DD282179A5 - PROCESS FOR THE PRODUCTION OF BIOACTIVELY AND MECHANICALLY HIGHLY BELATIBLE IMPLANTS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bioaktiver und mechanisch hoch belastbarer medizinischer Implantate, insbesondere zur Herstellung eines haftfesten Verbundes zwischen Metallen und bioaktiven bzw. biokompatiblen Silikatglaskeramiken mit bisher unerreichten Eigenschaftskombinationen. Der neue Metall-Glaskeramik-Verbundwerkstoff zeigt eine gegenueber der reinen Bioglaskeramik stark erhoehte mechanische Festigkeit. Das erlaubt den Einsatz z. B. einer maschinell bearbeitbaren, hoch bioaktiven, chemisch hoch resistenten und medizinisch langzeitstabilen Bioglaskeramik in neuen, von der Medizin vordringlich verlangten Einsatzgebieten. So wird beispielsweise erstmalig der Einsatz von Bioglaskeramiken in Form von Hueftgelenkendoprothesen und anderen mechanisch hoch belastbaren Implantaten moeglich. Somit koennen die hervorragenden biochemisch-medizinischen und Bearbeitungseigenschaften bestimmter Bioglaskeramiken auch in bisher unzugaenglichen medizinischen Einsatzgebieten voll genutzt und Nachteile bisheriger Implantate ueberwunden werden.{Implantate, medizinische; Silikatglaskeramiken; Metall-Glaskeramik-Verbundwerkstoff; Bearbeitbarkeit, maschinelle, bioaktiv; Langzeitstabilitaet, medizinische; Hueftgelenkendoprothesen}The invention relates to a method for producing bioactive and mechanically highly resilient medical implants, in particular for producing an adherent bond between metals and bioactive or biocompatible silicate glass ceramics with hitherto unreached property combinations. The new metal-glass-ceramic composite exhibits a mechanical strength that has greatly increased compared to pure bioglass ceramics. This allows the use z. As a machinable, highly bioactive, chemically highly resistant and medically long-term stable Bioglaskeramik in new, urgently required by medicine fields of application. For example, for the first time the use of bioglass ceramics in the form of hip joint endoprostheses and other mechanically highly resilient implants is possible. Thus, the outstanding biochemical-medical and processing properties of certain bioglass ceramics can also be fully utilized in hitherto inaccessible medical fields of application and disadvantages of previous implants can be overcome. {Implants, medical; Silicate glass ceramics; Metal-ceramic composite; Machinability, machine, bioactive; Long-term stability, medical; hip joint prostheses}
Description
mit einer silikatischen Schicht einer Dicke zwischen 5 und 100nm, danach mit einem auf einen organischen Klebstoff abgestimmten Haftsilan und danach mit diesem Klebstoff überzogen und abschließend zusammengefügt werden und bis zur Aushärtung des Klebstoffes und einer festen Verbundbildung abgewartet wird.with a silicate layer of thickness between 5 and 100 nm, then coated with an adhesive composition adapted to an organic adhesive and then coated with this adhesive and finally assembled and awaited until the adhesive has cured and solid composite formation.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die silikatische Schicht als Hauptbestandteil bevorzugt zwischen 40 und 100% SiO2 enthält.2. The method according to claim 1, characterized in that the silicate layer as the main component preferably contains between 40 and 100% SiO 2 .
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die silikatische Schicht durch Flammenpyrolyse einer Si-organischen Verbindung hergestellt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the silicate layer is produced by flame pyrolysis of a Si-organic compound.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die silikatische Schicht durch ein CVD-Verfahren hergestellt wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the silicate layer is produced by a CVD method.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch ein physikalisches Verfahren, bevorzugt Sputtern oder Verdampfen, hergestellt wird.5. The method according to claim 2, characterized in that the layer by a physical process, preferably sputtering or evaporation, is prepared.
6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die silikatische Schicht durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wird.6. The method according to claim 2, characterized in that the silicate layer is produced by a sol-gel process.
Hierzu 6 Seiten ZeichnungenFor this 6 pages drawings
Die Erfindung richtet sich auf die Herstellung von mechanisch hochfesten und zugleich bioaktiven Implantaten für den medizinischen Gebrauch, hauptsächlich für mechanisch stark belastete Knochenersatzimplantate in der Orthopädie.The invention is directed to the production of mechanically high-strength and at the same time bioactive implants for medical use, mainly for mechanically heavily loaded bone replacement implants in orthopedics.
In der Implantologie existiert eine große Zahl unterschiedlicher Materialien mit ganz spezifischen Eigenschaften und bestimmten E nsatzgebieten, die mit Vor- und Nachteilen behaftet sind. Bioinerte Metalle haben den Vorteil einer hohen mechanischen F istigkeit. Sie sind jedoch nicht in der Lage, eine echte V^rbundosteogenese mit dem lebenden Knochen auszubilden.In implantology, there are a large number of different materials with very specific properties and specific fields of use, which have advantages and disadvantages. Bioinert metals have the advantage of high mechanical strength. However, they are not able to form a true vertebral osteogenesis with the living bone.
B ikanntgewordene bioaktive Glaskeramiken führen zu einem echten Verbund mit Knochengewebe. Für bestimmte Eifi' atz^;biete, wo das Implantat sehr hohen mechanischen Belastungen bzw. Scherkräften ausgesetzt ist, konnten bishe.· Glaskeramiken generell auf Grund ihrer zu geringen mechanischen Stabilität nicht eingesetzt werden.B-labeled bioactive glass-ceramics result in a true association with bone tissue. For certain applications, where the implant is subjected to very high mechanical loads or shear forces, bisheic glass ceramics could generally not be used due to their inadequate mechanical stability.
Als Matorialien für mechanisch stark belastete Implantate in de Chirurgie sind Metalle deshalb bisher unentbehrlich, da nur sie über die erforderlichen Bruchzähigkeiten verfügen. Glasige bzw. keramische Materialien sind aufgrund ihrer relativ geringen Festigkeiten sowie ihres ausgeprägten Sprödbruchverhaltens auf Anwendungsfälle mit geringer mechanischer Belastung begrenzt. Sie besitzen jedoch z.T. hervorragende Eigenschaften, die z.B. auch einen festen Verbund des Implantatesmit dem natürlichen Knochen hervorruft, wie z.B. das Bioglass von Hench/Hench und Buscemi (DE-OS 2818630), (USP 4159358), (USP 42344972)/oder die bioaktiven Glaskeramiken Ceravital*, (DEAS 2326100) und Bioverit8 (DD 237728). Die Kombination der günstigen Eigenschaften beider Materialgruppen ist besonders für den Bereich der Hüftgelenksendoprothese, aber auch für andere orthopädische bzw. chirurgische Implantate erwünscht, da ι. B. der in den Knochen einzubringende Metallschaft der Endoprothese sowohl oei Verwendung von sogenanntem Knochenzement als auch bei zementfreier Einbettung immer wieder zur Lockerung unter der natürlichen Belastung noigt und somit die Lebensdauer der Prothese begrenzt.As matorialia for mechanically heavily loaded implants in surgery, metals are therefore so far indispensable, since only they have the required fracture toughness. Glassy or ceramic materials are limited due to their relatively low strengths and their pronounced brittle fracture behavior on applications with low mechanical stress. However, some of them have excellent properties which, for example, also produce a firm bond between the implant and the natural bone, such as the bioglass s of Hench / Hench and Buscemi (DE-OS 2818630), (USP 4159358), (USP 42344972) / or US Pat bioactive glass-ceramics Ceravital *, (DEAS 2326100) and Bioverit 8 (DD 237728). The combination of the favorable properties of both material groups is particularly desirable for the field of hip joint endoprosthesis, but also for other orthopedic or surgical implants, since ι. As the introduced into the bone metal shank of the endoprosthesis both oei use of so-called bone cement as well as cement-free embedding again and again for loosening under the natural load notes and thus limits the life of the prosthesis.
Grundsätzlich ist in der Literatur bzw. in Patenten eine Reihe von Verfahren zur Beschichtung von Metallkörpern mit Glas und keramischen Materialien bekannt geworden, die unterschiedliche Schichtdicken aufweisen und für unterschiedlichste Zwecke eingesetzt werden. Dabei kommen im wesentlichen Techniken zur Anwendung, die im Emaillierprozeß üblich sind, aber auch Vorbundtechniken über dünne metallische Zwischenschichten mit dem Ziele einer guten mechanischen Haftung. Davon abweichend werden zur Aufbringung dünner Schichten auf Metallflächen das Sinter-, das Plasma- oder auch Sputterverfahren beschrieben.Basically, a number of methods for coating metal bodies with glass and ceramic materials have become known in the literature or in patents, which have different layer thicknesses and are used for a wide variety of purposes. Essentially techniques are used which are customary in the enamelling process, but also pre-bonding techniques via thin metallic intermediate layers with the aim of good mechanical adhesion. Deviating from the sintering, the plasma or sputtering are described for applying thin layers on metal surfaces.
Imaillierverfahren bedienen sich einer Glaszwischenschicht, die eine teilweise chemische Bindung zwischen Sauerstoff- und Metallionen ermöglicht. Diese Zwischenschicht ist notwendig zur Überbrückung der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten der beiden zu verbindenden Materialien. Diese glasigen Zwischenschichten ermöglichen jedoch nur einen festen mechanischen Verbund zwischen Eisenmetallen oder Fe-Stählen. Für NichteisenStahle, wie sie in der ProthekikImaillierverfahren make use of a glass intermediate layer, which allows a partial chemical bond between oxygen and metal ions. This intermediate layer is necessary for bridging the different expansion coefficients of the two materials to be joined. However, these glassy interlayers allow only a strong mechanical bond between ferrous metals or Fe steels. For non-ferrous steels, as used in prothekik
erforderlich sind, konnten ausreichende Haftfestigkeiten bisher nicht erzielt werden. Mit Hilfe des Sputtems lassen sich mechanisch ι elativ gut haftende, aber nur äußerst dünne Schichten im nm-Bereich auftragen, die für die Anwendung in der Implantologie unzureichend sind und eines hohen technischen Aufwandes bedürfen.are required, sufficient adhesive strength could not be achieved so far. With the help of the sputtering, it is possible to apply layers which are mechanically well adhering, but only extremely thin, in the nm range, which are insufficient for use in implant dentistry and require a high level of technical complexity.
Das Plasrnasprühverfahren erlaubt das Aufbringen von dünnen metallischen oder oxidkeramischen Schichten bis in μπι-Bt reiche. Sie sind mechanisch fest mit der Unterlage verbunden, jedoch nicht chemisch dicht, so daß Lösungen ein- und durchdringen können.The Plasrnasprühverfahren allows the application of thin metallic or oxide ceramic layers to μπι-Bt rich. They are mechanically firmly connected to the substrate, but not chemically dense, so that solutions can penetrate and penetrate.
Beschrieben werden von Hench und -. uscemi Tauchverfahren (Patent DE 2818630 AD, um z.B. Bioglas auf in der Prothetik übliche Metalle aufzubringen, die sich wegen der relativ hohen Löslichkeit dieses Glases jedoch nicht als lanoTditstabile Implantato eignen.Described by Hench and -. U.S. Patent No. 2,818,630 AD, for example, for applying bioglass to prosthetic metals, which, however, are not useful as a lano-titanium-stable implant because of the relatively high solubility of this glass.
In weiteren Patenten vonHer.chundBuscemi US4159259 (1987)In other patents of Her.ch and Buscemi US4159259 (1987)
von Hench und Greenspan US4103002 (1987)by Hench and Greenspan US4103002 (1987)
von Heide und Pöschel DE 2827 529by Heide and Pöschel DE 2827 529
von Brömer und Deutscher DE3615732 (13Ö7)by Brömer and German DE3615732 (13Ö7)
werden ähnliche Verfahren beschrieben, die sich jedoch wegen der ebenfalls mangelnden Langzeitstahilität der Erzeugnisse für die implantologische Praxis nicht eignen.Similar procedures are described, but these are not suitable for implantology due to the lack of long-term stability of the products.
Demgegenüber hat sich die maschinell bearbeitbare bioaktive Glaskeramik vom Typ Bioverit* in der implantologisctien Praxis als langzeitstabil erwiesen, wobei das Interface nur etwa 6-10μΓη breit wird.In contrast, the machinable bio-active glass ceramic of the type bioverit * has proven to be long-term stable in the implantology practice, the interface is only about 6-10μΓη wide.
Es ist bisher in der Literatur kein Verfahren zur Herstellung bioaktiver und langzeitstabiler Implantate bekamt, w eiche, gleichzeitig die geforderten hohen mechanischen Stabilitäten besitzen.There has hitherto been found in the literature no process for the production of bioactive and long-term stable implants, w eiche, at the same time possess the required high mechanical stabilities.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, für die medizinisch erwiesenen hervorragenden Eigenschaften bestimmter Bioglasi'eramiken völlig neue Einsatzgebiete zu erschließen und damit unbefriedigende Kompromißlösungen, wie z. B. Lockerung von Implantaten nach relativ kurzer Einsatzdauer, die einen Einsatz nur bei älteren Menschen sinnvoll erscheinen ließen, zu vermeiden.The aim of the invention is to develop completely new applications for the medically proven excellent properties of certain Bioglasi'eramiken and thus unsatisfactory compromise solutions, such . B. loosening of implants after a relatively short period of use, which could be useful only in older people sense to avoid.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ir jaktives und mechanisch hochbelastbares medizinisches Implantat herzustellen, das einen haftfesten, feuchtostabilen und biologisch beständigen Verbund zwischen einem für Implantate geeigneten bioinerten Metall oder einer Metallegieiung und einer bioaktiven Glaskeramik gewährleistet. Damit sollen die guten mechanischen Eigenschaften der Metalle mit den besonderen, insbesondere bioaktiven Eigenschaften bestimmter Glaskeramiken verbunden werden.The invention has for its object to produce an ir jaktiv and mechanically heavy-duty medical implant, which ensures an adherent, moisture-stable and biologically stable bond between a suitable for implants bioinert metal or a Metallegieiung and a bioactive glass ceramic. This is intended to combine the good mechanical properties of the metals with the particular, in particular bioactive properties of certain glass ceramics.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einem Verfahren zur Herstellung bioaktiver und mechanisch hochbelastbarer medizinischer Implantate, bestehend aus einem Metallgrundkörper aus Titanium oder einer für medizinische Anwendungen geeigneten Cobalt-Chrom-Molybdän-Legierung und einer bioaktiven oder biokompatiblen reinen Silikatgiaskeramik, erfindungsgemäß dadurch, daß sowohl die Oberfläche des Metallgrundkörpers als auch die eines vorgefertigten Formteiles aus der Silikatglaskeramik, vorzugsweise aus dem SystemThe solution to this problem is achieved with a method for producing bioactive and mechanically highly resilient medical implants, consisting of a metal body made of titanium or a suitable for medical applications cobalt-chromium-molybdenum alloy and a bioactive or biocompatible pure Silikatgiaskeramik, according to the invention in that both the Surface of the metal body as well as a prefabricated molded part of the silicate glass ceramic, preferably from the system
SiO2-MgO-AI2O3-Na2OZK2O-CaO-P2OsO-F-SiO 2 -MgO-Al 2 O 3 -Na 2 OZK 2 O-CaO-P 2 OsO-F-
mit einer silikatischen Schicht einer Dicke zwischen 5 und 100nm, dansch mit einem auf einen organischen Klebstoff abgestimmten Haftsilan und danach mit diesem Kleber überzogen und abschließend zusammengefügt werden und bis zur Aushärtung des Klebstoffes und einer festen Verbundbildung abgewartet wird.with a silicate layer of a thickness between 5 and 100 nm, then coated with an adhesive composition adapted to an organic adhesive and then coated with this adhesive and finally joined together and awaited curing of the adhesive and a solid composite formation.
Die Lösung der bestehenden Nachteile bekannter Verfahren zur Verbindung von Metallen mit einer bioaktiven Glaskeramik werden also dadurch erreicht, daß die Metalloberfläche und die Keramikoberfläche vor dem Verkleben mit einer dünnen silikatischen Schicht überzogen werden. Dabei ist silikatisch im Sinne von silikat-, d.h. SiO2-haltig aufzufassen. Der Anteil dieser Hauptkomponente beträgt 40% bis zu 100% Gewichtsariteile.The solution of the existing disadvantages of known methods for bonding metals with a bioactive glass ceramic are thus achieved in that the metal surface and the ceramic surface are coated with a thin silicate layer before bonding. It is silicate in the sense of silicate, ie containing SiO 2 -contained. The proportion of this main component is 40% up to 100% Gewichtsariteile.
Die silikatische Schicht ermöglicht eine chemisch beständige Kopplung des Klebers, wozu bekannte und in der Technik seit Jahrzehnten bewährte Silanhaftvermittler eingesetzt werden.The silicate layer allows a chemically resistant coupling of the adhesive, using known and proven in the art for decades Silanhaftvermittler.
Die für die erfindungsgemäße Lösung eingesetzte Silikatschicht besitzt durch das Verfahren ihrer Herstellung einer Porosität, die eine zusätzliche mikromechanische Verankerung des Klebstoffes gewährleistet. Dazu muß sie eine bestimmte Mindestdicke von etwa 5nm besitzen. Wird die Schichtdicke andererseits zu groß, d.h. im allgemeinen über 100nm, verschlechtert sich das mechanische, insbesondere elastische Verhalten, so daß die Schichten zweckmäßigerweise in dem angegebenen Dickenintervall dimensioniert werden müssen.The silicate layer used for the solution according to the invention has, by the method of its preparation, a porosity which ensures an additional micromechanical anchoring of the adhesive. For this purpose, it must have a certain minimum thickness of about 5nm. On the other hand, if the layer thickness becomes too large, i. Generally more than 100nm, the mechanical, especially elastic behavior deteriorates, so that the layers must be expediently dimensioned in the specified thickness interval.
Als bioaktive bzw. biokompatible Glaskeramiken eignen sich für das erfindungsgemäße Verfahren im besonderen Maße solche vom Typ des Bioverit* aus dem SystemSuitable bioactive or biocompatible glass ceramics for the process according to the invention are, to a particular extent, those of the type of bioverit * from the system
SiO2-AI2O3-MgO-Na2OZK2O-CaO-P2O6-F-.SiO 2 -Al 2 O 3 -MgO-Na 2 OZK 2 O-CaO-P 2 O 6 -F-.
Die Kopplung der silikatischen Schicht in das Metall wird in den erfindungsgemäßen Lösungsvarianten durch eine Energiezuführung zur Metalloberfläche während des Beschichtungsprozesses ι 'reicht. Diese erfolgt durch ein Flammenpyrolyseverfahren, wie es für Beschichtungszwecke im Dentalbereich bekannt ist, durch chemical-vapor-deposition (CVD) bei höheren Temperaturen (>400cC), durch thermisch unterstützte Beschichtung über Sputter- oder Bedampfungsverfahren oder durch aus andoren Bereichen bekannte Sol Gel-Verfahren.The coupling of the silicate layer in the metal is sufficient in the inventive solution variants by a power supply to the metal surface during the coating process ι '. This is done by a flame pyrolysis process, as it is known for coating purposes in the dental field, by chemical vapor deposition (CVD) at higher temperatures (> 400 c C), by thermally assisted coating on sputtering or vapor deposition or known from other areas Sol gel method.
Diese thermisch initiierten Kopplungsmechanismen werden ergänzt durch eine mechanische Verhaftung der silikatischen Schicht auf der durch einen Sandstrahlprozeß aufgerauhten Metalloberfläche. Wenngleich die erfindungsgemäße Lösung keine prinzipiellen Anforderungen an die Art des verwendeten Metalles stellt, so zeigen die Versuche, daß die für prothetische Zwecke eingesetzten Metalle, wie Titan oder Legierungen auf der Basis von Chrom und Kobalt, sich in besonderem Maße fürThese thermally initiated coupling mechanisms are complemented by a mechanical attachment of the silicate layer on the roughened by a sandblast process metal surface. Although the solution according to the invention makes no fundamental demands on the type of metal used, the experiments show that the metals used for prosthetic purposes, such as titanium or alloys based on chromium and cobalt, are particularly suitable for
den Klebe-Verbund an Metall - bioaktive Glaskeramik mit Hilfe der erfindungsgemäßen Lösung einer haftverbessernden Zwischenschicht eignen. Die Kopplung der bioaktiven Glaskeramik zum Kleber wird ebenfalls-begünstigt durch die silikatischen Anteile - über einen Silanhaftvermittler realisiert und durch einen Aufrauhungsprozeß der Keramikoberfläche, beispielsweise durch Sandstrahlen, weiter verbessert.the adhesive composite of metal - bioactive glass ceramic with the aid of the inventive solution of an adhesion-promoting intermediate layer are suitable. The coupling of the bioactive glass ceramic to the adhesive is also-favored by the silicate components-realized via a silane coupling agent and further improved by a roughening process of the ceramic surface, for example by sandblasting.
Die auf die beschriebene Weise vorbehandelte Metall- und Glaskeramikoberfläche werden anschließend mit Kleber, vorzugsweise vom Typ „Evicrol®" bestrichen, zusammengefügt und der Kleber wird ausgehärtet. Der entstandene Verbundkörper mit einem Metallkern, der z. B. mit einer hochbioaktiven, chemisch hochresistenten und zusätzlichen maschinell bearbeitbaren Bioglaskeramik massiv ummantelt ist, kann nachträglich wie die reine Bioglaskeramik gefräst, gebohrt oder mit Gewinde versehen oder während einer Operation den anatomischen Gegebenheiten angepaßt werden. Der erfindungsgemäße Schichtaufbau des Verbundes zwischen Metall und bioaktiver Glaskeramik ist auf Bild 1 dargestellt. Der Einsatz des Implantates im biologischen Milieu erfordert eine besonders hohe Feuchtestabilität des Verbundes. Die Feuchtestabilität läßt sich besonders eindrucksvoll durch einen Kochtest des Verbundes simulieren. Dazu wurden erfindungsgemäß präparierte Verbünde zwischen einer CoCr-Legierung und einer bioaktiven Glaskeramik einem 300minütigen Kochtest unterzogen. Die gemessenen Scherfestigkeiten und Präparationsbedingungen sind entsprechend der Ausführungsbeispiele 1 und 2 in Tabelle 1 und 2 zusammengestellt. Sie belegen die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber einer einfachen Verklebung.The metal and glass-ceramic surfaces pretreated in the manner described are then joined together with adhesive, preferably of the "Evicrol®" type, and the adhesive is cured.The resulting composite body has, for example, a highly bioactive, chemically highly resistant and highly resistant can be milled, drilled or threaded, or adapted to the anatomical conditions during an operation, like the pure bioglass ceramic The layer structure of the composite between metal and bioactive glass ceramic according to the invention is shown in FIG Implants in the biological environment require a particularly high moisture stability of the composite.The moisture stability can be simulated particularly impressively by a boiling test of the composite.For this purpose, composites prepared according to the invention were prepared between a CoCr alloy and a bioactive glass-ceramic subjected to a 300 minute boiling test. The measured shear strengths and preparation conditions are summarized in accordance with Embodiments 1 and 2 in Table 1 and 2. They prove the superiority of the solution according to the invention over a simple bond.
1. Eine Metalloberfläche der im prothetischen Anwendungsbereich eingesetzten Legierung Prothecast® (Co-Cr-Basis-Legierung) und eine aus Titanium bestehende worden mit 250-yum-Korund gesandstrahlt. Auf die so vorbehandelte Metalloberfläche wird mit der Flamme eines Flüssigkeitsbrenners, wobei die Brennerflüssigkeit 1 % Tetraethoxysilan enthält, innerhalb von 5 s eine dünne silikatische Schicht aufgebracht. Darauf wird ein Silanhaftvermittler (Methacryloxypropyltrimethoxysilan) in angesäuerter alkoholischer Lösung (Silicoupo*) aufgetragen, und etwa 2 min abgetrocknet. In völlig analoger Weise wird die Oberfläche einer bioaktiven Glaskeramik (Bioverit®) vorbereitet. Beide Teile werden anschließend mit dem Kleber Evicrol® verklebt.1. A metal surface of the alloy used in the prosthetic application Prothecast® (Co-Cr base alloy) and a titanium made with 250-yum corundum sandblasted. On the thus pretreated metal surface is applied with the flame of a liquid burner, wherein the burner liquid contains 1% tetraethoxysilane, within 5 seconds a thin silicate layer. Then a Silanhaftvermittler (Methacryloxypropyltrimethoxysilane) in acidified alcoholic solution (Silicoupo *) is applied, and dried for about 2 min. In a completely analogous way, the surface of a bioactive glass ceramic (Bioverit®) is prepared. Both parts are then glued with the adhesive Evicrol®.
Vergleichsweise wurden die genannten Metalle und die bioaktive Glaskeramik ohne die erfindungsgemäße Lösung verklebt. Die Verbünde wurden nach Aushärtung des Klebers einem 300minütigen Kochtest unterzogen. Anschließend wurden die Scherfesti&keri'.en in einem Stempelvorschubverfahren mit eingespanntem Metallteil (Vorschubgeschwindigkeit 0,5cmmin~') .sprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt und belegen den Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung.By comparison, the metals mentioned and the bioactive glass ceramic were bonded without the solution according to the invention. The composites were subjected after curing of the adhesive to a 300-minute boiling test. Subsequently, the shear strengths were measured in a punch feed process with a clamped metal part (feed rate 0.5 cm min -1). The results are summarized in Table 1 and demonstrate the advantage of the solution according to the invention.
2. Analog dem Ausführungsbeispiel 1 wurden die gleichen Metalle mit der biokompatiblen maschinell bearbeitbaren Glaskeramik verklebt und die Prüfkörper in gleicher dort beschriebener Weise belastet und abgeschert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.2. Analogously to Embodiment 1, the same metals were bonded to the biocompatible machinable glass ceramic and the test specimens loaded and sheared in the same manner described there. The results are summarized in Table 2.
Bolzen zur Fixation von Knochenteilen und Fixation von Kapselbandrekonstruktionen.Bolt for fixation of bone parts and fixation of capsule ligament reconstructions.
Die Lösung sieht vor, bisher eingesetzte Implantate aus bioaktiver, maschinell bearbeitbarer Glaskeramik durch Einkleben eines Metallbolzens 1 (Fig. 2) in ein aus Glaskeramik bestehendes vorgefertigtes Formteil 2 so zu verstärken, daß dadurch die geforderten Bruchwerte erreicht werden und ein langzeitstabiles Einwachsen erfolgt.The solution provides for reinforcing previously used implants made of bioactive, machinable glass ceramic by gluing a metal bolt 1 (FIG. 2) into a prefabricated molded part 2 made of glass ceramic in such a way that the required breaking values are achieved and long-term stable ingrowth occurs.
Herstellung von Unterlogscheiben zur Fixation von Weichgeweben bei Rekonstruktionseingriffen.Production of sub-slices for the fixation of soft tissues during reconstruction procedures.
Diese Unterlegscheiben sol!°n einen Metallring 3 enthalten, der allseit»von bioaktiver und maschinell bearbeitbarer Glaskeramik 4 umgeben ist (Fig.3).These washers should contain a metal ring 3 which is surrounded on all sides by bioactive and machinable glass ceramic 4 (FIG. 3).
Keile für Schulteroperation nach Eden-Hybinette.Wedges for shoulder surgery after Eden-Hybinette.
Diese scharfkantigen und spitz zulaufenden Keile enthalten in der Mitte des Keramikteils 5 eine Metallseele 6, die beiderseits eingeklebt ist (Fig.4). Dadurch wird eine wesentlich erhöhte Bruchsicherheit des Keils bei Einschlagen erreicht und zum anderen eine Metallschneide zum Einschlagen erhalten, die leichter als die Keramik in den Knochen eindringen kann. Der erforderliche biologisch feste Verbund mit dem lebenden Knochen wird durch die bioaktive Glaskeramik mit Langzeitstabilität erreicht.These sharp-edged and tapered wedges contain in the middle of the ceramic part 5, a metal core 6, which is glued on both sides (Figure 4). As a result, a significantly increased resistance to breakage of the wedge is achieved when driving and on the other hand obtained a metal cutting edge, which can penetrate easier than the ceramic in the bone. The required biologically stable bond with the living bone is achieved by the bioactive glass-ceramic with long-term stability.
Bolzen zur Fixierung von Implantaten an der Wirbelsäule.Bolt for fixing implants to the spine.
Ein am Ende-geschliUter Metallljern 7 wird in eine vorgefertigte Glaskeramikhülle 8 eingeschoben und fest verklebt, so daß er allseitig von bioaktiver Glaskeramik umschlossen ist (Fig. 5). Der zylindrische Teil des Bolzens trägt metrisches Gewinde zur Verschraubung mit dem Wirbelkörperimplantat, während der konische Teil mit einem groben, doppelläufigen Spongiosagewinde zum Eindrehen in angrenzende Wirbelkörper versehen ist.An end-geschliUter Metallljern 7 is inserted into a prefabricated glass ceramic shell 8 and firmly glued, so that it is surrounded on all sides by bioactive glass ceramic (Fig. 5). The cylindrical part of the bolt carries metric thread for screwing to the vertebral implant, while the conical part is provided with a coarse, double-lobed spongiosa winds for insertion into adjacent vertebral bodies.
Aufkleben von bioaktiven Glaskeramikplatten bzw. -hüllen auf den Schaft einer Hüftgelenksendoprothese.Gluing of bioactive glass ceramic plates or sheaths on the shaft of a hip joint endoprosthesis.
Die so zu etwa 70% mit bioaktiver Glaskeramik 9 beklebte Metalloberfläche 10 führt erfahrungsgemäß zum direkten und festen biologischen Verbund Knochen-Glaskeramik und damit zu einer hohen mechanischen Festigkeit mit hoher Langzeitstabilität ohne den Einsatz von Knochenzement (Fig. 6).The metal surface 10 bonded to about 70% with bioactive glass ceramic 9 leads, according to experience, to the direct and solid biological composite bone glass ceramic and thus to a high mechanical strength with high long-term stability without the use of bone cement (FIG. 6).
Claims (1)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32622689A DD282179A5 (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF BIOACTIVELY AND MECHANICALLY HIGHLY BELATIBLE IMPLANTS |
| CH66890A CH681423A5 (en) | 1989-03-03 | 1990-03-02 | Prodn. of implant with metal core |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32622689A DD282179A5 (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF BIOACTIVELY AND MECHANICALLY HIGHLY BELATIBLE IMPLANTS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD282179A5 true DD282179A5 (en) | 1990-09-05 |
Family
ID=5607469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD32622689A DD282179A5 (en) | 1989-03-03 | 1989-03-03 | PROCESS FOR THE PRODUCTION OF BIOACTIVELY AND MECHANICALLY HIGHLY BELATIBLE IMPLANTS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD282179A5 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0594171A1 (en) * | 1992-10-23 | 1994-04-27 | Flachglas Aktiengesellschaft | Process and apparatus for the modification of the surface activity of a silicate glass substrate |
| WO2005044749A3 (en) * | 2003-11-04 | 2005-09-22 | Schott Ag | Object with easily cleaned surfaces and method for production thereof |
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1989
- 1989-03-03 DD DD32622689A patent/DD282179A5/en not_active IP Right Cessation
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