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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Implantats, insbesondere einer Prothese, weiter insbesondere einer Endoprothese, durch Aufbringen eines elektrisch geladenen Stoffs auf zumindest einen Abschnitt einer Oberfläche des Implantats.
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Stand der Technik
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Ist ein Implantat einmal implantiert, beginnt auf der Implantatoberfläche, die mit dem umliegenden Gewebe in Kontakt ist, ein Wettlauf zwischen sich möglicherweise auf der Oberfläche befindlichen Pathogenen und der Integration des Implantats in das Gewebe zur Verankerung des Implantats.
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Um die Erfolgsaussichten eines Implantats zu verbessern, kann es förderlich sein, die Implantatoberfläche zu modifizieren oder eine Beschichtung aufzubringen. Derartig behandelte Implantatoberflächen können beispielsweise eine Verankerung des Implantats durch besser einwachsendes Gewebe, insbesondere Knochengewebe, fördern oder einer von Pathogenen verursachten Infektion vorbeugen.
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Letzteres kann zum Beispiel über das Einbetten von Silberpartikeln erreicht werden. Eine weitere Möglichkeit ist es, einer Entzündung durch Verwendung von Wirkstoffen vorzubeugen, die zur Eliminierung von Biofilm-bildenden Bakterien führt. Hierfür können beispielsweise unter anderem Antibiotika eingesetzt werden.
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Das Einwachsverhalten von Knochengewebe in das Implantat kann beispielsweise durch eine vorteilhafte Oberflächenstrukturierung und/oder einen entsprechenden Implantatwerkstoff, wie zum Beispiel Titan, erreicht werden. Auch hier gibt es die Möglichkeit, Wirkstoffe einzusetzen, um die Verankerung des Implantats durch Beeinflussung der Knochenremodellierung durch Osteoblasten und Osteoklasten vorteilhaft zu beeinflussen.
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Ein Beschichten oder ein Einbringen von Silberpartikeln auf bzw. in eine Implantatoberfläche kann beispielsweise durch galvanische oder PVD-Beschichtung erreicht werden. Andere Verfahren zur Oberflächenbehandlung sind beispielsweise das Sputter-Beschichten, die elektrostatische Sprühabscheidung oder die elektrophoretische Abscheidung.
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Sowohl die Wirkstoffe zur Verhinderung von Infektionen als auch osteoinduktive Wirkstoffe sind jedoch temperaturempfindlich. Somit haben zumindest einige der oben genannten Verfahren den Nachteil, dass ihre Durchführung Temperaturen erfordert, welche die Wirkstoffe zersetzen. Zudem ergibt sich insbesondere bei Sprühverfahren das Problem, dass sie komplexe dreidimensionale Oberflächen oder auch nur einfache Hinterschneidungen bei Implantaten ohne zusätzlichen Aufwand lediglich unregelmäßig oder einseitig beschichten können.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist somit Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Beschichtung eines Implantats unter Verwendung von Temperaturen ermöglicht, die einer Herabsetzung der Wirkung oder Zersetzung von Wirkstoffen vorbeugen.
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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt darin, mit dem Verfahren eine möglichst regelmäßige Beschichtung bereitzustellen, mit der auch Implantate mit einer komplexen, insbesondere porösen, dreidimensionalen Oberflächengeometrie beschichtet werden können.
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Weiterhin soll die aufbringbare Menge eines Stoffs durch Einbringen in die Tiefen der Trägerbeschichtung / Oberflächenstruktur erhöht werden, so dass die Wirkung des Stoffes ausgedehnt wird.
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Der Anreiz für die vorliegende Erfindung hat sich aus den obengenannten Problemen und Aufgaben ergeben. Dabei liegt der Erfindung die Idee zu Grunde, das Einbringen bzw. Aufbringen einer Beschichtung basierend auf dem Prinzip der Iontophorese durchzuführen.
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Unter Iontophorese ist die beschleunigte Diffusion von geladenen Teilchen aufgrund eines elektrischen Felds zu verstehen, das beispielsweise durch zwei gegenüberliegende Elektroden und Anlegen einer Beschleunigungsspannung erzeugt wird. Der mittels Iontophorese zu behandelnde Körper wird dann zwischen die Elektroden gebracht, wobei die aufzubringenden geladenen Teilchen zwischen einer Elektrode und dem zu beschichtenden Gegenstand vorliegen müssen, beispielsweise in einer wässrigen Lösung oder einem Nebel. Die geladenen Teilchen werden in dem elektrischen Feld beschleunigt und gelangen so schneller zu dem Körper bzw. in diesen Körper hinein, als es sich beispielsweise durch alleinige Diffusion ergeben würde.
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Iontophorese wird insbesondere als medizinisches Verfahren zur Resorption von Arzneistoffen durch die Haut unter Anwendung eines schwachen elektrischen Gleichstroms verwendet. Die entsprechenden Arzneistoffe müssen dabei ionisiert vorliegen, d.h. eine elektrische Ladung aufweisen, oder sich gelöst in einem Leitelektrolyten befinden, in dem sie mitgerissen werden. Nur so können die Arzneistoffe im elektrischen Feld beschleunigt werden und dadurch die Haut durchqueren, um dann in das Blut oder in das Gewebe zu gelangen. Dabei liegt das Medikament normalerweise in Salbenform vor. Eine typische Anwendung für Iontophorese sind rheumatische Erkrankungen, bei denen der Arzneistoff in ein Gelenk eindringen soll. Der Vorteil der Iontophorese liegt also insbesondere darin, dass ein Arzneistoff statt systemisch gezielt lokal eingesetzt werden kann.
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Iontophorese wurde beispielsweise auch im Zusammenhang mit einem humanen Allograftmodell und einem vom Schaf stammenden Allograftmodell verwendet, um Gentamicin und Flucloxacillin in das Modell einzubringen. Damit soll versucht werden, der Ausbreitung von Pathogenen, die an dem Allograft haften können, vorzubeugen und so seine Integration in das umliegende Gewebe zu fördern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch den unabhängigen Anspruch 1 sowie die dazugehörigen untergeordneten Ansprüche definiert.
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Demzufolge wird ein Verfahren zum Beschichten eines Implantats, insbesondere einer Prothese, durch Aufbringen von geladenen Teilchen mittels Iontophorese auf zumindest einen Abschnitt der Implantatoberfläche bereitgestellt. Die geladenen Teilchen werden in einem elektromagnetischen Feld beschleunigt und treffen auf der Oberfläche des Implantats auf, um zumindest abschnittsweise eine Beschichtung auf dem Implantat auszubilden. Zudem weisen die geladenen Teilchen zumindest einen Wirkstoff auf.
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Bei Prothesen, insbesondere Endoprothesen, handelt es sich im Gegensatz zu Allografts um einen künstlichen Ersatz für ein beschädigtes Körperteil. Somit bestehen Endoprothesen im Gegensatz zu Allografts nicht aus menschlichem oder tierischem Gewebe, sondern aus Biomaterialien wie beispielsweise Titan, Cobalt-Chrom, Keramik oder Polyethylen, die implantiert werden und erkrankte Knochenstrukturen ersetzen. Zudem ist es bei Allografts nicht das Ziel sie mit einer flächendeckenden Beschichtung zu versehen, da die Knochenfläche der Allografts für eine gute Integration mit dem umliegenden Gewebe nach Möglichkeit erhalten werden soll. Mit anderen Worten zeichnen sie sich durch grundsätzlich verschiedene Anforderungen und Eigenschaften bezüglich einer Beschichtung aus.
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Es hat sich überraschend gezeigt, dass auch für Implantate verwendete Materialien mittels Iontophorese beschichtet werden können, bei welcher die gewünschte Beschichtung über die Verwendung geladener Teilchen aufgebracht wird. Dabei weist diese „umgekehrte Iontophorese“ den Vorteil auf, dass sie einen Wirkstoff schonend auf eine Implantatoberfläche appliziert und somit einen negativen Einfluss auf seine Wirksamkeit vermeidet.
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Weiterhin von Vorteil ist, dass die mittels umgekehrter Iontophorese eingebrachten Teilchen auch wieder mittels Iontophorese freigesetzt werden können, zum Beispiel nachdem das Implantat oder die Endoprothese in einem Körper implantiert worden ist. Der ursprüngliche Vorteil der Iontophorese des gezielten Einsatzes eines Wirkstoffs kann damit weiter realisiert werden.
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Es ist möglich, dass das geladene Teilchen gleichzeitig der Wirkstoff ist und/oder dass der Wirkstoff mit einem geladenen Teilchen verbunden ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wirkstoff ein Medikament, insbesondere ein Antibiotikum, auf.
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Mit der Verwendung eines Medikaments kann der postoperative Erfolg nach Implantation gezielt positiv beeinflusst werden. So kann zum Beispiel Infektionen vorgebeugt werden, was vor allem bei Risikopatienten von Vorteil sein kann, bei denen ansonsten aufgrund einer Störung der Körperheilung eine Implantation möglicherweise nicht durchgeführt werden kann.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Wirkstoff ein Zytokin auf.
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Mithilfe eines Zytokins lässt sich beispielsweise die Heilungsreaktion des Körpers nach Implantation positiv beeinflussen. Beispielsweise können Zytokine verwendet werden, um das Einwachsen umliegenden Knochengewebes in die Implantatoberfläche zu fördern. Hierfür können beispielsweise sogenannte BMPs eingesetzt werden.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Implantatoberfläche zumindest abschnittsweise elektrisch leitfähig.
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Eine elektrisch leitfähige Implantatoberfläche dient dabei bevorzugt zur Erzeugung des elektrischen Felds, um die geladenen Teilchen zu beschleunigen bzw. zu bewegen. Sie kann also eine der Elektroden ausbilden oder einen Teil einer Elektrode ausbilden, zwischen denen das elektrische Feld erzeugt wird. Die elektrisch leitfähige Oberfläche unterstützt somit die Iontophorese. Eine Folge davon kann zum Beispiel sein, dass die Beschichtung nicht bei dem elektrisch leitfähigen Abschnitt der Implantatoberfläche erfolgt, sondern bevorzugt auf anderen Abschnitten der Implantatoberfläche. Eine abschnittsweise elektrisch leitfähige Implantatoberfläche hat den Vorteil, dass der Wirkstoff gezielt auf die Oberfläche aufgebracht bzw. in die Oberfläche eingebracht werden kann. Das Verfahren unterscheidet sich somit von der Elektrophorese.
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Wenn weiterhin über die Leitfähigkeit zudem auch der Bereich der Implantatoberfläche definiert wird, bei dem eine Beschichtung gewünscht ist, kann die erfindungsgemäße umgekehrte Iontophorese auf vorteilhafte Weise mit der Elektrophorese verbunden werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zumindest ein Abschnitt der Implantatoberfläche mit Metall und/oder Kunststoff, insbesondere Polyethylen, und/oder Keramik ausgeführt.
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Metall hat den Vorteil, dass es elektrisch leitfähig ist und somit als Elektrode bei der Iontophorese dienen kann. Zudem ist es möglich, die Oberfläche des Metalls auf vielfältige aus dem Stand der Technik bekannte Weise zu behandeln, um eine gutes Anhaften der Beschichtung zu unterstützen.
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Weist die Oberfläche des Implantats Kunststoff bzw. ein Polymer auf, so hat dies den Vorteil, dass mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch diese Oberfläche mit dem Wirkstoff beschichtet werden kann.
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Bei Keramik handelt es sich um einen Implantatwerkstoff, der insbesondere als Knochenersatzwerkstoff eine poröse Oberfläche aufweisen kann, so dass geladene Teilchen besonders gut auf der Oberfläche abgelagert werden können bzw. in die Keramik eindiffundieren können.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Beschleunigungsspannung zum Beschleunigen der geladenen Teilchen zumindest 10 V und bevorzugt maximal 500 V. Bei einer derartigen Beschleunigungsspannung können ausreichend viele geladene Teilchen in einem festgelegten Zeitraum auf die Oberfläche des Implantats aufgebracht werden. Dabei haben tendenziell niedrige Spannungen den Vorteil, dass durch sie eine ungünstige Wärmeentwicklung weitgehend vermieden werden kann, die möglicherweise die Wirkung des Wirkstoffs beeinträchtigen könnte. So ist es noch weiter bevorzugt eine Beschleunigungsspannung von maximal 250 V und am bevorzugtesten von maximal 100 V zu verwenden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird die Beschleunigungsspannung über einen Zeitraum von 1 Minute bis zu 120 Minuten angelegt.
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Dieser Anwendungszeitraum hat sich unter Berücksichtigung der angelegten Beschleunigungsspannung zur Vermeidung starker Wärmeentwicklung bewährt. Generell gilt, dass bei einer langen Anwendung der Beschleunigungsspannung ein kürzerer Zeitraum von Vorteil ist und umgekehrt, um einer übermäßigen Wärmeentwicklung vorzubeugen, die den Wirkstoff beeinträchtigen kann.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das elektromagnetische Feld während des Aufbringens der geladenen Teilchen in seiner Stärke verändert.
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Durch eine Veränderung der Feldstärke kann auch bei längerer Beschichtungsdauer und damit höherer Schichtdicke der Beschichtungsvorgang fortgesetzt werden. Mit anderen Worten kann einem etwaigen Rückgang der Beschichtungswirkung durch ein stärkeres elektromagnetisches Feld entgegengewirkt werden.
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Weiterhin kann durch ein stärkeres elektromagnetisches Feld eine stärker haftende Beschichtung erreicht werden. Es lässt sich also durch Wahl der Feldstärke die Haltbarkeit der Beschichtung beeinflussen. Dies ist für die Abgabe des Wirkstoffs interessant, wie auch für Implantate, die bei der Implantation hohen mechanischen Kräften ausgesetzt sind, die zu einer Beschädigung der Beschichtung führen kann, wie zum Beispiel bei dem Schaft einer Hüftendoprothese.
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Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Oberfläche des Implantats bevorzugt vor dem Durchführen der Iontophorese zur verbesserten Aufnahme der geladenen Teilchen beschichtet und/oder verändert.
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Dies hat den Vorteil, dass die Implantatoberfläche optimal für eine Iontophorese vorbereitet werden kann. Da in diesem Schritt bevorzugt noch kein Wirkstoff involviert ist, ist es möglich die Implantatoberfläche mit Prozessparametern zu verändern, die ansonsten den Wirkstoff nachteilig beeinflussen könnten. Hierzu zählen beispielsweise eine mechanische Veränderung der Implantatoberfläche wie auch hohe Temperaturen, die bei klassischen Beschichtungsverfahren, wie zum Beispiel Plasmaspritzen auftreten. Es lässt sich also über ein so ausgeführtes Verfahren eine Art Grundierung auf die Implantatoberfläche auftragen, die eine bessere Haftung der durch Iontophorese aufgebrachten Beschichtung ermöglicht.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Implantat mit einer rauen und/oder porösen Oberfläche ausgeführt.
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Die Verwendung einer rauen und/oder porösen Oberfläche im Zusammenspiel mit der erfindungsgemäßen umgekehrten Iontophorese hat den Vorteil, dass eine für den Einwuchs von Knochengewebe besonders vorteilhafte Oberfläche mit der Wirkstoffbeschichtung mittels Iontophorese eine schnellere und zuverlässigere Verankerung des Implantat in einem Knochen ermöglicht.
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Ebenfalls ist es denkbar, das Implantat mit einer ersten Schicht und einer darüber liegenden zweiten Schicht auszuführen, von denen die erste Schicht eine geringe Porosität zur Aufnahme und Abgabe eines Antibiotikums aufweist und die darüber liegende zweite Schicht eine im Vergleich zur ersten Schicht höhere Porosität zur Anbindung von Knochenvorläuferzellen besitzt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt eine schematische Skizze einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer ersten Implantatoberfläche.
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2 zeigt eine schematische Skizze einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer zweiten Implantatoberfläche.
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In den 1 und 2 werden gleiche oder gleich wirkende Merkmale mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
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Üblicherweise wird die Iontophorese verwendet, um einen Wirkstoff gezielt dort freizusetzen, wo er seine Wirkung entfalten soll. Im Gegensatz dazu wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine „umgekehrte Iontophorese“ durchgeführt, bei der geladene Teilchen mit einem Wirkstoff auf ein Implantat aufgebracht bzw. eingebracht werden.
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Unter geladenen Teilchen sind im Sinne der vorliegenden Erfindung solche Teilchen zu verstehen, die eine Ladung aufweisen, welche es ermöglicht, dass der Stoff mit Hilfe eines elektromagnetischen Felds beschleunigt und bewegt werden kann. Beispielsweise ist ein Ion solch ein Teilchen.
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Das Aufbringen der geladenen Teilchen auf die Implantatoberfläche kann auch als Einbringen bezeichnet werden, wenn die geladenen Teilchen in eine poröse Implantatoberfläche eindringen. Auch hier handelt es sich um eine Beschichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung, da sie die poröse Oberfläche des Implantats an und unterhalb der Implantatoberfläche beschichtet.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Verfahren stehen sich zwei gegensätzlich gepolte Elektroden E1 und E2 gegenüber. Zwischen den Elektroden befindet sich ein Beschichtungsraum 40, in dem sich abgesehen von den elektrisch geladenen Teilchen T bevorzugt ein Fluid F befindet. Alternativ ist es auch möglich, anstatt eines Fluids einen Nebel, wie zum Beispiel einen Sprühnebel, zu verwenden, in dem sich die geladenen Teilchen T befinden oder der aus diesen geladenen Teilchen besteht.
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Die Verwendung eines Nebels hat den Vorteil, dass dieser auf einfache Weise gezielt in einem festgelegten Muster auf die Implantatoberfläche 3 aufgebracht werden kann. Hingegen erlaubt es die Flüssigkeit, auch Hinterschneidungen und Durchgänge der Implantatoberfläche 3 auf einfache und zuverlässige Weise zu beschichten. Zudem kann die Flüssigkeit bei der Iontophorese entstehende Wärme effizient abführen.
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Die Elektroden E1 und E2 sind außerhalb des Beschichtungsraums 40 mit einer Spannungsquelle 30 verbunden. Somit kann mithilfe der Spannungsquelle 30 durch Anlegen einer Beschleunigungsspannung bzw. einer Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden E1 und E2 ein elektrisches Feld E erzeugt werden, mit dem die Teilchen T beschleunigt werden. Dieser Vorgang wird in 1 durch an den Teilchen T befindliche Pfeile veranschaulicht.
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Die Beschleunigungsspannung zum Ausführen der umgekehrten Iontophorese beträgt zwischen 10 und 500 V. Bevorzugt werden Spannungen unter 200 V und noch bevorzugter unter 100 V verwendet.
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Die geladenen Teilchen T bewegen sich in dem erzeugten elektrischen Feld von der Elektrode E1 zu der Elektrode E2, wobei sie sich auf dem dazwischen befindlichen Implantat I ablagern und somit auf die Oberfläche 3 des Implantats I aufgebracht werden. Die Bewegungsrichtung der geladenen Teilchen T relativ zu dem elektrischen Feld E hängt davon ab, ob die Teilchen positiv oder negativ geladen sind, sodass die Elektroden E1, E2 für das Aufbringen der Beschichtung auf der Implantatoberfläche 3 entsprechend anzuordnen sind.
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Es ist möglich, mehrere oder unterschiedlich ausgeführte Elektrodenpaare zu verwenden. Damit kann die Feldstärke des elektromagnetischen Feldes E beeinflusst werden. Diese Beeinflussung resultiert insbesondere in einer unterschiedlichen Beschleunigung der Teilchen T. Mit anderen Worten hängt die Beschleunigung eines geladenen Teilchens T davon ab, zwischen welchem Elektrodenpaar sich dieses Teilchen T befindet. Auf diese Weise kann die Haftfähigkeit und/oder die Dicke der Beschichtung wunschgemäß beeinflusst werden.
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Die von der Spannungsquelle 30 erzeugte Spannung kann konstant oder zeitlich veränderlich vorgesehen sein. Sollen beispielsweise geladene Teilchen T in eine Implantatoberfläche 3 eines porösen Implantatbereichs 10 eindringen, so kann es von Vorteil sein, zunächst eine hohe Spannung anzulegen, die nach Beschichtung der porösen Hohlräume vermindert werden kann.
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Genauso kann es von Vorteil sein, die Spannung nach und nach zu erhöhen, um eine bessere Haftung der Beschichtung auf der Implantatoberfläche 3 des Implantats I zu erreichen.
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Weiterhin kann die Anwendungsdauer dem gewünschten Beschichtungsergebnis angepasst werden. So ist es möglich mit einer Beschichtungsdauer bzw. einem Anlegen der Beschleunigungsspannung über einen Zeitraum von 1 min bis zu 120 Minuten eine Eindringtiefe und/oder Beschichtungsdicke zu steuern.
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Das in 1 gezeigte Implantat I weist zum Beispiel einen porösen Oberflächenbereich 10 auf, dessen Porosität in das Material 2 des Implantat I hineinreicht, und zwar bevorzugt bis zu 1000 µm, noch mehr bevorzugt bis zu 500 µm und am bevorzugtesten bis zu 200 µm.
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Die Porosität solcher Oberflächen liegt bevorzugt bei 20–60%, und der Porendurchmesser beträgt in der Regel 35 bis 800 µm, bevorzugt 50 bis 400 µm, noch bevorzugter 150 bis 200 µm.
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Durch gezieltes Steuern der Verfahrensparameter des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, in vorgesehenen Bereichen der Implantatoberfläche 3, eine gezielte Oberflächenveränderung mittels der Iontophorese durchzuführen.
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Das zu beschichtende Implantat I befindet sich in dem Beschichtungsraum 40 und ist zwischen den sich gegenüberstehenden Elektroden E1 und E2 angeordnet. Es ist – wie in den 1 und 2 gezeigt – möglich, den Beschichtungsraum 40 in einen ersten Teilbereich 41 und einen zweiten Teilbereich 42 zu unterteilen. Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform sind die Teilbereiche 41, 42 durch eine Trennwand 44 getrennt, die zumindest für die geladenen Teilchen T undurchlässig ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen nur die für die Beschichtung vorgesehenen Abschnitte des Implantat I mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet werden. So befinden sich die geladenen Teilchen in 1 in dem Teilbereich 41, welcher der Implantatoberfläche 3 zugewandt ist.
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In diesem Zusammenhang ist es auch möglich, dass sich die Trennwand 44 abschnittsweise auf die Implantatoberfläche 3 erstreckt und dort als Maske wirkt, mit der eine gezielte Beschichtung festgelegter Bereiche der Implantatoberfläche 3 ermöglicht wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eine elektrisch leitfähige Fläche des Implantats wie oben beschrieben lediglich als Beschleunigungselektrode für die Iontophorese dienen, eine Elektrophorese hingegen verhindert werden soll.
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Die Teilchen T sind geladene Teilchen, damit beim Anlegen einer Spannung bei der Spannungsquelle 30 diese vom dadurch hervorgerufenen elektrischen Feld erfasst und in Richtung der Implantatoberfläche 3 des Implantats I beschleunigt werden.
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Dabei ist es möglich, dass der Wirkstoff selbst das geladene Teilchen T ausbildet. Weiterhin kann der Wirkstoff alternativ oder zusätzlich an ein geladenes Teilchen T, zum Beispiel ein Ion, gekoppelt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren auch mit Wirkstoffen zu ermöglichen, die nicht oder nur schwach geladen sind. Ist ein Wirkstoff nur schwach geladen, lässt sich somit der Beschichtungsvorgang durch eine Verbindung mit einem stärker geladenen Teilchen T beschleunigen.
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Selbstverständlich ist es möglich, auch Wirkstoffkombinationen für die Implantatbeschichtung zu verwenden.
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Zudem können die geladenen Teilchen T auch für zusätzliche Aufgaben im Rahmen des Beschichtungsvorgangs vorgesehen sein. So können sie die Haftfähigkeit der Beschichtung auf der Implantatoberfläche 3 verbessern.
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Genauso ist es möglich, dass durch geeignete Wahl der geladenen Teilchen T Beschichtungsdicken ausgeführt werden können, bei denen geladene Teilchen T nicht mehr direkt mit der Implantatoberfläche 3 des Implantat I in Kontakt stehen. Genauer gesagt, bilden die geladenen Teilchen T eine Beschichtung auf bereits aufgebrachten geladenen Teilchen T aus.
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Es ist auch denkbar, dass die geladenen Teilchen T als Wirkstoff einen hypoallergenen Stoff aufweisen, der durch Aufbringen auf die Oberfläche 3 des Implantats I verhindert, dass nach der Implantation in einem Körper eine allergische Reaktion durch das Material 2 des Implantats I ausgelöst wird.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die geladenen Teilchen als Wirkstoff Apatit, beispielweise Calciumphosphat oder Hydroxylapatit zur Forcierung der Anlagerung von Knochenvorläuferzellen wie Osteoblasten oder Osteozyten. Nach Implantation und Lösung von Apatit im Milieu erfolgt durch Ionenaustausch dann eine Wiederansiedlung von Apatitkristallen an der Implantatoberfläche zusammen mit Milieu-Proteinen.
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Die Implantatoberfläche 3 kann Metall aufweisen. In so einem Fall ist es möglich, die Implantatoberfläche als Elektrode zu verwenden. Es lassen sich somit die vorteilhaften Aspekte der Iontophorese und der Elektrophorese kombinieren.
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Wie in 2 gezeigt, kann unter einer nicht leitfähigen Implantatoberfläche 13, die zum Beispiel ein Polymer und/oder eine Keramik aufweist, ein elektrisch leitfähiger Implantatwerkstoff 15, wie zum Beispiel Metall bzw. eine Metalllegierung, vorgesehen sein. In so einer Ausführungsform ist es möglich, den leitfähigen Implantatwerkstoff 15 zumindest abschnittsweise als Elektrode E1 oder E2 zu verwenden.
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Eine solche Ausführung des Verfahrens ermöglicht eine besonders gezielte Iontophorese. Je nachdem ob und wie weit es den geladenen Teilchen möglich ist, in die Implantatoberfläche 3, zum Beispiel bei dem Oberflächenbereich 110, einzudringen, kann die Beschichtung mittels Iontophorese mit einer teilweisen Beschichtung mittels Elektrophorese kombiniert werden. Die Eindringtiefe kann zum Beispiel durch die Tiefe des porösen Flächenbereichs 110, wie oben beschrieben, vorgegeben sein.
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Zum Beispiel ist es möglich, einen Teil der Oberfläche 3, 13 des Implantat mit einer unter der Implantatoberfläche 3 befindlichen Elektrode E2 vorzusehen, während ein anderer Abschnitt der Implantatoberfläche mit einer direkt auf der Implantatoberfläche 3 befindlichen Elektrode E2 ausgeführt ist.
