-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Implantat gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zur Herstellung
eines solchen Implantats. Bei dem erfindungsgemäßen
Implantat kann es sich um jede Form einer in den menschlichen oder
tierischen Körper einsetzbaren Vorrichtung handeln, beispielsweise
um Prothesen wie Herzklappen, Gelenkprothesen, Gefäßprothesen (so
genannte „Stents"), aber auch um andere Implantate wie
Innenohrimplantate.
-
Ein
gattungsgemäßes Implantat in Form eines Stent
ist aus der
DE 199
16 086 B4 bekannt. Solche Stents haben im Allgemeinen eine
längliche, hohlzylindrische Form und können in
ein Blutgefäß eingesetzt werden, um dieses offenzuhalten.
Häufig sind Stents so ausgebildet, dass sie nach dem Einsetzen
in das Blutgefäß expandieren können,
um eine Verengung oder Stenose des Gefäßes zu
beheben. Vaskuläre Stents haben einen deutlichen Fortschritt
bei der Behandlung von Gefäßkrankheiten bewirkt,
sind aber nicht frei von Problem und Risiken.
-
Die
Restenose, d. h. das Wiederverengen des Gefäßes,
ist nach wie vor das Hauptproblem bei Stents. Im Verlaufe der medizintechnischen
Entwicklung gab es verschiedene Versuche, die neointimale Proliferation
(d. h. das Zuwachsen) durch Beschichten des Stents zu verhindern.
Durch die Beschichtung mit Gold wurde dieses Ziel nicht erreicht;
im Gegenteil: die Zuwachs-Rate wurde im Langzeitverlauf sogar noch
erhöht. Beschichtungen mit Siliziumcarbid und ebenso Karbonbeschichtungen
zeigten bisher keine eindeutigen Ergebnisse. Deutliche Verbesserungen
brachten erst die Beschichtungen von Stents mit Medikamenten wie
Rapamycin (Cordis Corp.) und Paclitaxel (Boston Scientific Inc.).
Die Untersuchungen dazu zeigen mittlerweile zwar eine deutliche
Reduzierung der Restenose-Rate, aber keine völlige Beseitigung.
Zudem ist nicht auszuschließen, dass der Restenoseprozess
lediglich auf einen späteren Zeitpunkt verlagert wird.
-
Die
Stentimplantation ist nicht ohne Risiko. Gefürchtet sind
vor allem Stent-Thrombosen, d. h. das Bilden von Blutgerinnseln
am Stent, die fast immer zur Myokardinfarkt führen und
häufig tödlich verlaufen. Insbesondere bei medikamentenbeschichteten
Stents wurden bei Langzeitstudien eine große Anzahl von
Spät-Thrombosen festgestellt.
-
Studien
haben gezeigt, dass nach der Platzierung von metallischen Stents
in Blutgefäßen eine Kaskade von Reaktionen abläuft.
Diese beginnt mit dem Überzug des Stents mit einer dünne
Thromboseschicht, gefolgt von einer Schicht mit glatten Muskelzellen,
Proliferation und schließlich die extrazellulare Matrix-Akkumulierung,
welche mit der Bildung einer kompletten Endothelschicht auf dem
Stent abgeschlossen ist. Man weiß, dass eine exzessive
Thrombus-Formation und die neointimale Hyperplasie die Hauptgründe
für die Restenose darstellen. Die Proliferation ist deutlich
kleiner oder völlig abwesend, wenn die Endothelisierung
des Stents schnell von statten geht, während andererseits
eine Verdickung der Neointima dort beobachtet wird, wo die Endothelisierung
langsam vonstatten geht. Folglich erscheint eine schnelle Endothelisierung
vorteilhaft, um die Restenose von Stents zu vermeiden bzw. zu verringern.
-
Es
gab bereits verschiedene Versuche, die Endothelisierung von Stents
zu beschleunigen: Beispielsweise durch das Umhüllen von
Stents mit diamantähnlichen Kohlenstoff (siehe
US 5,725,573 ) oder mit einer
porösen Schicht aus Titan oder einer Titanlegierung (siehe
US 5,690,670 ). Andere Ansätze
wiederum verfolgen das Beschleunigen der Endothelisierung durch
die lokale oder systemische Zugabe von Wachstumsfaktoren (
Lindner
V, Majack RA, Reidy M:. „Basic fibroblast growth factor
stimulates endothelial regrowth and proliferation in denuded arteries",
J Clin Invest 1990; 85: 2004–2008.; oder
Bjornsson
TD, Dryjski M. Tluczek J, et al.: "Acidic fibroblast growth factor
promotes vascular repai";. Proc Natl Acad Sci USA 1991; 88: 8651–8655),
durch die lokale oder systemische Zugabe von Medikamenten (
Guo
JP, Panday MM, Consigny PM, Lefer AM: "Mechanisms of vascular preservation
by a novel NO donor following rat carotid artery intimal injury";
Am J Physiol 1995; 269: H1122-H1131.) oder durch Gentherapie-Mittel
(
Asahara T. Chen D, Tsurumi Y, et al.: "Accelerated restitution
of endothelial integrity and endothelium-dependent function after
phVEGF165 gene transfer", Circulation 1996; 94: 3291–3302).
Die
US 2005/0119723
A1 beschreibt einen Stent mit poröser Beschichtung.
In die „Nano-Poren" können Medikamentenpartikel
eingebettet sein.
-
Es
gibt darüber hinaus Vorschläge, auch durch eine
geeignete Topographie auf der Stent-Oberfläche die Endothelisierung
zu verbessern (
Palmaz JC, Benson A, Sprague EA: „Influence
of surface topography an endothelialization of intravascular metallic
material"; J Vasc Intern Radiol 1999; 10: 439–444).
Lösungsvorschläge in dieser Richtung bestehen
in dem Anbringen von Gräben im Mikrometerbereich auf der
Stentinnenseite (
US 6190404 ) bzw.
im Erzeugen von „kontrollierten Heterogenitäten"
(
US 2001/0001834 ),
wodurch die Endothelisierung angeblich beschleunigt wird.
-
Auch
die oben bereits genannte
DE
199 16 086 B4 beschreibt einen Stent mit rauer Oberfläche zum
Zweck einer besseren Anhaftung von Gewebezellen. Auf einem Grundkörper
aus Edelstahl ist eine Zwischenschicht aus Gold- oder Platin-Nanopartikeln mit
Durchmessern von 20 bis 500 nm aufgebracht, die die Rauheit der
Oberfläche bestimmt. Auf der Zwischenschicht liegt eine
dünne Außenschicht aus Iridiumoxid oder aus Titannitrid.
In ähnlicher Weise offenbart die
DE 199 21 088 A1 einen
Stent mit einer Beschichtung aus paramagnetischen „nanoskaligen Teilchen".
Der Paramagnetismus der Teilchen soll zum Erhitzen des Stents oder
Kontrasterhöhung bei der bildgebenden Magnetresonanz genutzt
werden.
-
Als
nachteilig an den herkömmlichen Implantaten hat sich herausgestellt,
dass sie im Einsatz gelegentlich nicht formstabil genug sind. Von
Bedeutung ist dies vor allem bei Implantaten wie Stents, die nach
dem Einsetzen in den Körper expandieren oder auf andere
Weise ihre Form ändern sollen. Nachteilig sind auch eine
gelegentlich beobachtete Korrosion oder das Abplatzen von Teilen
einer Beschichtung.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Implantat zur Verfügung
zu stellen, das gleichzeitig eine schnelle Endothelisierung begünstigt
und eine hohe Langzeitstabilität gewährleistet.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Implantat mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Implantats
mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Das
erfindungsgemäße Implantat verfügt über
einen Grundkörper und eine wenigstens abschnittsweise auf
der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehenen Beschichtung
aus Nanopartikeln. Sowohl das Material des Grundkörpers,
als auch ein Material der Nanopartikel (die Abmessungen von z. B.
10 bis 500 nm aufweisen können) hat eine Metaligitterstruktur.
-
Die
Erfindung sieht nun vor, dass die Gitterstruktur des Materials der
Nanopartikel derart kompatibel ist zur Gitterstruktur des Materials
des Grundkörpers, dass die beiden Materialien durch Diffusion der
Materialien (d. h. durch einen Diffusionsfügeprozess, z.
B. durcheinen Austausch interstitieller Atome) miteinander verbindbar
oder verbunden sind. Insbesondere sollte auf diese Weise nicht nur
ein punktuelles, sondern ein flächiges Verbinden des Grundkörpers
und der Beschichtung möglich sein. Auf diese Weise werden
gleich mehrere Vorteile erreicht: Durch die Beschichtung aus Nanopartikeln
erhält das Implantat eine Außenfläche
mit einer Rauhigkeit, die das Anlagern von Endothelzellen begünstigt.
Die mikro- oder nanoskopischen Zwischenräume zwischen den
Nanopartikeln können zur Verankerung genutzt werden, um
z. B. eine schnelle Endothelisierung weiter fördern oder
eine Thrombosebildung verhindern. Zudem sorgt die Kompatibilität
der Gitterstruktur zwischen dem Material des Grundkörpers und
den Nanopartikeln dafür, dass die Nanopartikel-Beschichtung
extrem fest am Grundkörper anhaftet. Der Grund für
die extrem feste Verbindung zwischen Grundkörper und Beschichtung
ist, dass die Nanopartikel nicht mehr (wie bei herkömmlichen
Implantaten) über relativ schwache Adhäsionskräfte
am Grundkörper haften, sondern durch den Austausch von
Gitterplätzen eine äußerst feste Verbindung
mit dem Grundkörper eingehen, wie sie beim Diffusionsschweißen
auftritt. Selbst unter den im menschlichen oder tierischen Körper
herrschenden, unwirtlichen Umgebungsbedingungen und ggf. unter der
zusätzlichen Belastung eines gezielten Verformens können sich
keine Teile der Beschichtung vom Implantat lösen. Vielmehr
könnte sich der Austausch von Gitterplätzen selbst
nach dem Einsetzen des Implantats unter physiologischen Bedingungen
fortsetzen und so für eine noch festere Verbindung zwischen
Grundkörper und Beschichtung sorgen. Durch die Kompatibilität,
d. h. das günstige Verhältnis zwischen dem Atomgitterabstand
des Grundkörpermaterials und dem Atomgitterabstand der
Beschichtung ist eine sehr hohe Festigeit zwischen den Fügepartnern Grundkörper
und Beschichtung erzielbar, da eine Diffusion von Atomen zu einem
Substitutionsmischkristall oder das Diffundieren einzelner Materialatome
in die Zwischengitterplätze des jeweils anderen Materials
erleichtert ist. Die Möglichkeit zu einer solchen Diffusion
ist gerade die Voraussetzung für einen engen Stoffschluss,
d. h. für ein Diffusionsschweißen oder genauer:
Diffusionsfugen (da das Verfahren ohne die zum Schweißen
erforderlichen Temperaturen und Drücke auskommen kann,
ist der Ausdruck „Fügen" treffender). Das erfindungsgemäße
Verfahren ermöglicht zudem eine besonders hohe Geometriefreiheit
bei gleichzeitig vergleichsweise kostengünstigen Prozessbedingungen.
-
Je
nach Material und Oberflächentopographie kann die Beschichtung
mit Nanopartikeln darüber hinaus auch die Reibung zwischen
dem Implantat (z. B. einem Stent) und einem Zuführsystem
verringern, über das das Implantat in den Körper
eingeführt wird. Vorteilhaft wäre dies insbesondere
bei langen "peripheren" Stents, d. h. bei Stents zum Einsatz im peripheren
Bereich des Blutkreislaufs, die sich häufig nur unter erheblichen
Schwierigkeiten freisetzen lassen.
-
Wenn
darüber hinaus das Material des Grundkörpers und
das Material der Nanopartikel im Wesentlichen (d. h. mit einer Abweichung
von maximal ca. 5%) das gleiche elektrochemische Potential haben,
ist sichergestellt, dass eine Korrosion zwischen Beschichtung und
Grundkörper wirksam unterdrückt wird. Auf diese
Weise wird die Langzeitstabilität des Implantats weiter
verbessert. Auf passivierende Zwischenschichten kann dabei verzichtet
werden.
-
In
einer speziellen Ausführungsform der Erfindung sind der
Grundkörper und die Nanopartikel der Beschichtung aus dem
gleichen Material gebildet. Damit werden eine vollständige
Anpassung der Gitterstrukturen und so eine besonders feste, stabile Anbindung
der Beschichtung gewährleistet.
-
Soll
das Implantat verformbar sein, beispielsweise ein expandierbarer
Stent, sind dafür Formgedächtnismaterialien wie
eine Nickel-Titan-Legierung besonders vorteilhaft. Handelt es sich
beim Material des Grundkörpers um solch eine Nickel-Titan-Legierung,
können die Nanopartikel eines oder mehrere der folgenden
Materialien aufweisen, mit denen eine gute Anpassung der Metallgitterstrukturen
erzielt wird:
- a) Titan (Ti),
- b) Nickel-Titan (NiTi)
- c) Ni(x)Ti(y), wobei sich x und y zu (nahezu) 1 ergänzen,
- d) NiTiX, d. h. Nickel-Titan mit einer Einlagerung oder einem
Legierungspartner „X", z. B. als NiTiAg mit einer antibakteriell
wirksamen Silber-Einlagerung,
- e) TiOx,
- f) TiOx(OH)y, wobei sich x und y zu (nahezu) 1 ergänzen,
oder
- g) Ni(x)Ti(y)O(z)H(n), wobei sich x, y, z und n zu (nahezu)
1 ergänzen.
-
Insbesondere
bei solchen pseudoelastisch verformbaren Materialien ist eine Anpassung
der Gitterstrukturen vorteilhaft. Sie sorgt dafür, dass
die Pseudoelastizität des Implantats bzw. der formgedächtnisaktorische
Effekt des Grundkörpers sich durch das Aufbringen der Beschichtung
nicht (oder höchstens äußerst geringfügig) ändert.
Da sich der Grundkörper und die Beschichtung auf die gleiche Weise
verformen und zudem sehr fest miteinander verbunden sind, kann ein
Abplatzen der Beschichtung wirkungsvoll verhindert werden.
-
Das
Material des Grundkörper könnte jedoch auch eine
Co-Cr-Legierung (z. B. eine der Stent-Legierungen L-605 oder MP-35N)
oder ein Edelstahl (z. B. 316-L) sein. Als diffusionskompatible
Materialien für die Nanopartikelbeschichtung würden
sich in diesen Fällen z. B. Chromlegierungen bzw. biokompatible
Stähle oder Eisenlegierungen eignen.
-
Denkbar
ist es, dass der Grundkörper eine äußere
Oberfläche und eine innere Oberfläche aufweist
und die Beschichtung nur auf einer der beiden Oberflächen
vorgesehen ist, um auf diese Weise das Anlagern von neuen Endothelzellen
gezielt an dieser beschichteten Oberfläche zu begünstigen.
-
Alternativ
dazu könnte die Beschichtung jedoch auch sowohl auf der äußeren
Oberfläche, als auch auf der inneren Oberfläche
des Grundkörper vorgesehen sein, wenn z. B. eine Anlagerung
von Gewebezellen auf beiden Oberflächen für vorteilhaft erachtet
wird.
-
Es
hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass die Beschichtung
nicht auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers
vorhanden sein muss, um eine schnelle Endothelisierung zu ermöglichen. Vielmehr
genügt es, wenn die Nanopartikel-Beschichtung auf 30% bis
70% der Oberfläche des Grundkörpers vorgesehen
ist, vorzugsweise auf etwa 50%. In diesem beschichteten Bereich
lagern sich Gewebezellen an, die anschließen als „Keime"
für die Anlagerung weiterer Gewebezellen dienen. Auch mit einer
lediglich unvollständigen, dadurch jedoch kostengünstigen
Beschichtung des Grundkörpers kann eine sehr schnelle Endothelisierung
erzielt werden.
-
Herausgestellt
hat sich auch, dass die Anlagerung von Gewebezellen weiter begünstigt
wird, wenn die Nanopartikel inhomogen auf dem Grundkörper
verteilt sind.
-
Die
Nanopartikel-Beschichtung muss nicht die Außenseite des
Implantats bilden, sondern sie könnte noch mit einem Überzug
aus einer oder mehreren Schichten versehen sein.
-
Die
Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines
Implantats, wobei eine Nanopartikel-Beschichtung auf einen Grundkörper aufgebracht
wird und die Metallgitterstrukturen des Materials des Grundkörpers
und des Materials der Nanopartikel zueinander kompatibel sind. Auf
diese Weise wird eine extrem feste, dauerhafte Verbindung zwischen
dem Grundkörper und der Beschichtung erzielt.
-
Für
das Aufbringen der Nanopartikel auf dem Grundkörper stehen
als Varianten beispielsweise ein Beschichten in einem Tauchbad mit
einer kolloidalen Nanopartikel-Suspension, ein Sprüh-Beschichten und/oder
eine elektrophoretische Abscheidung der Nanopartikel auf dem Grundkörper
zur Verfügung. Besonders vorteilhaft ist hierbei die hohe
Freiheit der Grundkörpergeometrie, die lediglich von dem
Benetzungsgrad mit einer Flüssigkeit abhängt und
frei von Abschattungseffekten ist. Auch periphere Stents mit besonders
kleinen Durchmessern oder Stents mit hohem Materialanteil (wenige
Ausschnitte) können nachteilsfrei beschichtet werden.
-
Erfindungsgemäß kann
das Aufbringen der Nanopartikel auf dem Grundkörper bei
einer Temperatur von 15°C bis 40°C erfolgen, vorzugsweise
bei 20°C bis 30°C. Dies hat gleich mehrere Vorteile:
Ein Prozess bei Raumtemperatur kann vergleichsweise kostengünstig
und – wegen der fehlenden Aufwärmzeiten – sehr
schnell durchgeführt werden. Darüber hinaus findet
das Aufbringen und das feste Anhaften der Nanopartikel so in einem
Temperaturbereich statt, dem das Implantat auch nach dem Einsetzen
in den Körper ausgesetzt ist.
-
Vorteilhaft
findet das erfindungsgemäße Aufbringen der Nanopartikeln
unter Normaldruck statt, was sowohl Kostenvorteile als auch prozesstechnische
Vorteile gegenüber Vakuumbeschichtungsverfahren aufweist.
-
In
einer besonders günstigen Variante der Erfindung können
sich die Nanopartikel mit dem Material des Grundkörpers
durch einen Diffusionsprozess, insbesondere ein Diffusionsfugen,
verbinden. Die resultierende Verbindung zwischen der Nanopartikel-Beschichtung
und dem Grundkörper ist durch den Austausch von Gitterplätzen
extrem fest.
-
Denkbar
ist es, dass Teile der Oberfläche des Grundkörpers
vor dem und/oder während des Aufbringens der Nanopartikel
abgeschirmt werden, um nicht mit Nanopartikeln beschichtet zu werden. Solche
unbeschichteten Bereiche könnten z. B. zur besseren Handhabung
des Implantats oder zur Markierung bestimmter Bereiche des Implantats
genutzt werden. Möglich ist es auch, bei einem Grundkörper mit
einer äußeren und einer inneren Ober fläche
nur die eine der beiden Oberflächen abzuschirmen, so dass
die Beschichtung nur auf die andere der beiden Oberflächen
gelangt.
-
Zum
Abschirmen bzw. Maskieren könnte eine Abdeckung verwendet
werden, die nach dem Aufbringen der Nanopartikel wieder entfernt
wird, beispielsweise eine Schicht aus einem lösbaren Polymer
oder ein elastischer Schlauch.
-
Die
Nanopartikel könnten durch verschiedene Verfahren gewonnen
werden. Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die
Nanopartikel durch Abtrag oder „Herausschlagen" von einem
Substrat mittels eines gepulsten Lasers, insbesondere eines Kurzpuls-
oder Ultrakurzpulslasers, zu gewinnen, weil über die Wahl
der Laserparameter und der Fokussierung die Größe
der Nanopartikel präzise eingestellt werden kann. Das Abtragen
oder „Herausschlagen" der Nanopartikel von einem Substrat
mittels eines gepulsten Lasers erfolgt wegen der extrem kurzen Einwirkzeiten
des Laser (mit Pulsdauern im Nano-, Piko- oder Femtosekundenbereich)
ohne einen nennenswerten Eintrag von Wärme in das Substrat
oder die Partikel. Folglich bleibt die Atomgitterstruktur des Substrat-Materials
erhalten – und eine vorher eingestellte Kompatibilität
der Atomgitterstrukturen zwischen dem Substrat-Material und dem
Material des Grundkörpers überträgt sich
in idealer Weise auf die Nanopartikel. Die auf diese Weise erzeugten
Nanopartikel eignen sich daher besonders gut für den angestrebten
Diffusionsfügeprozess.
-
Zweckmäßig
ist es dabei, wenn das Substrat aus dem gleichen Material besteht
wieder Grundkörper oder durch Laserabtragen demselben Material hergestellt
wird. Im Extremfall könnte dabei sogar der Grundkörper
selbst oder ein baugleicher Grundkörper als das Substrat
verwendet werden, aus dem die Nanopartikel gewonnen werden. Auf
diese Weise wird sichergestellt, dass auch die Nanopartikel aus dem
gleichen Material bestehen wie der Grundkörper, so dass
sie auch genau dieselbe Metallgitterstruktur aufweisen wie das Mate rial
des Grundkörpers, so dass die Gitterstrukturen in optimaler
Weise diffusionskompatibel sind.
-
Im
Anschluss an das Aufbringen der Nanopartikel-Beschichtung könnte
die Beschichtung noch mit mindestens einem dünnen, ein-
oder mehrschichtigen Überzug versehen werden.
-
Ein
großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens
liegt darin, dass es das gleichzeitige, parallele Beschichten einer
Vielzahl von Grundkörpern mit Nanopartikeln erlaubt. Indem
z. B. mehrere 10, mehrere 100 oder sogar mehrere 1000 Implantate gleichzeitig
beschichtet werden, lassen sich die Stückkosten enorm reduzieren.
Gleichzeitig hat die parallele Anfertigung den Vorteil, dass die
Implantate unter gleichen Bedingungen beschichtet werden können
und die Charakteristik der Beschichtung daher bei allen Implantaten
gleich sein sollte. Zur Qualitätssicherung genügt
es daher, den Herstellungsvorgang für einzelne der parallel
hergestellten Produkte zu überprüfen und dokumentieren.
-
Im
Folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Im Einzelnen zeigen:
-
1 ein
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Implantats in Form eines Stents,
-
2 einen
Vertikalschnitt durch den in 1 gezeigten
Stent an der in 1 mit II-II bezeichneten Stelle.
-
1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Implantats 1, das hier als Stent zum Einsetzen in ein Blutgefäß ausgebildet
ist. Der Stent 1 verfügt über einen Grundkörper 2,
der eine als Hohlzylinder ausgebildete, netzartige Form aufweist.
Die netzartige Struktur des Grundkörpers 2 entsteht
in diesem Fall durch zwei schräg zueinander verlaufende
Scharen von Netz-Strängen 3, wobei die Stränge 3 einer
Schar untereinander jeweils parallel verlaufen und an Knoten 4 mit
den Strängen 3 der anderen Schar verbunden sind.
Der gesamte Grundkörper 2 des Implantats kann
einstückig ausgebildet sein.
-
Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Grundkörper 2 aus
einem metallischen Formgedächtnismaterial gebildet, das
folglich über eine interne Metallgitterstruktur verfügt.
Bei dem Material kann es sich insbesondere um eine Nickel-Titan-Legierung (NiTi
bzw. „Nitinol") handeln. Dieses Formgedächtnismaterial
erlaubt es dem Stent, sich nach dem Einsetzen in den Körper
des Patienten so zu verformen, dass sich der Innendurchmesser des
Hohlzylinders vergrößert und sich der Stent auf
diese Weise fester an die Wände eines Blutgefäßes
anschmiegt.
-
2 zeigt
einen Vertikalschnitt durch den Stent 1 an der in 1 mit
II-II bezeichneten Stelle. Der Schnitt folgt demnach dem Verlauf
der Netz-Stränge 3 des Grundkörpers 2.
-
Durch
seine hohlzylindrische Form hat der Grundkörper 2 eine äußere
Oberfläche 5 und eine innere Oberfläche 6.
Während im dargestellten Ausführungsbeispiel die
innere Oberfläche 6 beschichtungsfrei ist, ist
auf der äußeren Oberfläche 5 eine Beschichtung 7 aufgebracht.
In der Regel ist jedoch auch (ggf. sogar ausschließlich)
die innere Oberfläche 6, d. h. die dem Blutstrom
zugewandte Fläche des Stent 1, mit einer Beschichtung 7 versehen.
Für die Ausführungsvariante als Stent 1 kann
eine Innenbeschichtung sogar besonders vorteilhaft sein. Auch an
den Enden bzw. Seitenkanten des Stent 1 kann die Beschichtung 7 vorgesehen
sein, um auch dort die Endothelisierung zu beschleunigen. Die Beschichtung 7 besteht
aus Nanopartikeln 8, d. h. aus Partikeln mit Korngrößen
von weniger als einem Mikrometer. Insbesondere können die
Nanopartikel 8 können gleiche oder unterschiedliche
Durchmesser im Bereich von ca. 10 nm bis 500 nm aufweisen.
-
Erfindungsgemäß hat
das Material, aus dem wenigstens ein Teil der Nanopartikel 8 besteht,
eine Metallgitterstruktur, die zu der Metallgitterstruktur des Materials
des Grundkörpers 2 weitgehend kompatibel, wenn
nicht sogar gleich ist. Ist der Grundkörper 2 aus
Nitinol gebildet, könnten die Nanopartikel beispielsweise
Titan (Ti), Nickel-Titan (NiTi), Ni(x)Ti(y), TiOx, TiOx(OH)y, Ni(x)Ti(y)O(z)H(n)
oder Kombinationen dieser Materialien umfassen, deren Metallgitterstruktur
derjenigen von NiTi weitgehend entspricht. Die Gitterstrukturen
sollten dabei vorzugsweise auf eine solche Weise kompatibel sein,
dass beim Anlagern der Nanopartikel am Grundkörper ein Austausch
von Gitterplätzen möglich ist.
-
Die
Beschichtung 7 hat eine Stärke von ca. 20 nm bis
zu 500 nm. Sie könnte jedoch auch höher sein,
beispielsweise bis zu 1,0 oder 1,5 μm. Durch die beiden
strichlierten Pfeile ist angedeutet, dass sich die Beschichtung
rings um den gesamten Grundkörper 2 erstrecken
kann, auch wenn nur ein kleiner Ausschnitt der Beschichtung 7 dargestellt
ist. Dabei sind jedoch zwischen beschichteten Abschnitten des Grundkörpers 2 auch
unbeschichtete Abschnitte bzw. „Beschichtungslücken" 9 vorgesehen.
Die „Beschichtungslücken" 9 entstehen
an Bereichen, die während des Aufbringens der Nanopartikel 8 abgedeckt
sind.
-
Die
raue Oberfläche des Implantats 7 stellt ideale
Bedingungen für das Anlagern von Endothelzellen dar, während
das unerwünschte Anlagern glatter Muskelzellen nicht unterstützt
wird. Auch wenn dies in 2 nicht gezeigt ist, kann die
Außenseite der Beschichtung 7 optional noch mit
einem ein- oder mehrschichtigen, filmartigen Überzug versehen
sein, der die Oberflächentopographie des Implantats nicht wesentlich
verändert. Der Überzug könnte Medikamente
oder andere Stoffe enthalten, die das Anlagern bestimmter Zelltypen
begünstigen.
-
Das
Implantat 1 wird hergestellt, indem zunächst der
Grundkörper 2 geformt und separat dazu die Nanopartikel 8 erzeugt
werden. Vorzugsweise werden die Nanopartikel 8 durch Abtrag
von einem Substrat oder Grundmaterial mittels eines Kurzpuls- oder
Ultrakurzpulslasers gebildet. Über die Parameter des Lasers,
vor allem über die Pulsenergie und die Pulslänge,
kann die Größe der vom Substrat abgetragenen Nanopartikel 8 eingestellt
werden. Beschrieben ist diese Art der Nanopartikelgenerierung in
den Artikeln „Continuous Production and Online-Characterization
of Nanoparticles from Ultra fast Laser Ablation and Laser Cracking"
von S. Barcikowski et al., Proceedings of 23nd International Conference
an Applications of Lasers and Electro-Optics ICALEO 2005, 31.Oct.–03.Nov,
Miami, CA, USA, S. 375–384, sowie „Properties
of Nanoparticles generated during femtosecond laser machining in
air and wate" von S. Barcikowski et al., Appl. Phys. A 87, 47–55
(2007). Es hat sich gezeigt, dass das vorstehend erwähnte
Laserabtragen auch zum Erzeugen von Nanopartikeln aus metallischen
Formgedächtnismaterialien geeignet ist.
-
Insbesondere
kann der Laserabtrag vom Substrat in einer flüssigen Umgebung
durchgeführt werden, weil die Nanopartikel auf diese Weise
unmittelbar nach dem Abtragen dispergiert und kolloidal stabilisiert
werden und so als „individuelle" Nanopartikel erhalten
bleiben, ohne sich zu größeren Agglomeraten zusammenzuschließen.
Die Flüssigkeit könnte entweder direkt für
die Beschichtung verwendet, additiviert oder anschließend
auch ausgetauscht werden. Zudem wäre es möglich,
das abgetragene Material aufzulegieren, um die Stöchiometrie
zu erhalten, wenn sich einer der Legierungspartner ansonsten in
zu geringem Maße in den Nanopartikeln wiederfindet.
-
Die
Nanopartikel 8 werden anschließend auf den Grundkörper 2 aufgebracht.
Das Aufbringen der Nanopartikel 8 kann nach einem (Elektro-)Polieren des
Grundkörpers 2 erfolgen. Vorzugsweise findet das
Aufbringen bei Raumtemperatur statt, beispielsweise durch elektrophoretische
Abscheidung. Wegen der Kompatibilität der Metallgitterstrukturen
tauschen die angelagerten Nanopartikel 8 Gitterplätze mit
dem Material des Grundkörpers 2 aus. Über
diesen Diffusions-Fügeprozess ergibt sich eine extrem feste
Verbindung zwischen der Beschichtung 7 und dem Grundkörper 2.
Diese Verbindung ist so fest, dass auch bei einem Expandieren des
Stents 1 (Stent-Dilatation) auf keinen Fall Teile der Beschichtung 7 abplatzen.
Insgesamt entsteht dadurch ein Implantat 1 mit einer besonders
guten Langzeitstabilität.
-
Ausgehend
von dem dargestellten Ausführungsbeispiel könnte
die Erfindung auf vielfache Weise modifiziert werden. Zu betonen
ist, dass die Erfindung nicht auf Stents beschränkt ist,
sondern dass auch andere Implantate wie Herzklappen, Trägerstrukturen
für Herzklappen, Blutfilter, Verschluss-Devices, Vaskuläre
Verbinder, Stent-Grafts etc. mit einer entsprechenden Beschichtung
aus Nanopartikeln beschichtet sein könnten. Wird die Erfindung
bei Stents angewendet, muss dieser keinesfalls die lediglich beispielhaft
in 1 gezeigte Form haben. Vielmehr könnte
die Form des Stents deutlich komplizierter sein. Ebenso wenig ist
es notwendig, dass der Grundkörper des Stents aus einem
Formgedächtnismaterial besteht. Denkbar wären
vielmehr auch Stents aus Stahl o. ä., die über
einen in sie eingeführten Ballon expandiert werden. An
die Nanopartikel-Beschichtung oder in die Poren der Beschichtung könnten
Medikamente, Gene, Wachstumsfaktoren o. ä. an- bzw. eingelagert
werden, die sich positiv auf die Umgebung des Implantats auswirken.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19916086
B4 [0002, 0008]
- - US 5725573 [0006]
- - US 5690670 [0006]
- - US 2005/0119723 A1 [0006]
- - US 6190404 [0007]
- - US 2001/0001834 [0007]
- - DE 19921088 A1 [0008]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Lindner V,
Majack RA, Reidy M:. „Basic fibroblast growth factor stimulates
endothelial regrowth and proliferation in denuded arteries", J Clin
Invest 1990; 85: 2004–2008 [0006]
- - Bjornsson TD, Dryjski M. Tluczek J, et al.: "Acidic fibroblast
growth factor promotes vascular repai";. Proc Natl Acad Sci USA
1991; 88: 8651–8655 [0006]
- - Guo JP, Panday MM, Consigny PM, Lefer AM: "Mechanisms of vascular
preservation by a novel NO donor following rat carotid artery intimal
injury"; Am J Physiol 1995; 269: H1122-H1131. [0006]
- - Asahara T. Chen D, Tsurumi Y, et al.: "Accelerated restitution
of endothelial integrity and endothelium-dependent function after
phVEGF165 gene transfer", Circulation 1996; 94: 3291–3302 [0006]
- - Palmaz JC, Benson A, Sprague EA: „Influence of surface
topography an endothelialization of intravascular metallic material";
J Vasc Intern Radiol 1999; 10: 439–444 [0007]
- - „Continuous Production and Online-Characterization
of Nanoparticles from Ultra fast Laser Ablation and Laser Cracking"
von S. Barcikowski et al., Proceedings of 23nd International Conference
an Applications of Lasers and Electro-Optics ICALEO 2005, 31.Oct.–03.Nov,
Miami, CA, USA, S. 375–384 [0046]
- - „Properties of Nanoparticles generated during femtosecond
laser machining in air and wate" von S. Barcikowski et al., Appl.
Phys. A 87, 47–55 (2007) [0046]