbige Oberflächenschicht wird aufgebracht, um neben einem gewissen kosmetischen Effekt vor allem durch Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit die Korrosionsbeständigkeit des Implantats zu erhöhen, wobei insbesondere die Reibkorrosion herabgesetzt werden soll. Zusätzlich wird eine genaue Kontrolle des Korrosionsverhaltens im Gewebe ermöglicht (DT-OS 1.943.801). Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die Interferenzfarbigkeit der Oberflächenschicht gelegt, die jedoch stets bei optisch transparenten dünnen Schichten, wie bei den genannten Oxiden, Nitriden, Karbiden und Karbonnitriden auftritt. Dabei sind offensichtlich bestimmte Zusammenhänge nicht erkannt worden, wie z.B. daß derartige Schichten einen Einfluß gegenüber der natürlichen Diffusion beliebiger Ionen, also auch der des Implantats, ausüben. Diese Tatsache wird aber in der Bauelementetechnik seit langem ausgenutzt·Stirring for connecting blood vessels consisting of sucrose and glucose, lactose or maltose and dextran or dextrin are known. This composition is intended to cause no toxicity to the organism and the implant dissolves in the blood after a certain time (DT-OS 2,034,413). It is also known to provide implants of titanium or titanium alloys with an interference colored surface layer of oxides, nitrides, carbides and carbonitrides. This interference-colored surface layer is applied in order to increase the corrosion resistance of the implant in addition to a certain cosmetic effect, in particular by reducing the electrical conductivity, in particular, the fretting corrosion is to be reduced. In addition, a precise control of the corrosion behavior in the tissue is made possible (DT-OS 1.943.801). The main focus is placed on the interference color of the surface layer, which, however, always occurs in optically transparent thin layers, such as in the aforementioned oxides, nitrides, carbides and carbonitrides. Obviously certain relationships have not been recognized, e.g. that such layers exert an influence on the natural diffusion of any ions, including those of the implant. However, this fact has long been exploited in the field of component technology.

Weiterhin ist es bekannt, daß Li-, B-, C-, F-, Ca-, K-, Na-, Mg-, Si- und P-Ionen zum Steuern der Gewebereaktionen und zur Stimulation des Anwachsens von Gewebe an die Oberflächen derjenigen Implantatteile eingelagert sind, die der Befestigung der Implantate dienen. Es soll durch diese Erfindung erreicht werden, daß eine bestimmte Dosis der genannten Ionen erst in das ImplantatIt is also known that Li, B, C, F, Ca, K, Na, Mg, Si, and P ions control the tissue responses and stimulate the growth of tissue to the surfaces those implant parts are stored, which serve to attach the implants. It should be achieved by this invention that a certain dose of said ions first in the implant

eingelagert wird, um dann gezielt und zeitlich begrenzt, nämlich bis zum Zustandekommen einer festen Verbindung zwischen Implantat und Implantatbett, in das Implantatbett zu diffundieren. Diese Ioneneinlagerung beeinträchtigt jedoch zu keiner Weise die natürliche Diffusion der Ionen des Implantatmaterials. Das bedeutet, daß trotz der zusätzlichen Ionen die nichtvertretbare Belastung des Implantatbettes durch die Ionen des Implantatmaterials nicht verringert wird. Die Art der Ionen ist auch nicht davon abhängig gemacht worden, welche Zusammensetzung das Implantatbett hat (DT-AS 2.324.867).is stored in order to then purposefully and for a limited time, namely until a solid connection between implant and implant bed, to diffuse into the implant bed. However, this incorporation of ions in no way affects the natural diffusion of the ions of the implant material. This means that despite the additional ions, the non-representable load on the implant bed is not reduced by the ions of the implant material. The nature of the ions has also not been made dependent on the composition of the implant bed (DT-AS 2.324.867).

Nachteile aller bekannten Implantate sind, daß die Materialeinflüsse des Implantats verringert, aber nicht ausgeschlossen, das Implantat bis zur festen Verankerung nicht in den Stoffwechsel mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen einbezogen und nur eine zeitliche Tolerierung des Implantats durch den Körper erreicht wird.Disadvantages of all known implants are that the material influences the implant reduced, but not excluded, the implant is not included in the metabolism with all the resulting consequences until solid anchoring and only a temporal tolerance of the implant is achieved by the body.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, Implantate herzustellen, die bei gleichbleibender biologischer Konstitution des Empfänger© eine unbegrenzte Liegedauer erreichen.The aim of the invention is to produce implants that reach an indefinite length of stay with the same biological constitution of the receiver ©.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Implantat bereitzustellen, bei dem der Austritt der Ionen des Implantatmaterials in das Implantatbett unterbunden wird und dessen Oberflächenschicht den Stoffwechsel positiv beeinflußt.The invention has for its object to provide an implant in which the exit of the ions of the implant material is suppressed in the implant bed and the surface layer positively affects the metabolism.

Die erfindungagemäße Lösung besteht darin, einmal die natürliche Diffusion der Ionen des Implantatmaterials zu verhindern, indem dieses passiviert wird, und gleichzeitig eine physiologisch aktive Implantatoberfläche herzustellen, um eine Wesensgleichheit zwischen Implantatoberflache und Implantatbett zu erreichen. Das geschieht, indem in Abhängigkeit von der Art des Implantatmaterials ein Schichtsystem oder eine Schicht aufgebracht werden.The solution according to the invention is to prevent once the natural diffusion of the ions of the implant material by passivating it, and at the same time to produce a physiologically active implant surface in order to achieve a similarity between the implant surface and the implant bed. This is done by applying a layer system or layer depending on the nature of the implant material.

Die Diffusion der Ionen wird verhindert, indem eine passivierende Schicht vorzugsweise aus Siliciumnitrid abgeschieden wird. Darauf wird dann die physiologisch aktive Schicht aufgebracht. Diese physiologisch aktive .!chicht besteht aus wesensgleichen körpereigenen Bestandteilen.The diffusion of the ions is prevented by depositing a passivating layer, preferably of silicon nitride. Then the physiologically active layer is applied. This physiologically active substance is composed of the same constituents of the body.

In Abhängigkeit von der Art des Implantatbettes kann die Schicht bestehen aus einer oder mehreren physiologisch aktiven Schichten, vorzugsweise aus Kalziumriourid, «6>-Alamin und/oder Kohlenstoff. Diese Schicht ..ann auch aus einer oder einer Mischung von Aminosäuren bestehen.Depending on the nature of the implant bed, the layer may consist of one or more physiologically active layers, preferably of calcium nitride, 6-alkamine and / or carbon. This layer can also consist of one or a mixture of amino acids.

Jiese passivierende physiologisch aktive Schicht besteht vorzugsweise aus Silicum, Stickstoff und Wasserstoff und ist mittels plasmainduzierter Abscheidung aus der Gasphase eines Silan-Ammoniak-Gemisches aufgebracht.This passivating physiologically active layer preferably consists of silicon, nitrogen and hydrogen and is applied by means of plasma-induced deposition from the gas phase of a silane-ammonia mixture.

Ausführungsbeispielembodiment

Ein beschichtetes Implantat aus Titan wird hergestellt, in dem das Titanimplantat nach einer chemischen Reinigung in eine Vakuumapparatur eingebaut wird, in derA coated titanium implant is made by placing the titanium implant in a vacuum apparatus after chemical cleaning in which

es durch Abglimmen weitgehendst von sorbierten JFremdstoffen und Premdschichten gereinigt wird. Danach wird auf das Titanimplantat ein Schichtsystem aus Siliciumnitrid und Kalziumfluorid aufgebracht. Zuerst erfolgt das Aufbringen der Siliciumnitridschicht unter Anwendung der Zerstäubungstechnik, und anschließend wird Kalziumfluorid aufgedampft.it is largely cleaned by sifter of sorbed JFremdstoffen and Premdschichten. Thereafter, a layer system of silicon nitride and calcium fluoride is applied to the titanium implant. First, the silicon nitride film is deposited using the sputtering technique, and then calcium fluoride is vapor-deposited.

Ein Schichtsystem aus physiologisch aktiven Schichten, wie es bei Teflonimplantaten benutzt werden kann, wird hergestellt, indem o< -Alanin gedampft und anschließend Kohlenstoff durch ionenunterstütztes Beschichten aufgebracht wird. Implantate aus bestimmten Metallen oder Metallegierungen, wie auch Titan, können mit einer passivierenden physiologisch aktiven Schicht aus Silicum, Stickstoff und Wasserstoff versehen werden. Das geschieht mittels der plasmainduzierten Abscheidung aus der Gasphase eines Silan-Ammoniak-Gemisches.A layer system of physiologically active layers, such as can be used in Teflon implants, is prepared by steaming o-alanine and then applying carbon by ion-assisted coating. Implants of certain metals or metal alloys, such as titanium, may be provided with a passivating physiologically active layer of silicon, nitrogen and hydrogen. This is done by means of the plasma-induced deposition from the gas phase of a silane-ammonia mixture.

Claims

invention claim

Coated implant of metals, metal alloys, plastics, ceramics and / or other substances having a passivating or biologically active surface, characterized in that a passivating layer, preferably of silicon nitride and one or more physiologically active layers, preferably of calcium fluoride, is applied to the implant, o (- alanine and / or carbon are applied.

2. Coated implant according to item 1, characterized in that a passivating physiologically active layer preferably consists of silicon, nitrogen and hydrogen and is prepared by means of plasma-induced deposition from the gas phase of a silane-ammonia mixture.

3. Coated implant according to item 1 and 2, characterized in that the physiologically active layer consists of one or a mixture of amino acids.