DE102004008314B4 - Verwendung von Zirkonoxid-haltigen Polyaryletherketonen zur Herstellung von Zahnersatz - Google Patents
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Abstract
Verwendung
von Polyaryletherketonen, welche Zirkoniumoxid und als Farbmittel
eine Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid enthalten, zur Herstellung
von Zahnersatz.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von Polyaryletherketonen, welche Zirkaniumoxid und als Farbmittel eine Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid enthalten, zur Herstellung von Zahnersatz, sowie Zahnersatz enthaltend eine thermoplastische Masse aus Polyaryletherketon, Zirkoniumoxid, Titandioxid und Zinksulfid.
- Unter Zahnersatz sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere Kronen, Stifte, Brücken, Implantate, Inlays, Verblendungen und entsprechender provisorisch bzw. temporär eingesetzter Zahnersatz zu verstehen.
- Metallischer Zahnersatz ist aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften weit verbreitet. Die verwendeten Materialien weisen jedoch auch Nachteile auf, so ist Gold teuer und Amalgam bereitet aufgrund von Metallallergien Probleme. Zudem kann es bei Amalgam bei Kontakt mit anderen Metallen zur Bildung von Lokalelementen und daraus folgend elektrochemischer Korrosion kommen. Bei beiden Metallen ist eine farblich befriedigende Lösung nur durch Verblendungen erzielbar. Keramischer Zahnersatz ist farblich gut anpassbar, die mechanische Stabilität und vor allem die weitaus umständlichere Herstellung sind aber unbefriedigend. Bei Kunststoffen ergeben sich ebenfalls häufig Probleme mit der mechanischen Stabilität.
- Vor allem für Kronen, Inlays und Implantate werden häufig vor dem Einsatz des endgültigen Ersatzes Provisorien benötigt, mit denen der Patient bis zur Anpassung z.B. der Krone aus Gold oder Keramik, möglichst ohne Beeinträchtigung kauen kann. Solche Provisorien werden zu einem großen Teil aus Kunststoff gefertigt. Nachteilig an bisherigen Lösungen ist jedoch, dass die verwendeten Materialien durch Röntgenstrahlung nicht abgebildet werden, so Die WO 02149688 A1 beschreibt biologisch verträgliche Polymermaterialien zur Verwendung in medizinischen Anwendungen, wobei Polyetheretherketone oder Polyetherketone mit einem Additiv, z.B. Hexadecylanilin oder Octadecanamid verwendet werden und biologisch verträgliche Einheiten an Kettenenden der Additive verankert sind. Die Modifikation des verwendeten Polymers soll die Verträglichkeit bei den verschiedenen medizinischen Anwendungen verbessern.
- Die WO 02/00762 A1 betrifft ebenfalls die Verbesserung der biologischen Verträglichkeit von Polymermaterialien, wobei die Carbonyl- und/oder Sulfoneinheiten von Polyetheretherketonen oder Polyetherketonen durch andere Gruppen ersetzt werden, welche eine geringere Elektronen anziehende Wirkung aufweisen als die Carbonyl- bzw. Sulfoneinheiten, und anschließende Behandlung des so aktivierten Polymers zur Einführung biologisch verträglicher Einheiten.
- In
US 5,872,159 wird eine Mischung aus einem thermoplastischen Polymer, vorzugweise Polyetheretherketon, und Tricalciumphosphat (Ca3(PO4)2) vorgeschlagen, welche sich für Implantate eignet, da das enthaltene Tricalciumphosphat während der Verarbeitung und später im Implantat in Calciumhydroxyapatit umgewandelt wird, welches ein Einwachsen der Implantate erheblich fördert. Zur Erleichterung der Umwandlung in Calciumhydroxyapatit und zur Verbesserung der Röntgenabbildbarkeit wird vorgeschlagen, Metalloxide wie Titandioxid, Zirkoniumoxid oder Aluminiumoxid zuzusetzen. - Die US 2003/0059742 A1 beschreibt orthopädische bzw. kieferorthopädische Implantate, welche mineralische Nanofasern enthalten. Neben einer Vielzahl anderer möglicher Polymermaterialien werden Polyetherketone und Polyetheretherketone genannt. Als Nanofasern kommen Aluminiumoxid, Titandioxid, Zirkoniumoxid, Hafniumoxid, Kobaltchromspinel, Bariumaluminat oder -titanat, Eisenoxid und Zinkoxid in Betracht. Bei diesem Material sollen zur Verbesserung der Röntgenabbildbarkeit Bariumsalze oder Hafniumoxid Einsatz finden. Das Material soll ein verbessertes Einwachsverhalten im Knochen aufweisen.
- Die WO 02/49531 A1 beschreibt Rohlinge zur Herstellung von Zahnersatz mittels Ausfräsen, wobei spezielle zweiteilige Rohlinge vorgeschlagen werden. Neben vielen anderen Materialien werden auch Polyetheretherketone als brauchbare Rohstoffe bezeichnet und wird der Einsatz von Füllstoffen, darunter auch röntgenabbildbaren, als möglich erachtet.
- Der überwiegende Teil der bekannten Implantate ist bei der Verwendung nicht sichtbar, so dass es auf die Färbung des Materials insoweit nicht ankommt. Einige der Materialien sind speziell daran angepasst, ein schnelles Einwachsen im Knochenmaterial des Patienten zu ermöglichen, so dass sie sich für temporäre Versorgungen im Bereich Zahnersatz nicht eignen. Es besteht daher weiterhin Bedarf an einem Material, dass sich insbesondere zur temporären Versorgung mit Zahnersatz eignet.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, einen Zahnersatz bereitzustellen, der kostengünstig, gut verträglich und mit Röntgenstrahlung abbildbar ist.
- Diese Aufgabe wird durch Verwendung von Polyaryletherketonen, welche Zirkoniumoxid und als Farbmittel eine Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid enthalten, zur Herstellung von Zahnersatz, sowie Zahnersatz aus Polyaryletherketonen, welche Zirkoniumoxid, Titandioxid und Zinksulfid enthalten, gelöst.
- Durch den hier eingesetzten röntgenopaken Kunststoff, d.h. durch die Verwendung von ZrO2 als Zusatz, ist diese Kontrolle einfach möglich.
- Als Polyaryletherketone werden vorzugsweise Polyetheretherketone (PEEK) der Repetiereinheitverwendet. Vorzugsweise handelt es sich um lineare Polymere, die semikristallin sind und sich durch eine hohe Temperatur-, Verschleiß- und Hydrolysebeständigkeit auszeichnen. Auch gegenüber Chemikalien ist eine hervorragende Beständigkeit gegeben, was z.B. bei der Herstellung von Prothesen von Bedeutung ist. Die gute Verträglichkeit von Polyaryletherketonen hat sich in der bereits bekannten Anwendung im Bereich medizinischer Geräte wie beispielsweise Spritzen und Operationsbesteck sowie Teilen von Dialyseeinheiten erwiesen.
- Die Herstellung von Polyaryletherketonen ist dem Fachmann bekannt, geeignete Polyetheretherketone sind z.B. von Victrex plc, Großbritannien erhältlich.
- Neben dem oben genannten PEEK eigenen sich prinzipiell alle Polyaryletherketone, welche in ihrer Reinheit und Zusammensetzung die Anforderungen der Eignungs- und Zulassungsvorschriften, z.B. der FDA-Vorschrift 21 CFR 177.2415 oder der EU-Richtlinie 90/128 EWG erfüllen. Dabei können sowohl die Anzahl als auch die Abfolge der Ether- und Ketonbrücken und auch die Aromaten selber variiert werden, z.B. gleiche oder unterschiedliche Substituenten an den Arylresten gebunden sein. Neben PEEK sind beispielsweise unter anderem PEK, PEKK, PEEKK, PEKEKK und PAEK zu nennen.
- Der erfindungsgemäße Zusatz von Zirkoniumoxid gewährleistet die geforderte Abbildbarkeit mittels Röntgenstrahlung. Darüber hinaus wird die Farbe des Materials derjenigen natürlicher Zähne näher gebracht.
- Im Gegensatz zu bisher im Dentalbereich verwendeten Kontrastmitteln auf Basis von Bariumsulfat, Bismut oder Wolfram erweisen sich die neuen Formulierungen als effektiver, stabiler und reiner. Überraschenderweise ist die Homogenisierung bei der Verarbeitung wesentlich verbessert.
- Erfindungsgemäß werden 1 bis 20 Gew.-% Zirkoniumoxid, vorzugsweise bis zu 15 Gew.-% und insbesondere bis zu 10 Gew.-% verwendet.
- Das Zirkoniumoxid sollte für den Einsatz im menschlichen Körper geeignet, d.h. im wesentlichen frei von unverträglichen Nebenbestandteilen wie UO2, ThO2 oder SrO sein. Ein geeignetes Zirkoniumoxid ist von der Firma Tosoh, Japan erhältlich.
- Erfindungsgemäß werden Titandioxid und Zinksulfid als Farbmittel zugesetzt. Insbesondere wird eine Mischung aus TiO2:ZnS von 60 – 80: 40 – 20, bevorzugt 70:30 eingesetzt. Es sind bis zu 30 Gew-%, bevorzugt bis zu 25 Gew-% und insbesondere 20 Gew.-% Farbmittel enthalten.
- Weiterhin können andere Zusatzstoffe enthalten sein, welche die Farbe, die Festigkeit, die Verarbeitbarkeit etc. verbessern. Diese müssen selbstverständlich für die Verwendung als Zahnersatz verträglich und zugelassen sein. Es ist auch zu betonen, dass reine Polyaryletherketone mit Zirkoniumoxid, Titandioxid und Zinksulfid bereits eine für Zahnersatz ausreichende Festigkeit besitzen.
- Als Füllstoffe, mit denen die Festigkeit des Zahnersatzes gewünschtenfalls weiter erhöht werden kann, eignen sich z.B. Silikate, Aluminiumoxide, Mineralglaszustoffe, Kieselsäure und Calciumcarbonat. Es können ein oder mehrere dieser Füllstoffe eingesetzt werden.
- Auch bei Farbmitteln und sonstigen Zusatzstoffen erfolgt die Auswahl der Materialien bevorzugt so, dass es sich um physiologisch verträgliche, insbesondere für die Anwendung im Dentalbereich zugelassene Materialien handelt.
- Der erfindungsgemäße Zahnersatz wird vorzugsweise im Thermoplastkunststoff-Doppelschneckenextrusions- und Granulierverfahren hergestellt. Die Verfahrenstechnologie basiert auf Zweischneckenextrusionsanlagen für die Verarbeitung von Hochtemperaturkunststoffen in einem Temperaturbereich von bis über 450°C, wobei Schnecken- und Zylinderbauteile jeweils aus verschiedenen, höchst korrosions- und temperaturbeständigen Sonderwerkstoffen gefertigt sind. Hierdurch ist gewährleistet, dass die Produkte den für den Einsatz im Dentalbereich gestellten Anforderungen an Reinheit etc. genügen.
- Die Kunststoffe und Zusatzstoffe werden vorgemischt oder getrennt in den Schneckenextruder eindosiert. Elektrische Heizkörper und mechanische Energie erwärmen und schmelzen die Kunststoffanteile in dem Extruderzylinder auf. Diese Schmelze wird z.B. mit Extruderknetschnecken weiter gemischt, homogenisiert und durch kleine Düsen geschmolzen ausgetragen. Die Schmelzestränge werden in Wasser und Luft bis zum Erstarren gekühlt und dann anschließend mit Granulatoren kurz geschnitten. Die hierbei erhaltenen Granulatstücke (Pellets) werden gegebenenfalls nach Konditionieren mit Spritzgussmaschinen thermisch gegossen bzw. endgeformt.
- In einem Doppelschneckenextruder wurde PEEK 150G Easy Flow (Victrex Plc, Großbritannien), TSmP=344 °C, Tg=143 °C mit 10 Gew.-% ZrO2 (TZ-3YB-E von Tosoh, Japan) und 20 Gew.-% einer Mischung aus TiO2 und ZnS im Verhältnis 70:30 gemischt. Aus den nach dem Abkühlen erhaltenen Pellets wurden in an sich bekannter Weise im Spritzgußverfahren Stifte für temporäre Aufbauten hergestellt. Auf Röntgenaufnahmen war der Stift deutlich zu erkennen und gleichmäßig abgebildet. Eine Kontrolle der Passform ist somit gewährleistet.
Claims (13)
- Verwendung von Polyaryletherketonen, welche Zirkoniumoxid und als Farbmittel eine Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid enthalten, zur Herstellung von Zahnersatz.
- Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 1 bis 20 Gew.-% Zirkoniumoxid, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% und insbesondere 10 Gew.-% enthalten sind.
- Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyaryletherketon ein Polyetheretherketon verwendet wird.
- Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-% und insbesondere 20 Gew.-% enthalten ist.
- Verwendung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von TiO2 zu ZnS im Bereich von 60 – 80 zu 40 – 20, bevorzugt bei 70 zu 30 liegt.
- Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoff ein oder mehrere Füllstoffe verwendet werden, die ausgewählt sind unter Silikaten, Aluminiumoxid, Mineralglaszustoffen, Kieselsäure und Calciumcarbonat, oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Materialien.
- Zahnersatz aus einer thermoplastischen Masse enthaltend Polyaryletherketon, Zirkoniumoxid, Titandioxid und Zinksulfid.
- Zahnersatz gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil Zirkonoxid 1 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-% und insbesondere 10 Gew.-% beträgt.
- Zahnersatz gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyaryletherketon ein Polyetheretherketon ist.
- Zahnersatz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Farbmittel eine Mischung aus Titandioxid und Zinksulfid in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 15 bis 25 Gew.-% und insbesondere 20 Gew.-% enthalten ist.
- Zahnersatz gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Mischungsverhältnis von TiO2 zu ZnS im Bereich von 60 – 80 zu 40 – 20, bevorzugt bei 70 zu 30 liegt.
- Zahnersatz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Zusatzstoff ein oder mehrere Füllstoffe enthalten sind, die ausgewählt sind unter Silikaten, Aluminiumoxid, Mineralglaszustoffen, Kieselsäure und Calciumcarbonat, oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Materialien.
- Zahnersatz gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um Brücken, Stifte, Kronen, Inlays, Verblendungen, Implantate oder Provisorien für diese handelt.
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