DE102008054403A1 - Implantat mit einer Oberflächenstruktur und Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats - Google Patents

Implantat mit einer Oberflächenstruktur und Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats Download PDF

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Abstract

Es wird ein Implantat zum Implantieren in einen menschlichen oder tierischen Körper beschrieben, wobei das Implantat zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur auf seiner Oberfläche aufweist. Die Oberflächenstruktur zeigt dabei eine Nanostruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil. Das Implantat kann Bio-Sensoren oder Bio-Aktoren umfassen. Ferner wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats erläutert.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Implantat mit einer Oberflächenstruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Implantats.
  • Im medizinischen Bereich sind verschiedenste Arten von Implantaten bekannt, die im Körper kurz- oder auch längerfristig eingepflanzt werden. Sie können beispielsweise Sensoren umfassen, die im Körper unterschiedlichste Parameter überwachen. Auch werden Aktoren wie etwa Herzschrittmacher im Körper implantiert, um bestimmte Funktionen, die die Organe der Körper auf natürliche Weise nicht mehr gewährleisten können, zu übernehmen. Dabei ist es wichtig, dass die Implantate an einer vorgesehenen Stelle im Körper fest angeordnet werden und nicht etwa ungewollt nach einer gewissen Zeit deplaziert werden.
  • So ist es beispielsweise aus DE 199 00 363 A1 bekannt, eine Vorrichtung zum Fixieren eines Sensors in einem Körperlumen vorzusehen, wobei sie eine Fixiervorrichtung und einen Sensorträger, der mit der Fixiervorrichtung gekoppelt ist, umfasst. Die Fixiervorrichtung kann gemäß der Lehre ein Stent oder auch ein Ankerring sein. Ein ähnlicher Ansatz zur Lösung einer festen Positionierung eines Biosensors in einem Körper wird in US 6,840,956 B1 beschrieben. Die hier vorgeschlagene Vorgehensweise benötigt also eine separate Fixiervorrichtung, die neben dem eigentlichen Implantat zusätzlichen Raum erfordert.
  • Hingegen ist aus EP 1 420 835 B1 ein Implantat bekannt, das mit einer Oberflächenstruktur versehen ist. Gemäß dieser Lehre verbessert die Oberflächenstruktur das Einwachsverhalten des Implantats nach seinem Einsetzen in einen Körper. Durch eine geeignete Oberflächenstruktur kann eine dichtere Besiedelung der Implantatoberfläche durch das umliegende Gewebe und somit eine verbesserte Haftung der Zellen an der Implantatwand erreicht werden. Vorgeschlagen wird hierzu eine Oberflächenstruktur mit mindestens einer Rille, wobei die Tiefe der mindestens einen Rille in dem Bereich von 1 μm bis 10 μm liegt.
  • Vorteile der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Implantat bzw. das Herstellungsverfahren eines solchen Implantats hat den Vorteil gegenüber bisher bekannten Implantaten, dass ein Implantat bereitgestellt wird, das eine viel stärkere Verbindung zwischen dem Implantat und dem das Implantat umgebenden Gewebe ermöglicht. Daraus resultiert eine verbesserte Verankerung des Implantats an einer gewünschten Position im Körper.
  • Hierdurch wird ein ungewolltes Wandern des Implantats im Körper verhindert, wodurch dessen Funktion beeinträchtigt werden könnte. Im schlimmsten Fall kann in letzter Konsequenz sogar die Gesundheit gefährdet werden.
  • Vorteilhaft kann beim erfindungsgemäßen Implantat auf eine separate Fixvorrichtung verzichtet werden oder zumindest eine solche Fixiervorrichtung beachtlich in ihrer Fixierfunktion unterstützen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Es wird erfindungsgemäß ein Implantat zum Implantieren in einen menschlichen oder tierischen Körper vorgeschlagen, welches zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur auf seiner Oberfläche aufweist, wobei die Oberflächenstruktur eine Nanostruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil aufweist.
  • Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, dass ein Gewebewachstum auf einer Oberfläche mit einer Nanostruktur äußerst zuverlässig und fest verläuft. Ein verstärktes Anknüpfen des körpereigenen Gewebes an einer Oberfläche kann nämlich dann festgestellt werden, wenn die Oberfläche eine Nanostruktur aufweist. Das Vorsehen einer Nanostruktur auf der Implantatoberfläche fördert beispielsweise ein Anwachsen von Zellstrukturen. Daraus resultiert eine starke Verbindung zwischen der Oberfläche und dem umliegenden Gewebe. Auf einen Haftvermittler auf der Oberfläche des Implantats kann daher verzichtet werden.
  • Es wird ferner auch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Implantats zum Implantieren in einen menschlichen oder tierischen Körper vorgeschlagen, wobei eine Oberflächenstruktur zumindest bereichsweise auf eine Oberfläche eines Implantats gebildet wird. Wesentlich ist dabei, dass als Oberflächenstruktur eine Nanostruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil mittels elektromagnetischer Strahlung erzeugt wird.
  • Zum Herstellen der Oberflächenstruktur wird die zunächst unstrukturierte Oberfläche mittels einer elektromagnetischen Strahlung bestrahlt. Eine Möglichkeit ist dabei, dass die Strahlung mittels eines Scannersystems derart abgelenkt wird, dass sie den zu strukturierenden Bereich der Oberfläche abrastert. Bevorzugt beträgt der Vorschub, mit dem sich die Strahlung relativ zur Oberfläche bewegt, zwischen 100 mm/s und 10.000 mm/s.
  • Bevorzugt wird dabei eine Laser-Strahlung zur Erzeugung der Oberflächenstruktur eingesetzt. Ganz besonders bevorzugt kommt hierzu ein Ultrakurzpulslaser zum Einsatz, wobei es weiter bevorzugt ist, wenn die Oberflächenstruktur unter Einfluss von einem Prozessmedium zur Erhöhung der Effizienz und/oder zur Passivierung erzeugt wird. Mit Vorteil wird dabei ein Prozessgas eingesetzt, um die zu bearbeitende Oberfläche chemisch zu verändern, beispielsweise zu passivieren, und die Strukturierungseffizienz zu erhöhen.
  • Das Material des Implantats an seiner Oberfläche kann Metall oder Kunststoff sein, oder auch eine Kombination davon. Um eine Oxidation auf der Metalloberfläche zu verhindern, kann bei der Erzeugung der Oberflächenstruktur als Prozessgas ein Inertgas, wie beispielsweise Helium oder Argon, eingesetzt werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Oberflächenstruktur mittels eines Lasers mit einer Strahlungswellenlänge aus einem Bereich zwischen 10 nm und 11 μm, vorzugsweise zwischen 200 nm und 1500 nm, erzeugt wird. Zusätzlich oder alternativ ist bevorzugt, dass die Oberflächenstruktur mittels eines Lasers mit einer Laserpulsdauer zwischen 100 fs und 10 μs, vorzugsweise zwischen 10 fs und 100 ps, erzeugt wird.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Nanostruktur Nanostrukturelemente mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 nm und 999 nm, vorzugsweise zwischen 1 nm und 10 nm, aufweist.
  • Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Oberflächenstruktur neben einer Nanostruktur eine Mikrostruktur aufweist. Dabei ist die Mikrostruktur derart angeordnet, dass die Nanostruktur sich auf der Mikrostruktur befindet. Mit anderen Worten: die Mikrostruktur ist von der Nanostruktur überlagert. Es wird hierbei empfohlen, dass die Mikrostruktur Mikrostrukturelemente mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 μm und 999 μm aufweist.
  • Die genannten Durchmesser der Nano- und/oder Mikrostrukturelemente können sowohl vertikale als auch laterale Ausdehnungen betreffen.
  • Die Oberflächenstruktur umfasst beispielhaft eine Mikrostrukur mit wulstigen und/oder vertieften Mikrostrukturelementen, welche mit Nanostrukturelementen versehen sind.
  • Unterschiedliche Ausführungsformen der Oberflächenstruktur sind beschrieben worden. Welche der Ausführungsformen am besten geeignet oder ausreichend sind, kann je nach konkretem Bedarf entschieden werden. Alle Implantate mit einer der vorgeschlagenen Oberflächenstrukturen gewährleisten auf jeden Fall eine verbesserte Haftung zwischen dem im Körper eingepflanzten Implantat und dem Gewebe im Vergleich mit bisher bekannten Implantaten.
  • Das Implantat kann übrigens einen Sensor umfassen. Besonders hingewiesen sei hier auf einen Bio-Sensor zur Messung von Blutzuckergehalt oder Blutsauerstoffgehalt. Weiter kann das Implantat einen Bio-Aktor umfassen. Hierzu wird auf einen Herzschrittmacher, Insulinpumpe oder Gehirnschrittmacher hingewiesen.
  • 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
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    • - US 6840956 B1 [0003]
    • - EP 1420835 B1 [0004]

Claims (15)

  1. Implantat zum Implantieren in einen menschlichen oder tierischen Körper, wobei das Implantat zumindest bereichsweise eine Oberflächenstruktur auf seiner Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur eine Nanostruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil aufweist.
  2. Implantat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanostruktur Nanostrukturelemente mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 nm und 999 nm, vorzugsweise zwischen 1 nm und 10 nm, aufweist.
  3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur eine von der Nanostruktur überlagerte Mikrostruktur aufweist.
  4. Implantat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrostruktur Mikrostrukturelemente mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 μm und 999 μm aufweist.
  5. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat einen Sensor, insbesondere einen Bio-Sensor zur Messung von Blutzuckergehalt oder Blutsauerstoffgehalt, umfasst.
  6. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat einen Bio-Aktor, insbesondere einen Herzschrittmacher, Insulinpumpe oder Gehirnschrittmacher, umfasst.
  7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine haftvermittlerfreie Oberfläche vorgesehen ist.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Implantats zum Implantieren in einen menschlichen oder tierischen Körper, wobei eine Oberflächenstruktur zumindest bereichsweise auf eine Oberfläche eines Implantats gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberflächenstruktur eine Nanostruktur zum Befestigen des Implantats an einem Körperteil mittels elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mittels Laser-Strahlung, erzeugt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche eine Nanostruktur mit Nanostukturelementen mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 nm und 999 nm, vorzugsweise zwischen 1 nm und 10 nm, erzeugt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Oberflächenstruktur eine von der Nanostruktur überlagerte Mikrostruktur erzeugt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche eine Mikrostruktur mit Mikrostukturelementen mit einem Durchmesser aus einem Größenbereich zwischen 1 μm und 999 μm erzeugt wird.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mittels eines Lasers mit einer Strahlungswellenlänge aus einem Bereich zwischen 10 nm und 11 μm, vorzugsweise zwischen 200 nm und 1500 nm, erzeugt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mittels eines Lasers mit einer Laserpulsdauer zwischen 100 fs und 10 μs, vorzugsweise zwischen 10 fs und 100 ps, erzeugt wird.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur auf einem Sensor als Implantat, insbesondere auf einem Bio-Sensor zur Messung von Blutzuckergehalt oder Blutsauerstoffgehalt, erzeugt wird.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur auf einem Aktor als Implantat, insbesondere auf einem Herzschrittmacher, Insulinpumpe oder Gehirnschrittmacher, erzeugt wird.
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