DE10242075B4 - Bone-adhesive polyurethane polymer, process for its preparation and its uses - Google Patents

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Abstract

Verwendung wenigstens einer Polyisocyanatkomponente und wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur zur Herstellung eines Knochenklebstoffs auf Polyurethanbasis.use at least one polyisocyanate component and at least one polyester polyol component with triglyceride structure for making a bone adhesive based on polyurethane.

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes knochenadhäsives Polyurethanpolymer, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendungen.The The present invention relates to an improved bone-adhesive polyurethane polymer, Process for its preparation and its uses.

In den 50er Jahren wurden erste Arbeiten zur Verankerung von Kopfprothesen im Femur mit Hilfe von Knochenzementen begonnen (1). Seither finden überwiegend Knochenzemente auf Basis von Polymethylmethacrylat (PMMA) Verwendung. Heute werden Knochenzemente insbesondere bei Endoprothesenimplantationen, Hohlraumfüllungen und Verbundosteosynthesen eingesetzt (2). Eine häufige Anwendung von Knochenzementen liegt in der Verankerung von Hüftprothesen.In In the 1950s, work on the anchoring of head prostheses began started in the femur with the help of bone cements (1). Since then predominantly Bone cements based on polymethyl methacrylate (PMMA) use. Today, bone cements are used especially in endoprosthesis implants, cavity fillings and composite osteosynthesis used (2). Frequent use of bone cements lies in the anchoring of hip prostheses.

Der Einsatz herkömmlicher Knochenzemente ist, insbesondere bei Verbundosteosynthesen, aber auch bei operativen Behandlungen von Knochenfrakturen und mechanisch unstabilen Knochen, die bisher noch nicht oder noch nicht alleine mit Knochenzementen behandelt werden können, einigen Begrenzungen unterworfen. Die hohe Sprödigkeit der Zemente führt häufig zum Brechen der Verbindung unter Belastung. Schrumpfungen des Zements bei der Härtung können seinen Einsatz ebenso limitieren wie die Ausbildung von nekrotischem Gewebe bei einer exothermen Polymerisationsreaktion. PMMA-Zemente besitzen keine ausreichende Klebfestigkeit, um ihre alleinige Verwendung ohne Schrauben, Stifte, Drähte etc. zur ausreichend festen, insbesondere vom Patienten belastbaren, mechanischen Verbindung von Knochenfragmenten zu gestatten. Da PMMA-Zemente nicht vom Körper resorbierbar sind, kann eine aus PMMA-Zement bestehende Verbindung oder Klebefuge zwischen zwei Knochenfragmenten nicht von nachwachsendem Knochen ersetzt werden.Of the Use of conventional Bone cements, especially in composite osteosynthesis, but also in surgical treatments of bone fractures and mechanical unstable bones that are not yet or not yet alone can be treated with bone cements, subject to some limitations. The high brittleness the cements leads often to break the connection under load. Shrinkage of the cement during curing can limit his commitment as well as the training of necrotic Tissue in an exothermic polymerization reaction. PMMA cements do not have sufficient adhesive strength to their sole use without screws, pins, wires etc. to a sufficiently strong, in particular from the patient resilient, allow mechanical connection of bone fragments. Because PMMA cements not from the body can be resorbable, a compound consisting of PMMA cement or glued joint between two bone fragments not from regrowing Bones are replaced.

Außer PMMA-Zementen sind im Stand der Technik weitere Versuche zur Herstellung von Knochenklebstoffen mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen bekannt. Dabei wurden sowohl Polymere natürlichen Ursprungs wie Chitosan oder Kollagene, als auch synthetische Polymere, z.B. auf Epoxyd- oder Polyurethanbasis, untersucht. Der Einsatz von Kalziumphosphaten wurde untersucht, um dem Hydroxylapatit enthaltenden Knochen eine Aufbausubstanz zur Verfügung zu stellen. Jedoch stellt keine der Neuentwicklungen eine Alternative zu den PMMA-Zementen dar (2).Except for PMMA cements In the prior art further attempts for the production of bone adhesives known with different chemical compositions. there Both polymers were natural Of origin such as chitosan or collagens, as well as synthetic polymers, e.g. based on epoxy or polyurethane. The use of calcium phosphates was studied to contain the hydroxyapatite Bones provide a building substance. However none of the new developments is an alternative to the PMMA cements (2).

Aus der Druckschrift US 5,266,608 A sind biomedizinische adhäsive Zusammensetzungen für kalzifizierte Gewebe bekannt, die mittels Reaktionen von aliphatischen, alizyklischen oder aromatischen Diisocyanaten oder Triisocyanaten mit Polyalkylenetherglykolen oder Polyesterglykolen mit vorzugsweise 10 bis 80 C-Atomen, meist vorzugsweise von 25 bis 55 C-Atomen, Sorbitanmonolaurat, Polyoxyethylen(20)sorbitanmonopalmitat, Octylgallat, Glycolmonostearat, Hexylresorcinol, Sorbitanmonoestern von Fettsäuren und vor allem Polyoxyethylen(20)derivaten von Sorbitanmonoestern von Fettsäuren (TWEEN 20TM, Polyethoxysorbitanlaurat) hergestellt werden. Dabei ist einzig der Glykol(mono)ester Glykolmonostearat mit 20 C-Atomen genannt. Ausserdem ist aus US 5,266,608 ein Zusatz von Glycerinmonostearat zu der biomedizinischen adhäsiven Zusammensetzung bekannt. Zum Teil werden auch Kalziumphosphatsalze zur Verstärkung der Bindung eingesetzt. Die aus US 5,266,608 A bekannten, biomedizinischen adhäsiven Zusammensetzungen für kalzifizierte Gewebe weisen jedoch Nachteile auf, die ihren Einsatz bei der Behandlung von Knochenschäden begrenzen. Sie zeigen bei Zugfestigkeitsversuchen mit Klebungen von Knochenfragmenten nur unzureichende Zugfestigkeiten, und ihre Klebestabilität reicht nur für Klebungen von Knochen aus, die keinen Scherkräften ausgesetzt sind z.B. für Knochen derFrom the publication US 5,266,608 A are biomedical adhesive compositions for calcified tissue known by reactions of aliphatic, alicyclic or aromatic diisocyanates or triisocyanates with Polyalkylenetherglykolen or polyester glycols having preferably 10 to 80 carbon atoms, preferably preferably from 25 to 55 carbon atoms, sorbitan monolaurate, polyoxyethylene (20) sorbitan monopalmitate, octyl gallate, glycol monostearate, hexyl resorcinol, sorbitan monoesters of fatty acids, and especially polyoxyethylene (20) derivatives of sorbitan monoesters of fatty acids (TWEEN 20 , polyethoxysorbitan laurate). Only the glycol (mono) ester glycol monostearate with 20 carbon atoms is called. Furthermore, it is off US 5,266,608 an addition of glycerol monostearate to the biomedical adhesive composition is known. In part, calcium phosphate salts are also used to enhance bonding. From US 5,266,608 A However, known calcified tissue biomedical adhesive compositions have disadvantages that limit their use in the treatment of bone damage. They show in tensile tests with bonds of bone fragments only insufficient tensile strength, and their adhesive stability is sufficient only for bonding of bone, which are not exposed to shear forces, for example for bone

Schädeldecke. Außerdem weisen die aus US 5,266,608 A bekannten Klebstoffe nur eine langsame biologische Abbaubarkeit auf, die zu einer Verzögerung der Hei lung im Vergleich zu mechanisch, insbesondere mit Schrauben, versorgten Knochenbrüchen führt.Skull. In addition, the reject US 5,266,608 A known adhesives only a slow biodegradability, which leads to a delay of Hei ment compared to mechanically, in particular with screws, supplied fractures.

WO 00/43050 A1 beschreibt Zusammensetzungen aus Substrat/Klebstoffbestandteilen, die ein biokompatibles Substrat mit einem kovalent mit dem Substrat verbundenen medizinischen Klebstoffbestandteil umfassen, sowie damit verbundene Verfahren, um Substrate an native Gewebe oder andere Substrate zu befestigen.WHERE 00/43050 A1 describes compositions of substrate / adhesive components, which is a biocompatible substrate with a covalent to the substrate include associated medical adhesive component, as well as with it related methods to attach substrates to native tissues or others To attach substrates.

WO 94/09048 A1 beschreibt eine neue Klasse kreuzvernetzter, glasiger Polyurethane oder Polyurethannetzwerke zur biomedizinischen Verwendung, die aus niedermolekularen Polyolen in Abwesenheit eines Lösungsmittels hergestellt werden.WHERE 94/09048 A1 describes a new class cross-linked, glassy Polyurethanes or polyurethane networks for biomedical use, from low molecular weight polyols in the absence of a solvent getting produced.

In EP 0 988 851 A2 wird eine transparente Zahnzementzusammensetzung bereitgestellt, die mindestens ein multifunktionelles Oligomer oder Präpolymer als Bindemittel, mindestens einen fein aufgeteilten Füllstoff, und mindestens ein Startersystem für die Polymerisierung umfasst.In EP 0 988 851 A2 there is provided a transparent dental cement composition comprising at least one multifunctional oligomer or prepolymer as a binder, at least one finely divided filler, and at least one initiator system for the polymerization.

DE 4315173 A1 beschreibt reine Polyether- und Polyesterurethane basierend auf aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diisocyanaten, die ohne den Zusatz von Katalysatoren hergestellt werden, und die Verwendung dieser Polyurethankunststoffe für biomedizinische Anwendungen. DE 4315173 A1 describes pure polyether and polyester urethanes based on aliphatic and / or cycloaliphatic diisocyanates, which are prepared without the addition of catalysts, and the use of these polyurethane plastics for biomedical applications.

In DE 19539653 A1 wird ein Polyurethan-Reaktionsklebstoff, eine Haftvermittlerschicht basierend auf dem Polyurethan-Reaktionsklebstoff, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Haftvermittlerschicht bereitgestellt, das einen Verbund von Silicon und Kunststoff ermöglicht.In DE 19539653 A1 For example, there is provided a polyurethane reaction adhesive, a coupling agent layer based on the polyurethane reaction adhesive, and a method of making the adhesive layer that enables bonding of silicone and plastic.

US 5,266,608 A beschreibt polymere Klebstoffzusammensetzungen für biomedizinische Anwendungen, insbesondere zur Behandlung von Knochenbrüchen und zum Kleben von calcifizierten Körpergeweben, die aus einem Netzwerk aus der Reaktion eines Polyisocyanates der Erfindung mit einem Polyol der Erfindung erhalten werden. US 5,266,608 A describes polymeric adhesive compositions for biomedical applications, in particular for the treatment of fractures and adhesions of calcified body tissues obtained from a network of the reaction of a polyisocyanate of the invention with a polyol of the invention.

Wichtige Anforderungen an Knochenzemente sind insbesondere (1, 2):
Die Zemente sollen chemisch stabil und biologisch verträglich sein.
Important requirements for bone cements are in particular (1, 2):
The cements should be chemically stable and biocompatible.

Eine Kanzerogenität, Mutagenität oder Allergenität der Edukte, der Zemente und der Abbauprodukte soll ausgeschlossen sein.A carcinogenicity, mutagenicity or allergenicity educts, cements and decomposition products should be excluded be.

Die Viskosität und die Aushärtezeit der Zemente sollen, je nach Anwendung, variierbar sein.The viscosity and the curing time The cements should be variable, depending on the application.

Die Zemente sollen in ihrer Fähigkeit, Oberflächen von Knochenfragmente, insbesondere Bruchflächen, zu benetzen und bei der Aushärtung eine feste Verbindung mit dem Knochen einzugehen, nicht durch die Feuchtigkeit der Knochen beeinträchtigt sein, die sich in-situ in Kontakt mit Körperflüssigkeiten, insbesondere eines Operationsfeldes, befinden.The Cements should be in their ability surfaces of bone fragments, especially fractured surfaces, to wet and in the curing to make a firm connection with the bone, not by the Moisture of the bones impaired be in-situ in contact with body fluids, especially one Operating field, are located.

Die Zemente sollen in Gegenwart von Körperflüssigkeiten, insbesondere Blut, Lymphflüssigkeit oder Gewebsflüssigkeit, aushärten.The Cements in the presence of body fluids, especially blood, lymph or tissue fluid, Harden.

Die Zemente sollen unter Operationsbedingungen innerhalb weniger Minuten, weitgehend aushärten.The Cements should be treated under operating conditions within a few minutes, largely harden.

Eine exotherme Polymerisationsreaktion soll weitgehend vermieden werden.A exothermic polymerization reaction should be largely avoided.

Unter Zugabe von Röntgenkontrastmitteln oder Medikamenten sollen die Eigenschaften der Zemente erhalten bleiben.Under Addition of X-ray contrast media or drugs should get the properties of the cements stay.

Die mechanische Stabilität und die Elastizität der Zemente sollen so auf einander abgestimmt sein, dass die feste Verbindung unter Belastung weder bricht, noch einer dauerhaften mechanischen Verformung ausgesetzt ist.The mechanical stability and the elasticity Cements should be so coordinated, that firm Connection under load neither breaks nor permanent is subjected to mechanical deformation.

Die physikalischen Eigenschaften der Zemente sollen auch unter dem Einfluss von Körperflüssigkeiten erhalten bleiben.The physical properties of cements should also be under the influence of body fluids remain.

Die Zemente sollen resorbierbar und von nachwachsendem Knochen ersetzbar sein.The Cements should be absorbable and replaceable with renewable bone be.

Die Zemente sollen keimfrei und sterilisierbar, in der Handhabung einfach und in der Herstellung kostengünstig sein.The Cements should be germ-free and sterilizable, easy to handle and cost-effective to manufacture be.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen Merkmale der Unteransprüche 2 und 3. Einzelne Teilaufgaben der vorliegenden Erfindung werden mit den Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 4, 7, 22, 28 und 29 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung umfassen Merkmale der Unteransprüche 5, 6, 8-21 und 23-27.The Object of the present invention is achieved with the features of the independent claim 1 solved. Advantageous embodiments The invention comprises features of subclaims 2 and 3. Individual subtasks The present invention will be described with the features of the independent claims 4, 7, 22, 28 and 29 solved. Further advantageous embodiments The invention comprises features of subclaims 5, 6, 8-21 and 23-27.

Erfindungsgemäß werden aus der Vielzahl von Polyurethanpolymeren, die durch Polyadditionsreaktionen von Polyisocyanaten mit Di- oder höherfunktionellen Nukleophilen und durch den Einsatz niedermolekularer difunktioneller Kettenverlängerer bzw. höherfunktioneller Vernetzer in großer Strukturvielfalt erhältlich sind, Polyurethanpolymere mit erfindungsgemäßen Eigenschaften bereitgestellt, die in erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren mittels Reaktionen zwischen erfindungsgemäßen Edukten erhältlich sind. Die erfindungsgemäßen, verbesserten knochenadhäsiven Polyurethanpolymere sind durch Reaktionen zwischen wenigstens einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente und wenigstens einer erfindungsgemäßen Polyisocyanatkomponente erhältlich. Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere erfindungsgemäße Zusätze oder erfindungsgemäße Katalysatoren.According to the invention from the multitude of polyurethane polymers produced by polyaddition reactions of polyisocyanates with di- or higher functional nucleophiles and by the use of low molecular weight difunctional chain extender or higher functional Crosslinker in large Structural diversity are available, Polyurethane polymers provided with properties according to the invention, in the production process according to the invention are obtainable by reactions between educts according to the invention. The inventive, improved knochenadhäsiven Polyurethane polymers are characterized by reactions between at least one Polyesterpolyolkomponente invention and at least one polyisocyanate component of the invention available. In advantageous embodiments include the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention additives according to the invention or inventive catalysts.

In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung wenigstens einer Polyisocyanatkomponente und wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur zur Herstellung eines Knochenklebstoffs auf Polyurethanbasis, gemäß der Ansprüche. In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen Knochenklebstoff auf Polyurethanbasis mit wenigstens einer Polyisocyanatkomponente und wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur, die mittels eines Verfahrens gemäß der Ansprüche erhältlich ist.In In a first aspect, the present invention relates to the use at least one polyisocyanate component and at least one polyester polyol component with triglyceride structure for making a bone adhesive based on polyurethane, according to the claims. In In another aspect, the present invention relates to a bone adhesive polyurethane-based with at least one polyisocyanate component and at least one polyester polyol component having a triglyceride structure, which is obtainable by means of a method according to the claims.

Ein erfindungsgemäßes knochenadhäsives Polyurethanpolymer umfasst wenigstens eine erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur und wenigstens eine erfindungsgemäße Polyisocyanatkomponente. Bei vorteilhaften Ausführungsformen umfasst ein erfindungsgemäßes knochenadhäsives Polyurethanpolymer wenigstens eine erfindungsgemäße polymere Polysiocyanatkomponente. Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen umfasst ein erfindungsgemäßes knochenadhäsives Polyurethanpolymer wenigstens einen erfindungsgemäßen Zusatz, insbesondere einen erfindungsgemäßen Zusatz von Hexamethylendiisocyanat oder von phasenreinem β-Trikalziumphosphat. Bei noch weiteren vorteilhaften Ausführungsformen umfasst ein erfindungsgemäßes knochenadhäsives Polyurethanpo lymer wenigstens einen erfindungsgemäßen Katalysator, insbesondere einen Katalysator auf Stickstoffbasis.One Bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention comprises at least one polyester polyol component according to the invention with triglyceride structure and at least one polyisocyanate component according to the invention. In advantageous embodiments comprises a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention at least one inventive polymer Polysiocyanatkomponente. In further advantageous embodiments comprises a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention at least one additive according to the invention, in particular an additive according to the invention hexamethylene diisocyanate or phase-pure β-tricalcium phosphate. In still further advantageous embodiments, an inventive bone-adhesive polyurethane polymer comprises lymer at least one catalyst according to the invention, in particular a nitrogen-based catalyst.

Die erfindungsgemäßen Polyurethanpolymere zeichnen sich insbesondere durch einen vorbestimmten Kompromiss zwischen Festigkeit und Elastizität aus. Eine zu hohe Festigkeit führt zu spröden und somit brüchigen Kunststoffen, eine zu hohe Elastizität führt dagegen zu einer zu geringen Festigkeit. Die Festigkeit der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere wird insbesondere durch die erfindungsgemäßen Polyisocyanatkomponenten bestimmt. Dies gilt in besonderem Maße für die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten. Die Festigkeit der Polyurethanpolymere wird außerdem durch die erfindungsgemäßen Zusätze, insbesondere von Kalziumsalzen, insbesondere Hydroxylapatit oder phasenreinem β-Trikalziumphosphat, mitbestimmt. Die Elastizität der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere beruht insbesondere auf aliphatischen Ketten, die zum einen in der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente, zum anderen in dem erfindungsgemäßen Zusatz von aliphatischem Hexamethylendiisocyanat vorhanden sind.The polyurethane polymers according to the invention are characterized in particular by a predetermined compromise between strength and elasticity. Too high a strength leads to brittle and thus fragile Plastics, too high elasticity, however, leads to too low Strength. The strength of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention in particular by the polyisocyanate components according to the invention certainly. This applies in particular to the polymers according to the invention Polyisocyanate. The strength of the polyurethane polymers will also by the additives according to the invention, in particular of calcium salts, in particular hydroxyapatite or phase-pure β-tricalcium phosphate, influenced. The elasticity the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention is based in particular on aliphatic chains, which are used in the polyester polyol component according to the invention, on the other hand in the additive according to the invention of aliphatic hexamethylene diisocyanate are present.

Die erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten besitzen vorteilhafter Weise eine Triglyceridstruktur mit hydrolysierbaren Esterbindungen zwischen einem Glycerinbestandteil der Polyesterpolyolkomponente und einer, zwei oder vorzugsweise drei mit dem Glycerinbestandteil veresterten Fettsäureseitenketten. Vorteilhafter Weise trägt wenigstens eine Fettsäureseitenkette einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur wenigstens eine Hydroxylgruppe, die an einer Additionsreaktion mit einer Polyisocyanatkomponente teilnehmen kann. Vorteilhafter Weise trägt die Flexibilität der Hydroxylgruppen tragenden Fettsäureseitenketten der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten zu der Elastizität der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere bei.The Polyesterpolyolkomponenten invention advantageously have a triglyceride structure with hydrolysable Ester bonds between a glycerol component of the polyester polyol component and one, two or preferably three with the glycerol component esterified fatty acid side chains. Favorable Wears way at least one fatty acid side chain a polyester polyol component according to the invention with triglyceride structure at least one hydroxyl group attached to a Can participate in addition reaction with a polyisocyanate component. Advantageously wearing the flexibility the hydroxyl-bearing fatty acid side chains of the polyester polyol components according to the invention to the elasticity the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention at.

Die erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten besitzen vorteilhafterweise Estergruppierungen, die empfindlicher gegenüber einer Hydrolyse sind als die Ethergruppierungen der Polyetherpolyole der im Stand der Technik bekannten Knochenzemente auf Polyurethanbasis. Erfindungsgemäß verleiht die Polyesterpolyolkomponente dem knochenadhäsiven Polyurethanpolymer eine Empfindlichkeit gegenüber einer Hydrolyse und damit eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte biologische Abbaubarkeit. Die verbesserte biologische Abbaubarkeit fördert eine schnelle Heilung, bei der das Polyurethanpolymer abgebaut und durch körpereigenes Gewebe ersetzt werden kann. Auf Grund seiner Hydrolyseempfindlichkeit und biologischen Abbaubarkeit stellt das erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymer keine Barriere bei einem Zusammenwachsen von benachbarten Knochenfragmenten dar, sondern eine biologisch abbaubare und durch körpereigenes Gewebe ersetzbare feste Verbindung.The Polyesterpolyolkomponenten invention advantageously have ester groups that are more sensitive across from hydrolysis are as the ether moieties of the polyether polyols the known in the art bone cements based on polyurethane. In accordance with the invention the polyester polyol component is the bone adhesive polyurethane polymer Sensitivity to a hydrolysis and thus improved over the prior art biodegradability. The improved biodegradability promotes a quick cure in which the polyurethane polymer degrades and through the body's own Tissue can be replaced. Due to its sensitivity to hydrolysis and biodegradability provides the bone-adhesive polyurethane polymer of the present invention no barrier to coalescence of adjacent bone fragments but a biodegradable and by the body's own Tissue replaceable solid compound.

Im folgenden wird – ohne jegliche Beschränkung hinsichtlich des technischen Umfangs der Erfindung – die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die 1 bis 10 und die Tabellen 1 bis 15 Bezug genommen wird.In the following - without any limitation as to the technical scope of the invention - the invention will be described by means of embodiments, wherein the 1 to 10 and Tables 1 to 15 are referred to.

AbkürzungenAbbreviations

  • CERASORB®:CERASORB ® :
    phasenreines β-Trikalziumphosphatphase-pure β-tricalcium phosphate
    DABCO:DABCO:
    Diazabicyclo[2.2.2]octanDiazabicyclo [2.2.2] octane
    Desmophen 2200B®:Desmophen ® 2200B:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 5polyester polyol component according to the invention of the embodiment 5
    Desmophen 2400S®:Desmophen 2400S ® :
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 4polyester polyol component according to the invention of the embodiment 4
    DMAP:DMAP:
    4-Dimethylaminopyridin4-dimethylaminopyridine
    Elastoflex®:Elastoflex ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 8 polyester polyol component according to the invention of the embodiment 8th
    GPCS:GPCS:
    Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz, Glycerin-2-phosphat Kalziumsalz, Glycerin-3-phosphat Kalziumsalz oder ein Gemisch von wenigstens zweien dieser SalzeGlycerol-1-phosphate Calcium salt, glycerol-2-phosphate calcium salt, glycerol-3-phosphate Calcium salt or a mixture of at least two of these salts
    HDI:HDI:
    Hexamethylendiisocyanathexamethylene diisocyanate
    Lupranat M20W®:Lupranat® M20W ®:
    erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente des Ausführungsbeispiels 1inventive polymers Polyisocyanate component of the embodiment 1
    Lupranat M10R:Lupranat M10R:
    erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente des Ausführungsbeispiels 2inventive polymers Polyisocyanate component of the embodiment 2
    Lupranat M50®:Lupranat® M50 ®:
    erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente des Ausführungsbeispiels 3inventive polymers Polyisocyanate component of the embodiment 3
    Lupraphen 8004®:Lupraphen 8004 ® :
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 7polyester polyol component according to the invention of the embodiment 7
    Lupraphen VP9267®:Lupraphen VP9267 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 6polyester polyol component according to the invention of the embodiment 6
    MDI:MDI:
    4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat)4,4'-methylene-bis- (phenylisocyanate)
    Merginat LV8570®:Merginat® LV8570 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 3polyester polyol component according to the invention of the embodiment 3
    Merginat PV200®:Merginat® PV200 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 9polyester polyol component according to the invention of the embodiment 9
    Merginat PV204®:Merginat® PV204 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 10polyester polyol component according to the invention of the embodiment 10
    Merginat PV206®:Merginat® PV206 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 11polyester polyol component according to the invention of the embodiment 11
    Merginat PV235®: Merginat® PV235 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 2polyester polyol component according to the invention of the embodiment 2
    Merginat PV300®:Merginat® PV300 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 12polyester polyol component according to the invention of the embodiment 12
    Merginat VP8364®:Merginat® VP8364 ®:
    erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente des Ausführungsbeispiels 13polyester polyol component according to the invention of the embodiment 13
    PMMA:PMMA:
    Polymethylmethacrylat polymethylmethacrylate
    TDI:TDI:
    4,4-Toluylendiisocyanat4,4-tolylene diisocyanate
    TWEEN 20TM:TWEEN 20 TM :
    Polyoxyethylen(20)derivat von SorbitanlauratPolyoxyethylene (20) derivative of sorbitan laurate
    Voranatvoranat
    erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente des Ausführungsbeispiels 4inventive polymers Polyisocyanate component of the embodiment 4
    XDI:XDI:
    1,3-Bis(isocyanatomethyl)benzol1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene

Die Figuren zeigen:The Figures show:

1 eine allgemeine Strukturformel von erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten mit einer Triglyceridesterstruktur; 1 a general structural formula of polyester polyol components according to the invention having a triglyceride ester structure;

2 eine Strukturformel der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2; 2 a structural formula of the polyester polyol component 2 according to the invention;

3 die Strukturformel von 1,3-(Bis-(isocyanatomethyl))benzol (XDI); 3 the structural formula of 1,3- (bis (isocyanatomethyl)) benzene (XDI);

4 eine allgemeine Strukturformel der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten 1 und 2; 4 a general structural formula of the polymeric polyisocyanate components 1 and 2 according to the invention;

5 die Strukturformel von Terephthalsäure; 5 the structural formula of terephthalic acid;

6 die Strukturformel von Bisphenol A; 6 the structural formula of bisphenol A;

7 die Strukturformel von 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz; 7 the structural formula of 2-ethylhexanoic tin (II) salt;

8 die Strukturformel von 1,1,4,7,10,10-Hexamethylentriethylentetramin; 8th the structural formula of 1,1,4,7,10,10-hexamethylenetriethylenetetramine;

9 die Strukturformel von Diazabicyclo[2.2.2]octan (DABCO); 9 the structural formula of diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO);

10 die Strukturformel von 4-Dimethylaminopyridin (DMAP). 10 the structural formula of 4-dimethylaminopyridine (DMAP).

Im folgenden werden zunächst erfindungsgemäße Komponenten, Zusätze und Katalysatoren von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren beschrieben.in the following will be first components according to the invention, additions and catalysts of bone-adhesive polyurethane polymers of the invention described.

Ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente für die Herstellung eines erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers ist Rhizinusöl, dessen dominante Fettsäure, die Rizinolsäure (~ 85 %), neben einer Doppelbindung eine Hydroxylgruppe trägt, die an einer Additionsreaktion mit einer Isocyanatgruppe einer erfindungsgemäßen Polyisocyanatkomponente teilnehmen kann. Rhizinusöl weist aufgrund seiner Triglyceridstruktur vorteilhafterweise gute Benetzungseigenschaften auf, und ist wegen seiner Esterbindungen empfindlich gegenüber Hydrolysespaltungen und deshalb biologisch leicht abbaubar. Als natürliches Pflanzenöl ist es biologisch gut verträglich.One first embodiment a polyester polyol component according to the invention for the Preparation of a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention is castor oil, its dominant fatty acid, the ricinoleic acid (~ 85%), in addition to a double bond carries a hydroxyl group, the to an addition reaction with an isocyanate group of a polyisocyanate component of the invention can participate. castor oil due to its triglyceride structure advantageously has good Wetting properties, and is because of its ester bonds sensitive to Hydrolysespaltungen and therefore easily biodegradable. When natural vegetable oil it is biologically well tolerated.

Tabelle 1 (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)

Figure 00110001
Table 1 (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10)
Figure 00110001

Figure 00120001
Figure 00120001

In der Tabelle 1 sind weitere Ausführungsbeispiele 2 bis 7 von erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten eines erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers dargestellt. Die Ausführungsbeispiele 2 bis 7 der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten werden in der vorliegenden Anmeldung auch mit ihren eingangs genannten Abkürzungen bezeichnet.In Table 1 are further embodiments 2 to 7 of polyester polyol components according to the invention a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention shown. The embodiments 2 to 7 of the polyester polyol components according to the invention are in the present application also with their aforementioned Abbreviations designated.

Die Hydroxylzahl in der Tabelle 1 beschreibt den Anteil freier OH-Gruppen in der Polyesterpolyolkomponente. Sie berechnet sich nach Uhlig, S. 106 (15) wie folgt: OH-Zahl = 56000/Äquivalenzgewicht (Polyol); % [OH] = OH-Zahl/33.The hydroxyl number in Table 1 describes the proportion of free OH groups in the Polyesterpolyolkom component. It is calculated according to Uhlig, p. 106 (15) as follows: OH number = 56000 / equivalent weight (polyol); % [OH] = OH number / 33.

Die erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten 2 und 3 in Tabelle 1 sind von pflanzlichen Ölen abgeleitet und besitzen eine Triglyceridesterstruktur mit wenigstens einer aliphatischen Seitenkette, die wenigstens eine Hydroxylgruppe trägt. Aufgrund der Triglyceridstruktur besitzen sie vorteilhafterweise gute Benetzungseigenschaften. Als Derivate von Pflanzenölen besitzen sie eine gute biologische Verträglichkeit.The Polyesterpolyolkomponenten invention 2 and 3 in Table 1 are derived from vegetable oils and have a triglyceride ester structure with at least one aliphatic Side chain carrying at least one hydroxyl group. by virtue of the triglyceride structure they advantageously have good wetting properties. As derivatives of vegetable oils they have a good biocompatibility.

Das Verhältnis OHprimär : OHsekundär in Tabelle 1 dient der näheren Charakterisierung von erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten mit Triglyceridstruktur auf Pflanzenölbasis, insbesondere der Ausführungsbeispiele 2 und 3.The ratio OH primary : OH secondarily in Table 1 serves for the closer characterization of polyester polyol components according to the invention having a triglyceride structure based on vegetable oil, in particular of working examples 2 and 3.

Ein allgemeines Beispiel von vorteilhaften erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten mit einer Triglyceridesterstruktur ist in 1 gezeigt. Die darin gezeigte erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente oder ähnliche erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponenten, insbesondere der vorstehend genannten Ausführungsbeispiele 2 und 3, sind als chemische Verbindungen grundsätzlich im Stand der Technik bekannt und sind beispielsweise durch ein bekanntes Verfahren (3) erhältlich, bei dem in einem ersten Schritt Sauerstoff an Doppelbindungen in Fettsäuren eines ungesättigten Pflanzenöls angelagert wird, um ein epoxidiertes Öl zu erhalten. In einem zweiten Schritt wird der Sauerstoffring desepexdierten Öls durch wasserstoffaktive Verbindungen, wie beispielsweise Wasser, verschiedene Alkohole oder Säuren, geöffnet. Dabei entsteht jeweils eine OH-Gruppe mit dem eingeführten Rest in Nachbarstellung. Bei Verwendung geeigneter Alkohole können dabei weitere OH-Gruppen eingeführt werden.A general example of advantageous polyester polyol components of the invention having a triglyceride ester structure is disclosed in U.S. Pat 1 shown. The inventive polyester polyol component or similar polyester polyol components according to the invention, in particular the above-mentioned embodiments 2 and 3, are known in principle as chemical compounds in the prior art and are obtainable, for example, by a known process (3) in which, in a first step, oxygen is bonded to double bonds in fatty acids of an unsaturated vegetable oil to obtain an epoxidized oil. In a second step, the oxygen ring of the oil deepexdierten by hydrogen-active compounds, such as water, various alcohols or acids, opened. In each case, an OH group is formed with the introduced radical in neighboring position. If suitable alcohols are used, further OH groups can be introduced.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 besitzt die in 2 gezeigte verzweigte Struktur. Sie ist auf der Basis von Sojabohnenöl hergestellt, epoxidiert und mit Ethylenglycol verestert. Sie besitzt die in der Tabelle 1 genannten weiteren Eigenschaften. Ihre chemische Struktur ist zusätzlich mittels der angegebenen Kennzahlen CAS-Nr. und EINECS-Nr. identifizierbar. Sie ist unter der Bezeichnung Merginat PV235® von der Firma Hobum-Fettchemie und von der Firma Harburger Fettchemie Brinckman & Mergell GmbH, 21079 Hamburg, unter der Produktnummer 8106 und der Produktbeschreibung "verzweigtes oleochemisches Polyol" erhältlich.The polyester polyol component 2 according to the invention in Table 1 has the in 2 shown branched structure. It is based on soybean oil, epoxidized and esterified with ethylene glycol. It has the other properties mentioned in Table 1. Their chemical structure is additionally determined by means of the indicated key figures CAS no. and EINECS no. identifiable. It is under the name Merginat® PV235 ® from Hobum fat chemistry and by the company Harburg fat chemistry Brinckman & Mergell GmbH, 21079 Hamburg, under product number 8106 and the product description "branched oleochemical polyol" available.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 3 in Tabelle 1 ist auf der Basis von Sojabohnenöl hergestellt, epoxidiert und mit Fettsäuren aus pflanzlichen Ölen verestert. Sie besitzt eine. verzweigte Struktur und die in der Tabelle 1 genannten weiteren Eigenschaften. Ihre chemische Struktur ist zusätzlich mittels der angegebenen Kennzahl CAS-Nr. identifizierbar. Sie ist unter der Bezeichnung Merginat LV8570® von der Firma Hobum-Fettchemie und von der Firma Harburger Fettchemie Brinckman & Mergell GmbH, 21079 Hamburg, unter der Produktnummer LV 8570 und mit der Produktbeschreibung "verzweigtes oleochemisches Polyol" erhältlich.The polyester polyol component 3 according to the invention in Table 1 is produced on the basis of soybean oil, epoxidized and esterified with fatty acids from vegetable oils. She owns one. branched structure and the other properties mentioned in Table 1. Their chemical structure is additionally determined by means of the specified code CAS no. identifiable. It is under the name Merginat® LV8570 ® from Hobum fat chemistry and by the company Harburg fat chemistry Brinckman & Mergell GmbH, 21079 Hamburg, under the product number LV 8570 and with the product description "branched oleochemical polyol" available.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers besitzen die erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten eine Triglyceridstruktur, die der Polyesterpolyolkomponente als solcher und auch dem gesamten frisch gemischten, aber noch nicht ausgehärteten Polyurethanpolymer eine erfindungsgemäße gute Benetzungseigenschaft verleiht und die Ausbildung einer erfindungsgemäßen festen Verbindung zwischen dem Polyu rethanpolymer und dem Knochengewebe, Zahngewebe, Prothesenmetall oder Prothesenkunststoff fördert. Die aliphatischen Äste der Triglyceridstruktur besitzen Flexibilität und tragen zu der erfindungsgemäßen Elastizität des ausgehärteten erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers bei.at advantageous embodiments the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention own the polyester polyol components according to the invention a triglyceride structure, that of the polyester polyol component as such and also the whole freshly mixed, but not yet cured polyurethane polymer a good invention Wetting property confers and the formation of a solid according to the invention Connection between the polyurethane polymer and the bone tissue, Dental tissue, prosthetic metal or denture plastic promotes. The aliphatic branches the triglyceride structure have flexibility and contribute to the elasticity of the cured polyurethane polymer according to the invention at.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 4 in Tabelle 1 ist ein Polyester auf der Basis von Adipinsäure, Phthalsäure, Propylenglykol und Trimethylolpropan mit den in der Tabelle 1 genannten Eigenschaften. Sie ist unter der Bezeichnung Desmophen 2400 S® von der Firma Goldschmidt AG/Degussa, 45116 Essen, und von der Firma Rheinchemie erhältlich.The polyester polyol component 4 according to the invention in Table 1 is a polyester based on adipic acid, phthalic acid, propylene glycol and trimethylolpropane having the properties mentioned in Table 1. Under the name Desmophen 2400 S ® by Goldschmidt It is AG / Degussa, 45116 Essen, and available from Rhein Chemie.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 5 in Tabelle 1 ist ein teilverzweigter Polyester auf der Basis von Adipinsäure, Diethylenglykol und Trimethylolpropan mit den in der Tabelle 1 genannten Eigenschaften. Sie ist unter der Bezeichnung Desmophen 2200 B® von den Firma Goldschmidt AG/Degussa, 45116 Essen, und von der Firma Rheinchemie erhältlich.The polyesterpolyol component 5 according to the invention in Table 1 is a partially branched polyester based on adipic acid, diethylene glycol and trimethylolpropane having the properties mentioned in Table 1. It is available from Goldschmidt AG / Degussa, 45116 Essen, and from Rhein Chemie under the name Desmophen 2200 B ®.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 6 in Tabelle 1 ist ein höher funktionelles, aromatisches Polyesterpolyol mit den in der Tabelle 1 genannten Eigenschaften. Ihre in Tabelle 1 angegebenen Parameter können insbesondere mittels folgender Prüfverfahren ermittelt werden, die mittels Verweis in der vorliegenden Patentanmeldung integriert sind: Hydroxylzahl – DIN 53 240, Viskosität bei 75 °C – DIN 53 015, Wassergehalt – DIN 51 777, Säurezahl – DIN 53 402, Iodfarbzahl – DIN 6162. Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 6 ist unter der Bezeichnung Lupraphen VP 9267® von der Firma Elastogran GmbH der BASF-Gruppe und unter der gleichen Bezeichnung unter der Bestell-Nr. 00235013 von der BASF Schwarzheide GmbH erhältlich.The polyesterpolyol component 6 according to the invention in Table 1 is a higher functional, aromatic polyesterpolyol having the properties mentioned in Table 1. Their para. Specified in Table 1 meters can be determined in particular by means of the following test methods, which are incorporated by reference in the present patent application: hydroxyl number - DIN 53 240, viscosity at 75 ° C - DIN 53 015, water content - DIN 51 777, acid number - DIN 53 402, iodine color number - DIN 6162. the polyester polyol component 6 according to the invention is known as Lupraphen VP 9267 ® by the company Elastogran GmbH BASF group and under the same name under the order no. 00235013 available from BASF Schwarzheide GmbH.

Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 7 in Tabelle 1 ist ein verzweigtes Polyesterpolyol auf der Basis von aromatischen Dicarbonsäuren und aliphatischen Alkoholen mit den in der Tabelle 1 genannten Eigenschaften. Ihre in Tabelle 1 angegebenen Parameter können insbesondere mittels folgender Prüfverfahren ermittelt werden, die mittels Verweis in der vorliegenden Patentanmeldung integriert sind: Hydroxylzahl – DIN 53 240, Viskosität bei 75 °C – DIN 53 015, Wassergehalt – DIN 51 777, Säurezahl – DIN 53 402, Iodfarbzahl – DIN 6162, Alkaligehalt – titrimetrisch. Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 7 ist unter der Bezeichnung Lupraphen 8004® von der Firma Elastogran GmbH der BASF-Gruppe und unter der gleichen Bezeichnung unter der Bestell-Nr. 00235013 von der BASF Schwarzheide GmbH erhältlich.The polyester polyol component 7 according to the invention in Table 1 is a branched polyester polyol based on aromatic dicarboxylic acids and aliphatic alcohols having the properties given in Table 1. Their parameters given in Table 1 can be determined in particular by means of the following test methods, which are incorporated by reference in the present patent application: hydroxyl number - DIN 53 240, viscosity at 75 ° C - DIN 53 015, water content - DIN 51 777, acid number - DIN 53 402, iodine color number - DIN 6162, alkali content - titrimetric. The polyester polyol component according to the invention 7 is under the name Lupraphen 8004 ® by the company Elastogran GmbH BASF Group and under the same name under the order no. 00235013 available from BASF Schwarzheide GmbH.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel 8 einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente ist unter der Bezeichnung Elastoflex® von der BASF AG erhältlich.Another embodiment 8 a polyester polyol component according to the invention is available under the name Elastoflex® ® by BASF AG.

Weitere Ausführungsbeispiele 9 bis 12 von erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten mit Triglyceridstruktur auf Pflanzenölbasis sind unter den Handelsnamen Merginat PV 200®, Merginat PV 204®, Merginat PV 206® bzw. Merginat PV 300® von der Firma Harburger Fettchemie Brinckmann & Mergell GmbH erhältlich.Further embodiments 9 to 12 of the present invention polyester polyol with triglyceride vegetable oil based are under the trade names Merginat® PV 200 ®, Merginat® PV 204 ®, Merginat® PV 206 ® or Merginat® PV 300 ® by the company Harburg Fettchemie Brinckman & Mergell GmbH.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel 13 einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente mit verzweigter Struktur, die auf Basis von Fettsäuren synthetisiert ist, ist unter dem Handelsnamen Merginat VP 8364® von der Firma Harburger Fettchemie Brinckmann & Mergell GmbH erhältlich.Another embodiment 13 of a polyester polyol component according to the invention having a branched structure that is synthesized based on fatty acids, under the trade name Merginat® VP 8364 ® by the company Harburg fat chemistry Brinckmann & Mergell GmbH is available.

Weitere Eigenschaften der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten der Ausführungsbeispiele 10, 11 und 13 sind in der Tabelle 1 dargestellt.Further Properties of the polyester polyol components according to the invention the embodiments 10, 11 and 13 are shown in Table 1.

Weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponenten sind Polyesterpolyole auf der Basis von Poly-(Diethylenglycol-Glycerin-Adipinsäure), die der Fachmann leicht auffindet, um zu einem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer zu gelangen.Further embodiments of polyester polyol components according to the invention are polyester polyols based on poly (diethylene glycol-glycerol-adipic acid), the the person skilled in the art readily finds to become a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention to get.

Die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere umfassen zusätzlich zu der wenigstens einen erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente wenigstens eine Polyisocyanatkomponente.The bone-adhesive polyurethane polymers of the invention include in addition to the at least one polyester polyol component according to the invention at least one polyisocyanate component.

Erste Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere umfassen wenigstens eine Diisocyanatkomponente oder Triisocyanatkomponente, die erfindungsgemäß aus einer beliebigen, insbesondere einer im Stand der Technik bekannten, Diisocyanatkomponente oder Triisocyanatkomponente ausgewählt ist, insbesondere aus 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (MDI), 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI), 1,6-Diisocyanatohexan (Hexamethylendiisocyanat, HDI), 4,4'-Methylen(cyclohexylisocyanat), 1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol oder 1,3-(Bis-(isocyanatomethyl))benzol (XDI, 3).First exemplary embodiments of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention comprise at least one diisocyanate component or triisocyanate component which is selected according to the invention from any diisocyanate component or triisocyanate component known in the art, in particular from 4,4'-methylene-bis (phenyl isocyanate) (MDI) , 2,4-toluene diisocyanate (TDI), 1,6-diisocyanatohexane (hexamethylene diisocyanate, HDI), 4,4'-methylene (cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene or 1, 3- (bis (isocyanatomethyl)) benzene (XDI, 3 ).

Die vorstehend genannten Polyisocyanatkomponenten besitzen folgende weitere Merkmale:
2,4-Toluylendiisocyanat (TDI) – NCO-Gehalt 48,2 %, Dichte 1,23 g/ml;
1,6-Diisocyanatohexan (Hexamethylendiisocyanat, HDI) – NCO-Gehalt 49,9 %, Dichte 1,04 g/ml;
4,4'-Methylen(cyclohexylisocyanat) – NCO-Gehalt 32,0 %, Dichte 1,07 g/ml;
1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol – NCO-Gehalt 34,4 %, Dichte 1,06 g/ml;
1,3-(Bis-(isocyanatomethyl))benzol (XDI, 3) – NCO-Gehalt 44,6 %, Dichte 1,20 g/ml;
4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (MDI) – NCO-Gehalt 33,6 %.
The abovementioned polyisocyanate components have the following further characteristics:
2,4-tolylene diisocyanate (TDI) - NCO content 48.2%, density 1.23 g / ml;
1,6-diisocyanatohexane (hexamethylene diisocyanate, HDI) - NCO content 49.9%, density 1.04 g / ml;
4,4'-methylene (cyclohexyl isocyanate) - NCO content 32.0%, density 1.07 g / ml;
1,3-bis- (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene - NCO content 34.4%, density 1.06 g / ml;
1,3- (bis (isocyanatomethyl)) benzene (XDI, 3 ) - NCO content 44.6%, density 1.20 g / ml;
4,4'-methylene-bis (phenyl isocyanate) (MDI) - NCO content 33.6%.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere umfassen wenigstens eine erfindungsgemäße (vorpolymerisierte) polymere Polyisocyanatkomponente, die einen vorbestimmten Polymerisationsgrad aufweist. Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere umfassen wenigstens eine erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente und zusätzlich wenigstens ein monomeres Diisocyanat oder Triisocyanat als Polyisocyanatkomponente oder Zusatz.advantageous embodiments of the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention at least one inventive (prepolymerized) polymeric polyisocyanate component having a predetermined degree of polymerization having. Further advantageous embodiments of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention comprise at least one polymeric polyisocyanate component according to the invention and additionally at least one monomeric diisocyanate or triisocyanate as the polyisocyanate component or supplement.

Tabelle 2 (11.1, 11.2, 12, 13, 14)

Figure 00180001
Table 2 (11.1, 11.2, 12, 13, 14)
Figure 00180001

In der Tabelle 2 sind Ausführungsbeispiele 1 bis 4 von erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten für ein erfindungsgemäßes knochenadhäsives Polyurethanpolymer dargestellt. Die Ausführungsbeispiele 1 bis 4 der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten werden in der vorliegenden Anmeldung auch mit ihren eingangs genannten Abkürzungen bezeichnet. Die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten 1 bis 4 sind vorpolymerisierte polymere Polyisocyanate auf der Basis von 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (MDI) mit einer in 4 gezeigten allgemeinen Struktur.Table 2 shows exemplary embodiments 1 to 4 of polymeric polyisocyanate components according to the invention for a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention. The embodiments 1 to 4 of the polymeric polyisocyanate components according to the invention are also referred to in the present application with their abovementioned abbreviations. The polymeric polyisocyanate components 1 to 4 according to the invention are prepolymerized polymeric polyisocyanates based on 4,4'-methylene-bis- (phenyl isocyanate) (MDI) with an in 4 shown general structure.

Die in Tabelle 2 angegebene Isocyanatzahl NCO-Gehalt gibt den Anteil freier Isocyanatgruppen in dem Polyisocyanat an. Sie berechnet sich nach Uhlig, S. 106 (15) wie folgt: % [NCO] = 4200/Äquivalenzgewicht (Isocyanat).The in Table 2 isocyanate NCO content is the proportion free isocyanate groups in the polyisocyanate. It is calculated according to Uhlig, p. 106 (15) as follows:% [NCO] = 4200 / equivalent weight (Isocyanate).

Die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2 weist vorzugsweise eine mittlere Funktionalität und eine hohe Reaktivität auf. Sie besitzt die in der Tabelle 2 genannten weiteren Eigenschaften, insbesondere die in der Zeile "4,4' MDI Isomere" angegebene mittlere Anzahl von 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (MDI)-Einheiten. Sie ist unter der Bezeichnung Lupranat M 20 W® als Produkt 52519646 von der Firma BASF Antwerpen N.V., B-2040 Antwerpen 4, unter der Bestellnummer 00244129/01 und der Identifikation UUH936 DNH816, erhältlich.The polymeric polyisocyanate component 1 according to the invention in Table 2 preferably has an average functionality and a high reactivity. It has the further properties mentioned in Table 2, in particular the average number of 4,4'-methylene-bis (phenyl isocyanate) (MDI) units given in the line "4,4 'MDI isomers". Under the name Lupranat® M 20 W ® it is as a product 52,519,646 by BASF Antwerpen NV, B-2040 Antwerp 4, under the order number and the identification 00244129/01 UUH936 DNH816 available.

Die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 2 in Tabelle 2 weist vorzugsweise eine niedrige Funktionalität und eine vergleichsweise höhere Reaktivität auf. Sie besitzt die in der Tabelle 2 genannten weiteren Eigenschaften. Außerdem reagiert die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 2 mit Wasser an der Grenzfläche langsam unter Freisetzung von CO2 zu unlöslichem, hochschmelzendem Polyharnstoff. Ihre chemische Struktur ist zusätzlich mittels der angegebenen Kennzahl CAS-Nr. identifizierbar. Sie ist unter der Bezeichnung Lupranat M 10 R® als Produkt 08051415 von der Firma BASF Antwerpen N.V., B-2040 Antwerpen 4, erhältlich.The polymeric polyisocyanate component 2 according to the invention in Table 2 preferably has a low functionality and a comparatively higher reactivity. It has the other properties mentioned in Table 2. In addition, the polymeric polyisocyanate component 2 according to the invention reacts with water at the interface slowly with release of CO 2 to insoluble, high-melting polyurea. Their chemical structure is additionally determined by means of the specified code CAS no. identifiable. Under the name Lupranat® M 10 R ® It is available from BASF Antwerpen NV, B-2040 Antwerp 4, as a product 08,051,415th

Die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 3 in Tabelle 2 weist vorzugsweise eine hohe Funktionalität und eine hohe Reaktivität auf. Sie besitzt die in der Tabelle 2 genannten weiteren Eigenschaften. Außerdem reagiert die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 3 mit Wasser an der Grenzfläche langsam unter Freisetzung von CO2 zu unlöslichem, hochschmelzendem Polyharnstoff. Ihre chemische Struktur ist zusätzlich mittels der angegebenen Kennzahl CAS-Nr. identifizierbar. Sie ist unter der Bezeichnung Lupranat M 50® als Produkt 08050971 von der Firma BASF Antwerpen N.V., B-2040 Antwerpen 4, erhältlich.The polymeric polyisocyanate component 3 in Table 2 according to the invention preferably has a high functionality and a high reactivity. It has the other properties mentioned in Table 2. In addition, the polymeric polyisocyanate component 3 of the present invention reacts slowly with water at the interface to release insoluble, high melting polyurea to release CO 2 . Their chemical structure is additionally determined by means of the specified code CAS no. identifiable. Under the name M Lupranat® she's 50 ® as a product 08,050,971 by BASF Antwerpen NV, B-2040 Antwerp 4, available.

Die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten 1 bis 3 in Tabelle 2 zeichnen sich bezüglich ihrer Funktionalität und Reaktivität durch einen breiten Eigenschaftsbereich aus und ermöglichen vorteilhafterweise die Herstellung einer Vielzahl von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren mit ausgewählten Eigenschaften.The inventive polymer Polyisocyanate components 1 to 3 in Table 2 are characterized with respect to their functionality and reactivity through a wide range of properties and allow Advantageously, the production of a plurality of bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention with selected ones Properties.

Die erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 4 in Tabelle 2 besitzt insbesondere die in der Tabelle 2 genannten Eigenschaften. Sie ist unter der Bezeichnung Voranat von der Firma Brenntag erhältlich.The inventive polymers Polyisocyanate component 4 in Table 2 has in particular the in Table 2 mentioned properties. It is under the name Voranat available from Brenntag.

Weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten sind vorpolymerisierte polymere Polyisocyanate auf der Basis von wenigstens einem monomeren Diisocyanat oder Triisocyanat, das erfindungsgemäß aus einem beliebigen, insbesondere einem im Stand der Technik bekannten, monomeren Diisocyanat oder Triisocyanat ausgewählt ist, insbesondere vorpolymerisierte polymere Polyisocyanate auf der Basis von 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat) (MDI), 2,4-Toluylendiisocyanat (TDI), 1,6-Diisocyanatohexan (Hexamethylendiisocyanat, HDI), 4,4'-Methylen(cyclohexylisocyanat), 1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol oder 1,3-(Bis-(isocyanatomethyl))benzol (XDI).Further embodiments of polymeric according to the invention Polyisocyanate components are prepolymerized polymeric polyisocyanates based on at least one monomeric diisocyanate or triisocyanate, the invention of a any, in particular one known in the art, monomeric Diisocyanate or triisocyanate is selected, in particular prepolymerized polymeric polyisocyanates based on 4,4'-methylene-bis (phenyl isocyanate) (MDI), 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 1,6-diisocyanatohexane (hexamethylene diisocyanate, HDI), 4,4'-methylene (cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene or 1,3- (bis (isocyanatomethyl)) benzene (XDI).

Erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponenten können vom Fachmann mittels Präpolymerisation, insbesondere mittels bekannter Verfahren aus bekannten Edukten, hergestellt werden.Inventive polymers Polyisocyanate components can by a person skilled in the art by means of prepolymerization, in particular by known methods from known educts, getting produced.

Die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten weisen vorteilhafterweise einen geringeren Dampfdruck und eine geringere Toxizität auf als die nicht vorpolymerisierten Diiso- oder Triisocyanate der bekannten Knochenzemente auf Polyurethanbasis. Die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten tragen deshalb zu einer geringeren Toxizität und einer besseren biologischen Verträglichkeit der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere im Vergleich zu bekannten Knochenzementen auf Polyurethanbasis bei.The inventive polymer Polyisocyanate components advantageously have a lower one Vapor pressure and lower toxicity than the non-prepolymerized Diiso- or triisocyanates of the known polyurethane-based bone cements. The polymers of the invention Polyisocyanate components therefore contribute to a lower toxicity and a better biocompatibility the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention in comparison with known polyurethane-based bone cements.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten liegen Isocyanatgruppen durch wenigstens eine aliphatische Gruppierung vom Aromaten getrennt vor. Insbesondere sind dies erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponenten auf der Basis von 1,3-Bis(isocyanatomethyl)benzol (XDI) (3) und Terephthalsäure (5) oder Bisphenol A (6). Bei erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren wird dadurch ein Abbau zu toxischen aromatischen Diaminen vorteilhafterweise unmöglich.In further advantageous embodiments of the polymeric polyisocyanate components according to the invention, isocyanate groups are present separated from the aromatic by at least one aliphatic grouping. In particular, these are polymeric polyisocyanate components based on 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene (XDI) ( 3 ) and terephthalic acid ( 5 ) or bisphenol A ( 6 ). With bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention, degradation to toxic aromatic diamines is thereby advantageously impossible.

Noch weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren enthalten wenigstens eine erfindungsgemäße vorpolymerisierte polymere Polyisocyanatkomponente auf der Basis von wenigstens einem Isocyanatbestandteil 1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)benzol und wenigstens einem Bestandteil Terephthalsäure oder Bisphenol A, die der Fachmann mittels, insbesondere im Stand der Technik, bekannter Verfahren herstellt.Yet further advantageous embodiments of bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention contain at least one prepolymerized polymer according to the invention Polyisocyanate component based on at least one isocyanate component 1,3-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene or 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene and at least one component terephthalic acid or bisphenol A, which is the Expert by means of, in particular in the prior art, known method manufactures.

Noch weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren enthalten wenigstens ein erfindungsgemäßes Gemisch von wenigstens Terephthalsäure (5) und XDI (3) oder von entsprechenden Verbindungen, die erfindungsgemäß eine Vermeidung der Bildung aromatischer Diamine ermöglichen.Yet further advantageous embodiments of bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention comprise at least one mixture according to the invention of at least terephthalic acid ( 5 ) and XDI ( 3 ) or of corresponding compounds which according to the invention make it possible to avoid the formation of aromatic diamines.

Erfindungsgemäß wird der Grad der Vernetzung der Polyurethanpolymere insbesondere durch die Auswahl von erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten beeinflusst. Der Grad der Vernetzung beeinflusst wiederum die Festigkeit der erfindungsgemäßen Polyurethanpolymere. Die Festigkeit der erfindungsgemäßen Polyurethanpolymere kann folglich insbesondere durch die Auswahl der polymeren Polyisocyanatkomponenten vorbestimmt werden.According to the invention, the degree of crosslinking of the polyurethane polymers is influenced in particular by the selection of polymeric polyisocyanate components according to the invention. The degree of vernet in turn affects the strength of the polyurethane polymers of the invention. The strength of the polyurethane polymers according to the invention can therefore be predetermined in particular by the selection of the polymeric polyisocyanate components.

Die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere können wenigstens einen Zusatz von monomerem aliphatischem Diisocyanat oder Triisocyanat enthalten. Dabei trägt die Elastizität der aliphatischen Ketten zu der Elastizität des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers bei. Die Elastizität des Polyurethanpolymers wird erfindungsgemäß durch die Auswahl der Art und der Menge eines zugesetzten aliphatischen Diisocyanats oder Triisocyanats beeinflusst. Bei vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers wird eine vorbestimmte Menge von Hexamethylendiisocyanat (HDI) zugesetzt.The bone-adhesive polyurethane polymers of the invention can at least one addition of monomeric aliphatic diisocyanate or triisocyanate. The elasticity of the aliphatic contributes Chains to the elasticity the polyurethane polymer according to the invention at. The elasticity of the polyurethane polymer according to the invention by selecting the type and the amount of an added aliphatic diisocyanate or Triisocyanate influenced. In advantageous embodiments the polyurethane polymer according to the invention a predetermined amount of hexamethylene diisocyanate (HDI) is added.

Die Festigkeit des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers kann insbesondere durch Zusätze weiterer Zusatzstoffe, insbesondere von aliphatischen Diaminen, aliphatischen Diolen oder Aminosäuren beeinflußt, insbesondere erhöht, werden. Beispiele von erfindungsgemäßen Zusätzen aliphatischer Diole sind insbesondere Zusätze von 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol oder 1,8-Octandiol. Beispiele von erfindungsgemäßen Zusätzen von aliphatischen Diaminen sind insbesondere Zusätze von 1,6-Diaminohexan oder 1,8-Diaminooctan. Beispiele von weiteren erfindungsgemäßen Zusätzen sind Zusätze von insbesondere Glycolsäure oder Polyethylenimin.The Strength of the polyurethane polymer of the invention especially by additives other additives, in particular aliphatic diamines, aliphatic diols or amino acids affected especially increased, become. Examples of additives according to the invention of aliphatic diols are in particular additives of 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol or 1,8-octanediol. Examples of additives of the invention Aliphatic diamines are in particular additions of 1,6-diaminohexane or 1,8-diaminooctane. Examples of further additives according to the invention are additives of especially glycolic acid or polyethyleneimine.

Weitere vorteilhafte Zusätze ermöglichen Wechselwirkungen des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers mit dem Knochen und seinem umgebenden Gewebe und erhöhen somit die Verträglichkeit und die Resorbierbarkeit des Polyurethanpolymers und unterstützen das Knochenwachstum und die Heilung. Beispiele von Zusätzen, die mit dem Knochen oder seinem umgebenden Gewebe wechselwirken, sind Zusätze von Proteinen, insbesondere von Kasein oder Gelatine, von Proteinabbauprodukten, insbesondere von Kaseinabbauprodukten oder Kollagenabbauprodukten oder davon abgeleiteten Peptiden, jeder Aminosäure, insbesondere Leucin, Serin, Lysin, Glycin, Alanin, Asparagin und Asparaginsäure, von Kohlenhydraten, insbesondere von Polysacchariden, insbesondere von Dextran, Stärkeabbauprodukten, Glucose oder Glycerin.Further beneficial additives enable Interactions of the polyurethane polymer according to the invention with the bone and its surrounding tissue and thus increase the compatibility and the absorbability of the polyurethane polymer and support that Bone growth and healing. Examples of additives that interact with the bone or its surrounding tissue additions proteins, in particular casein or gelatine, protein degradation products, in particular casein degradation products or collagen degradation products or peptides derived therefrom, any amino acid, in particular leucine, serine, Lysine, glycine, alanine, asparagine and aspartic acid, of carbohydrates, in particular of polysaccharides, in particular of dextran, starch degradation products, Glucose or glycerin.

Zusätze von Kalziumphosphatsalzen erhöhen erfindungsgemäß die Festigkeit des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers und beeinflussen erfindungsgemäß Wechselwirkungen des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers mit Knochen- oder Zahngewebe in günstiger Weise. Das erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymer kann Zusätze von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz, Glycerin-2-Phosphat Kalziumsalz, Glycerin-3-Phosphat Kalziumsalz oder ein Gemisch davon, Trikalziumphosphat, insbesondere phasenreines β-Trikalziumphosphat, Hydroxylapatit, wenigstens ein Kalziumsalz einer Phosphoglycerinsäure, wenigstens ein Kalziumsalz von Glucose-1-Phosphat oder Glucose-6-Phosphat oder wenigstens ein anderes Kalziumsalz oder Salz einer Phosphorsäure enthalten.Additions from Increase calcium phosphate salts According to the invention, the strength the polyurethane polymer according to the invention and influence interactions according to the invention the polyurethane polymer according to the invention with bone or Tooth tissue in more favorable Wise. The bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention can additives of glycerol-1-phosphate calcium salt, glycerol-2-phosphate calcium salt, Glycerol-3-phosphate calcium salt or a mixture thereof, tricalcium phosphate, in particular phase-pure β-tricalcium phosphate, Hydroxyapatite, at least one calcium salt of a phosphoglyceric acid, at least a calcium salt of glucose-1-phosphate or glucose-6-phosphate or contain at least one other calcium salt or salt of a phosphoric acid.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung enthält das Polyurethanpolymer einene Zusatz von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz, Glycerin-2-Phosphat Kalziumsalz, Glycerin-3-Phosphat Kalziumsalz oder einem Gemisch davon, insbesondere von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz. Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung enthält das Polyurethanpolymer einene Zusatz von Trikalziumphosphat, insbesondere von phasenreinem β-Trikalziumphosphat. Ein Zusatz von einem der vorstehenden Salze, insbesondere von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz oder von phasenreinem β-Trikalziumphosphat zu dem erfindungsgemäßen Polyurethanpolymeren führt zu einer Erhöhung der Zugfestigkeit von Klebeverbindungen zwischen Knochenfragmenten.at advantageous embodiments of the invention the polyurethane polymer contains an addition of glycerol-1-phosphate calcium salt, Glycerol-2-phosphate calcium salt, glycerol-3-phosphate calcium salt or a mixture thereof, in particular glycerol-1-phosphate calcium salt. In further advantageous embodiments of the invention the polyurethane polymer is an addition of tricalcium phosphate, in particular of phase pure β-tricalcium phosphate. An addition of any of the foregoing salts, in particular glycerol-1-phosphate calcium salt or of phase-pure β-tricalcium phosphate to the polyurethane polymer according to the invention leads to an increase the tensile strength of adhesive bonds between bone fragments.

Erfindungsgemäß führt ein Zusatz eines Granulats von phasenreinem β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von ca. mindestens 150 μm bis zu einer Granulatgröße von mehreren 100 μm, insbesondere von in etwa 500 μm, zu einer stärkeren Erhöhung der Zugfestigkeit des knochenadhäsiven Polyurethanpolymers als ein Zusatz von phasenreinem β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von höchstens 150 μm. Offenbar beeinflussen die strukturellen Eigenschaften des zugesetzten β-Trikalziumphosphat-Granulats die mechanische Festigkeit des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers.According to the invention introduces Addition of a granulate of phase-pure β-tricalcium phosphate with a granule size of approx. at least 150 μm up to a granule size of several 100 μm, in particular of about 500 μm, to a stronger one increase the tensile strength of the bone adhesive Polyurethane polymer as an additive of phase pure β-tricalcium phosphate with a granule size of at most 150 μm. apparently affect the structural properties of the added β-tricalcium phosphate granules the mechanical strength of the polyurethane polymer according to the invention.

Der erfindungsgemäße Zusatz des β-Trikalziumphosphat-Granulats erleichtert außerdem in vorteilhafter Weise das Einwachsen von neuem Knochengewebe in Poren des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers bei der Heilung und dem Zusammenwachsen von Knochenfragmenten oder Knochenfragmenten und Prothesen, die mit dem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer fest miteinander verbunden werden.Of the Addition according to the invention β-tricalcium phosphate granules also facilitates advantageously the ingrowth of new bone tissue into Pores of the polyurethane polymer of the invention in the healing and coalescence of bone fragments or Bone fragments and prostheses with the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention be firmly connected with each other.

Erfindungsgemäß wird bei der Auswahl eines Zusatzes zu dem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer insbesondere die Funktionalität des Zusatzstoffes berücksichtigt. Mögliche Zusatzstoffe besitzen insbesondere folgende Funktionalitäten: GPCS, Glycerinphosphat Kalzium (II)-Salz: 2; 1,3-Butandiol: 2; 1,4-Butandiol: 2; 1,6-Hexandiol: 2; 1,8-Octandiol: 2; Terephtalsäure: 2; Bisphenol A: 2; 1,6-Diaminohexan: 2; 1,8-Diaminooctan: 2; Glycolsäure: 2; Leucin: 2; Serin: 3; Lysin: 3; Glycin: 2; Alanin: 2; Asparagin: 3; Asparaginsäure: 3; Glycerin: 3; Stärkeabbauprodukte (z.B. "AgenaMalt 20223®" oder "AgenaMalt 20226®" der Firma Agrana GmbH): hoch; Stärke, wasserlöslich oder wasserunlöslich (Firma Sigma): hoch; Gelatine: hoch; 2,4-Diaminotoluol: 2; Polyethylenimin: hochfunktionell; Glucose: 5; Dextran: hoch. According to the invention is in the selection of an additive to the invention bone adhäsi The polyurethane polymer, in particular, takes into account the functionality of the additive. Possible additives have in particular the following functionalities: GPCS, glycerol phosphate calcium (II) salt: 2; 1,3-butanediol: 2; 1,4-butanediol: 2; 1,6-hexanediol: 2; 1,8-octanediol: 2; Terephthalic acid: 2; Bisphenol A: 2; 1,6-diaminohexane: 2; 1,8-diaminooctane: 2; Glycolic acid: 2; Leucine: 2; Serine: 3; Lysine: 3; Glycine: 2; Alanine: 2; Asparagine: 3; Aspartic acid: 3; Glycerol: 3; Starch degradation products (eg "AgenaMalt 20223 ®" or "AgenaMalt 20226 ®" by the company Agrana GmbH): high; Starch, water-soluble or water-insoluble (Sigma): high; Gelatin: high; 2,4-diaminotoluene: 2; Polyethyleneimine: highly functional; Glucose: 5; Dextran: high.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers umfassen wenigstens einen Zusatz eines Katalysators für eine Beschleunigung des Abbindens und der Verfestigung, insbesondere 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz (7). Ein geeigneter Katalysator ist erfindungsgemäß ein, insbesondere ein im Stand der Technik bekannter, Katalysator für Polyurethanpolymere, insbesondere Natrium-Trichlorphenat, Natrium-Tetrachlorphenat, Natrium-Pentachlorphenat, Eisen-II-ethylhexanoat, Eisenacetylacetonat, Dibutylzinn-di-2-ethylhexanoat, Zinn-II-ethylhexanoat, Kobalt-II-ethylhexanoat. Der Fachmann wählt vorteilhafterweise einen Katalysator aus, der eine vorbestimmte Abbinde- und Verfestigungszeit des erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers ermöglicht.Advantageous embodiments of the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention comprise at least one addition of a catalyst for accelerating the setting and solidification, in particular 2-ethylhexanoic acid stannous salt (US Pat. 7 ). A suitable catalyst according to the invention is, in particular, a catalyst known in the art for polyurethane polymers, in particular sodium trichlorophenate, sodium tetrachlorophenate, sodium pentachlorophenate, iron (II) ethylhexanoate, iron acetylacetonate, dibutyltin di-2-ethylhexanoate, tin II-ethylhexanoate, cobalt-II-ethylhexanoate. The person skilled in the art advantageously selects a catalyst which allows a predetermined setting and solidification time of the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention.

Bei vorteilhaften Ausführungsformen der Erfindung umfassen die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere wenigstens einen erfindungsgemäßen stickstoffhaltigen Katalysator. Ein erfindungsgemäßer stickstoffhaltiger Katalysator für das knochenadhäsive Polyurethanpolymer ist insbesondere 1,1,4,7,10,10-Hexamethylentriethylentetramin (8), Diazabicyclo[2.2.2]octan (DABCO, 9) oder 4-Dimethylaminopyridin (DMAP, 10). DABCO und DMAP werden erfindungsgemäß insbesondere als 33 %ige Lösung in Ethylenglycol eingesetzt.In advantageous embodiments of the invention, the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention comprise at least one nitrogen-containing catalyst according to the invention. A nitrogen-containing catalyst for the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention is, in particular, 1,1,4,7,10,10-hexamethylenetriethylenetetramine (US Pat. 8th ), Diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO, 9 ) or 4-dimethylaminopyridine (DMAP, 10 ). DABCO and DMAP are used according to the invention in particular as a 33% solution in ethylene glycol.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymer anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die die vorliegende Erfindung jedoch in keiner Weise in ihrem technischen Umfang beschränken sollen.in the The following is the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention based on embodiments However, the present invention in no way described limited in their technical scope.

Bei der Entwicklung des erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers wurden zur Bestimmung der Klebefestigkeit Zugversuche zunächst mit Klebungen von Holzscheiben und nachfolgend mit Klebungen an der Corticalis durchgeführt.at the development of the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention tensile tests were initially carried out to determine the adhesive strength Bonding of wooden discs and subsequently with gluing to the Corticalis performed.

Bei den Versuchen mit Holzscheiben wurden runde Holzscheiben mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Höhe von 10 mm verwendet. Die Holzscheiben wurden vor der Klebung über Nacht gewässert, um das feuchte Körpermilieu zu simulieren. Nach der Klebung wurden die Holzscheiben bei 37 °C in wässrigem Milieu aufbewahrt und nach einem Zeitraum von 14 bis 22 Stunden optisch begutachtet.at The experiments with wooden discs were round wooden discs with a Diameter of 20 mm and a height of 10 mm used. The Wood discs were watered overnight before bonding to the moist body milieu to simulate. After bonding, the wooden discs were at 37 ° C in an aqueous medium stored and visually after a period of 14 to 22 hours examined.

Die Zugfestigkeit F [N/mm2] wurde mit Hilfe einer ZWICKschen Zugmaschine, Modell TIRA-Test 28100, bestimmt. Der genaue Durchmesser der Fügeteile wurde auf 0,1 mm mit einem Meßschieber ermittelt. Die geklebten Proben wurden aus der Pufferflüssigkeit entnommen und momentfrei in die Zugmaschine eingespannt. Als Kraftaufnehmer diente ein 3-kN- oder 20-kN-Messdose. Die Prüfgeschwindigkeit betrug 2 mm/min. Als Versuchsendkriterium diente ein Kraftabfall von 50 bzw. 80 %. Das Maximum der absoluten Zugkraft in Newton wurde dem Prüfprotokoll entnommen und in die Klebfestigkeit in N/mm2 umgerechnet.The tensile strength F [N / mm 2 ] was determined by means of a ZWICK tractor model TIRA-Test 28100. The exact diameter of the parts to be joined was determined to be 0.1 mm with a caliper gauge. The glued samples were removed from the buffer liquid and clamped in the tractor without torque. The load cell used was a 3 kN or 20 kN load cell. The test speed was 2 mm / min. The test end criterion was a force drop of 50 or 80%. The maximum of the absolute tensile force in Newton was taken from the test report and converted into the bond strength in N / mm 2 .

Bei den Untersuchungen zur Zugfestigkeit an der Corticalis wurden frische Rinderknochen verwendet, die von einem Schlachter bezogen wurden. Es handelte sich um Knochen aus Vorder- oder Hinterbein. Die Knochen wurden in ca. 9 mm breite Scheiben gesägt. Mit Hilfe eines Trepanbohrers wurden zylindrische Knochenstücke mit 10 mm Durchmesser aus der Corticalis gebohrt. Für einen Zugfestigkeitsversuch wurden zwei zylindrische Knochenstücke an ihren kreisförmigen Stirnseiten mit dem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer mit einander verklebt. Die Proben wurden 14 bis 72 Stunden bei 37 °C in phosphatgepufferter Natriumchloridlösung (pH 7,4; 0,137 mol/l NaCl) eingelagert. Anschließend wurde die Zugfestigkeit F der Klebeverbindung bestimmt.at The studies on the tensile strength of the corticalis were fresh Used beef bones sourced from a butcher. It was bone from the front or hind leg. The bones were sawed in about 9 mm wide slices. With the help of a trephine drill were cylindrical bone pieces drilled with 10 mm diameter from the corticalis. For one Tensile strength test were two cylindrical bone pieces on their circular End faces with the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention glued together. Samples were phosphate buffered at 37 ° C for 14 to 72 hours Sodium chloride solution (pH 7.4, 0.137 mol / l NaCl). Subsequently, the tensile strength F the adhesive connection determined.

Bei gleichen Zugversuchen wurden auch die Zugfestigkeiten von aus der Druckschrift US 5,266,608 A bekannten, biomedizinischen adhäsiven Zusammensetzungen für kalzifizierte Gewebe bestimmt. Mit den genannten Polyurethanklebstoffen auf Basis des Polyols TWEEN 20 und Diisocyanat konnten im in-vitro Test le diglich Klebestabilitäten (Zugfestigkeiten) von bis zu 0,62 N/mm2 bestimmt werden.In the same tensile tests and the tensile strengths of the publication US 5,266,608 A determined, biomimetic adhesive compositions for calcified tissue. With the mentioned polyurethane adhesives based on the polyol TWEEN 20 and diisocyanate, it was only possible to determine adhesive stabilities (tensile strengths) of up to 0.62 N / mm 2 in the in-vitro test.

In der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 3 sind die Ergebnisse der Versuche mit Klebungen an Holzscheiben dargestellt. Bei den in der Tabelle 3 gezeigten Untersuchungen wurden Mischungen verschiedener erfindungsgemäßer Polyesterpolyolkomponenten, erfindungsgemäßer polymerer Polyisocyanatkomponenten und verschiedener Zusatzstoffe hergestellt und zum Verkleben von Holzscheiben verwendet. Als Katalysator wurde 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz eingesetzt. Außerdem sind in der Tabelle 3 die Ergebnisse einiger Zugversuche mit Klebungen mit Polyurethan-Knochenzementen des Standes der Technik auf der Basis von TWEEN 20 gezeigt.Table 3, reproduced in the Annex, shows the results of the tests on glued wood panels. In the studies shown in Table 3 mixtures were verschie denerer Polyesterpolyolkomponenten, inventive polymeric polyisocyanate components and various additives produced and used for bonding wood discs. The catalyst used was 2-ethylhexanoic acid tin (II) salt. Also shown in Table 3 are the results of some prior art TWEEN 20 bonded polyurethane bone custody bonding tests.

In der Tabelle 3 sind die makroskopischen Eigenschaften der untersuchten Polyurethanpolymere angegeben, insbesondere die Rühr- und Aufstreichfähigkeit der Polymermischung vor dem Aushärten, die Viskosität und ein etwaiges starkes Verlaufen der flüssigen Mischungen beim Auftragen auf die zu verklebenden Oberflächen, die Härte und Konsistenz des ausgehärteten Polymers, insbesondere ob es sich um eine elastisches, stark aufgeschäumtes Schaumstoffpolymer handelte oder um einen weniger elastischen nicht aufgeschäumten Kunststoff, der Grad des Aufquellens während des Abbindens im feuchten Milieu, die Sprödigkeit und die Adhäsion auf den zu verklebenden Oberflächen.In Table 3 shows the macroscopic properties of the investigated Polyurethane polymers specified, in particular the stirring and Aufstreichfähigkeit the polymer mixture before curing, the viscosity and any strong bleeding of the liquid mixtures during application on the surfaces to be bonded, the hardness and consistency of the cured Polymers, especially if it is an elastic, highly foamed foam polymer traded or a less elastic non-foamed plastic, the degree of swelling during hardening in a moist environment, brittleness and adhesion the surfaces to be bonded.

Die in der Tabelle 3 gezeigten Untersuchungen belegen, dass ein Zusatz von höherfunktionellen Zusatzstoffen mit kettenverlängernden/-vernetzenden Eigenschaften häufig zu sehr spröden, leicht zu brechenden Kunststoffen führt, während in Abwesenheit von Zusatzstoffen häufig sehr weiche, elastische Kunststoffe erhalten wurden. Erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymere mit vorteilhaften Eigenschaften wurden in der Regel eher mit bifunktionellen Zusatzstoffen erhalten. Ein Zusatz hochfunktioneller Polysaccharide führte in einigen wenige Fällen zu vielversprechenden Ergebnissen.The Investigations shown in Table 3 prove that an additive of higher functionality Additives with chain-extending / -linking Features often too brittle, easily breakable plastics, while in the absence of additives often very soft, elastic plastics were obtained. Bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention with beneficial properties were usually more likely to be bifunctional Preserved additives. An addition of highly functional polysaccharides led in a few cases to promising results.

Bei den Untersuchungen an Holzscheiben wurde auf mögliche Auswirkungen des Einlagerns und Aushärtens der Polyurethanpolymere im wässrigen Milieu geachtet. Es wurde beobachtet, dass die Feuchtigkeit der Holzscheiben nicht zu negativen Auswirkungen auf die Benetzung ihrer Oberflächen mit den noch flüssigen Reaktionsgemischen der Polyurethanpolymere führte und auch die Festigkeit der Klebungen nicht beeinträchtigte.at The investigations on wooden discs was based on possible effects of storage and curing the polyurethane polymers in the aqueous Milieu respected. It was observed that the moisture of the Wood discs do not negatively affect their wetting surfaces with the still liquid Reaction blends of the polyurethane polymers led and also the strength the bonds were not affected.

Wie auf Grund der bekannten Reaktion von Isocyanaten mit Wasser zu erwarten, bei der es bekanntlich zur Abspaltung von CO2 und zu einem Aufschäumen des Polymers kommt, quollen die Proben beim Einlagern und Aushärten in wässriger Lösung auf. Eine gewisse Porösität der Polyurethanpolymere ist jedoch erwünscht, um den knochenbildenden Zellen Bewegungsspielraum zu bieten und ein Einwachsen des neugebildeten Gewebes in die Klebeverbindung bei der Knochenbildung während der Heilung zu erleichtern. Eine zu starke Quellung führte entweder zu sehr spröden, hochporösen Materialien oder zu sehr elastischen Weichschaumstoffen. Bei dem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer ist das Aufquellen der Klebefuge auf ein vorbestimmtes erwünschtes Maß minimiert, das insbesondere den Heilungsprozess erleichtert.As expected due to the known reaction of isocyanates with water, which is known to lead to elimination of CO 2 and foaming of the polymer, the samples swelled on storage and curing in aqueous solution. However, some porosity of the polyurethane polymers is desired to provide freedom of movement for the bone-forming cells and to facilitate ingrowth of the newly formed tissue into the adhesive bond during bone formation during healing. Too much swelling led either to very brittle, highly porous materials or to very flexible flexible foams. In the bone-adhesive polyurethane polymer of the present invention, the swelling of the glue line is minimized to a predetermined desired level, which particularly facilitates the healing process.

In der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 4 sind die Ergebnisse von Klebeversuchen mit Holzscheiben angegeben, bei denen alle in Tabelle 3 angegebenen Proben, die vielversprechende optische und mechanische Eigenschaften aufwiesen, einem Zugversuch unterworfen wurden. Außerdem sind in Tabelle 4 die Ergebnisse einiger Zugversuche mit Klebungen mit Polyurethan-Knochenzementen des Standes der Technik auf der Basis von TWEEN 20 gezeigt. Mit erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren wurden Zugfestigkeiten bis zu 1,82 N/mm2 gemessen.Table 4, reproduced in the Annex, gives the results of gluing with wooden discs, in which all the specimens shown in Table 3, which had promising optical and mechanical properties, were subjected to a tensile test. Also shown in Table 4 are the results of some prior art TWEEN 20 bonded cementitious polyurethane bone cements. With bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention, tensile strengths of up to 1.82 N / mm 2 were measured.

In der Spalte "Edukte" in Tabelle 4 sind die einzelnen Komponenten und Zusätze der untersuchten Polyurethanpolymeren angegeben. In der Spalte "Verhältnis" sind die relativen Anteile der einzelnen Komponenten und Zusätze in dem Reaktionsgemisch angegeben. In der Spalte "Bemerkungen" ist angegeben, welche Art von Brüchen beim Überschreiten der maximalen Zugfestigkeit F bei einer Klebung von zwei Holzscheiben mit dem jeweils untersuchten Polyurethanpolymer auftraten. Dabei werden sog. Kohäsionsbrüche, d.h. Brüche innerhalb des in der Klebefuge befindlichen Polyurethanpolymers, Adhäsionsbrüche, d.h. Brüche der Verbindung zwischen einer Oberfläche einer Holzscheibe und dem angrenzenden Polyurethanpolymer in der Klebefuge und Brüche innerhalb einer Holzscheibe, d.h. Brüche außerhalb der Klebefuge und nicht an der Grenzfläche zwischen Holzscheibe und Klebefuge, unterschieden.In of the column "starting materials" in Table 4 the individual components and additives of the examined polyurethane polymers specified. In the column "Ratio" are the relative Proportions of the individual components and additives in the reaction mixture specified. The column "Remarks" indicates which type of breaks when crossing the maximum tensile strength F with a bond of two wooden discs with occurred in each case examined polyurethane polymer. It will be so-called cohesive fractures, i. Breaks within of the adhesive joint in the polyurethane polymer, adhesion fractures, i. fractures the connection between a surface of a wooden disc and the adjacent polyurethane polymer in the glue line and breaks within a wooden disc, i. fractures outside the glue joint and not at the interface between wooden disc and Adhesive joint, differentiated.

Bei den Untersuchungen von Klebungen von Holzscheiben ergab sich als grundsätzlicher Trend die Beobachtung, dass der Charakter der Zusatzstoffe mit kettenverlängernden/vernetzenden Eigenschaften grundlegenden Einfluss auf die resultierenden Klebstoffe hatte. Während in Abwesenheit von Zusatzstoffen häufig sehr weiche, elastische Kunststoffe erhalten wurden, führte ein Zusatz tri- oder höherfunktioneller Zusatzstoffe häufig zu sehr spröden, leicht zu brechenden Kunststoffen. Eine zu hohe Vernetzung der resultierenden Polyurethane erscheint deshalb als grundsätzlich eher nachteilig. Besonders vorteilhafte Polyurethane wurden mit difunktionellen Zusatzstoffen erhalten. Einige wenige Polyurethane mit vorteilhaften Eigenschaften wurden mit Zusätzen hochfunktioneller Polysacchardide erhalten. Bezüglich des Vernetzungsgrads der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere deuten die Untersuchungen darauf hin, dass die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 in der Tabelle 2 zu vorteilhaften Polymeren führen, während ein höherer Vernetzungsgrad grundsätzlich eher zu spröden Polymeren führt.In the investigation of gluing of wood slices, the fundamental trend was the observation that the character of the additives with chain-extending / crosslinking properties had a fundamental influence on the resulting adhesives. While in the absence of additives often very soft, elastic plastics were obtained, an addition of tri- or higher functional additives often led to very brittle, easy to break plastics. Excessive crosslinking of the resulting polyurethanes therefore appears to be generally disadvantageous. Particularly advantageous polyurethanes were obtained with difunctional additives. A few polyurethanes with advantageous properties were obtained with additions of highly functional polysaccharides. With regard to the degree of crosslinking of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention, the investigations indicate that the polymeric polyisocyanate components according to the invention of Examples 1 to 3 in Table 2 lead to advantageous polymers, whereas a higher degree of crosslinking generally leads to brittle polymers.

Tabelle 5

Figure 00300001
Table 5
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In der Tabelle 5 sind die Ergebnisse von Zugversuchen mit Klebungen von Knochenfragmenten (Klebungen an der "Corticalis") mit besonders vorteilhaften er findungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren wiedergegeben. Die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren sind als Rezepturen für Reaktionsgemische angegeben. Die erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 aus Tabelle 1, die erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponenten 1 bzw. 2 aus Tabelle 2 und die Zusätze des linearen aliphatischen Isocyanats Hexamethylendiisocyanat, von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz und von erfindungsgemäßem phasenreinem β-Trikalziumphosphat sind mit ihren eingangs aufgelisteten Abkürzungen angegeben. Die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren enthalten als Katalysator einen Zusatz von 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz in einem Massenverhältnis Polyesterpolyolkomponente : Katalysator = 150 : 1.Table 5 shows the results of tensile tests with bonding of bone fragments (adhesions to the "corticalis") with particularly advantageous bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention. The embodiments 1 to 6 of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention are given as formulations for reaction mixtures. The polyesterpolyol component 2 according to the invention from Table 1, the polymeric polyisocyanate components 1 or 2 according to the invention from Table 2 and the additives of the linear aliphatic isocyanate hexamethylene diisocyanate, of glycerol 1-phosphate calcium salt and of phase-pure β-tricalcium phosphate according to the invention are with their given at the beginning of the abbreviations listed. The embodiments 1 to 6 of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention contain as catalyst an addition of 2-ethylhexanoic acid tin (II) salt in a mass ratio of polyester polyol component: catalyst = 150: 1.

Die in der Tabelle 5 angegebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren zeichnen sich durch hohe Zugfestigkeiten F aus. Dabei wurden hohe Zugfestigkeiten mit der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 sowohl mit der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 (Ausführungsbeispiele 1, 3, 4 und 6) als auch mit der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 2 (Ausführungsbeispiele 2 und 5) und sowohl mit einem Zusatz von Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz als auch mit einem Zusatz von phasenreinem β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von mehr als 150 μm bis zu einigen 100 μm, insbesondere in etwa 500 μm, erzielt. Die Ausführungsbeispiele 1 bis 6 des erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers weisen generell höhere Zugfestigkeiten auf als Ausführungsbeispiele, bei denen ein Zusatz von Leucin, Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz oder phasenreinem β-Trikalziumphosphat fehlt.The in the Table 5 advantageous embodiments of bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention are characterized by high tensile strength F. Here were high tensile strengths with the polyester polyol component according to the invention 2 with both the inventive polymer Polyisocyanate component 1 (embodiments 1, 3, 4 and 6) as well as with the polymeric polyisocyanate component according to the invention 2 (embodiments 2 and 5) and with both an addition of glycerol-1-phosphate calcium salt as well as with the addition of phase-pure β-tricalcium phosphate with a granule size of more than 150 μm up to several 100 μm, in particular in about 500 μm, achieved. The embodiments 1 to 6 of the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention generally have higher Tensile strengths on as embodiments, in which an addition of leucine, glycerol-1-phosphate calcium salt or phase-pure β-tricalcium phosphate is missing.

Bei den in Tabelle 5 gezeigten Zugversuchen mit den erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 wurden stets Adhäsionsbrüche zwischen der Corticalis und dem Polyurethanpolymer in der Klebefuge beobachtet. Dies deutet auf einen Grenzwert der adhäsiven Wechselwirkungen zwischen der Corticalis und den erfindungsgemäßen Polyurethanpolymeren der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 hin.at the tensile tests shown in Table 5 with the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention the embodiments 1 to 6 were always adhesion breaks between the corticalis and the polyurethane polymer are observed in the glue line. This indicates a limit of adhesive interactions between the corticalis and the polyurethane polymers of the invention embodiments 1 to 6 out.

Tabelle 6

Figure 00320001
Table 6
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Figure 00330001
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In der Tabelle 6 sind die Ergebnisse von Zugversuchen gezeigt, bei denen Klebungen von Corticalisknochen mit erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren mit Zusätzen von phasenreinem β-Trikalziumphosphat mit verschiedenen Granulatgrößen untersucht wurden.In Table 6 shows the results of tensile tests at which adhesions of Corticalisknochen with bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention with additives of phase pure β-tricalcium phosphate examined with different granule sizes were.

In der 3. Spalte von links sind die Zugfestigkeiten der Polyurethanpolymere mit β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von in etwa 150-500 μm angegeben. In der 4. Spalte von links sind die Zugfestigkeiten der entsprechenden Ausführungsbeispiele mit β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von weniger als 150 μm angegeben. Die Zugfestigkeit der Klebungen mit den Polyurethanpolymeren mit β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von 150-500 μm war stets größer als die Zugfestigkeit der Klebungen mit dem im übrigen identischen Polyurethanpolymer mit einem Zusatz von β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von weniger als 150 μm. In der Spalte am rechten Rand von Tabelle 6 ist der Prozentanteil der Zugkraft angegeben, der bei einem erfindungsgemäßen Polyurethanpolymer erreicht wurde, wenn β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von weniger als 150 μm an Stelle des β-Trikalziumphosphats mit einer Granulatgröße von in etwa 150-500 μm eingesetzt wurde. Je nach der Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers verringerte sich die Zugkraft auf 28-81 % der mit dem β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von in etwa 150-500 μm erreichten Zugkraft.The 3rd column from the left shows the tensile strengths of the polyurethane polymers with β-tricalcium phosphate with a granule size of approximately 150-500 μm. In the 4th column from the left, the tensile strengths of the corresponding embodiments with β-tricalcium phosphate are indicated with a granule size of less than 150 microns. The tensile strength of the bonds with the polyurethane polymers with β-tricalcium phosphate with a granule size of 150-500 microns was always greater than the tensile strength of the bonds with the in üb identical identical polyurethane polymer with an addition of β-tricalcium phosphate with a granule size of less than 150 microns. The column on the right-hand side of Table 6 indicates the percentage of tensile force achieved in a polyurethane polymer of the invention when β-tricalcium phosphate having a granule size of less than 150 μm is substituted for β-tricalcium phosphate having a granule size of approximately 150 μm. 500 microns was used. Depending on the composition of the polyurethane polymer of the present invention, the tensile force decreased to 28-81% of the tensile force achieved with the β-tricalcium phosphate having a granule size of about 150-500 μm.

In der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 7 sind die Zusammensetzungen von Ausführungsbeispielen 1 bis 66 der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere mit ihrer jeweiligen Klebefestigkeit "Zugkraft F" angegeben, die in Zugversuchen bei Knochenklebungen ("Corticalis") ermittelt wurde. Die Ausführungsbeispiele 4, 6, 8, 18 bzw. 28 in Tabelle 7 entsprechen den Ausführungsbeispielen 1 bis 5 in Tabelle 5.In Table 7, attached hereto, are the compositions of exemplary embodiments 1 to 66 of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention with their respective adhesive strength "tensile force F", which in tensile tests at Bone cysts ("corticalis") was determined. The embodiments 4, 6, 8, 18 and 28 in Table 7 correspond to the embodiments 1 to 5 in Table 5.

Bei den erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren können vorteilhafterweise die OH-Zahlen der erfindungsgemäßen Polyolkomponenten und -zusätze sowie die NCO-Gehalte der erfindungsgemäßen Polyisocyanatkomponenten und -zusätze für ein Auffinden eines erfindungsgemäß einzusetzenden stöchiometrischen Verhältnisses Polyol/Polyisocyanat herangezogen werden.at the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention can advantageously the OH numbers of the polyol components according to the invention and additives and the NCO contents of the polyisocyanate components according to the invention and additives for a Finding a stoichiometric to be used according to the invention ratio Polyol / polyisocyanate are used.

Insbesondere bei den Ausführungsbeispielen 1 bis 52 in Tabelle 7 mit wenigstens einer erfindungsgemäßen vorpolymerisierten polymeren Polyisocyanatkomponente lässt sich ein erfindungsgemäßes stöchiometrisches Verhältnis des OH-Anteils zu dem % [NCO]-Anteil vorteilhafterweise wie folgt berechnen:
Der % [NCO]-Anteil ergibt sich aus der Formel: % [NCO] = Volumen der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 (gemäß Tabelle 2) × 31,2 × 1,23 + Volumen der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 2 (gemäß Tabelle 2) × 31,4 × 1,23 + Volumen HDI × 49,9 × 1,04.
In particular, in the exemplary embodiments 1 to 52 in Table 7 with at least one prepolymerized polymeric polyisocyanate component according to the invention, a stoichiometric ratio of the OH content to the% [NCO] content according to the invention can advantageously be calculated as follows:
The% [NCO] content is given by the formula: % [NCO] = volume of polymeric polyisocyanate component 1 according to the invention (according to Table 2) × 31.2 × 1.23 + volume of polymeric polyisocyanate component 2 according to the invention (according to Table 2) × 31.4 × 1.23 + volume HDI × 49, 9 × 1.04.

Der OH-Anteil ergibt sich aus der Formel: Anteil OH = Volumen der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 (gemäß Tabelle 1) × 160 × 0,98. The OH content is given by the formula: Content OH = volume of the polyester polyol component 2 according to the invention (according to Table 1) × 160 × 0.98.

Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere liegt das einzusetzende stöchiometrische Verhältnis OH-Anteil/% [NCO]-Anteil zwischen 3,5 und 7, insbesondere zwischen 4,5 und 5,8.at advantageous embodiments the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention is the stoichiometric to be used relationship OH content /% [NCO] content between 3.5 and 7, in particular between 4,5 and 5,8.

Die Ausführungsbeispiele 16 bis 25 und 27 bis 30 in Tabelle 7 weisen beispielsweise einzusetzende stöchiometrische Verhältnisse OH-Anteil/% [NCO]-Anteil zwischen 4,5 und 5,8 auf. Das Ausführungsbeispiel 26 in Tabelle 7 weist beispielsweise ein einzusetzendes stöchiometrische Verhältnis OH-Anteil/% [NCO]-Anteil von 3,7 auf. Das erfindungsgemäße Polyurethanpolymer des Ausführungsbeispiels 26 besitzt eine sehr hohe Zugfestigkeit F von 1,49 N/mm2.Examples 16 to 25 and 27 to 30 in Table 7 have, for example, stoichiometric ratios OH content /% [NCO] content between 4.5 and 5.8. For example, the embodiment 26 in Table 7 has a stoichiometric OH content /% [NCO] content of 3.7 to be used. The polyurethane polymer of Embodiment 26 of the present invention has a very high tensile strength F of 1.49 N / mm 2 .

Die Ausführungsbeispiele in Tabelle 7 können vom Fachmann direkt aufgrund ihrer angegebenen Eigenschaften ausgewählt und ausgeführt werden. Der Fachmann entnimmt der Tabelle 7 außerdem beispielsweise, dass im Falle der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere der Ausführungsbeispiele 2 und 3 ein Austausch des Glycerinphosphat-Kalziumsalzes durch die gleiche Menge in Gramm der Aminosäure Leucin bei einer im übrigen identischen Zusammensetzung eine nur geringe Auswirkung auf die hohe Zugkraft F dieser Polyurethanpolymere hat. Die Vielzahl der in Tabelle 7 dargestellten Ausführungsbeispiele ermöglicht dem Fachmann, aufgrund von Überlegungen, die an den aus der Tabelle 7 entnehmbaren Auswirkungen der darin angegebenen Variationen von Komponenten und Zusätzen anknüpfen, weitere, hierin nicht mit ihrer exakten Rezeptur angegebene, erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymere mit vergleichbaren Eigenschaften ohne erheblichen Aufwand aufzufinden.The embodiments in Table 7 selected by the skilled person directly on the basis of their specified properties and accomplished become. The person skilled in the art also takes from Table 7, for example, that in the case of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention the embodiments 2 and 3 show an exchange of the glycerol phosphate calcium salt by the same amount in grams of the amino acid leucine with an otherwise identical Composition only a small effect on the high tensile strength F has these polyurethane polymers. The variety of in Table 7 illustrated embodiments allows the expert, on the basis of considerations, the implications of Table 7 attached variations of components and additives, others, not here specified with their exact formulation, inventive bone adhesive polyurethane polymers Find with comparable properties without significant effort.

Tabelle 8

Figure 00350001
Table 8
Figure 00350001

Beispielsweise sind in der Tabelle 8 die Ausführungsbeispiele 6, 2 und 5 aus der Tabelle 7 zusammengestellt, die als ein System von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren auf der Basis der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1, der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2, eines Zusatzes einer Polyisocyanatkomponente HDI und von Lysin ausgewählt werden können. Der Fachmann entnimmt dem System in Tabelle 8 beispielsweise, dass eine Erhöhung der Menge der polymeren Polyisocyanatkomponente von 0,50 ml in Ausführungsbeispiel 5 auf 0,60 ml in Ausführungsbeispiel 2 zu einer Erhöhung der Zugkraft F von 0,81 N/mm2 auf 1,54 N/mm2 führt. Dagegen führt eine nur geringe Erhöhung der polymeren Polyisocyanatkomponente von 0,50 ml in Ausführungsbeispiel 5 auf 0,55 ml in Ausführungsbeispiel 6 bei gleichzeitiger Erhöhung der Polyisocyanatkomponente HDI von 0,15 ml und des Leucinzusatzes von 0,30 g in Ausführungsbeispiel 5 auf 0,22 ml HDI bzw. 0,33 g Leucin in Ausführungsbeispiel 6 zu einer Verdopplung der Zugkraft F.For example, in Table 8, Embodiments 6, 2 and 5 are summarized in Table 7, which is a system of bone-adhesive polyurethane polymers of the present invention based on the polyester polyol component 2 of Table 1 of the invention, the polymeric polyisocyanate component 1 of Table 2 of the present invention Polyisocyanate component HDI and lysine can be selected. For example, the person skilled in the art will understand from the system in Table 8 that increasing the amount of the polymeric polyisocyanate component from 0.50 ml in Embodiment 5 to 0.60 ml in Example 2 increases the tensile force F from 0.81 N / mm 2 to 1 , 54 N / mm 2 leads. In contrast, only a slight increase in the polymeric polyisocyanate component of 0.50 ml in Example 5 to 0.55 ml in Example 6 with simultaneous increase in the polyisocyanate component HDI of 0.15 ml and the leucine of 0.30 g in Example 5 to 0, 22 ml HDI or 0.33 g leucine in Example 6 to a doubling of the tensile force F.

Tabelle 9

Figure 00360001
Table 9
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In der Tabelle 9 sind die Ausführungsbeispiele 8 und 3 aus Tabelle 7 zusammengestellt. Dies entspricht einem System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2/Zusatz Polyisocyanatkomponente HDI/Zusatz Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz". Hier führt eine Erhöhung der zugesetzten Menge der Polyisocyanatkomponente HDI zu einer weiteren Erhöhung der starken Zugkraft F.In Table 9 are the embodiments 8 and 3 are summarized in Table 7. This corresponds to a system "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / inventive polymers Polyisocyanate component 1 in Table 2 / additive polyisocyanate component HDI / additive glycerol-1-phosphate Calcium salt. "Here leads one increase the added amount of the polyisocyanate component HDI to another increase the strong tensile force F.

Tabelle 10

Figure 00370001
Table 10
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In der Tabelle 10 sind die Ausführungsbeispiele 4, 9, 1 und 7 aus der Tabelle 7 zusammengestellt. Dies entspricht einem ausgewählten System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 2 in Tabelle 2/Zusatz Polysiocyanatkomponente HDI/Zusatz Glycerin-1-Phosphat Kalziumsalz" von erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren.In Table 10 are the embodiments 4, 9, 1 and 7 from Table 7. This matches with a selected one System "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / inventive polymers Polyisocyanate component 2 in Table 2 / additive polysiocyanate component HDI / additive glycerol-1-phosphate calcium salt "of bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention.

Der Fachmann entnimmt Tabelle 10 beispielsweise, dass die Erhöhung der Menge der polymeren Polyisocyanatkomponente von 0,50 ml in Ausführungsbeispiel 9 auf 0,60 ml in Ausführungsbeispiel 4 bei einer im übrigen identischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers zu einer Erhöhung der Zugkraft F von 1,25 N/mm2 auf 1,62 N/mm2 führt.For example, those skilled in the art will appreciate that increasing the amount of the polymeric polyisocyanate component from 0.50 ml in Example 9 to 0.60 ml in Example 4 with an otherwise identical composition of the polyurethane polymer of the present invention increases the tensile force F by 1.25 N / mm 2 leads to 1.62 N / mm 2 .

Die Erhöhung der Menge der Polyisocyanatkomponente HDI von 0,15 ml in dem Ausführungsbeispiel 7 auf 0,20 ml in dem Ausführungsbeispiel 4 führt bei der im übrigen identischen Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers zu einer Erhöhung der Zugkraft F von 0,91 N/mm2 auf 1,62 N/mm2.The increase in the amount of the polyisocyanate component HDI of 0.15 ml in Embodiment 7 to 0.20 ml in Embodiment 4 results in the otherwise identical composition of the polyurethane polymer according to the invention to an increase in the tensile force F of 0.91 N / mm 2 1.62 N / mm 2 .

Die Erhöhung der Menge der polymeren Polyisocyanatkomponente von 0,60 ml in dem Ausführungsbeispiel 7 auf 0,70 ml in dem Ausführungsbeispiel 1 führt lediglich zu einer Erhöhung der Zugkraft F von 0,91 N/mm2 auf 0,95 N/mm2. Die Ausführungsbeispiele 1 und 7 enthalten jedoch lediglich 0,15 ml der Polyisocyanatkomponente HDI, wogegen die Ausführungsbeispiele 4 und 9 jeweils 0,20 ml HDI enthalten.The increase of the amount of the polymeric polyisocyanate component from 0.60 ml in Embodiment 7 to 0.70 ml in Embodiment 1 merely results in an increase of the tensile force F from 0.91 N / mm 2 to 0.95 N / mm 2 . However, Embodiments 1 and 7 contain only 0.15 ml of the polyisocyanate component HDI, whereas Embodiments 4 and 9 each contain 0.20 ml of HDI.

Diesen Zusammenhängen entnimmt der Fachmann insbesondere den Hinweis, dass in dem in Tabelle 10 zusammengestellten System die niedrige Menge der Polyisocyanatkomponente HDI in den Ausführungsbeispielen 1 und 7 einen ausgeprägten limitierenden Einfluss auf die Zugkraft F ausübt.this cohere in particular, the expert takes the hint that in the in Table 10 combined system the low amount of the polyisocyanate component HDI in the embodiments 1 and 7 a pronounced limiting influence on the traction force F exerts.

Die in der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 11 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen mit Ausnahme des Ausführungsbeispiels 24 den Ausführungsbeispielen in der Tabelle 7. Das Ausführungsbeispiel 24 in Tabelle 11 entspricht dem Ausführungsbeispiel 6 in Tabelle 5.The in the reproduced in the Annex Table 11 embodiments with the exception of the embodiment 24 correspond to the embodiments in Table 7. The embodiment 24 in Table 11 corresponds to the embodiment 6 in the table 5th

Die in der Tabelle 11 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen einem ausgewählten System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2/Zusatz Polyisocyanatkomponente HDI/Zusatz Leucin/Zusatz erfindungsgemäßes phasenreines β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von wenigstens 150 μm bis mehrere 100 μm, insbesondere in etwa 500 μm" der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere.The in the table 11 assembled embodiments correspond a selected system "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / inventive polymers Polyisocyanate component 1 in Table 2 / additive polyisocyanate component HDI / Supplement Leucine / Supplement Phase-pure β-tricalcium phosphate according to the invention with a granule size of at least 150 μm up several 100 μm, in particular in about 500 μm of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention.

Die in der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 12 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen den in gleicher Weise nummerierten Ausführungsbeispielen in der Tabelle 7 und stellen eine ausgewähltes System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 2 in Tabelle 2/Zusatz HDI/Zusatz erfindungsgemäßes phasenreines β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von wenigstens 150 μm bis mehrere 100 μm, insbesondere in etwa 500 μm" der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere dar.The in the table 12 summarized in the appended embodiments correspond to the equally numbered embodiments in Table 7 and provide a selected system "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / inventive polymeric polyisocyanate component 2 in Table 2 / Additive HDI / additive according to the invention phase-pure β-tricalcium phosphate with a granule size of at least 150 μm up several 100 μm, in particular in about 500 μm of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention represents.

Die in der im Anhang wiedergegebenen Tabelle 13 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen den in gleicher Weise nummerierten Ausführungsbeispiele in der Tabelle 7 und stellen eine ausgewähltes System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2/Zusatz HDI/Zusatz erfindungsgemäßes phasenreines β-Trikalziumphosphat mit einer Granulatgröße von wenigstens 150 μm bis mehrere 100 μm, insbesondere in etwa 500 μm" der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere dar.The embodiments summarized in the table 13 reproduced in the appendix correspond to the similarly numbered embodiments in Table 7 and represent a selected system "Polyesterpolyolkomponente 2 invention in Table 1 / inventive polymers Polyisocyanate component 1 in Table 2 / Addition HDI / additive according to the invention phase-pure β-tricalcium phosphate having a granule size of at least 150 microns to several 100 microns, especially in about 500 microns "of the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention.

Bei weiteren vorteilhaften Ausführungsformen enthält das erfindungsgemäße knochenadhäsive Polyurethanpolymer wenigstens eine polymere Polyisocyanatkomponente mit wenigstens einer durch eine aliphatische Gruppierung vom Aromaten getrennten Isocyanatgruppe. Bei einem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer mit der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente mit der durch eine aliphatische Gruppierung vom Aromaten getrennten Isocyanatgruppe sind erfindungsgemäß Abbauvorgänge zum aromatischen Diamin nicht möglich. Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Polyisocyanatkomponente mit wenigstens einer durch eine aliphatische Gruppierung von Aromaten getrennten Isocyanatgruppe ist insbesondere eine Polyisocyanatkomponente auf der Basis von 1,3-Bis(isocyanatomethyl)benzol (XDI) und Terephthalsäure und/oder Bisphenol A.at further advantageous embodiments contains the bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention at least one polymeric polyisocyanate component having at least one separated from the aromatic by an aliphatic grouping Isocyanate group. In a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention with the inventive polymer Polyisocyanate component with the by an aliphatic grouping The isocyanate group separated from the aromatics are degradation processes according to the invention aromatic diamine not possible. An embodiment a polyisocyanate component according to the invention with at least one by an aliphatic grouping of aromatics separated isocyanate group is in particular a polyisocyanate component based on 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene (XDI) and terephthalic acid and / or Bisphenol A.

Bei dem in der Tabelle 14 gezeigten Ausführungsbeispiel 57 eines erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymers wurden Zugkräfte von 0,92 N/mm2 gemessen.In the embodiment 57 of a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention shown in Table 14, tensile forces of 0.92 N / mm 2 were measured.

Versuche, zu erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren zu gelangen, wobei Terephthalsäure und Bisphenol A im Molverhältnis 1 : 2 mit XDI bei Zimmertemperatur oder bei 50°C umgesetzt wurden, führten zu keiner Polyadditionsreaktion. Für eine Reaktion von Terephthalsäure mit XDI in Lösung wurde kein geeignetes Lösungsmittel für die Diolkomponente gefunden.Tries, to bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention to arrive, whereby terephthalic acid and bisphenol A in molar ratio 1: 2 were reacted with XDI at room temperature or at 50 ° C, led to no polyaddition reaction. For a reaction of terephthalic acid became in solution with XDI not a suitable solvent for the Diol component found.

Bei den in den Tabellen 14 und 15 gezeigten Ausführungsbeispielen wurde der Katalysator Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in einem Massenverhältnis von 1 : 150 zugesetzt.at the embodiments shown in Tables 14 and 15 has been the Catalyst ethylhexanoic acid Tin (II) salt of the polyester polyol component according to the invention 2 in a mass ratio of 1: 150 added.

Tabelle 14

Figure 00400001
Table 14
Figure 00400001

Die in der Tabelle 14 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen den in gleicher Weise nummerierten Ausführungsbeispiele in der Tabelle 7 und stellen eine ausgewähltes System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/Terephthalsäure/XDI" der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere dar.The in the table 14 assembled embodiments correspond the similarly numbered embodiments in the table 7 and make a selected one System "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / terephthalic acid / XDI "of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention represents.

Tabelle 15

Figure 00410001
Table 15
Figure 00410001

Die in der Tabelle 15 zusammengestellten Ausführungsbeispiele entsprechen den in gleicher Weise nummerierten Ausführungsbeispiele in der Tabelle 7 und stellen eine ausgewähltes System "erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1/Terephthalsäure/Zusatz Leucin/XDI" der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere dar.The in the table 15 assembled embodiments correspond the similarly numbered embodiments in the table 7 and make a selected one System "Polyesterpolyolkomponente invention 2 in Table 1 / terephthalic acid / additive Leucin / XDI "the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention represents.

Die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere weisen vorteilhafterweise eine Polymerisations- oder Abbindedauer von wenigen Minuten, insbesondere von ca. 5 bis ca. 20 Minuten auf, innerhalb derer eine weitgehende Festigkeit der Polymere mit einer weitgehend festen Verbindung der miteinander verklebten Knochen-, Zahn- oder Implantatoberflächen erreicht wird.The bone-adhesive polyurethane polymers of the invention advantageously have a polymerization or setting time from a few minutes, especially from about 5 to about 20 minutes, within which a substantial strength of the polymers with a largely fixed connection of the glued together bone, Tooth or implant surfaces is reached.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere.The The present invention also relates to methods for producing the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention.

Ein erstes erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren umfasst einen ersten wahlweisen Schritt, bei dem wenigstens eine erfindungsgemäße Polyesterpolyolkomponente, polymere Polyisocyanatkomponente oder wenigstens ein Zusatz vor der Polymerisation im Vakuum getrocknet und anschließend unter Feuchtigkeitsausschluss aufbewahrt wird. In einem ersten Schritt wird eine Mischung wenigstens einer erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur, die mittels eines Verfahrens gemäß den Ansprüchen erhältlich ist, und wenigstens eines Katalysators hergestellt. Im Falle der Verwendung von insbesondere der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 als Polyesterpolyolkomponente und von 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz als Katalysator beträgt das Massenverhältnis Polyesterpolyolkomponente : Katalysator 150 : 1. In einem wahlweisen zweiten Schritt werden die festen Zusätze in ein Reagenzgefäß eingewogen und mit der Polyol-Katalysatoremischung mittels einer Mischvorrichtung innig vermischt. In einem dritten Schritt wird wenigstens eine erfindungsgemäße polymere Polyisocyanatkomponente und/oder wenigstens eine Diisocyanatkomponente oder eine Triisocyanatkomponente zugegeben und die Reaktionsmischung mit der Mischvorrichtung gemischt, bis sie eine halbfeste, aber noch aufstreichbare Konsistenz aufweist. Je nach eingesetzten Edukten variiert die Reaktionszeit in dem dritten Schritt zwischen 2 und 20 Minuten. In einem vierten Schritt wird das Reaktionsgemisch zweiseitig, insbesondere in ca. 0,5 mm dicken Schichten, auf die Klebeflächen aufgebracht, die Klebeflächen werden in wechselseitigem Kontakt gebracht und fest aneinander gepresst.One first production method according to the invention comprises a first optional step in which at least one polyester polyol component according to the invention, polymeric polyisocyanate component or at least one additive the polymerization dried in vacuo and then under Exclusion of moisture is stored. In a first step is a mixture of at least one polyester polyol component according to the invention triglyceride structure obtainable by a process according to the claims, and at least one catalyst. In case of use in particular the polyester polyol component according to the invention 2 in Table 1 as a polyester polyol component and 2-ethylhexanoic tin (II) salt as a catalyst the mass ratio Polyester polyol component: Catalyst 150: 1. In an optional second step, the solid additives are weighed into a reagent vessel and with the polyol catalyst mixture by means of a mixing device intimately mixed. In a third step, at least one inventive polymer Polyisocyanate component and / or at least one diisocyanate component or a Triisocyanatkomponente added and the reaction mixture with mixed the blender until it's a semi-solid, but still has spreadable consistency. Depending on the educts used the reaction time in the third step varies between 2 and 20 minutes. In a fourth step, the reaction mixture is two-sided, especially in approx. 0.5 mm thick layers, on which adhesive surfaces are applied, the adhesive surfaces are brought into mutual contact and pressed firmly together.

Bei den Versuchen zur Herstellung der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere wurden die geklebten Fügeteile in weiteren Schritten je nach Konsistenz des Klebstoffs zwischen 10 und 20 Minuten an der Luft gelagert, anschließend zur Simulation körperähnlicher Bedingungen in eine auf 37 °C temperierte, phosphatgepufferte Kochsalzlösung eingelegt und dort bis zur weiteren Untersuchung zwischen 14 und 72 Stunden gelagert.at the attempts to produce the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention were the glued parts in further steps depending on the consistency of the adhesive between Stored for 10 and 20 minutes in the air, then simulating body-like Conditions in one at 37 ° C tempered, phosphate buffered saline inserted and there to stored for further examination between 14 and 72 hours.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für das knochenadhäsive Polyurethanpolymer des Ausführungsbeispiels 4 in Tabelle 5: 1,1 ml der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 werden mit 0,01 ml 1,1,4,7,10,10-Hexamethylentriethylentetramin versetzt und mit 0,2 g phasenreinem β-Trikalziumphosphat verrührt. Es werden 0,6 ml der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2 sowie 0,15 ml Hexamethylendiisocyanat (HDI) zugegeben und gerührt, bis eine cremige Masse vorliegt. Die Masse wird, insbesondere mit einer Schichtdicke von ca. 0,5 mm, auf beispielsweise zwei miteinander fest zu verbindende Knochenfragmente aufgetragen, und diese werden zusammengefügt.One another embodiment relates to a production process according to the invention for the knochenadhäsive Polyurethane polymer of the embodiment 4 in Table 5: 1.1 ml of the polyester polyol component according to the invention 2 in Table 1 are added 0.01 ml of 1,1,4,7,10,10-Hexamethylentriethylentetramin and with 0.2 g of phase-pure β-tricalcium phosphate stirred. There are 0.6 ml of the polymeric polyisocyanate component of the invention 1 in Table 2 and 0.15 ml of hexamethylene diisocyanate (HDI) were added and touched, until a creamy mass is present. The mass is, in particular, with a layer thickness of about 0.5 mm, for example, two together firmly attached bone fragments are applied, and these become together.

Bei Zugversuchen zur Bestimmung der Zugfestigkeit der Klebefuge wurden die wie vorstehend beschrieben behandelten Knochenproben nach 15 Minuten bei 37 °C in phosphatgepufferte Kochsalzlösung eingelegt. Nach 5 Tagen wurde die Probe einem Zugversuch unterworfen; die Zugkraft betrug 1,18 N/mm2.In tensile testing to determine the tensile strength of the glue line, the bone samples treated as described above were placed in phosphate buffered saline after 15 minutes at 37 ° C. After 5 days, the sample was subjected to a tensile test; the tensile force was 1.18 N / mm 2 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Herstellungsverfahren für das knochenadhäsive Polyurethanpolymer gemäß Ausführungsbeispiel 5 in Tabelle 5: 1,1 ml der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 werden mit 0,01 ml Diazabicyclo[2.2.2]octan versetzt und mit 0,31 g erfindungsgemäßem phasenreinem β-Trikalziumphosphat verrührt. Es werden 0,63 ml der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 2 in Tabelle 2 sowie 0,27 ml Hexamethylendiisocyanat (HDI) zugegeben und gerührt, bis eine cremige Masse vorliegt. Die Masse wird, insbesondere mit einer Schichtdicke von ca. 0,5 mm, beispielsweise auf zwei miteinander zu verbindende Knochenproben aufgetragen und diese werden zusammengefügt.One another embodiment relates to a production method for the bone-adhesive polyurethane polymer according to the embodiment 5 in Table 5: 1.1 ml of the polyester polyol component according to the invention 2 in Table 1 are added 0.01 ml of diazabicyclo [2.2.2] octane and with 0.31 g of phase-pure β-tricalcium phosphate according to the invention stirred. There are 0.63 ml of the polymeric polyisocyanate component of the invention 2 in Table 2 and 0.27 ml of hexamethylene diisocyanate (HDI) and stirred until a creamy mass is present. The mass is, especially with a Layer thickness of about 0.5 mm, for example, two together applied to connecting bone samples and these are joined together.

Bei Zugversuchen zur Bestimmung der Zugfestigkeit der Klebefuge wurden die wie vorstehend beschrieben behandelten Knochenproben nach 15 Minuten bei 37 °C in phosphatgepufferte Kochsalzlösung eingelagert. Nach 7 Tagen wurde die Probe einem Zugversuch unterworfen. Die Klebkraft betrug in etwa 1,66 N/mm2.In tensile tests to determine the tensile strength of the glue line, the bone samples treated as described above were stored in phosphate buffered saline after 15 minutes at 37 ° C. After 7 days, the sample was subjected to tensile testing. The bond strength was about 1.66 N / mm 2 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft ein Verfahren zur Herstellung des knochenadhäsiven Polyurethanpolymers gemäß dem Ausführungsbeispiel 6 in Tabelle 5: 1,1 ml der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 werden mit 0,01 ml 4-Dimethylaminopyridin versetzt und mit 0,24 g erfindungsgemäßem phasenreinem β-Trikalziumphosphat sowie 0,31 g Leucin verrührt. Es werden 0,63 ml der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2 sowie 0,16 ml Hexamethylendiisocyanat (HDI) zugegeben und gerührt, bis eine cremige Masse vorliegt. Die Masse wird, insbesondere mit einer Schichtdicke von ca. 0,5 mm, auf beispielsweise zwei miteinander zu verbindende Knochenproben aufgetragen und diese werden zusammengefügt.One another embodiment relates to a method of making the bone-adhesive polyurethane polymer according to the embodiment 6 in Table 5: 1.1 ml of the polyester polyol component according to the invention 2 in Table 1 are added with 0.01 ml of 4-dimethylaminopyridine and with 0.24 g of phase-pure β-tricalcium phosphate according to the invention and 0.31 g of leucine. There are 0.63 ml of the polymeric polyisocyanate component of the invention 1 in Table 2 and 0.16 ml of hexamethylene diisocyanate (HDI) and stirred until a creamy mass is present. The mass is, in particular, with a layer thickness of about 0.5 mm, for example, two together applied to connecting bone samples and these are joined together.

Bei Zugversuchen zur Bestimmung der Zugfestigkeit der Klebefuge wurden die wie vorstehend beschrieben behandelten Knochenproben nach 15 Minuten bei 37°C in phosphatgepufferte Kochsalzlösung eingelagert. Nach 5 Tagen wurde die Probe einem Zugversuch unterworfen. Dabei betrug die Zugkraft in etwa 1,49 N/mm2.In tensile tests to determine the tensile strength of the glue line, the bone samples treated as described above were stored in phosphate buffered saline after 15 minutes at 37 ° C. After 5 days, the sample was subjected to tensile testing. The tensile force was approximately 1.49 N / mm 2 .

Ein weiteres Ausführungsbeispiel betrifft die Herstellung des knochenadhäsiven Polyurethanpolymers gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 in Tabelle 5: 1,1 ml der erfindungsgemäßen Polyesterpolyolkomponente 2 in Tabelle 1 werden mit 0,01 ml 4-Dimethylaminopyridin versetzt und mit 0,33 g Leucin verrührt. Es werden 0,55 ml der erfindungsgemäßen polymeren Polyisocyanatkomponente 1 in Tabelle 2 sowie 0,22 ml Hexamethylendiisocyanat (HDI) zugegeben und gerührt, bis eine cremige Masse vorliegt. Die Masse wird, insbesondere mit einer Schichtdikke von ca. 0,5 mm, auf beispielsweise zwei miteinander zu verbindende Knochenfragmente aufgetragen und diese werden zusammengefügt.One another embodiment relates to the preparation of the bone-adhesive polyurethane polymer according to the embodiment 3 in Table 5: 1.1 ml of the polyester polyol component according to the invention 2 in Table 1 are added with 0.01 ml of 4-dimethylaminopyridine and stirred with 0.33 g of leucine. There are 0.55 ml of the polymeric polyisocyanate component of the invention 1 in Table 2 and 0.22 ml of hexamethylene diisocyanate (HDI) and stirred until a creamy mass is present. The mass is, in particular, with a Schichtdikke of about 0.5 mm, for example, two together applied to be joined bone fragments and these are joined together.

Bei Zugversuchen zur Bestimmung der Zugfestigkeit der Klebefuge wurden die wie vorstehend beschrieben behandelten Knochenproben nach 15 Minuten bei 37 °C in phosphatgepufferter Kochsalzlösung eingelegt. Nach 3 Tagen wurde die Probe einem Zugversuch unterworfen. Die Zugkraft betrug 1,62 N/mm2.In tensile testing to determine the tensile strength of the glue line, the bone samples treated as described above were placed in phosphate buffered saline after 15 minutes at 37 ° C. After 3 days, the sample was subjected to a tensile test. The tensile force was 1.62 N / mm 2 .

Ausführungsbeispiele für weitere Herstellungsverfahren ergeben sich in entsprechender Weise aus den Rezepturen der weiteren erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere.embodiments for further Manufacturing process arise in a similar manner from the Formulations of the further bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Bereitstellung von Verwendungen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere. In einem Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung wenigstens eines Knochenklebstoffs der Erfindung zur Fixierung von Knochenfragmenten, zur Fixierung von Zahnfragmenten, für Hohlraumfüllungen bei Knochen, für Hohlraumfüllungen bei Zähnen, bei Verbundosteosynthesen, bei Zahnrekonstruktionen, bei Endoprotheseimplantationen, zur Verankerung von Hüftprothesen. Erste Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verwendungen sind vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere gemeinsam mit oder anstelle von bekannten Knochenzementen, die eine geringere Zugfestigkeit oder biologische Abbaubarkeit aufweisen. Die ersten Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verwendungen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere betreffen alle bekannten und zukünftigen Verwendungen von bekannten Knochenzementen.The The present invention also relates to the provision of uses the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention. In one aspect, the invention relates to the use of at least one Bone adhesive of the invention for fixing bone fragments, for fixation of dental fragments, for cavity fillings in bones, for cavity fillings in teeth, in composite osteosynthesis, in dental reconstruction, in endoprosthesis implantations, for anchoring hip prostheses. First embodiments of uses according to the invention are advantageous uses of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention together with or instead of known bone cements containing a have lower tensile strength or biodegradability. The first embodiments of uses according to the invention the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention affect all known and future Uses of Known Bone Cements.

Weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verwendungen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere sind neuartige Verwendungen, die mit den bekannten Knochenzementen aufgrund von deren geringerer Zugfestigkeit oder biologischen Abbaubarkeit bisher nicht zugänglich waren. Die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere ermöglichen aufgrund ihrer höheren Zugfestigkeit insbesondere festere Verbindungen von Knochenfragmenten, Zahnfragmenten oder Endoprothesen mit Knochen oder Zähnen als die bekannten Knochenzemente. Deshalb können feste Verbindungen alleine mit den erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren hergestellt werden, die bisher nur durch metallische Mittel zur festen Verbindung oder, bei Verbundosteosynthesen, nur gemeinsam mit metallischen Mitteln zur festen Ver bindung möglich waren. Dabei ist insbesondere auch die vorbestimmbare biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere vorteilhaft.Further embodiments of uses according to the invention of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention are novel uses which are familiar with the known bone cells previously inaccessible due to their lower tensile strength or biodegradability. Because of their higher tensile strength, the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention allow, in particular, firmer connections of bone fragments, dental fragments or endoprostheses with bone or teeth than the known bone cements. Therefore, solid compounds can be prepared alone with the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention, which were hitherto only possible by metallic means for solid compound or, in Verbundosteosynthesen, only together with metallic agents for solid Ver bond. In particular, the predeterminable biodegradability of the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention is also advantageous.

Noch weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Verwendungen der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere betreffen teilweise oder vollständig aus den erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren hergestellte Endoprothesen für den teilweisen oder vollständigen Ersatz von Knochen oder Zähnen. Dabei ist insbesondere auch die vorbestimmbare biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere vorteilhaft.Yet further embodiments of uses according to the invention the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention partially or completely from the bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention manufactured endoprostheses for partial or complete replacement of bones or teeth. In particular, the predeterminable biodegradability of the bone-adhesive polyurethane polymers of the invention advantageous.

Klebefugen von Knochenfragmenten, die mit einem erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymer, insbesondere eines der Ausführungsbeispiele 2, 3, 5 oder 6 in Tabelle 5, fest verbunden wurden, zeigen bei Untersuchungen mit dem Elektronenmikroskop eine vorteilhafte Ultrastruktur.adhesive joints of bone fragments bound with a bone-adhesive polyurethane polymer according to the invention, in particular one of the embodiments 2, 3, 5 or 6 in Table 5, have been firmly joined, show in studies with the electron microscope, a favorable ultrastructure.

Zur rasterelektronenmikroskopischen Untersuchung wurde die Klebeschicht sauber vom Knochen abgelöst und mit einem Skalpell parallel zur Klebefuge geteilt. Sowohl die dem Knochen verbundene Seite als auch die Mitte der Klebeschicht, wurden rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Alle untersuchten Proben zeigten ein einheitliches Bild: Während die dem Knochen zugewandte Seite sehr glatt erschien und lediglich einige kleine Poren mit einem Durchmesser von etwa 5 bis 20 μm aufwiesen, war das Innere des erfindungsgemäßen Polyurethanpolymers von Poren durchsetzt. Hier betrug der Porendurchmesser bis zu 200 μm. Im Falle des Einbringens von phasenreinem β-Trikalziumphosphat in die Reaktionsmischung des Polyurethanpolymers war der Einbau des β-Trikalziumphosphatgranulats in Form von Inseln in der porösen Klebeschicht gut zu erkennen.to scanning electron microscopic examination was the adhesive layer clean detached from the bone and divided with a scalpel parallel to the glue joint. Both the the bone-bonded side as well as the center of the adhesive layer, were examined by scanning electron microscopy. All examined Samples showed a consistent picture: while facing the bone Page appeared very smooth and only a few small pores with a diameter of about 5 to 20 microns, was the interior the polyurethane polymer according to the invention interspersed with pores. Here, the pore diameter was up to 200 microns. In the event of the introduction of phase-pure β-tricalcium phosphate into the reaction mixture of the polyurethane polymer was incorporation β-tricalcium phosphate granules in the form of islands in the porous Adhesive layer to recognize well.

Die Entstehung der Poren wird durch die CO2-Freisetzung während des Aushärteprozesses des Polyurethanpolymers im wässrigen Medium bewirkt. Die Poren bilden gute Voraussetzungen, um knochenbildende Zellen in die Polyurethanpolymerschicht einsprießen zu lassen, um unter Resorption von β- Trikalziumphosphat neuen Knochen zu bilden und die Polyurethanpolymerschicht nach und nach durch körpereigenes Knochenmaterial zu ersetzen.The formation of the pores is effected by the CO 2 release during the curing process of the polyurethane polymer in the aqueous medium. The pores are well placed to allow bone-forming cells to impart into the polyurethane polymer layer to form new bone with the absorption of β-tricalcium phosphate and to gradually replace the polyurethane polymer layer with endogenous bone material.

Die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere besitzen vorteilhafterweise nur einen geringen Restisocyanatgehalt, der außerdem innerhalb von anwendungsrelevanten Zeiträumen stark abnimmt. Bei Polyurethansynthesen werden häufig nicht umgesetzte Isocyanatgruppierungen im Polymer beobachtet, die auf einen Einsatz von Isocyanat im Überschuss oder auf die sterische Abschirmung von Isocyanatgruppierungen zurückzuführen sind. Die IR-Spektroskopie bildet eine einfache Methode zum qualitativen Nachweis von Restisocyanat in Polyurethanen: Die NCO-Bande bei 2270 cm–1 stellt eine sehr intensive Bande dar, die durch die Absorption durch andere Molekülgruppen praktisch nicht gestört wird (16).The bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention advantageously have only a low residual isocyanate content, which also decreases sharply within application-relevant periods. In polyurethane syntheses, unreacted isocyanate moieties are often observed in the polymer due to excess use of isocyanate or steric shielding of isocyanate moieties. IR spectroscopy provides a simple method for the qualitative detection of residual isocyanate in polyurethanes: the NCO band at 2270 cm -1 is a very intense band that is virtually unaffected by absorption by other molecular groups (16).

IR-spektroskopisch wurden in allen untersuchten erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymeren Banden beobachtet, die auf freie Isocyanatgruppen im Polymer hindeuteten. In einem Langzeitversuch wurden die Proben bei 37 °C in phosphatgepufferter Kochsalzlösung gelagert. Alle 7 Tage wurden die Proben getrocknet und einer weiteren IR-spektroskopischen Untersuchung unterzogen. Auf diese Weise wurden auch nach 2 Monaten noch freie Isocyanatgruppierungen im Polyurethan nachgewiesen.IR spectroscopy were used in all examined bone-adhesive polyurethane polymers according to the invention Observed bands that indicated free isocyanate groups in the polymer. In a long-term trial, the samples were phosphate buffered at 37 ° C Saline stored. Every 7 days the samples were dried and one more Subjected to IR spectroscopic examination. In this way were Even after 2 months still free isocyanate groups in the polyurethane demonstrated.

Um das freie Isocyanat quantitativ zu erfassen, wurden UV-spektroskopische Untersuchungen herangezogen. Grundlage dieser sehr empfindlichen Untersuchungen bildet die Reaktion von Malachitgrün mit Butylamin zum farblosen Malachitgrün-Butylamin-Komplex auf der einen Seite, sowie die Reaktion von Isocyanat mit Butylamin auf der anderen Seite: Eine Maßlösung von Butylamin in Tetrahydrofuran wird mit den freien Isocyanatgruppen im Polyurethan zur Reaktion gebracht. Das überschüssige Butylamin wird mit Malachitgrün in Pyridin umgesetzt; der UV-spektroskopisch nachzuweisende Entfärbungsgrad der Malachitgrünlösung (Vergleich mit einer Kalibrierkurve) steht mit dem Anteil freien Isocyanats im Polymer in direktem Zusammenhang. Eine kurze Beschreibung des quantitativen NCO-Nachweises findet sich bei (17).Around To quantitatively detect the free isocyanate were UV spectroscopic Investigations used. Basis of this very sensitive Investigations are the reaction of malachite green with butylamine to the colorless malachite green butylamine complex on the one hand, as well as the reaction of isocyanate with butylamine on the other hand: a standard solution of Butylamine in tetrahydrofuran is combined with the free isocyanate groups reacted in the polyurethane. The excess butylamine is mixed with malachite green in pyridine implemented; the degree of decolorization to be detected by UV spectroscopy the malachite green solution (comparison with a calibration curve) stands for the proportion of free isocyanate in the polymer in direct connection. A short description of the Quantitative NCO detection can be found in (17).

Zur quantitativen Bestimmung von Restisocyanat wurden die erfindungsgemäßen knochenadhäsiven Polyurethanpolymere der Ausführungsbeispiele 5 und 6 in Tabelle 5 untersucht. 48 Stunden nach der Synthese der erfindungsgemäßen Polyurethanpolymere ließ sich ein Restisocyanatgehalt von in etwa 2 Massenprozent nachweisen. Nach weiteren 20 Tagen war der Anteil an freien Isocyanatgruppen auf 0,7 Massenprozent zurückgegangen. Dieser Wert wurde durch Vergleichsmessungen mit verschiedenen Polymereinwaagen bestätigt. Im Moment der Polyurethanpolymerformulierung betrug der Massenanteil an Isocyanat 13,5 % bzw. 10,8 %.For the quantitative determination of residual isocyanate, the bone-adhesive polyurethane polymers of embodiments 5 and 6 according to the invention in Table 5 were investigated. 48 hours after the synthe In the case of the polyurethane polymers according to the invention, a residual isocyanate content of about 2% by mass was detectable. After a further 20 days, the proportion of free isocyanate groups had decreased to 0.7 percent by mass. This value was confirmed by comparative measurements with various polymer weighers. At the moment of the polyurethane polymer formulation, the isocyanate mass fraction was 13.5% and 10.8%, respectively.

Druckschriftenpublications

  • (1) Ege, W., Knochenzement, in: Kunststoffe und Elastomere in der Medizin, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart, 1993; und dort zitierte Druckschriften(1) Ege, W., Bone cement, in: Plastics and elastomers in medicine, Verlag W. Kohlhammer, Stuttgart, 1993; and there quoted pamphlets
  • (2) Quack, R., Yaacoub, C., Klebstoffe in Pharmazie und Medizin, in: Klebstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, Franz-Patat-Zentrum, Braunschweig, 1998; und dort zitierte Druckschriften US 5,266,608 A (2) Quack, R., Yaacoub, C., Adhesives in Pharmacy and Medicine, in: Adhesives from Renewable Resources, Franz Patat Center, Braunschweig, 1998; and there cited pamphlets US 5,266,608 A
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Tabelle 3

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Table 3
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TABELLE 7

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Tabelle 11

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Tabelle 12

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Tabelle 13

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Table 13
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Claims (29)

Verwendung wenigstens einer Polyisocyanatkomponente und wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur zur Herstellung eines Knochenklebstoffs auf Polyurethanbasis.Use of at least one polyisocyanate component and at least one polyester polyol component having a triglyceride structure for the production of a bone adhesive based on polyurethane. Verwendung nach Anspruch 1 wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente auf Pflanzenölbasis.Use according to claim 1, at least one polyester polyol component on vegetable oil basis. Verwendung nach Anspruch 2 wenigstens der Polyesterpolyolkomponente Rizinusöl.Use according to claim 2, at least the polyester polyol component Castor oil. Knochenklebstoff auf Polyurethanbasis mit wenigstens einer Polyisocyanatkomponente und wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur, die mittels eines Verfahrens erhältlich ist, wobei in einem ersten Schritt Sauerstoff an Doppelbindungen in Fettsäuren eines ungesättigten Pflanzenöls angelagert wird, um ein epoxidiertes Öl zu erhalten, und in einem zweiten Schritt der Sauerstoffring des epoxidierten Öls durch wasserstoffaktive Verbindungen geöffnet wird, wobei eine OH-Gruppe entsteht.Bone adhesive based on polyurethane with at least a polyisocyanate component and at least one polyester polyol component with triglyceride structure obtainable by a process wherein in a first step, oxygen at double bonds in fatty acids of a unsaturated vegetable oil is attached to obtain an epoxidized oil, and in one second step of the oxygen ring of the epoxidized oil hydrogen-active compounds is opened, wherein an OH group arises. Knochenklebstoff nach Anspruch 4 mit wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente gemäß der Formel 1:
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Bone adhesive according to claim 4 having at least one polyester polyol component according to formula 1:
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Knochenklebstoff nach Anspruch 4 mit wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente gemäß der Formel 2:
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Bone adhesive according to claim 4 having at least one polyester polyol component according to formula 2:
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Knochenklebstoff auf Polyurethanbasis mit wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente auf der Basis von Poly(Diethylenglykol-Glycerin-Adipinsäure).Bone adhesive based on polyurethane with at least a polyester polyol component based on poly (diethylene glycol-glycerol-adipic acid). Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit wenigstens einer polymeren Polyisocyanatkomponente auf der Basis von Hexamethylendiisocyanat, 2,4-Toluylendiisocyanat, 4,4'-Methylenbis(cyclohexylisocyanat), 1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol, 1,3-Bis-(isocyanatomethyl)benzol oder 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat).Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 7 with at least one polymeric polyisocyanate component on the Base of hexamethylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate), 1,3-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene, 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene or 4,4'-methylene bis (phenyl isocyanate). Knochenklebstoff nach Anspruch 8 mit wenigstens einer polymeren Polyisocyanatkomponente auf der Basis von 4,4'-Methylen-bis-(phenylisocyanat).Bone adhesive according to claim 8 with at least one polymeric polyisocyanate component based on 4,4'-methylene bis (phenyl isocyanate). Knochenklebstoff nach Anspruch 9 mit wenigstens einer polymeren Polyisocyanatkomponente mit einem NCO-Gehalt von 30 bis 32 Massen-%.Bone adhesive according to claim 9, comprising at least a polymeric polyisocyanate component having an NCO content of 30 to 32% by mass. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7 mit wenigstens einer aromatischen Polyisocyanatkomponente mit wenigstens einer mittels einer aliphatischen. Gruppe vom Aromaten getrennten Isocyanatgruppe.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 7 with at least one aromatic polyisocyanate component with at least one by means of an aliphatic. Group of aromatics separated isocyanate group. Knochenklebstoff nach Anspruch 11 mit einer polymeren Polyisocyanatkomponente auf der Basis von wenigstens einem Isocyanatbestandteil 1,3-Bis-(1-isocyanato-1-methylethyl)benzol oder 1,3-Bis(isocyanatomethyl)benzol und wenigstens einem Bestandteil Terephthalsäure oder Bisphenol A.Bone adhesive according to claim 11 with a polymeric Polyisocyanate component based on at least one isocyanate component 1,3-bis (1-isocyanato-1-methylethyl) benzene or 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene and at least one component terephthalic acid or bisphenol A. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 12 mit einem Verhältnis OH-Zahl/NCO-Gehalt von 3,5 bis 7.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 12 with an OH number / NCO content ratio from 3.5 to 7. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 13 mit wenigstens einem Zusatz eines Kalziumsalzes, Salzes einer Phosphorsäure, Proteins, Proteinabbauprodukts, Peptids, einer Aminosäure, eines Kohlenhydrats, Polysaccharids, Stärkeabbauprodukts, aliphatischen Diols, aliphatischen Diamins, 1,3-Bis-(isocyanatomethyl)benzol, Terephthalsäure, Bisphenol A, 2,4-Diaminotoluol.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 13 with at least one addition of a calcium salt, salt of a Phosphoric acid, Protein, protein degradation product, peptides, an amino acid, one Carbohydrate, polysaccharide, starch degradation product, aliphatic Diols, aliphatic diamines, 1,3-bis (isocyanatomethyl) benzene, terephthalic acid, Bisphenol A, 2,4-diaminotoluene. Knochenklebstoff nach Anspruch 14 mit wenigstens einem Zusatz phasenreinen β-Trikalziumphosphats, Glycerin-1-Phosphat, Glycerin-2-Phosphat oder Glycerin-3-Phosphat, Hydroxylapatit, Kalziumphosphoglycerat, Kalziumsalz von Glycerin-1-Phosphat oder Glycerin-3-Phosphat, von Kasein, eines Kaseinabbauprodukts, von Gelatine, eines Kollagen-Abbauprodukts, von Leucin, Serin, Lysin, Glycin, Alanin, Asparagin, Asparaginsäure, Glucose, Dextran, Glycerin, Glycolsäure, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 1,6- Hexandiol, 1,8-Octandiol, 1,6-Diaminohexan, 1,8-Diaminooctan, Polyethy lenimin.Bone adhesive according to claim 14 with at least one addition of phase-pure β-tricalcium phosphate, glycerol-1-phosphate, glycerol-2-phosphate or glycerol-3-phosphate, hydroxyapatite, calcium phosphoglycerate, calcium salt of glycerol-1-phosphate or glycerol-3-phosphate, of Casein, a casein degradation product, gelatin, a collagen degradation product, leucine, serine, lysine, glycine, alanine, asparagine, aspartic acid, glucose, dextran, glycerol, glycolic acid, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1, 6-hexanediol, 1,8-octane diol, 1,6-diaminohexane, 1,8-diaminooctane, polyethylen lenimin. Knochenklebstoff nach Anspruch 15 mit wenigstens einem Zusatz phasenreinen β-Trikalziumphosphats mit einer Granulatgröße von wenigstens 100-150 μm bis mehreren hundert μm, insbesondere 500 μm.Bone adhesive according to claim 15, comprising at least an addition of phase-pure β-tricalcium phosphate with a granule size of at least 100-150 μm to several one hundred microns, in particular 500 microns. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 16 mit wenigstens einem Katalysator 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz, Natriumtrichlorphenat, Natrium-Tetrachlorphenat, Natrium-Pentachlorphenat, Eisen-II-ethylhexanoat, Eisenacetylacetonat, Dibutylzinn-di-2-ethylhexanoat, Zinn-II-ethylhexanoat oder Kobalt-II-ethylhexanoat.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 16 with at least one catalyst 2-ethylhexanoic acid stannous salt, Sodium trichlorphenate, sodium tetrachlorophenate, sodium pentachlorphenate, Iron (II) ethylhexanoate, iron acetylacetonate, dibutyltin di-2-ethylhexanoate, Tin (II) ethylhexanoate or cobalt (II) ethylhexanoate. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 16 mit wenigstens einem Katalysator auf Stickstoffbasis.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 16 with at least one nitrogen-based catalyst. Knochenklebstoff nach Anspruch 18 mit wenigstens einem Katalysator 1,1,4,7,10,10-Hexamethylentriethylentetramin, Diazabicyclo[2.2.2]octan, 4-Dimethylaminopyridin, Diazabicyclo[5.4.0]undec-5-en, Piperidin, Triisobutylamin, 2-Mercapto-5-methyl-1,3,4-thiadiazol, Benzotriazol oder Tris-(2-aminoethyl)amin.Bone adhesive according to claim 18, comprising at least a catalyst 1,1,4,7,10,10-hexamethylenetriethylenetetramine, Diazabicyclo [2.2.2] octane, 4-dimethylaminopyridine, Diazabicyclo [5.4.0] undec-5-ene, piperidine, triisobutylamine, 2-mercapto-5-methyl-1,3,4-thiadiazole, Benzotriazole or tris- (2-aminoethyl) amine. Knochenklebstoff nach Anspruch 19 mit 2-Ethylhexansäure Zinn(II)-Salz als Katalysator, bis zu einem Massenverhältnis Polyesterpolyol der Formel 2 : Katalysator von 150 : 1.Bone adhesive according to claim 19 with 2-ethylhexanoic acid tin (II) salt as a catalyst, up to a mass ratio of polyesterpolyol of the formula 2: Catalyst of 150: 1. Knochenklebstoff nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 20 mit einer Zugfestigkeit F von mehr als 0,62 N/mm2.Bone adhesive according to one or more of claims 4 to 20 with a tensile strength F of more than 0.62 N / mm 2 . Verfahren zur Herstellung eines Knochenklebstoffs auf Polyurethanbasis nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 21, wobei a) in einem ersten Schritt eine Mischung wenigstens einer Polyesterpolyolkomponente mit Triglyceridstruktur und wenigstens eines Katalysators hergestellt wird, wobei die Polyesterpolyolkomponente mittels eines Verfahrens erhältlich ist, wobei in einem ersten Schritt Sauerstoff an Doppelbindungen in Fettsäuren eines ungesättigten Pflanzenöls angelagert wird, um ein epoxidiertes Öl zu erhalten, und in einem zweiten Schritt der Sauerstoffring des epoxidierten Öls durch wasserstoffaktive Verbindungen geöffnet wird, wobei eine OH-Gruppe entsteht; b) in einem weiteren Schritt wenigstens eine polymere Polyisocyanatkomponente und/oder wenigstens eine Diisocyanatkomponente oder eine Triisocyanatkomponente zugegeben wird; und c) in einem weiteren Schritt unter Vermischen eine aufstreichbare Reaktionsmischung hergestellt wird.Method for producing a bone adhesive Polyurethane based according to one or more of claims 4 to 21, where a) in a first step, a mixture at least a polyester polyol component having a triglyceride structure and at least a catalyst is prepared, wherein the polyester polyol component available by a process is, wherein in a first step oxygen to double bonds in fatty acids an unsaturated one vegetable oil is attached to obtain an epoxidized oil, and in one second step of the oxygen ring of the epoxidized oil hydrogen-active compounds is opened to form an OH group; b) in a further step at least one polymeric polyisocyanate component and / or at least one diisocyanate component or a triisocyanate component is added; and c) in a further step with mixing a spreadable reaction mixture is prepared. Verfahren nach Anspruch 22, wobei weiterhin vor Schritt a) wenigstens eine Polyesterpolyolkomponente, polymere Polyisocyanatkomponente oder wenigstens ein Zusatz im Vakuum getrocknet werden und anschließend unter Feuchtigkeitsausschluss aufbewahrt werden.The method of claim 22, further comprising Step a) at least one polyester polyol component, polymeric polyisocyanate component or at least one additive dried in vacuo and then under Keep moisture out. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei weiterhin nach Schritt a) die festen. Zusätze in ein Reaktionsgefäß eingewogen und mit der Polyol-Katalysatormischung mittels einer Mischvorrichtung innig vermischt werden.The method of claim 22 or 23, wherein further after step a) the solid. additions weighed into a reaction vessel and with the polyol catalyst mixture be intimately mixed by means of a mixing device. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22-24, wobei bei Schritt b) ein Zusatz von Hexamethylendiisocyanat zugegeben wird.Method according to one or more of claims 22-24, wherein in step b) added an addition of hexamethylene diisocyanate becomes. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 22-25, wobei die Reaktionsmischung auf fest zu verbindende Oberflächen aufgetragen oder in einen zu füllenden Knochen-, Zahn- oder Prothesen-Hohlraum eingebracht wird, und einem anschließenden Schritt, in dem der Knochenklebstoff aushärtet.Method according to one or more of claims 22-25 wherein the reaction mixture applied to firmly bonded surfaces or in one to be filled Bone, tooth or prosthesis cavity is introduced, and a subsequent Step in which the bone adhesive hardens. Verfahren nach Anspruch 26 zur Herstellung einer Endoprothese, wobei die flüssige Reaktionsmischung eines Klebstoffs nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 21 in eine Form eingebracht wird, die einem Negativ der Endoprothese oder eines Polyurethanbestandteils oder -abschnitts der Endoprothese entspricht, und das ausgehärtete Polyurethanpolymer schließlich aus der Form entnommen wird.A method according to claim 26 for producing a Endoprosthesis, wherein the liquid Reaction mixture of an adhesive according to one or more of claims 4 to 21 is introduced into a mold which is a negative of the endoprosthesis or a polyurethane component or portion of the endoprosthesis corresponds, and the cured Polyurethane polymer finally is removed from the mold. Verwendung wenigstens eines Knochenklebstoffs nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21 zur Fixierung von Knochenfragmenten, zur Fixierung von Zahnfragmenten, für Hohlraumfüllungen bei Knochen, für Hohlraumfüllungen bei Zähnen, bei Verbundosteosynthesen, bei Zahnrekonstruktionen, bei Endoprotheseimplantationen, zur Verankerung von Hüftprothesen.Use of at least one bone adhesive after one or more of the claims 1 to 21 for the fixation of bone fragments, for the fixation of Tooth fragments, for cavity fillings in bones, for cavity fillings in teeth, in composite osteosynthesis, in dental reconstruction, in endoprosthesis implantations, for anchoring hip prostheses. Verwendung wenigstens eins Knochenklebstoffs nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 21 zur teilweisen oder vollständigen Herstellung von Endoprothesen.Use of at least one bone adhesive after one or more of the claims 4 to 21 for the partial or complete preparation of endoprostheses.
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