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Die
Erfindung betrifft ein prothetisches Knochenmaterial, d.h. ein in
einen Teil des Knochens einzubettendes prothetisches Material, und
sein Herstellungsverfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere
ein prothetisches Knochenmaterial auf Calciumphosphatbasis mit einer
blockartigen Struktur im Originalzustand, die sich in Körnchenform ändern kann, wenn
das Material während
einer chirurgischen Operation in einen Knochen eingelagert wird,
so daß die Struktur
leicht beeinflußt
werden kann. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung
eines derartigen prothetischen Knochenmaterials.
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Bisher
wurden bereits prothetische Knochenmaterialien auf Calciumphosphatbasis
entwickelt und sind im Handel erhältlich. Da diese Materialien
jedoch als Körnchen
vorliegen, wenn sie in eine Fehlstelle des Knochens eingebettet
werden, tritt das Problem auf, daß sich die Körnchen auch
auf den Umgebungsbereich des Knochens verteilen können.
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Ferner
macht die Verwendung prothetischer Knochenmaterialien in Blockform
das Formen des Blocks entsprechend der Konfiguration des fehlenden
Knochenteils bei der Operation kompliziert.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, die vorstehend genannten Probleme mit
einem prothetischen Knochenmaterial auf Calciumphosphatbasis zu
lösen, das
aus gebundenen Körnchen
des Calciumphosphatgranulats besteht und eine Struktur hat, die
bis zum Zertrennen des Materials unter Druckeinwirkung beibehalten
wird.
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Ferner
soll ein Herstellungsverfahren für
ein derartiges Material angegeben werden.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und 3. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die vorstehend genannte Aufgabe
gelöst
werden kann, wenn die Körnchen
eines Calciumphosphatgranulats aneinander gebunden und gesintert
werden, um ein Blockprodukt zu erhalten, wobei die Körnchenform
jedoch beibehalten wird, so daß das resultierende
Produkt leicht handhabbar ist und leicht durch manuelles Drücken o.ä. mit einem
Druck im Bereich von 1·105 Pa bis 5·106 Pa
(1 bis 50 kg/cm2) in Körnchen zerfallen kann, wenn
das Produkt in eine Fehlstelle des Knochens während einer chirurgischen Operation
eingebettet wird. Die Körnchen
haben nach dem Zerfallen des blockartigen Materials dieselbe Größe und Form
wie zuvor.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist das prothetische Knochenmaterial nach
der Erfindung aus einem gebundenen Produkt eines körnchenförmigen Calciumphosphatgranulats
mit einer Größe von mindestens
etwa 100 μm
hergestellt, und in diesem gebundenen Produkt sind die Körnchen aneinander
unter Beibehaltung ihrer Originalform mit einer Bindungskraft gebunden,
die das leichte Zerteilen unter manuellem Druck o.ä. von 1·105 Pa bis 5·106 Pa
(1 bis 50 kg/cm2) ermöglicht, wobei die Körnchen nach diesem
Zerteilen ihre Form weitestgehend beibehalten. Diese gegenseitige
Bindung wird gesichert durch Teilchen einer Calciumphosphatverbindung,
die eine Teilchengröße von etwa
1 bis 40 μm
haben. Die hier verwendete Calciumphosphatverbindung kann eine einzelne
Calciumphosphatverbindung oder eine Mischung mehrerer derartiger
Verbindungen sein. Beispielsweise kann die Calciumphosphatverbindung ein
molares Ca/P-Verhältnis
von 1,0 bis 2,0 haben und z.B. Hydroxylapatit, Fluorapatit, Calciumhydrogenphosphat,
Tricalciumphosphat, Tetracalciumphosphat und andere Calcium phosphate
enthalten. Vorzugsweise enthält
die Calciumphosphatverbindung Hydroxylapatit als Hauptkomponente.
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Die
Größe der Körnchen des
Calciumphosphatgranulats ist nicht besonders eingeschränkt, solange
sie der Definition "körnchenartiges
prothetisches Knochenmaterial" genügt und liegt
allgemein bei 100 μm
oder mehr bis zu einem oberen Grenzwert von etwa 5000 μm.
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Ferner
können
die Körnchen
des Calciumphosphatgranulats entweder dicht (mit einer Porosität von 0%)
oder porös
(mit einer Porosität
von bis zu 60%) sein und nach einem üblichen Produktionsverfahren
hergestellt sein. Ferner können
die Körnchen des
Calciumphosphatgranulats jede beliebige Form haben. Vorzugsweise
sind sie kugelförmig.
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Nur
mit Körnchen
eines Calciumphosphatgranulats mit einer Teilchengröße von mindestens etwa
100 μm ist
es schwierig, beim Sintern ein gebundenes Produkt herzustellen,
in dem die Körnchen sich
einfach nur berühren.
Im Gegensatz hierzu werden gemäß der Erfindung
zum Begünstigen
der gegenseitigen Bindung der Körnchen
Teilchen der Calciumphosphatverbindung zu den Körnchen des Calciumphosphatgranulats
hinzugefügt.
Da sie leichter als die Körnchen
gesintert werden können,
tragen sie wesentlich zu einer verbesserten Bindung der Körnchen bei.
Die Teilchen der Calciumphosphatverbindung, welche das Binden der
Körnchen
begünstigen, können jede
Größe unterhalb
derjenigen der Körnchen
des Calciumphosphatgranulats haben. Vorzugsweise haben sie eine
Teilchengröße im Bereich von
1 bis 40 μm.
Teilchengrößen über oder
unter diesem Bereich gewährleisten
nicht die Funktion der Teilchen als Bindungshilfe, d.h. sie zeigen
einen nur unzureichenden Bindungseffekt.
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Wie
bei der Herstellung der Körnchen
des Calciumphosphatgranulats können
die Teilchen nach einem üblichen
Herstellungsverfahren produziert werden.
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Außerdem ist
bei dem prothetischen Knochenmaterial nach der Erfindung die Größe der Körnchen des
Calciumphosphatgranulats vorzugsweise mindestens etwa 100 μm, und die
Teilchen der Calciumphosphatverbindung haben dann eine Teilchengröße von 1
bis 40 μm
sowie ein Gewichtsverhältnis von
1 : 0,1 bis 1 : 1. Werden die Teilchen mit einem geringeren Anteil
eingesetzt, so können
sie ihren Bindungseffekt nicht gewährleisten, und wenn sie mit
einem Anteil über 1
: 1 verwendet werden, so können sie
ihre eigene Form nicht beibehalten, da die Sinterkraft der Körnchen zunimmt.
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Das
prothetische Knochenmaterial nach der Erfindung kann erzeugt werden,
indem die Körnchen des
Calciumphosphatgranulats mit einer Größe von mindestens etwa 100 μm mit den
Teilchen der Calciumphosphatverbindung mit einer Teilchengröße von 1
bis 40 μm
vermischt werden und diese Mischung dann bei einer Temperatur von
800 bis 1200°C
gebrannt wird.
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Beim
Herstellungsverfahren nach der Erfindung können die Körnchen mit den Teilchen als
Bindemittel gemischt werden, wobei entweder beide Anteile trocken
oder aber in feuchter Form verwendet werden. Beispielsweise können die
Körnchen und/oder
Teilchen eine wässrige
Suspension bilden. Um aber eine verbesserte Bindung der Körnchen nach
dem Sintern zu erreichen, sollten die Körnchen und die Teilchen vorzugsweise
nach der Suspension in Wasser vermischt werden, da die Teilchen
dann effektiv an den Körnchen
anhaften. Wenn die Körnchen und
die Teilchen nach der Suspension in Wasser vermischt werden, sollte
vorzugsweise ein Dispersionsmittel, das während des Brennens der Mischung
verflüchtigt,
vorgesehen sein, um eine gleichmäßige Verteilung
der Körnchen
und der Teilchen in der Suspension zu erreichen. Dadurch wird die
Herstellung eines gleichmäßiger gebundenen
prothetischen Knochenmaterials gewährleistet. Verschiedene Materialien
können
als Dispersionsmittel verwendet werden, beispielsweise niedere Alkohole,
zu denen z.B. Ethanol und Isopropylalkohol gehören. Vorzugsweise wird das
Dispersionsmittel der Mischung mit einem Anteil von etwa 150% oder
mehr des Gesamtgewichts der Körnchen
und Teilchen beigegeben.
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Zusätzlich können bei
der Herstellung nach der Erfindung die Körnchen und Teilchen nach Beigabe
einer wässrigen
Lösung
eines Bindemittels gemischt werden, das während des Brennens verflüchtigt.
Ist kein Bindemittel vorhanden, so ist das Entfernen der Mischung
aus der Form vor dem Sintern nicht gesichert. Im Gegensatz dazu
kann nach Beigabe eines Bindemittels zur Mischung und Einführen der
erhaltenen wässrigen
Suspension in eine Form mit anschließender Trocknung das trockene
Produkt vor dem Sintern aus der Form entnommen werden. Insbesondere
erzeugt das Bindemittel eine verbesserte Formbarkeit des Produkts,
da die Bindungskraft zwischen den Körnchen erhöht und damit dem getrockneten
Produkt eine mechanische Stabilität gegeben werden kann.
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Als
Bindemittel, das während
des Brennens verschwindet, sind geeignet: Cellulosederivate wie Methylcellulose
u.ä., Polysaccharide
wie Curdlan u.ä.
und synthetische Polymere wie Polyvinylalkohol, Polyacrylsäure, Polyacrylamid,
Polyvinylpyrrolidon u.ä.
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Nachdem
die Körnchen,
die Teilchen und eine wässrige
Lösung
des Bindemittels gemischt sind, wird die Mischung in eine Form eingegeben
und der Inhalt dann bei einer Temperatur von 50 bis 120°C erhitzt
und getrocknet.
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Das
Bindemittel sollte mit einer Konzentration von 0,1 bis 10,0% verwendet
werden und wird dann mit einem Anteil von 10 bis 80 Gewichtsprozent des
Gesamtgewichtes der Körnchen
und Teilchen beigegeben. Eine Verwendung des Bindemittels mit einer
Konzentration außerhalb
des vorstehenden Bereichs ist weniger günstig, da Konzentrationen unter 0,1%
keine Bindungswirkung sichern und über 10,0% eine übermäßig erhöhte Viskosität und damit eine
verschlechterte Fließfähigkeit
zeigen, wodurch Schwierigkeiten beim gleichmäßigen Vermischen der Körnchen und
Teilchen auftreten. Ähnlich
ist es weniger günstig,
das Bindemittel mit einem Anteil außerhalb des vorstehend genannten
Bereichs zu verwenden, da ein Anteil unter 10% die Wirkung als Bindemittel
nicht gewährleistet
und ein Anteil über
80% zum Ausfällen
der Körnchen
führt,
so daß Schwierigkeiten
beim gleichmäßigen Vermischen
der Körnchen
mit den Teilchen auftreten.
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Zusätzlich können beim
Herstellungsverfahren das vorstehend beschriebene Dispersionsmittel und
das Bindemittel einer Mischung von Körnchen und Teilchen beigefügt werden.
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Beim
Realisieren der Erfindung kann das Granulat der Calciumphosphatverbindung
ungebrannte oder gebrannte Körnchen
enthalten. Werden ungebrannte Körnchen
verwendet, so tritt beim Sintern eine Schrumpfung auf. Werden gebrannte
Körnchen
verwendet, so wird das Schrumpfen vermieden, da die Körnchen bereits
einmal gebrannt wurden, und daher ist dann das Formen in der Stufe
vor dem endgültigen
Brennen möglich.
Werden jedoch ungebrannte Körnchen
verwendet, so ergibt sich der Vorteil, daß nur ein Brennschritt zum
vollständigen
Herstellverfahren benötigt
wird.
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Bei
dem Herstellverfahren nach der Erfindung wird das Brennen vorzugsweise
mit einer Temperatur von 800 bis 1200°C durchgeführt. Eine Brenntemperatur unter
800°C kann
zu einem Produkt mit zu geringer Sinterkraft führen, so daß eine hohe Möglichkeit
des Brechens besteht, wodurch das erhaltene prothetische Knochenmaterial
schwierig zu handhaben ist. Ferner kann eine Brenntemperatur über 1200°C zu einem
Produkt mit zu hoher Sinterkraft führen, wodurch das Zerfallen
des prothetischen Knochenmaterials in die ursprünglichen Körnchen verhindert wird, wenn
das Material in eine Fehlstelle eines Knochens während einer Operation eingebracht
wird. Es wäre
also schwierig, das prothetische Knochenmaterial der Konfiguration
des fehlenden Teils des Knochens entsprechend zu formen, wodurch
das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht erreicht würde.
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Das
gebundene Produkt der körnchenartigen
Calciumphosphatverbindung aus dem erfindungsgemäßen Verfahren hat infolge der
sehr großen
Korngröße eine
Struktur, bei der die Körnchen mit
sehr wenigen Kontaktpunkten aneinander gebunden sind, während ihre
Form beibehalten wird. Die mechanische Festigkeit des gebundenen
Produkts ist derart, daß es
leicht zerfällt,
wenn es mit manuellem Druck o.ä.
beaufschlagt wird, dabei jedoch die Körnchen ihre Originalform beibehalten.
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Die
Erfindung wird im folgenden an Hand von Arbeitsbeispielen weiter
erläutert.
Sie ist auf diese Beispiele jedoch nicht beschränkt.
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Beispiel 1
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Hydroxylapatitpulver
wurde in einer Tablettiermaschine komprimiert und dann in einem
Mörser gemahlen.
Das gemahlene Pulver wurde weiter bis zu einer Größe von 100
bis 400 μm
granuliert. Zu 1 g der so erhaltenen Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5
g ungebranntes Hydroxylapatitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm beigegeben
und die Mischung wurde vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß in
dem gebrannten Produkt die Hydroxylapatitkörnchen aneinander gebunden
waren, ihre Originalform jedoch behielten.
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Beispiel 2
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400g
einer wässrigen
1 Gew%-Lösung
von Methylcellulose wurden in einem Mischer bis zum Erzeugen von
Blasen gerührt.
Dann wurden 200g Hydroxylapatitpulver aus kugeligen Teilchen mit
einer mittleren Teilchengröße von 10 μm und feines
Hydroxylapatitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 1 μm (Pulvermischung
im folgenden als Hydroxylapatitpulver bezeichnet) der Lösung der
Methylcellulose beigegeben und die Anteile dann vermischt. Die Mischung
wurde 36 Stunden bei 80° getrocknet.
Das trockene Produkt wurde in einem Mörser gemahlen und ferner granuliert,
um ungebrannte poröse
Hydroxylapatitkörnchen
mit einer Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von 20% zu erhalten. Zu 1 g der so erhaltenen Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5
g ungebranntes Hydroxylapatitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm beigefügt und die Mischung
dann vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen unter
Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 3
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400g
einer wässrigen
1 Gew.%-Lösung
von Methylcellulose wurden in einem Mischer bis zum Erzeugen von
Blasen gerührt.
Dann wurden 200g Tricalciumphosphatpulver aus kugeligen Teilchen
mit einer mittleren Teilchengröße von 10 μm und feines Tricalciumphosphatpulver
einer mittleren Teilchengröße von 1 μm (im folgenden
wird die Mischung als Tricalciumphosphatpulver bezeichnet) der Lösung der
Methylcellulose beigegeben, und dann wurden die Anteile gemischt.
Die Mischung wurde in einem Trockner 36 Stunden bei 80°C getrocknet.
Das trockene Produkt wurde in einem Mörser gemahlen und ferner granuliert,
um ungebrannte poröse
Tricalciumphosphatkörnchen
einer mittleren Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von etwa 20% zu erhalten. Einer Menge von 1 g der so erhaltenen
Tricalciumphosphatkörnchen
wurden 0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren
Teilchengröße von 3 μm beigegeben
und die Mischung dann vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 4
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Hydroxylapatitpulver
wurde in eine Form aus DERLIN (Handelsmarke, ein Material aus Polyformaldehyd)
eingegeben und in einer hydraulischen Presse zu einem kompakten
Pulver gepreßt.
Dieses kompakte Pulver wurde in einen Beutel aus Vinylfilm eingegeben,
vakuumverpackt und einem Druck von 2·107 Pa
(200 kg/cm2) in einer hydrostatischen Presse
ausgesetzt. Das Kompaktpulver wurde dann in einem Mörser gemahlen
und ferner granuliert, um ungebrannte, dichte Hydroxylapatitkörnchen mit
einer Teilchengröße von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Zu 1 g der Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5 g ungebranntes
Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm beigegeben und die Mischung vier
Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitteilchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 5
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Tricalciumphosphatpulver
wurde in eine Form aus DERLIN eingegeben und in einer Hydraulikpresse
zu einem kompakten Pulver gepreßt.
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Dieses
Pulver wurde in einen Beutel aus Vinylfilm eingegeben, vakuumverpackt
und einem Druck von 2·107 Pa (200 kg/cm2)
in einer hydrostatischen Presse ausgesetzt. Das Kompaktpulver wurde in
einem Mörser
gemahlen und zu dichten Tricalciumphosphatkörnchen mit einer Größe von 100
bis 400 μm
granuliert. Zu 1 g der so erhaltenen Tricalciumphosphatkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm beigegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatteilchen unter Beibehalten ihrer Originalform
aneinander gebunden waren.
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Beispiel 6
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Das
Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, um ungebrannte Hydroxylapatitkörnchen mit
einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g dieser Hydroxylapatitkörnchen wurden 1,0 g ungebranntes
Hydroxylapatitpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung dann vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Hydroxylapatitkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
Dieses Produkt hatte eine höhere
mechanische Festigkeit als das nach Beispiel 1 hergestellte.
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Vergleichsbeispiel 1
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Das
Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, um ungebrannte Hydroxylapatitkörnchen einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g der so erhaltenen Hydroxylapatitkörnchen wurden
1,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver mit einer Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Hydroxylapatitteilchen aneinander gebunden waren. Dieses Produkt
hatte eine höhere mechanische
Festigkeit als das nach Beispiel 1 hergestellte, jedoch konnte die
Originalform der Körnchen
nicht beibehalten werden, da das feine Pulver beim Sintern mit den
Körnchen
verschmolzen war. Dies ist auf einen zu hohen Anteil des feinen
Pulvers zurückzuführen.
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Vergleichsbeispiel 2
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Das
Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität von
20 % zu erhalten. Zu 1 g dieser Hydroxylapatitkörnchen wurden 1,5 g ungebranntes
Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben und die Mischung
wurde vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen aneinander
gebunden waren. Dieses Produkt hatte eine höhere mechanische Festigkeit
als das nach Beispiel 2 hergestellte, jedoch konnte die Originalform
der Körnchen
nicht beibehalten werden, da das gesinterte feine Pulver bei dem Zerfallen
des gebundenen Produkts durch einen übermäßig hohen Anteil an den Körnchen verschmolzen
war.
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Vergleichsbeispiel 3
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Das
Verfahren aus Beispiel 3 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Tricalciumphosphatkörnchen mit
einer Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von 20% zu erzeugen. Zu 1 g dieser Tricalciumphosphatkörnchen wurden
1,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung dann vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen
aneinander gebunden waren. Das in diesem Vergleichsbeispiel erhaltene
gebundene Produkt hatte eine höher mechanische
Festigkeit als das nach Beispiel 3, jedoch konnte die Originalform
der Körnchen
nicht beibehalten werden, da das feine Pulver mit den Körnchen infolge
eines zu großen
Anteils beim Sintern verschmolzen wurde.
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Vergleichsbeispiel 4
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Das
Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 1,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Hydroxylapatitkörnchen
aneinander gebunden waren. Das gebundene Produkt hatte eine höhere mechanische
Festigkeit als das nach Beispiel 4 hergestellte, jedoch konnten
die Körnchen
ihre ursprüngliche Form
nicht beibehalten, da das feine Pulver infolge eines zu hohen Anteils
beim Sintern mit den Körnchen
verschmolzen wurde.
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Vergleichsbeispiel 5
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Das
Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Tricalciumphosphatkörnchen
einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 1,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver mit einer mittleren
Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen miteinander
verbunden waren und das Produkt eine höhere mechanische Festigkeit
als das nach Beispiel 5 hergestellte hatte. Die Originalform der
Körnchen konnte
jedoch nicht beibehalten werden, da die feinen Pulverteilchen beim
Sintern infolge eines zu hohen Anteils mit den Körnchen verschmolzen wurden.
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Beispiel 7
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Das
Verfahren nach Beispiel 1 wurde wiederholt, um ungebrannte Hydroxylapatitkörnchen einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 40 μm hinzugefügt und die
Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Es war zu beobachten, daß die
Hydroxylapatitkörnchen
miteinander verbunden waren und ihre Originalform behalten hatten.
Das nach diesem Beispiel erhaltene gebundene Produkt hatte eine
geringere mechanische Festigkeit als das nach Beispiel 1 hergestellte.
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Beispiel 8
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Das
Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität von
20 zu erzeugen. Zu 1 g dieser Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5 g ungebranntes
Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 40 μm hinzugegeben und die Mischung
vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen miteinander
verbunden waren und ihre Originalform behalten hatten.
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Beispiel 9
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Das
Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Tricalciumphosphatkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von 20% zu erzeugen. Zu 1 g dieser Tricalciumphosphatkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 40 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden lang bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 10
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Das
Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g der so erhaltenen Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5
g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 40 μm hinzugefügt und die
Mischung vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen unter Beibehalten
ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 11
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Das
Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Tricalciumphosphatkörnchen
einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Zu 1 g dieser Tricalciumphosphatkörnchen wurden 0,5 g ungebranntes
Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 40 μm hinzugefügt und die
Mischung vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Tricalciumphosphatkörnchen unter
Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
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Beispiel 12
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Hydroxylapatitpulver
wurde in einer Tablettiermaschine komprimiert und dann in einem
Mörser gemahlen.
Das gemahlene Pulver wurde weiter granuliert, um Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Die so erhaltenen Hydroxylapatitkörnchen wurden auf einer Aluminiumoxidplatte
verteilt, so daß sie
sich nicht berühren
konnten. Die Körnchen
wurden dann drei Stunden lang bei 1200°C gebrannt. Zu 1 g der so erhaltenen
gebrannten Hydroxylapatitkörnchen
wurden 0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen unter
Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren. In diesem
Beispiel konnte eine Schrumpfung des gebundenen Produkts beim Sintern
stärker
als im Beispiel 1 verringert werden, da die zuvor gebrannten Hydroxylapatitkörnchen aneinander
gebunden wurden.
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Beispiel 13
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Das
Verfahren nach Beispiel 12 wurde wiederholt, um gebrannte Hydroxylapatitkörnchen einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Zu 1 g dieser gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und danach
2 ml Wasser zugegeben und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
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Es
war zu beobachten, daß die
Hydroxylapatitkörnchen
aneinander unter Beibehalten ihrer Originalform gebunden waren.
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In
diesem Beispiel konnte eine Schrumpfung des gebundenen Produkts
beim Sintern stärker
als im Beispiel 1 verringert werden, da die zuvor gebrannten Hydroxylapatitkörnchen anstelle
ungebrannter Körnchen
beim Herstellen des gebundenen Produkts verwendet wurden. Außerdem konnten
für jedes
Hydroxylapatitkörnchen
gute Bindungsbedingungen erzielt werden, da das feine Hydroxylapatitpulver
gleichmäßig an den
Körnchen
anhaftete.
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Beispiel 14
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Schritt 1:
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Das
Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität von
20 % zu erhalten. Die so erhaltenen ungebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte verteilt, so daß sie sich gegenseitig nicht
berührten.
Die Körnchen
wurden dann drei Stunden bei 1200°C
gebrannt, um gebrannte Hydroxylapatitkörnchen zu erhalten.
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Schritt 2:
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Zu
1 g der gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden 0,5 g ungebranntes
Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm hinzugefügt und die Mischung dann vier
Stunden bei 1200°C gebrannt.
Es war zu beobachten, daß die
Hydroxylapatitkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
Durch die Verwendung zuvor gebrannter Hydroxylapatitkörnchen konnte
die Schrumpfung des gebundenen Produkts beim Sintern geringer gehalten
werden.
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Schritt 3:
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Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und danach
2 ml Wasser hinzugefügt
und die Mischung dann vier Stunden bei 1200°C nach Rühren gebrannt. Es war zu beobachten,
das die Hydroxylapatitkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren. Ein
Schrumpfen des gebundenen Produkts beim Sintern konnte geringer
gehalten werden, und für
jedes Hydroxylapatitkörnchen
wurden gute Bindungsbedingungen erzielt, da das feine Hydroxylapatitpulver gleichmäßig an den
Hydroxylapatitkörnchen
haftete.
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Beispiel 15
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Schritt 1:
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Das
Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Tricalciumphosphatkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von 20% zu erhalten. Die so erhaltenen ungebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte verteilt, um sich gegenseitig zu berühren. Die
Körnchen
wurden dann drei Stunden lang bei 1200°C gebrannt, um gebrannte Tricalciumphosphatkörnchen zu
erhalten.
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Schritt 2:
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Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen Tricalciumphosphatkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
Durch die Verwendung der zuvor gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurde
eine Schrumpfung des gebundenen Produkts beim Sintern geringer gehalten.
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Schritt 3:
-
Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und danach
2 ml Wasser hinzugefügt,
und die Mischung wurde gerührt
und dann vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Tricalciumphosphatkörnchen aneinander
unter Beibehalten ihrer Originalform gebunden waren. Eine Schrumpfung
des gebundenen Produkts beim Sintern konnte geringer gehalten werden,
und für
jedes Tricalciumphosphatkörnchen
wurden gute Bindungsbedingungen erreicht, da das feine Pulver gleichmäßig an den
Tricalciumphosphatkörnchen
anhaftete.
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Beispiel 16
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Schritt 1:
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Das
Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Die so erhaltenen ungebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte verteilt, ohne einander zu berühren. Die
Teilchen wurden dann drei Stunden bei 1200°C gebrannt.
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Schritt 2:
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Zu
1 g der nach Schritt 1 gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
0,5 g nicht gebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Hydroxylapatitkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
Durch das Verwenden der zuvor gebrannten Hydroxylapatitkörnchen konnte
eine Schrumpfung des gebundenen Produkts beim Sintern geringer gehalten
werden.
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Schritt 3:
-
Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und danach
2 ml Wasser zugegeben und die Mischung wurde gerührt und danach vier Stunden
bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Hydroxylapatitkörnchen unter
Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren. Eine Schrumpfung
des gebundenen Produkts beim Sintern konnte geringer gehalten werden,
und für
die Hydroxylapatitkörnchen
ergaben sich gute Bindungsbedingungen, da das feine Pulver gleichmäßig an ihnen
haftete.
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Beispiel 17
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Schritt 1:
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Das
Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Tricalciumphosphatkörnchen
einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Diese ungebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte ohne gegenseitiges Berühren verteilt.
Die Körnchen
wurden dann drei Stunden lang bei 1200°C gebrannt, um gebrannte Tricalciumphosphatkörnchen zu
erhalten.
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Schritt 2:
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Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurde
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm zugegeben
und die Mischung dann vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Es war zu beobachten,
daß die
Tricalciumphosphatkörnchen
unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren.
Durch Verwenden der zuvor gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen konnte
ein Schrumpfen des gebundenen Produkts beim Sintern geringer gehalten
werden.
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Schritt 3:
-
Zu
1 g der nach Schritt 1 erhaltenen gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
0,5 g ungebranntes Tricalciumphosphatpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und danach
2 ml Wasser hinzugefügt
und die Mischung dann gerührt
und vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Es war zu beobachten, daß die Tricalciumphosphatkörnchen unter
Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden waren. Ein Schrumpfen
des gebundenen Produkts beim Sintern konnte geringer gehalten werden,
und es ergaben sich gute Bindungsbedingungen für die Tricalciumphosphatkörnchen,
da die feinen Pulverteilchen gleichmäßig an den Körnchen anhafteten.
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Vergleichsbeispiel 6
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Hydroxylapatitpulver
wurde in einer Tablettiermaschine komprimiert und dann in einem
Mörser gemahlen.
Das gemahlene Pulver wurde weiter granuliert, um Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. 1 g dieser Körnchen
wurde in einen Schmelztiegel eingegeben und vier Stunden bei 1200° C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren nicht aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 7
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Die
ungebrannten Hydroxylapatitkörnchen nach
Vergleichsbeispiel 6 wurden auf einer Aluminiumoxidplatte ohne gegenseitiges
Berühren
verteilt und dann drei Stunden bei 1200°C gebrannt. 1 g dieser Hydroxylapatitkörnchen wurde
in einen Schmelztiegel eingegeben und vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren nicht aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 8
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Das
Verfahren nach Beispiel 2 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität von
20 % zu erhalten. Die ungebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte ohne gegenseitiges Berühren verteilt
und dann drei Stunden bei 1200°C
gebrannt. 1 g der so erhaltenen gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurde
in einen Schmelztiegel eingegeben und vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitteilchen waren nicht aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 9
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Das
Verfahren nach Beispiel 3 wurde wiederholt, um ungebrannte poröse Tricalciumphosphatkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
und einer Porosität
von 20% zu erzeugen. Die ungebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte ohne gegenseitiges Berühren verteilt
und dann drei Stunden bei 1200°C
gebrannt. 1 g dieser gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurde
in einen Schmelztiegel eingegeben und vier Stunden bei 1200° C gebrannt.
Die Tricalciumphosphatkörnchen
waren nicht aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 10
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Das
Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Hydroxylapatitkörnchen einer
Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Die ungebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurden auf einer Aluminiumoxidplatte
ohne gegenseitiges Berühren verteilt
und dann drei Stunden bei 1200°C
gebrannt. 1 g dieser gebrannten Hydroxylapatitkörnchen wurde in einen Schmelztiegel
eingegeben und vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Die Hydroxylapatitkörnchen waren
nicht aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 11
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Das
Verfahren nach Beispiel 5 wurde wiederholt, um ungebrannte dichte
Tricalciumphosphatkörnchen
einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erzeugen. Die ungebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurden
auf einer Aluminiumoxidplatte ohne gegenseitiges Berühren verteilt
und dann drei Stunden bei 1200°C
gebrannt. 1 g der so erhaltenen gebrannten Tricalciumphosphatkörnchen wurde
in einen Schmelztiegel eingegeben und vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Tricalciumphosphatkörnchen waren
nicht aneinander gebunden.
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Beispiel 18
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Ungebrannte
poröse
Hydroxylapatitkörnchen
wurden bis zu einer Größe von 100
bis 400 μm gemahlen.
Zu 1 g der gemahlenen Körnchen
wurden 0,2 g feines Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und 1 g
einer wässrigen
1 Gew%-Lösung
aus Methylcellulose hinzugefügt
und dann die Mischung in einen Behälter gegeben. Die Mischung
wurde für
24 Stunden bei 80°C
unter Verschluß gehalten,
um eine Gelatinisierung hervorzurufen. Nach deren Abschluß wurde
das erhaltene Gel 12 Stunden in einer offenen Form bei 80°C getrocknet
und dann nochmals 24 Stunden bei 80°C nach Entnahme aus dem Behälter getrocknet.
Das getrocknete Produkt wurde gebrannt und dann vier Stunden bei
1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden.
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Beispiel 19
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Ungebrannte,
dichte Hydroxylapatitkörnchen wurden
bis zu einer Größe von 100
bis 400 μm
gemahlen. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 0,2 g feines Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und 1 g
einer wässrigen
ein 1 Gew%-Lösung
von Methylcellulose zugegeben und die Mischung in einen Behälter gegeben.
Die Mischung wurde für
24 Stunden bei 80°C
unter Verschluß gehalten,
um sie zu gelatinisieren. Danach wurde das erhaltene Gel 12 Stunden
bei 80°C
in einer offenen Form getrocknet und dann nochmals 24 Stunden bei 80°C nach der
Entnahme aus dem Behälter
getrocknet. Das getrocknete Produkt wurde vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden.
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Vergleichsbeispiel 12
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Ungebrannte
poröse
Hydroxylapatitkörnchen
wurden auf eine Größe von 100
bis 400 μm
gemahlen. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 0,2 g feines Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und 1 g
Wasser hinzugefügt
und die Mischung in einen Behälter
gegeben. Die Mischung wurde 12 Stunden bei 80° C in einer offenen Form getrocknet,
jedoch konnte das getrocknete Produkt aus dem Behälter nicht
entnommen werden, da nach Verdunsten des Wassers beim Trocknen eine
Trennung in die Hydroxylapatitkörnchen
und die feinen Hydroxylapatitpulverteilchen aufgetreten war. Dies zeigt,
daß ein
Bindemittel zum Binden der Hydroxylapatitkörnchen mit den feinen Pulverteilchen
erforderlich ist, um einen für
den Formprozeß ausreichende Festigkeit
zu erreichen.
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Beispiel 20
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Ungebrannte
poröse
Tricalciumphosphatkörnchen
wurden zu einer Größe von 100
bis 400 μm gemahlen.
Zu 1 g dieser Tricalciumphosphatkörnchen wurden 0,2 g feines
Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und 1 g einer wässrigen
1 Gew%-Lösung
von Methylcellulose zugegeben und die Mischung in einen Behälter gegeben.
Sie wurde für
24 Stunden bei 80°C
unter Verschluß gehalten,
um sie zu gelatinisieren. Das erhaltene Gel wurde 12 Stunden bei
80°C in
einer offenen Form getrocknet und dann nochmals 24 Stunden bei 80°C nach Entnahme
des getrockneten Produkts aus dem Behälter getrocknet. Das getrocknete
Produkt wurde vier Stunden bei 1200°C gebrannt. Die Tricalciumphosphatkörnchen waren
aneinander unter Beibehalten ihrer Originalform gebunden.
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Beispiel 21
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Ungebrannte
poröse
Hydroxylapatitkörnchen
wurden auf eine Größe von 600
bis 1000 μm gemahlen
und dann vier Stunden bei 1200°C
gebrannt. Zu 1 g dieser Körnchen
wurden 0,2 g feines Hydroxylapatitpulver einer mittleren Teilchengröße von 3 μm und 1 g
einer wässrigen
1 Gew%-Lösung von
Methylcellulose hinzugefügt
und die Mischung in einen Behälter
gegeben. Die Mischung wurde für
24 Stunden bei 80°C
unter Verschluß gehalten,
um sie zu gelatinisieren. Danach wurde das Gel 12 Stunden bei 80°C in einer
offenen Form getrocknet und nach Entnahme aus dem Behälter 24
Stunden bei 80°C getrocknet.
Das getrocknete Produkt wurde vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden.
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Beispiel 22
-
Hydroxylapatitpulver
wurde in einer Tablettiermaschine komprimiert und dann in einem
Mörser gemahlen.
Das gemahlene Pulver wurde dann nochmals bearbei tet, um Hydroxylapatitkörnchen einer Größe von 100
bis 400 μm
zu erhalten. Etwa 1 g dieser Hydroxylapatitkörnchen und 0,5 g ungebranntes Hydroxylapatitpulver
einer mittleren Teilchengröße von 3 μm wurden
mit 5 ml Ethanol gemischt und dann vier Stunden bei 1200°C gebrannt.
Die Hydroxylapatitkörnchen
waren unter Beibehalten ihrer Originalform aneinander gebunden.
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, enthält das prothetische
Knochenmaterial nach der Erfindung ein gebundenes Produkt aus Körnchen eines
Calciumphosphatgranulats, bei der die Körnchen ihre Originalform beibehalten
haben und das deshalb als ein Blockprodukt gehandhabt werden kann.
Da dieses Knochenmaterial leicht in Körnchen zerfällt, indem manuell ein Druck
von 1·105 Pa bis 5·106 Pa
(1 bis 50 kg/cm2) ausgeübt wird, was während einer
Operation geschehen kann, kann ein unerwünschtes Verstreuen der Körnchen im
Operationsbereich vermieden werden, und das prothetische Material
kann auch leicht der Form eines fehlenden Knochenteils angepaßt werden.
Wenn die Körnchen des
Calciumphosphatgranulats und die Teilchen des Calciumphosphatpulvers
als Bindemittel in einer wässrigen
Lösung
eines Bindemittels gemischt werden, so ist es außerdem möglich, die mechanische Festigkeit
des erhaltenen trockenen Produkts wesentlich zu erhöhen, wodurch
das Produkt aus einer Form entfernt werden kann, bevor es gebrannt
wird. Dadurch wird die Formbarkeit des Produkts wesentlich verbessert.