DE102006033547A1 - implant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines Implantats für einen menschlichen oder tierischen Körper, indem ein Grünling (20) zur Verfügung gestellt wird, danach ein Formkörper (30) aus dem Grünling (20) herausgebildet wird, danach eine zum Kontakt mit dem Knochen bestimmte Außenfläche des Formkörpers (30) geätzt wird und der geätzte Formkörper (30) einer Hitzebehandlung unterworfen wird.The invention relates to the production of an implant for a human or animal body by providing a green body (20), after which a molded body (30) is formed out of the green body (20), then an outer surface of the body intended for contact with the bone Etched body (30) is etched and the etched molded body (30) is subjected to a heat treatment.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Implantates und ein Implantat, das nach diesem Verfahren hergestellt ist.The The invention relates to a method for producing an implant and an implant made by this method.
Es ist im Stand der Technik bekannt, künstlich hergestellte Implantate in den Knochen eines Menschen oder Tieres einzupflanzen. Implantate finden insbesondere im Bereich des Zahnersatzes beim Menschen häufig Anwendung. Problematisch sind die Verträglichkeit des Implantates mit dem Knochen und eine zügige und hinreichend stabile Osseointegration.It is known in the art, artificially manufactured implants to implant in the bones of a human or animal. implants Especially in the field of dentures in humans are often used. The problem is the compatibility of the implant with the bone and a swift and sufficiently stable Osseointegration.
In
der
Des
Weiteren sind im Stand der Technik Dentalimplantate aus Zirkonoxid
bekannt. In der
In
der
Aus
der
Auch
in der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Implantates und ein Implantat zur Verfügung zu stellen, das auf Zirkonoxidbasis hergestellt wird bzw. ist und das schnell in den Knochen einwächst.It The object of the invention is a method for producing an implant and an implant available which is prepared on the basis of zirconia and is and that grows fast in the bone.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.Regarding The method is the object by a method with the features of claim 1.
Unter Implantaten werden hier verschiedene Implantatarten wie Knochenimplantate, Wirbelteilimplantate, insbesondere aber Zahnimplantate verstanden. Das Implantat ist zum Anwachsen an einen Knochen bestimmt. Das Implantat kann auch Knochenteile ersetzen.Under Implants are used here for implant types such as bone implants, Vertebral implants, but especially understood dental implants. The implant is intended for growth on a bone. The implant can also replace bone parts.
Zunächst wird ein Grünling auf Zirkonoxidbasis, vorzugsweise in Stabform, zur Verfügung gestellt. Der Zirkonoxidgrünling ist vorzugsweise leicht vorgesintert, um ihm eine hinreichende Stabilität und Widerstandsfähigkeit zu verleihen. Der Grünling kann sogar ausschließlich aus Zirkonoxid bestehen.First, will a green plant zirconia-based, preferably in rod form provided. The zirconia greenling is preferably slightly pre-sintered to give it adequate stability and toughness to rent. The greenbody can even exclusively consist of zirconium oxide.
Vorteilhafterweise ist Zirkonoxid gegenüber Titan metallfrei und im reinen Zustand schneeweiß. Der Zirkonoxidgrünling kann in jeder vorgegebenen Zahnfarbe eingefärbt werden, um ein ästhetisch ansprechendes Ergebnis zu erzielen. Insbesondere braucht kein Fremdmaterial, etwa eine biokompatible Keramikschicht, aufgetragen zu werden, die schon während des Herstellungsverfahrens Einfluss auf die Güte des Grundmaterials nimmt. Auch eine Resorption von Kalzium, Phosphat oder Verbundstoffen zwischen unterschiedlichen Materialen tritt nicht auf.advantageously, is zirconium oxide over titanium metal-free and in pure condition snow-white. The Zirkonoxidgrünling can Be colored in any given tooth color to be an aesthetic to achieve an appealing result. In particular, no foreign material, about a biocompatible ceramic layer to be applied, the already during of the manufacturing process influences the quality of the basic material. Also, a resorption of calcium, phosphate or composites between different materials does not occur.
Aus dem Zirkonoxidgrünling wird ein Formkörper durch vorzugsweise Fräsen herausgebildet. Vorzugsweise wird der Formkörper aus dem Zirkonoxidkörper mittels eines Fräsgerätes heraus gefräst. Beim Fräsvorgang erhält der Grünling seine grundsätzliche geometrische Form und es entsteht der Formkörper. Fräsverfahren sind dem Stand der Technik hinlänglich bekannt und werden darum hier nicht weiter beschrieben. Der Formkörper weist ein Übermaß von etwa 30% auf, um der Schrumpfung durch spätere Erhitzung Rechnung zu tragen. Nach der Herstellung des Grünlings wird zumindest eine zum Kontakt mit dem Knochen bestimmte Außenfläche des Grünlings mit Säure geätzt. Dabei brauchen Fräsen und Ätzen nicht unmittelbar aufeinander zu folgen. An den geätzten Bereichen erhält die Außenfläche des Implantates eine Osseointegration verbessernde Mikrostruktur im μ-Bereich, die neben der Verkürzung der Einheilzeit auch die Knochenqualität erhöht.Out the Zirkonoxidgrünling becomes a shaped body by preferably milling developed. Preferably, the shaped body from the zirconia body by means of a milling machine out milled. At the milling receives the greenling his fundamental geometric shape and it creates the shaped body. Milling processes are the state of the art Technology adequate known and will therefore not be described here. The molded body has an excess of about 30% to account for shrinkage due to subsequent heating wear. After the production of the green body at least one for contact with the bone certain outer surface of the green compact with acid etched. This requires milling and etching not to follow one another directly. At the etched areas receives the outer surface of the Implants an osseointegration-improving microstructure in the μ-range, the next to the shortening the healing time also increases the bone quality.
Erfindungsgemäß wird der geätzte Formkörper danach einer Hitzebehandlung unterworfen. Bei der Hitzebehandlung kann es sich vorzugsweise um ein bekanntes Sinterverfahren handeln, bei dem der geätzte Formkörper in einem Ofen bei 1500°C bis vorzugsweise 2000°C gebacken wird. Auch aufgrund der hohen Sintertemperatur werden Säurereste vollständig entfernt. Die Mikrostruktur wird durch das Sintern dauerhaft gefestigt.According to the invention, the etched molding is then subjected to a heat treatment. The heat treatment may preferably be a known sintering process in which the etched molding is baked in an oven at 1500 ° C to preferably 2000 ° C. Also due to the high sintering temperature acid residues are full constantly removed. The microstructure is permanently strengthened by sintering.
Erfindungswesentlich bei dem beschriebenen Verfahren sind die Verfahrensschritte Fräsen, Säurebehandlung und nachfolgendes Sintern. Es können noch Zwischenschritte eingefügt werden. Der nur leicht vorgesinterte Grünling ist hinreichend chemisch aktiv, um durch Säure zur Ausbildung der Mikrostruktur angreifbar zu sein. Nach dem Sintervorgang wäre das Implantat, insbesondere die Außenfläche des Implantates, nicht mehr chemisch aktiv, so dass eine nachfolgende Säurebehandlung keinen Erfolg hätte.essential to the invention in the described method, the process steps are milling, acid treatment and subsequent sintering. It can still intermediate steps inserted become. The only slightly pre-sintered green compact is sufficiently chemical active to acid to be vulnerable to the formation of the microstructure. After the sintering process would be that Implant, in particular the outer surface of the Implants, no longer chemically active, leaving a subsequent acid treatment would not succeed.
Günstigenfalls wird die Außenfläche des Implantates mit Säure, vorzugsweise mit konzentrierter Flusssäure (HF), etwa 15 Sekunden lang behandelt. Dazu kann das Implantat in ein Säurebad getunkt und zügig nach 15 Sekunden wieder herausgezogen werden. Die Säurebehandlung erzeugt auf der Oberfläche des Formkörpers die Mikrostruktur, das ist eine Rauhigkeit im μ-Bereich.At best, will the outside surface of the Implants with acid, preferably with concentrated hydrofluoric acid (HF), about 15 seconds treated long. For this purpose, the implant can be dipped in an acid bath and rapidly after 15 seconds to be pulled out again. The acid treatment produced on the surface of the molding the microstructure, that is a roughness in the μ-range.
Die Mikrorauhigkeit bzw. Mikrostruktur liegt vorzugsweise unter 1 μ und ist damit besonders gut geeignet, das Ansetzen von Osteoplastenzellen zu stimulieren, um ein schnelles Anwachsen der Zellen an das Zirkonoxid zu erreichen. Auf der anderen Seite ist die Makrorauhigkeit nach dem Ansetzen der Zellen besonders für eine schnelle und stabile Osseointegration geeignet.The Micro roughness or microstructure is preferably less than 1 μ and is thus particularly well suited to the preparation of osteoplast cells to stimulate rapid growth of the cells to the zirconia to reach. On the other hand, the macro roughness is after the preparation of the cells especially for a fast and stable Osseointegration suitable.
Durch einen, sich in einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung dem Fräsen anschließenden, aber noch vor der Säurebehandlung angewendeten Strahlverfahrenschritt erhält die Oberfläche des Formkörpers eine Makrostruktur. Dabei wird die Oberfläche mit Strahlsand mit vorgegebener Körnung unter bestimmtem Druck bestrahlt. Vorzugsweise wird als Strahlsand Korund mit einer Korngröße von 250 μm bis 350 μm verwendet. Die Makrostruktur ist eine Rauhigkeit im Bereich von etwa 100 μm. Der Knochen wächst während der Einheilung in die Makrostruktur hinein und setzt das Implantat am Knochen fest. Der Knochen benötigt die Makrostruktur zur Integration.By a, in a preferred embodiment of the invention the mill subsequent, but even before the acid treatment applied blasting process step receives the surface of molding a macrostructure. In the process, the surface is blasted with blasting sand granulation irradiated under certain pressure. Preferably, as blasting sand Corundum used with a particle size of 250 microns to 350 microns. The macrostructure is a roughness in the range of about 100 microns. The bone grows while healing into the macrostructure and placing the implant stuck to the bone. The bone is needed the macrostructure for integration.
Günstigenfalls wird die das Implantat benetzende Säureschicht unmittelbar nach dem Ätzvorgang mittels Wasser abgespült.At best, the implant wetting acid layer immediately after the etching process rinsed off with water.
Vorzugsweise wird in einem nachfolgenden Schritt der mit Säure behandelte und gewaschene Formkörper unter Ultraschall in ein Alkoholbad getaucht. Dadurch werden, soweit eine Strahlbehandlung vorgenommen wurde, Korundreste entfernt und die Oberflächenspannung der Flüssigkeit im Grünling herabgesetzt, damit der Verdunstungsdruck während der Trocknung verringert wird.Preferably is in a subsequent step, the acid-treated and washed molded body under Ultrasound dipped in an alcohol bath. This will, as far as one Blast cleaning was done, removed corundum residues and the surface tension the liquid reduced in the green, so that the evaporation pressure during the Drying is reduced.
Nach der Alkoholbehandlung kann der Formkörper getrocknet werden. Günstigenfalls erfolgt die Trocknung bei 50°C unter Rotlicht oder im Trockenschrank mindestens 30 Minuten.To the alcohol treatment, the molding can be dried. At best, the drying takes place at 50 ° C under red light or in a drying oven for at least 30 minutes.
Die beschriebenen Implantate können verschiedenster Art sein. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung verschiedenster Implantate. Es können beispielsweise Wirbelimplantate mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden. Zur Behebung von Bandscheibenschäden kann ein Bereich der beiden, der defekten Bandscheibe benachbarten Wirbel abgetragen werden und durch ein Wirbelimplantat ersetzt werden. Die zum Kontakt mit den Wirbelknochen bestimmten Implantatflächen werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt. Das Wirbelimplantat wächst schneller und fester an den beiden Wirbeln an als herkömmliche Implantate.The described implants can be different kind. The inventive method is suitable for Production of various implants. It can, for example, vertebral implants with the method according to the invention getting produced. To remedy disc damage can an area of the two vertebrae adjacent to the defective disc be removed and replaced with a spinal implant. The implant surfaces intended for contact with the vertebral bones become with the method according to the invention treated. The vertebral implant grows faster and tighter on the two vertebrae than conventional implants.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Zahnimplantat hergestellt. Das Zahnimplantat weist einen Verankerungsabschnitt und einen Aufbauabschnitt auf. Der Verankerungsabschnitt und der Aufbauabschnitt sind vorzugsweise einstückig aus einem Material auf Zirkonoxidbasis hergestellt. Das Material kann günstigstenfalls ausschließlich Zirkonoxid aufweisen. Der Formkörper des Zahnimplantates wird aus dem Zirkonoxidgrünling gefräst und seine Oberfläche dann weiterbehandelt.In a preferred embodiment of the method according to the invention a dental implant is made. The dental implant has one Anchoring section and a construction section. The anchoring section and the mounting portion are preferably integrally formed of a material Made of zirconium oxide. At best, the material can only zirconia exhibit. The molded body of the dental implant is milled from the Zirkonoxidgrünling and then further treated its surface.
Der Verankerungsabschnitt des Zahnimplantats umfasst vorzugsweise ein bereits im Frässchritt ausgeformtes Gewinde. Das Gewinde lässt sich in den Kieferknochen drehen, und es gewährleistet damit eine hinreichende Anfangsstabilität des Implantates im Kieferknochen. Der Kieferknochen wächst während der Einheilungsphase in die Rillen des Gewindes hinein. Es bilden sich somit Hintergreifungen aus, die eine mechanisch stabile Verbindung zwischen Zahnimplantat und Kieferknochen erzeugen.Of the Anchoring portion of the dental implant preferably comprises a already formed in the milling step Thread. The thread leaves turn into the jawbone, and it ensures a sufficient initial stability of the implant in the jawbone. The jawbone grows during the Healing phase in the grooves of the thread inside. It is formed thus Hintergreifungen, which is a mechanically stable connection between the dental implant and the jawbone.
Es sind jedoch auch andere Verankerungsstrukturen denkbar. Insbesondere bei der Herstellung der Wirbelimplantate können die Formkörper Haken u. A. aufweisen, die in den Restknochen einpflanzbar sind.It However, other anchoring structures are conceivable. Especially in the preparation of the vertebral implants, the moldings hook u. A. which are einpflanzbar in the residual bone.
Feine, in der Regel am Verankerungsabschnitt des Zahnimplantates ausgebildete Verankerungsstrukturen der Implantataußenfläche, wie beispielsweise das Gewinde, werden günstigstenfalls mit der feinen Körnung von 250 μm und grobe Topografien, wie etwa glatte Außenflächen von Wirbelimplantaten oder glatte Verankerungsstrukturen von Zahnimplantaten, werden mit der groben 350 μ-Körnung gestrahlt. Es brauchen nur die Bereiche gestrahlt werden, in die der Knochen einwachsen soll. Der Aufbauabschnitt des Zahnimplantates braucht nicht bestrahlt zu werden, weil er zur Befestigung der Prothetik bestimmt ist.Fine, usually on the anchoring portion of the dental implant formed anchoring structures of the implant outer surface, such as the thread, at best with the fine grain size of 250 microns and coarse topographies, such as smooth outer surfaces of vertebral implants or smooth anchoring structures of dental implants, with the coarse 350 μ Grain blasted. Only the areas in which the bone is to grow in need to be blasted. The construction section of the dental implant needs not to be irradiated because it is intended for attachment of the prosthetics.
Durch die Kombination von, durch auf einem Zirkonoxidgrundkörper nach diesem Verfahren ausgeformter Makro- und Mikrostruktur, wird die Osseointegration optimal begünstigt.By the combination of, by on on a Zirkonoxidgrundkörper after This method of formed macro and microstructure, the Optimal osseointegration.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Erzeugnisses durch ein Implantat mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Das Implantat weist im Wesentlichen Zirkonoxid auf, dessen, zum Kontakt mit dem Knochen bestimmte Außenflächen eine Makro- und eine Mikrostruktur aufweisen.The Task is with respect to the product by an implant with the features of claim 12 solved. The implant has in the Substantial zirconia, whose, for contact with the bone certain outer surfaces one Macro and have a microstructure.
Die zum Kontakt mit dem Knochen bestimmte Außenfläche des Implantates ist mit einer Mikrostruktur, vorzugsweise im Bereich unter 1 μm versehen. Die durch Erhebungen und Vertiefungen erzeugte Rauhigkeit ist die Mikrostruktur. Die durchschnittlichen Abstände benachbarter Erhebungen und/oder Vertiefungen liegen bei unter 1 μm. Die Mikrostruktur ist durch das oben beschrieben Verfahren unter Verwendung von Säure herstellbar.The the external surface of the implant intended for contact with the bone is also a microstructure, preferably provided in the range below 1 micron. The roughness generated by elevations and depressions is the Microstructure. The average distances between adjacent surveys and / or Wells are less than 1 micron. The microstructure is under the method described above Use of acid produced.
Günstigenfalls weist die Außenfläche zusätzlich zur Mikrostruktur eine sie überlagernde Makrostruktur, vorzugsweise im 100 μ-Bereich, auf. Die Makrostruktur weist ebenfalls Erhebungen und Vertiefungen auf, wobei benachbarte Vertiefungen bzw. Erhebungen einen Abstand von durchschnittlich etwa 100 μm haben. Die Makrostruktur ist durch die Strahlbehandlung erzeugt.At best, indicates the outer surface in addition to Microstructure one overlaying them Macrostructure, preferably in the 100 μ range, on. The macrostructure also has surveys and depressions, with adjacent ones Wells or surveys a distance of average about 100 μm to have. The macrostructure is generated by the blast treatment.
In der bevorzugten Ausführungsform eines Zahnimplantates, kann die Verankerungsstruktur ein in Wurzellängsrichtung ausgerichtetes Gewinde sein, das zum Einsetzen und zur Verankerung in dem Kieferknochen bestimmt ist. Das Implantat weist als Zahnwurzelimplantat auf der dem Gewinde gegenüberliegenden Seite eine Halterung für eine nach dem Einheilen des Implantates in den Kieferknochen aufsetzbare Krone auf. Gewinde und Halterung sind durch das oben beschriebene Fräsen erzeugbar.In the preferred embodiment of a dental implant, the anchoring structure may be in a root longitudinal direction aligned thread, for insertion and anchoring in the jawbone is determined. The implant points as a tooth root implant on the opposite side of the thread Side a bracket for a after healing of the implant in the jaw bone placed Crown on. Thread and bracket are through the above mill produced.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, hinsichtlich des Verfahrens und anhand einer Ausführungsform hinsichtlich des Zahnimplantats, in insgesamt 5 Figuren beschrieben. Dabei zeigen:The Invention is based on an embodiment, with regard to the method and to an embodiment regarding the dental implant, described in a total of 5 figures. Showing:
In
In
einem ersten Verfahrensschritt A, wird aus zumindest einem Teil
des Zirkonoxidgrünlings
In
dem sich an den Verfahrensschritt A anschließenden Verfahrensschritt B
sind mehrere Teilverfahrensschritte zur Behandlung des Formkörpers
In
dem Verfahrensschritt B wird zunächst
der zum Kontakt mit dem Kieferknochen bestimmte Verankerungsabschnitt
Je
nach zu behandelndem Bereich des Formkörpers
Es
ist natürlich
auch denkbar, andersartige Implantate, beispielsweise Knochen- oder
Wirbelimplantate, vollständig
mit einer groben Körnung
zu strahlen. Der Formkörper
erhält
durch Sandstrahlen seine Makrostruktur
In
dem in
Anschließend wird
der geätzte
Verankerungsabschnitt
Der
gespülte
Formkörper
Nachfolgend,
in
Entscheidend
an den vorgenannten, unter Schritt B subsumierten Verfahrensschritten
ist die Ätzung
mit Flusssäure
(HF). Durch die Säurebehandlung
erhält
das Zahnimplantat
Nach
der Trocknung wird in Verfahrensschritt C der Formkörper
Das
Zahnimplantat
Die
Kombination aus Makro- und Mikrostruktur
Auf
den Aufbauabschnitt
In
Die
Mikrostruktur
- 1010
- (Zahn-) Implantat(Tooth-) implant
- 2020
- GrünlingGreenfinch
- 3030
- Formkörpermoldings
- 3131
- Verankerungsabschnittanchoring section
- 3232
- AufbauabschnittConfiguration section
- 3333
- Gewindethread
- 3434
- Mikrostrukturmicrostructure
- 3535
- umlaufender Kragensurrounding collar
- 3636
- Halterungbracket
- 3737
- Makrostrukturmacrostructure
Claims (21)
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