-
Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Implantat mit einer Knoten-Fibrillen-Struktur sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
-
Gefäßprotheseninfektionen sind in der rekonstruktiven Gefäßchirurgie häufig mit schwerwiegenden Komplikationen verbunden. Trotz routinemäßig angewandter systematischer Antibiotika-Prophylaxe und hohen medizinischen Behandlungsstandards führen Protheseninfektionen im Ergebnis zu einer hohe Amputations- und Mortalitätsrate.
-
Dies gilt insbesondere für Infektionen nach Implantation von nicht textilen Gefäßprothesen wie beispielsweise ePTFE-Gefäßprothesen. Dies hängt, wie im Folgenden noch näher erläutert wird, insbesondere damit zusammen, dass sich eine antimikrobielle Additivierung derartiger Gefäßprothesen mit dem Ziel eines langfristigen Schutzes vor Infektionen als sehr schwierig gestaltet und überdies mit Risiken für den Patienten verbunden ist.
-
Gefäßprothesen aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) sind seit langem bekannt und werden aufgrund ihrer antithrombotischen und bioverträglichen Eigenschaften vor allem für den Ersatz kleinlumiger Gefäße verwendet. Entsprechende Prothesen sind beispielsweise in den Druckschriften
US 4,208,745 ;
US 4,713,070 und
US 4,877,661 beschrieben.
-
Gefäßprothesen aus ePTFE besitzen eine Mikrostruktur, bei welcher Knoten über Fibrillen miteinander verbunden sind (Knoten-Fibrillen-Struktur). Diese Mikrostruktur ist das Ergebnis eines auf einem Formgebungsschritt, in der Regel einer Extrusion, und einem nachfolgenden Verstreckungsschritt beruhenden Herstellungsprozesses.
-
Aus der
US 5,433,909 ist eine Gefäßprothese aus ePFTE mit einem Porengrößengradienten bekannt, wobei die Porengröße von der Innen- zur Außenseite der Prothese zunimmt. Die größeren Poren an der Außenseite verbessern einerseits grundsätzlich die Bindegewebseinsprossung in die Prothese und damit die Inkorporation derselben in das umliegende Gewebe.
-
Andererseits korrespondieren größere Poren bei einer ePTFE-Mikrostruktur im Allgemeinen mit einem größeren Abstand der Knoten zueinander (internodaler Abstand) und damit mit längeren und insbesondere dünneren Fibrillen.
-
Eine dünnere Ausgestaltung der Fibrillen erschwert jedoch grundsätzlich die Beschichtung der Prothese, da hierbei das Risiko steigt, dass die Fibrillen und damit die Knoten-Fibrillen-Struktur insgesamt beschädigt werden. Dies gilt vor allem im Hinblick auf die Verwendung von energiereichen Beschichtungsverfahren wie beispielsweise des IBAD-Verfahrens (Ion Beam Assisted Deposition bzw. ionenstrahlgestützte Deposition). Ein entsprechendes Beschichtungsverfahren ist beispielsweise in der
DE 103 23 676 A1 beschrieben.
-
Werden Implantate mit einer Knoten-Fibrillen-Struktur einem Ionenbeschuss unterworfen, kann diese derart „aufgebrochen“ werden, dass einzelne Fibrillen nur noch einseitig mit Knoten verbunden sind. In Bezug auf derartige Fibrillen besteht jedoch das Risiko einer vollständigen Ablösung. Dadurch können diese Fibrillen in das umliegende Gewebe gelangen und zu schwerwiegenden Entzündungsreaktionen führen.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein beschichtetes Implantat mit einer Knoten-Fibrillen-Struktur bereitzustellen, welches aus dem Stand der Technik bekannte Schwierigkeiten umgeht. Insbesondere soll das Implantat aufgrund seiner Beschichtung über möglichst langfristige antimikrobielle Eigenschaften verfügen und vorzugsweise trotz seiner Beschichtung eine wenigstens weitgehend intakte Knoten-Fibrillen-Struktur besitzen.
-
Diese Aufgabe wird in verfahrenstechnischer Hinsicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 8.
-
In produkttechnischer Hinsicht wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch ein Implantat mit den Merkmalen gemäß Anspruch 9 sowie durch ein Implantat mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der in den Ansprüchen 9 und 10 unter Schutz gestellten Implantate sind in den abhängigen Ansprüchen 11 bis 16 wiedergegeben.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten, insbesondere teilbeschichteten, Implantats, umfassend die folgenden Schritte:
- a) Beschichten eines unverstreckten Implantatrohlings, umfassend Polytetrafluorethylen und/oder ein Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassendes Copolymer, mit einem Material und
- b) Verstrecken des beschichteten Implantatrohlings.
-
Das Material ist vorzugsweise ein antimikrobiell wirksames Material. Somit handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt um ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiell wirksamen Implantats.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Beschichtung gewissermaßen „vorverlagert“, indem ein noch unverstreckt vorliegender Implantatrohling mit einem Material, vorzugsweise antimikrobiell wirksamen Material, beschichtet wird. Die Verstreckung erfolgt erst nach der Beschichtung.
-
Durch die kompakte Struktur des noch unverstreckten Implantatrohlings können auch energiereiche Beschichtungsverfahren, wie sie im Folgenden noch näher erläutert werden, angewandt werden, ohne dass hierdurch eine erst im nachfolgenden Verstreckungsschritt erzeugte Knoten-Fibrillen-Struktur beeinträchtigt oder wesentlich beeinträchtigt wird.
-
Unter einem Implantatrohling soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Implantatvorstufe zur Herstellung des erfindungsgemäßen Implantats verstanden werden.
-
Unter einem unverstreckten Implantatrohling soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Implantatvorstufe verstanden werden, welche noch keine Knoten-Fibrillen-Struktur aufweist. In Übereinstimmung hiermit bildet das Polytetrafluorethylen und/oder das Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassende Copolymer bei dem unverstreckten Implantatrohling noch keine Knoten-Fibrillen-Struktur aus.
-
Unter einer Verstreckung, auch als Expansion bezeichnet, soll im Sinne der vorliegenden Erfindung das Strecken bzw. Expandieren eines Implantatrohlings, in der Regel unter Erwärmung desselben, verstanden werden, infolge dessen der Implantatrohling unter Ausbildung einer Knoten-Fibrillen-Struktur auseinander gezogen bzw. elongiert wird.
-
Unter einem Copolymer soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Polymer verstanden werden, welches zwei oder mehr verschiedenartige Monomereinheiten umfasst.
-
Bevorzugt weist ein Copolymer gemäß der vorliegenden Erfindung neben Tetrafluorethylen wenigstens eine weitere Monomereinheit (sogenannte Comonomereinheit) auf, welche aus der Gruppe bestehend aus Chlortrifluorethylen, Perfluoralkoxytetrafluorethylen, Hexafluorpropylen, und Tetrafluorpropylen ausgewählt ist.
-
Unter einem antimikrobiell wirksamen bzw. antimikrobiellen Material soll im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Material verstanden werden, welches das Wachstum, die Vermehrung und/oder die Infektiösität von Mikroorganismen wie beispielsweise Bakterien, Viren, Pilzen und dergleichen reduziert bzw. inhibiert oder Mikroorganismen abtötet bzw. inaktiviert.
-
Der Implantatrohling besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus Polytetrafluorethylen und/oder einem Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassenden Copolymer. Bei Bedarf können das Polytetrafluorethylen und/oder das Copolymer jedoch noch mit Zusätzen oder Hilfsstoffen versehen sein.
-
Bei dem Implantatrohling handelt es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um einen ungesinterten Implantatrohling.
-
Bei dem Implantatrohling kann es sich insbesondere um einen Hohlkörperimplantatrohling, bevorzugt um einen schlauch- oder zylinderförmigen Hohlkörperimplantatrohling, handeln.
-
Der Implantatrohling ist in einer weiteren Ausführungsform als Hohlkörperimplantatrohling mit einem Innendurchmesser zwischen 4 und 40 mm, insbesondere 4 und 20 mm, bevorzugt 4 und 12 mm, ausgebildet. Für die Herstellung eines kleinlumigen Hohlkörperimplantats kann die Verwendung eines Hohlkörperimplantatrohlings mit einem Innendurchmesser ≤ 6 mm, insbesondere zwischen 4 und 6 mm, bevorzugt sein. Bezüglich möglicher Ausgestaltungen des Hohlkörperimplantatrohlings wird auf die folgenden Ausführungsformen Bezug genommen.
-
Der Implantatrohling ist in einer weitergehenden Ausführungsform zum Ersatz von Hohlorganen vorgesehen.
-
Bevorzugt ist der Implantatrohling ein Prothesenrohling, insbesondere ein Gefäßprothesenrohling, vorzugsweise ein arterieller Gefäßprothesenrohling.
-
Entsprechend kann es sich bei dem herzustellenden Implantat um ein Hohlkörperimplantat, bevorzugt um eine Prothese, insbesondere um eine Gefäßprothese, vorzugsweise um eine arterielle Gefäßprothese, handeln.
-
Unter einer Gefäßprothese soll im Sinne der vorliegenden Erfindung eine Prothese zum Ersatz natürlicher Blutgefäße verstanden werden im Unterschied zu sogenannten endoluminalen Prothesen wie insbesondere Stents.
-
In einer alternativen Ausführungsform kann es sich bei dem herzustellenden Implantat um eine Ummantelung oder Hülle (Graft), insbesondere um eine Ummantelung oder Hülle für einen Stent-Graft, handeln. Die Ummantelung oder Hülle ist bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise schlauch- oder zylinderförmig ausgebildet.
-
In einer weiteren alternativen Ausführungsform liegt der Implantatrohling als zweidimensionaler Implantatrohling ohne Hohlraum oder Lumen, beispielsweise als Patch oder dergleichen, vor. Entsprechend kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass es sich bei dem herzustellenden Implantat um ein zweidimensionales Implantat wie beispielsweise ein Wundpatch oder dergleichen handelt.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Implantatrohling mit einem Metall, insbesondere einem antimikrobiell wirksamen Metall, beschichtet. Das Metall ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iridium, Aluminium, Zink, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Zirkonium, Platin, Palladium und Kombinationen, insbesondere Legierungen, davon.
-
In einer grundsätzlich möglichen Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um ein nicht metallisches Material.
-
So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Material ein anorganisches Salz, insbesondere ein antimikrobiell wirksames anorganisches Salz, ist. Ein geeignetes anorganisches Salz kann beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumsalz, Iridiumsalz, Zinksalz, Kupfersalz, Silbersalz, Goldsalz, Titansalz, Zirkoniumsalz, Platinsalz, Palladiumsalz und Mischungen davon ausgewählt sein. Halogenidsalze, insbesondere Chloridsalze, und/oder Oxidsalze können dabei bevorzugt sein.
-
In einer weiteren denkbaren Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um ein organisches Material, insbesondere um ein antimikrobiell wirksames organisches Material. Das organische Material kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Triclosan, Chlorhexidin, Polyhexamethylenbiguanid (PHMB), Poly-ε-lysin, Salze davon, Stereoisomere, insbesondere Enantiomere oder Diastereomere, davon und Mischungen davon.
-
Weiterhin kann es sich bei dem Beschichtungsmaterial um eine Kombination oder Unterkombination der in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Materialien handeln.
-
Zur Beschichtung wird der Implantatrohling in einer zweckmäßigen Ausführungsform auf einen Träger, insbesondere auf einen rotationssymmetrischen und vorzugsweise rotierbaren Träger, aufgebracht. Der Träger ist bevorzugt schlauch- oder zylinderförmig ausgebildet. Beispielsweise kann der Träger als Dorn, Spindel, Stift, Welle oder dergleichen ausgebildet sein. Der Träger selbst kann weiterhin aus Metall, Stahl oder einem Kunststoff bestehen.
-
In einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsform wird der Implantatrohling vor der Beschichtung in eine Vakuum- oder Unterdruckkammer überführt.
-
Die Beschichtung des Implantatrohlings kann mittels eines physikalischen Gasabscheidungsverfahrens (PVD-Verfahren), mittels eines chemischen Gasabscheidungsverfahrens (CVD-Verfahren) und/oder mittels einer Plasmabeschichtung durchgeführt werden.
-
Bevorzugt wird der Implantatrohling mittels eines physikalischen Gasabscheidungsverfahrens beschichtet, welches aus der Gruppe bestehend aus thermisches Verdampfen, Elektronenstrahlverdampfen, Laserstrahlverdampfen, Lichtbogenverdampfen, Molekularstrahlepitaxie, Sputtern, Ionenplattieren, ICB-Deposition (Ionized Cluster Beam-Deposition), ionenstrahlgestützte Deposition (IBAD, Ion Beam Assisted Deposition) und Kombinationen davon ausgewählt ist.
-
Bei den vorstehend genannten physikalischen Verfahren wird ein Ausgangsmaterial in die Gasphase überführt. Das gasförmige Material wird anschließend zu einem zu beschichtenden Substrat geführt, wo es kondensiert und die Ausbildung einer Zielschicht bewirkt. Den physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren ist gemein, dass das abzuscheidende Material in fester Form in einer meist evakuierten Beschichtungskammer vorliegt. Durch den Beschuss mit Laserstrahlen, Ionen oder Elektronen sowie durch Lichtbogenentladung wird das Material, welches häufig auch als Target bezeichnet wird, verdampft. Das verdampfte Material bewegt sich dann entweder ballistisch oder durch elektrische Felder geführt durch die Kammer und trifft dabei auf das zu beschichtende Substrat, wo es zur Schichtbildung kommt. Damit die verdampften Materialteilchen das zu beschichtende Substrat auch erreichen und nicht etwa durch Streuung an den Gasteilchen verloren gehen, wird in der Regel mit Unterdruck gearbeitet. Um eine möglichst homogene Beschichtung des Substrates zu erzielen, kann dieses während des Beschichtungsvorganges in geeigneter Weise bewegt, insbesondere rotiert, werden.
-
Die vorstehend genannten physikalischen Gasabscheidungsverfahren sind dem Fachmann an sich bekannt, so dass auf weitergehende Ausführungen an dieser Stelle verzichtet werden soll.
-
Vorzugsweise erfolgt die Beschichtung des Implantatrohlings mittels ionenstrahlgestützter Deposition bzw. Abscheidung (IBAD, Ion Beam Assisted Deposition). Die ionenstrahlgestützte Deposition kann dabei bei einem Unterdruck von wenigstens 10–4 Torr, insbesondere wenigstens 10–5 Torr, durchgeführt werden. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die ionenstrahlgestützte Deposition bei einer Temperatur oberhalb von 150 °C durchgeführt wird. Des Weiteren ist es bevorzugt, wenn mit einer Ionenstrahlenergie zwischen 5 und 10000 eV, insbesondere 50 und 5000 eV, bevorzugt 200 und 1000 eV, gearbeitet wird. Die während der ionenstrahlgestützten Deposition auf der Oberfläche des Implantatrohlings erzeugte Stromdichte kann zwischen 0,1 und 500 µA/cm2, insbesondere 1 und 250 µA/cm2, bevorzugt 10 und 80 µA/cm2, liegen. Die Abscheidung des Materials kann innerhalb eines Zeitraumes zwischen 0,1 und 500 Minuten, insbesondere 1 und 200 Minuten, bevorzugt 5 und 75 Minuten, vorgenommen werden. Bevorzugt erfolgt die Abscheidung des Materials bei der ionenstrahlgestützten Deposition mit einer Abscheidungsrate zwischen 0,1 und 50 Å/s, insbesondere 1 und 25 Å/s, bevorzugt 2 und 10 Å/s.
-
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der Implantatrohling mit Silber, vorzugsweise mittels bzw. im Rahmen einer ionenstrahlgestützten Deposition bzw. Abscheidung (IBAD), beschichtet.
-
Der beschichtete, jedoch noch unverstreckte Implantatrohling kann, abhängig von dem verwendeten Beschichtungsmaterial, eine metallisch, insbesondere silbrig, glänzende Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, aufweisen.
-
Wie bereits einleitend erwähnt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Implantatrohling erst nach der Beschichtung zu verstrecken.
-
Der beschichtete Implantatrohling wird in einer bevorzugten Ausführungsform auf das 0,5 bis 10-fache, insbesondere 1,5 bis 7-fache, vorzugsweise 3 bis 5-fache, seiner ursprünglichen Länge, d.h. seiner Länge vor einer Verstreckung und insbesondere vor einer Beschichtung, verstreckt.
-
Bevorzugt wird der beschichtete Implantatrohling im erwärmten Zustand verstreckt, beispielsweise in einem Temperaturbereich zwischen 150 und 300 °C, insbesondere 170 und 250 °C, bevorzugt 190 und 230 °C.
-
Der Implantatrohling wird nach dem Verstrecken in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einem Sinterprozess unterworfen. Durch das Sintern kommt es mit besonderem Vorteil zu einer Festigung und damit Stabilisierung der infolge der Verstreckung erhaltenen Knoten-Fibrillen-Struktur.
-
Bevorzugt wird der verstreckte Implantatrohling oberhalb der Kristallisationstemperatur von Polytetrafluorethylen und/oder des Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassenden Copolymers gesintert.
-
In der Regel wird der verstreckte Implantatrohling bei einer Temperatur oberhalb von 327 °C, insbesondere bei einer Temperatur zwischen 328 und 360 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur von 350 °C, gesintert.
-
In einer weiteren Ausführungsform wird der verstreckte Implantatrohling während eines Zeitraumes von 5 bis 30 min, insbesondere 5 bis 20 min, bevorzugt 5 bis 15 min, gesintert.
-
Wird der beschichtete Implantatrohling im erwärmten Zustand verstreckt, kann es sinnvoll sein, den Implantatrohling nach dem Verstrecken und vor einem Sinterschritt abzukühlen.
-
Nach der Verstreckung, insbesondere nach einem Sinterschritt, kann der Implantatrohling, abhängig von dem verwendeten Beschichtungsmaterial, eine schwach bzw. matt graue Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, besitzen.
-
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Implantat, insbesondere eine Prothese, mit einer Knoten-Fibrillen-Struktur, welches nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt bzw. herstellbar ist. Bezüglich weiterer Merkmale und Vorteile des Implantats wird vollständig auf die noch folgende Beschreibung Bezug genommen.
-
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Implantat mit einer Knoten-Fibrillen-Struktur, umfassend verstrecktes bzw. expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE) und/oder ein verstrecktes bzw. expandiertes, Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassendes Copolymer, wobei sich das Implantat weiterhin dadurch auszeichnet, dass die Knoten-Fibrillen-Struktur an der Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, des Implantats Knoten aufweist, die wenigstens teilweise, vorzugsweise jedoch vollständig, d.h. vollflächig bzw. durchgehend, mit einem Material, vorzugsweise antimikrobiell wirksamen Material, beschichtet sind.
-
Das expandierte Polytetrafluorethylen und/oder Copolymer ist für die Ausbildung der Knoten-Fibrillen-Struktur des Implantats verantwortlich.
-
Bevorzugt ist das Implantat aus expandiertem Polytetrafluorethylen und/oder einem expandierten, Tetrafluorethylen als Monomereinheit umfassenden Copolymer gebildet.
-
Bei der Knoten-Fibrillen-Struktur handelt es sich in einer vorteilhaften Ausführungsform um eine intakte, d.h. unbeschädigte, Knoten-Fibrillen-Struktur. Vorzugsweise ist eine intakte Knoten-Fibrillen-Struktur im Sinne der vorliegenden Erfindung durch die nachfolgende Ausführungsform gekennzeichnet.
-
In einer weitergehenden Ausführungsform sind alle Fibrillen der Knoten-Fibrillen-Struktur beidseitig, d.h. über beide Fibrillenenden, mit Knoten verbunden. Mit anderen Worten ist es vorteilhaft, wenn die Knoten-Fibrillen-Struktur frei von Fibrillen ist, die lediglich einseitig, d.h. lediglich über ein Fibrillenende, mit Knoten verbunden sind. Dies hat den Vorteil, dass eine unerwünschte Ablösung von Fibrillen, wie einleitend beschrieben, vermieden werden kann.
-
Bevorzugt sind Knoten, insbesondere alle Knoten, der Knoten-Fibrillen-Struktur über eine Tiefe von 1 bis 150 µm, insbesondere von 10 bis 100 µm, bevorzugt von 20 bis 40 µm, gemessen von der Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, des Implantats, mit dem Material beschichtet.
-
Die Fibrillen der Knoten-Fibrillen-Struktur können in einer weiteren Ausführungsform unbeschichtet vorliegen, d.h. frei von einer Beschichtung mit dem Material sein.
-
Alternativ können Fibrillen der Knoten-Fibrillen-Struktur, in der Regel an der Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, des Implantats vorkommende Fibrillen, wenigstens teilbeschichtet, insbesondere nur teilbeschichtet, vorliegen. Unter teilbeschichteten Fibrillen sollen an dieser Stelle Fibrillen verstanden werden, die nicht vollständig, d.h. nicht vollflächig bzw. durchgehend, mit dem Material beschichtet sind.
-
Gemäß einer möglichen Ausführungsform können an der Oberfläche, insbesondere Außenoberfläche, des Implantats vorkommende Fibrillen vollständig mit dem Material beschichtet sein.
-
In einer weiteren Ausführungsform weist das Implantat einen Anteil an dem Beschichtungsmaterial zwischen 0,01 und 5,0 Gew.-%, insbesondere 0,05 und 3,0 Gew.-%, bevorzugt 0,1 und 1,5 Gew.-%, auf, bezogen auf das Gesamtgewicht des Implantats.
-
Die beschichteten Knoten weisen in einer weiteren Ausführungsform eine Schichtdicke des Materials zwischen 50 und 4000 Å, insbesondere 200 und 2000 Å, vorzugsweise 250 und 1500 Å, auf.
-
Die Fibrillen der Knoten-Fibrillen-Struktur können eine Länge zwischen 1 und 150 µm, insbesondere 10 und 100 µm, vorzugsweise 20 und 80 µm, besitzen.
-
Weiterhin können die Fibrillen einen Durchmesser zwischen 0,1 und 10 µm, insbesondere 0,5 und 5 µm, aufweisen.
-
Des Weiteren kann der Abstand zwischen den Knoten, d.h. der sogenannte internodale Abstand, in der Knoten-Fibrillen-Struktur zwischen 1 und 150 µm, insbesondere 10 und 100 µm, bevorzugt 20 und 80 µm, liegen.
-
Bevorzugt sind die internodalen Zwischenräume frei von dem Beschichtungsmaterial. Dadurch ist mit besonderem Vorteil eine Einsprossung von Bindegewebszellen möglich, wodurch die Verankerung des Implantats im Körper eines Patienten zusätzlich verbessert wird. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn die internodalen Zwischenräume der Knoten-Fibrillen-Struktur nicht von dem Beschichtungsmaterial überspannt bzw. überzogen sind.
-
Um die Einsprossung von Bindegewebszellen zusätzlich zu fördern, kann es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass das Implantat frei von einer Imprägnierbeschichtung, insbesondere einer auch die internodalen Zwischenräume bedeckenden und/oder füllenden Imprägnierbeschichtung, ist.
-
Die Knoten der Knoten-Fibrillen-Struktur besitzen gewöhnlich eine längliche, insbesondere ellipsoide, Form. Bevorzugt zeichnen sich die Knoten durch eine im Wesentlichen einheitliche Form und insbesondere Größe aus. Die Knotengröße, insbesondere Knotenlänge, kann zwischen 1 und 800 µm, insbesondere 5 und 500 µm, bevorzugt 10 und 300 µm, liegen.
-
Die die Knoten verbindenden Fibrillen können gebogen, wellenförmig und/oder geradlinig ausgebildet sein.
-
Das Implantat ist in einer weiteren Ausführungsform als Hohlkörperersatzimplantat, insbesondere als Gefäßprothese, bevorzugt als arterielle Gefäßprothese, ausgebildet.
-
In einer weiteren Ausführungsform ist das Implantat ein Hohlkörperersatzimplantat mit einem Innendurchmesser zwischen 4 und 40 mm, insbesondere 4 und 20 mm, bevorzugt 4 und 12 mm. Handelt es sich bei dem Implantat um ein kleinlumiges Hohlkörperersatzimplantat, können Innendurchmesser ≤ 6 mm, insbesondere zwischen 4 und 6 mm, bevorzugt sein. Bezüglich möglicher Ausgestaltungen des Hohlkörperersatzimplantats wird vollumfänglich auf die vorhergehende Ausführungsform Bezug genommen.
-
In einer alternativen Ausführungsform liegt das Implantat als zweidimensionales Implantat ohne Hohlraum oder Lumen vor, beispielsweise als Wundpatch oder dergleichen.
-
Bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein Metall, insbesondere antimikrobiell wirksames Metall. Das Metall ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Iridium, Aluminium, Zink, Kupfer, Silber, Gold, Titan, Zirkonium, Platin, Palladium und Kombinationen, insbesondere Legierungen, davon.
-
In einer grundsätzlich möglichen Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um ein nicht metallisches Material.
-
So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Material ein anorganisches Salz, insbesondere ein antimikrobiell wirksames anorganisches Salz, ist. Ein geeignetes anorganisches Salz kann beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumsalz, Iridiumsalz, Zinksalz, Kupfersalz, Silbersalz, Goldsalz, Titansalz, Zirkoniumsalz, Platinsalz, Palladiumsalz und Mischungen davon ausgewählt sein. Halogenidsalze, insbesondere Chloridsalze, und/oder Oxidsalze können dabei bevorzugt sein.
-
In einer weiteren denkbaren Ausführungsform handelt es sich bei dem Beschichtungsmaterial um ein organisches Material, insbesondere um ein antimikrobiell wirksames organisches Material. Das organische Material kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Triclosan, Chlorhexidin, Polyhexamethylenbiguanid (PHMB), Poly-ε-lysin, Salze davon, Stereoisomere, insbesondere Enantiomere oder Diastereomere, davon und Mischungen davon.
-
Erfindungsgemäß kann es grundsätzlich weiterhin vorgesehen sein, dass es sich bei dem Beschichtungsmaterial um eine Kombination oder Unterkombination der in den vorhergehenden Ausführungsformen beschriebenen Materialien handelt.
-
Das Implantat liegt in einer zweckmäßigen Ausführungsform sterilisiert und insbesondere konfektioniert vor.
-
An dieser Stelle sollen die Vorteile der vorliegenden Erfindung noch einmal wie folgt zusammengefasst werden:
- • Die Erfindung beruht auf dem Konzept, einen noch unverstreckten Implantatrohling mit einem Material, bei welchem es sich in bevorzugter Weise um ein antimikrobiell wirksames Material wie beispielsweise Silber handelt, zu beschichten, um es anschließend zur Erzeugung einer Knoten-Fibrillen-Struktur zu verstrecken. Die „Vorverlagerung“ der Beschichtung hat den Vorteil, dass der unverstreckte Implantatrohling aufgrund seiner kompakteren Struktur auch mittels harscheren und insbesondere energiereicheren Verfahren wie beispielsweise des IBAD-Verfahrens beschichtet werden kann.
- • Dadurch, dass die Verstreckung erst nach der Beschichtung des Implantatrohlings vorgenommen wird, kann eine Beschädigung der nach der Verstreckung vorliegenden Knoten-Fibrillen-Struktur wenigstens weitgehend vermieden werden.
- • Dies wiederum hat den Vorteil, dass auch große Verstreckungsfaktoren, welche zu großen Knoten-Fibrillen-Abständen und damit zu sehr dünnen Fibrillen führen, angewandt werden können, ohne hierdurch die Intaktheit der Knoten-Fibrillen-Struktur wesentlich zu beeinträchtigen.
- • Des Weiteren stellte sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung überraschender Weise heraus, dass sich auch Implantatrohlinge mit dünnen Beschichtungsmaterialüberzügen ohne Probleme mit den gewünschten Verstreckungsfaktoren verstrecken lassen.
- • Abhängig von der Art des Beschichtungsmaterials können dem herzustellenden Implantat unterschiedliche Eigenschaften, gegebenenfalls auch multifunktionale Eigenschaften, verliehen werden. Dabei stellte sich insbesondere bei Verwendung von antimikrobiell wirksamen Materialien heraus, dass bereits geringe Schichtdicken für einen mittel- bis langfristigen antimikrobiellen Schutz ausreichend sind. Geringe Schichtdicken von antimikrobiell wirksamen Materialien können insbesondere bei kleinlumigen Gefäßprothesen im Hinblick auf den Erhalt von deren struktureller Integrität von Vorteil sein.
-
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen anhand von Figuren, eines Herstellungsbeispiels sowie der Unteransprüche. In diesen Ausführungsformen können einzelne Merkmale der Erfindung alleine oder in Kombination mit anderen Merkmalen verwirklicht sein. Die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind lediglich als beschreibende, keineswegs als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung zu verstehen. Sämtliche Figuren werden hiermit durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
-
Die Figuren zeigen:
-
1: die REM-Aufnahme einer erfindungsgemäßen Gefäßprothese,
-
2: die REM-Aufnahme einer aus dem Stand der Technik bekannten Gefäßprothese aus ePTFE,
-
3: die photographische Aufnahme eines mit Silber beschichteten, jedoch noch unverstreckten Prothesenrohlings,
-
4: die photographische Aufnahme des in 3 dargestellten Prothesenrohlings nach seiner Verstreckung.
-
Figurenbeschreibung
-
1 zeigt die REM-Aufnahme einer Gefäßprothese aus ePTFE, die an ihrer Außenoberfläche mit elementarem Silber teilbeschichtet ist. Zur Herstellung der Prothese wurde das Silber auf einen noch unverstreckten PTFE-Prothesenrohling mittels des IBAD-Verfahrens aufgetragen. Anschließend erfolgte die Verstreckung des beschichteten Prothesenrohlings unter Ausbildung der in 1 dargestellten ePTFE-Gefäßprothese.
-
Die internodalen Zwischenräume der Knoten-Fibrillen-Struktur sind frei von einer Silberbeschichtung.
-
Die 1 zeigt eine intakte bzw. strukturell unversehrte Knoten-Fibrillen-Struktur, bei welcher die Knoten über Fibrillen miteinander verbunden sind. Die in 1 dargestellte Knoten-Fibrillen-Struktur der beschichteten Gefäßprothese ist vergleichbar mit der Knoten-Fibrillen-Struktur einer herkömmlichen unbeschichteten ePTFE-Gefäßprothese (2).
-
Die 3 zeigt die photographische Aufnahme eines PTFE-Prothesenrohlings nach seiner Beschichtung mit Silber. Die Außenoberfläche des beschichteten Prothesenrohlings ist silbrig glänzend. Nach der Verstreckung ist die Außenoberfläche dagegen matt grau aussehend (4).
-
Herstellungsbeispiel
-
Ein unverstreckter Prothesenrohling aus Polytetrafluorethylen mit einem Innendurchmesser von 6 mm wurde in einer Vakuumkammer auf einen waagrecht befestigten, rotierbaren Metallstift mit einem Außendurchmesser < 6 mm aufgeschoben. Nach Verschließen der Vakuumkammer und Anlegen eines Vakuums von 10–4 Torr wurde der Prothesenrohling mittels ionenstrahlgestützter Deposition (IBAD) mit Silber beschichtet. Der Beschichtungsprozess wurde nach Erreichen einer Silberschichtdicke von 1000 Å beendet. Daraufhin wurde der Prothesenrohling aus der Vakuumkammer entfernt.
-
Anschließend wurde der so beschichtete Prothesenrohling beidseitig mit einer Verstreckeinrichtung verbunden und in einem Wärmeofen für 15 Minuten bei einer Temperatur von 210 °C erwärmt. Der Prothesenrohling wurde durch gleichzeitiges und gleichmäßiges Ziehen im erwärmten Zustand um die vierfache Länge gestreckt.
-
Der so gestreckte Rohling wurde im fixierten Zustand abgekühlt und anschließend für 10 Minuten in einem Sinterofen gesintert.
-
Die so hergestellte ePTFE-Gefäßprothese hatte einen Innendurchmesser von 6 mm, eine Wandstärke von 0,6 mm und eine matt graue Außenoberfläche. Die Gefäßprothese wies an ihrer Außenoberfläche eine Silberbeschichtung mit einem Anteil von 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Prothese, auf. Weiterhin wies die Silberbeschichtung eine Eindringtiefe von 20 bis 40 µm auf.
-
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
-
- US 4208745 [0004]
- US 4713070 [0004]
- US 4877661 [0004]
- US 5433909 [0006]
- DE 10323676 A1 [0008]
