DE202005002450U1 - Jaw implant suitable for insertion in bone is (partly) provided with homogeneous nanostructurized surface with specified surface topography and consists e.g. of titanium or alloy - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein sofort belastbares Kieferimplantat mit verbesserten Osseointegrationseigenschaften. Das Implantat besteht aus Titan oder einer Titanlegierung und ist geeignet für Implantation in Knochen, besonders in Kieferknochen. Das Implantat ist mindestens teilweise mit einer homogenen nanostrukturierten Oberfläche versehen, die zelluläre Reaktionen und Knochenwachstum fördert, während die Oberflächenstruktur nicht wesentliche Implantat-Eigenschaften wie zum Beispiel schart schneidende Kanten beeinträchtigt.The The invention relates to an immediately resilient jaw implant with improved Osseointegration. The implant is made of titanium or a titanium alloy and is suitable for implantation in bone, especially in jawbones. The implant is at least partially provided with a homogeneous nanostructured surface, the cellular reactions and promotes bone growth, while the surface structure non-essential implant properties such as flocking cutting edges are affected.
Es wird ein Implantat mit Gewinde für die gering-traumatische Insertion in ein vorgebohrtes Knochenlager im Kiefer vorgestellt, das eine primäre Stabilität sowie initialen Knochenkontakt erreicht. Das Implantat hat ein Gewinde zum Einschrauben in einen Kiefer und einem Halteabschnitt zum Halten von Zahnersatz. Solche Implantate sind bekannt, sie werden meist in den Kiefer an der Stelle eines extrahierten oder ausgefallenen Zahns durch Einschrauben eingesetzt, um dort den Zahnersatz zu halten. Hierbei kann ein Ersatz für einen einzelnen Zahn oder, bei Verwendung mehrerer Kieferimplantate, ein Ersatz mehrerer Zähne verwendet werden.It is a threaded implant for the low-traumatic insertion into a pre-drilled bone bed presented in the jaw, showing a primary stability as well as initial bone contact reached. The implant has a thread for screwing into a Pine and a holding section for holding dentures. Such Implants are known, they are mostly in the jaw at the site an extracted or failed tooth inserted by screwing, to keep the dentures there. This can be a substitute for one single tooth or, if multiple jaw implants are used Replacement of several teeth be used.
Zum Halten weist das Kieferimplantat einen Pfosten auf, der an dem Teil des Kieferimplantates, der mit dem Gewinde zum Einschrauben in den Kiefer versehenen ist, ein- oder mehrstückig angesetzt ist. Im Übergangsbereich des gewindebewährten Teils zum Pfosten ist vielfach ein Schaft ausgebildet, der im eingesetzten Zustand des Kieferimplantates im Bereich der Gingiva angeordnet ist.To the Holding the jaw implant has a post on the part of the jaw implant, with the thread for screwing in the Pine is provided, one or more pieces is attached. In the transition area of the threaded part the post is often a shaft formed in the inserted Condition of the jaw implant located in the gingival area is.
Begründung der ErfindungJustification of invention
Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Implantatoberflächen und speziell auf einen Implantatkörper mit Gewinde, der schnell und sicher geringtraumatisch in einen Kieferknochen eingesetzt werden kann und eine hohe Primärstabilität erreicht, insbesondere bei sofortiger Insertion nach Extraktion der natürlichen Zähne.The The present invention relates generally to implant surfaces and especially on an implant body with a thread that quickly and safely engages traumatally into a jawbone can be used and achieved a high primary stability, especially at immediate insertion after extraction of natural teeth.
Vorbekannt aus der Literatur ist, dass Zellanlagerungen, -migration und Zellorientierung sowie extrazelluläre Matrixsynthese und deren Orientierung beeinflusst werden durch die Strukturierung der Implantatoberflächen (z.B. Micromorphologie) sowie durch die chemische Oberflächen-Zusammensetzung.previously known From the literature is that cell attachment, migration and cell orientation as well as extracellular Matrix synthesis and its orientation are influenced by the Structuring the implant surfaces (e.g., micromorphology) as well as by the chemical surface composition.
Wilke, H.J. et al. haben demonstriert, dass es möglich ist, die Retentionsstabilität von Implantaten im Knochen zu beeinflussen durch Veränderung der Oberflächenstruktur-Morphologie: „The Influence of Various Titanium Surfaces on the Interface Strength between Implants and Bone", Advances in Biomaterials, Vol. 9, pp. 309–314, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, 1990.Wilke, H.J. et al. have demonstrated that it is possible to maintain the retention stability of implants in the Influencing Bones by Changing Surface Texture Morphology: "The Influence of Various Titanium Surfaces on the Interface Strength between Implants and Bone ", Advances in Biomaterials, Vol. 9, pp. 309-314, Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam, 1990.
Die Autoren zeigten, dass eine vergrößerte Oberflächenrauhigkeit eine stärkere Verankerungsfähigkeit des Implantats erzeugt, und sie kommentierten: „es kann nicht die Schlussfolgerung gezogen werden, wie in diesem Experiment gezeigt, dass dies ausschließlich durch die Rauhigkeit einer Oberfläche bewirkt wird. Offensichtlich ist auch die Abscherkraft abhängig von der Art und Dimension der Rauhigkeit der Oberfläche, als auch durch durch die chemische Zusammensetzung der Oberfläche."The Authors showed that increased surface roughness a stronger one anchoring ability of the implant, and they commented, "It can not be the conclusion be pulled, as shown in this experiment, that this exclusively by the roughness of a surface causes becomes. Obviously, the shearing force is dependent on the nature and dimension of the roughness of the surface, as well as through the chemical composition of the surface. "
Wie Buser et al. betonen (Ibid S. 890), „bleibt es unklar, welcher Prozentsatz des Knochen-Implantat-Kontakts erforderlich ist, um ausreichende Verankerung im Knochen für ein Implantat zu erreichen, damit eine Langzeitfunktion als belastbares Instrument erfolgreich garantiert ist." Ebenfalls zeigen Wennerberg et al. in der Publikation „Design and Surface Characteristics of 13 Commercially Available Oral Implant Systems", Int. J. Oral Maxillofacial Implants 1993, 8:622–633, auf, dass die verschiedenen untersuchten Implantate erheblich in der Oberflächenbeschaffenheit variierten, und kommentieren: „Es ist nicht bekannt, welche der Parameter für die Oberflächenrauhigkeit am besten den Erfolg eines Implantats beschreibt und vorhersagt" (S. 632).As Buser et al. emphasize (Ibid p. 890), "it remains unclear which Percentage of bone-implant contact is required to sufficient anchoring in the bone for an implant to achieve that a long-term function as a reliable instrument successfully guaranteed is also show Wennerberg et al. in the publication "Design and Surface Characteristics of 13 Commercially Available Oral Implant Systems ", Int. J. Oral Maxillofacial Implants 1993, 8: 622-633, on that the various implants examined in considerably the surface texture varied and commented: "It it is not known which of the parameters for the surface roughness best describes and predicts the success of an implant "(p. 632).
Jedoch betrachten die Erkenntnisse in solchen Publikationen nicht den Effekt, den das mechanische Implantatdesign auf den Grad der Stabilität und folgerichtig die Vorhersehbarkeit der ungestörten Einheilung hätte.however the findings in such publications do not consider the effect the mechanical implant design to the degree of stability and consistent the predictability of undisturbed healing would have.
Nano-Wissenschaft und Nano-Technologie ist zur Zeit ein Hauptthema der fundierten Oberflächenforschung. Es ist bekannt, dass die Chemie und Topographie an festen Oberflächen und der Implantat-Knochen-Kontaktfläche eine wichtige Rolle bei vielen Anwendungen spielen, wie z.B. Adhäsionsfähigkeit, Adsorption, Benetzbarkeit und Friktion. Nanostrukturen haben sich als weitaus effektiver erwiesen als Strukturen im Mikrobereich in Bezug auf Protein-Anlagerung, Collagen- und Zellbindung. Zur Zeit werden diese Nanostrukturen durch kontrollierte Zusammensetzung von Polymeren hergestellt.Nano-Science and nano-technology is currently a major topic of well-founded Surface Science. It is well known that the chemistry and topography on solid surfaces and the implant-bone interface play an important role in many applications, such as adhesion, Adsorption, wettability and friction. Nanostructures have become proved to be far more effective than microstructures in Reference to protein attachment, collagen and cell binding. Currently being these nanostructures through controlled composition of polymers produced.
In einer kürzlichen Studie an der Universität von Alabama, Department of Chemistry, Dr. Hircham Fenniri in Kooperation mit Dr. Thomas Webster der Purdue Universität, wurden Titanimplantate mit und ohne „Nanotube-Oberfläche" Osteoblasten ausgesetzt. Die Studiengruppe fand heraus, dass sich bei den Nanotube-beschichteten Implantaten 30% mehr Osteoblasten angelagert hatten. (Ai Lin Chun et al. 2004, Nanotechnology 15 S234–S239 Helical rosette nanotubes: a more effective orthopaedic implant material).In a recent study at the University of Alabama, Department of Chemistry, Hircham Fenniri in cooperation with dr. Thomas Webster of Purdue University, titanium implants with and without a "nanotube surface" were exposed to osteoblasts and the study group found that 30% more osteoblasts had been deposited in the nanotube-coated implants (Ai Lin Chun et al., 2004, Nanotechnology 15 S234-S239 Helical rosette nanotubes: a more effective orthopedic implant ma TERIAL).
Eine Art von zahnärztlichen Implantaten, die in der Industrie gebräuchlich ist, wird typischerweise als „Schraub"-Implantat bezeichnet. Der distale Teil des Implantatkörpers wird üblicherweise mit einer rauen Oberfläche versehen, die die Oberflächengeometrie des Implantats verändert. Die gegenwärtigen Methoden der Oberflächenstrukturierung von dentalen Implantaten sind üblicherweise Anrauung durch Bestrahlung mit Partikeln wie Aluminiumoxid oder Titan und/oder Säureätztechniken.A Kind of dental Implants that are commonly used in the industry are typically referred to as a "screw" implant. The distal part of the implant body becomes common with a rough surface provided the surface geometry of the implant changed. The current methods the surface structuring Dental implants are common Roughening by irradiation with particles such as alumina or Titanium and / or acid etching techniques.
Während der Operationstechnik zur Implantatinsertion wird ein Bohrloch im Knochen entsprechend dem Umfang des Implantats vorgebohrt, damit ein enger Kontakt zwischen Implantatkörper und umgebenden Kieferknochen entsteht. Das Gewinde auf dem Implantatkörper schraubt sich vorzugsweise durch eine Selbstschneidefähigkeit ein, um eine hohe Primärstabilität zu erreichen. Diese Primärstabilität ist ein mechanischer Faktor, der die Gefahr der Mikrobewegung am „Interface" zwischen Implantatoberfläche und umgebenden Knochen minimiert. Hohe Primärstabilität reduziert das Risiko einer ausbleibenden Osseointegration.During the Surgical technique for implant insertion becomes a hole in the bone pre-drilled according to the circumference of the implant, thus a close Contact between implant body and surrounding jawbone arises. Screw the thread on the implant body preferably by an auto-cutting ability to achieve a high primary stability. This primary stability is a mechanical factor that reduces the risk of micro movement at the "interface" between implant surface and minimizes surrounding bone. High primary stability reduces the risk of lack of osseointegration.
Eine besondere Situation für die Implantatinsertion besteht sofort nach Extraktion von natürlichen Zähnen. In diesem Fall muss ein dentales Implantat im Kieferknochen verankert werden, der bisher die Zahnwurzel umgeben hat, während der Kieferkamm einen knöchernen Defekt in der Größe der vorherigen Zahnwurzel, die sogenannte Alveole, aufzeigt. Die äußere Oberfläche dieser Alveole besteht aus einem dichten Kortikalknochenbereich, der zur Verankerung der Implantates genutzt werden sollte, um eine optimale kortikale Abstützung und nachfolgende hohe Primärstabilität zu erreichen.A special situation for the implant insertion is made immediately after extraction of natural teeth. In In this case, a dental implant must be anchored in the jawbone which has so far surrounded the tooth root, while the ridge of a ridge osseous Defect in the size of the previous tooth root, the so-called socket. The outer surface of this alveolus exists from a dense cortical bone area, which anchors the Implants should be used to provide optimal cortical support and support to achieve subsequent high primary stability.
Eine makro- und mikro-angerauhte Oberfläche auf dem Gewinde beeinträchtigt die Schärfe der Schnittkerben und reduziert den innigen Kontakt zwischen Implantatoberfläche und unversehrtem Knochen.A macro- and micro-roughened surface on the thread affects the sharpness the cut notches and reduces the intimate contact between implant surface and unbroken bone.
Schart schneidende, selbstschneidende Gewinde mit bedeutender Gewindetiefe sind für die Primärstabilität optimal. Die Gewindetiefe sollte angepasst sein für die Sofortimplantation. Um den kortikalen Knochen der Alveole zu erhalten, sollte der Gesamtdurchmesser des Implantats gleich oder geringer sein als die Alveole. Mit zunehmender Knochendicke in der Umgebung der Extraktionswunde sollte die Gewindetiefe und der äußere Implantatdurchmesser zunehmend größer sein, um eine optimale Verankerung und nachfolgend eine gute Verteilung der okklusalen Kaukräfte innerhalb des mittleren Bereichs des Implantats zu erreichen. Während der Einheilungsphase sollten die Bereiche der Implantatoberfläche, die in Kontakt mit dem umgebenden Knochen sind, vorzugsweise topographische Eigenschaften aufweisen, die eine Knochenanlagerung fördern.flocking cutting, self-tapping threads with significant thread depth are for the primary stability optimal. The thread depth should be adjusted for the immediate implantation. Around To obtain the cortical bone of the alveolus, the overall diameter should be of the implant should be equal to or less than the socket. With increasing Bone thickness in the vicinity of the extraction wound should be the thread depth and the outer implant diameter to be bigger and bigger for optimal anchoring and subsequent good distribution of the occlusal chewing forces within the central area of the implant. During the healing phase should be the areas of the implant surface that are in contact with the surrounding bone, preferably topographical features which promote bone attachment.
Somit besteht ein Bedarf an verbessertem Gewindedesign von zahnärztlichen Implantaten mit garantiert selbstscheidendem Gewinde und nanostrukturierter Oberfläche.Consequently There is a need for improved thread design of dental Implants with guaranteed self-tapping thread and nanostructured Surface.
Die gebräuchlichen Techniken der Herstellung von dentalen Implantaten mit angerauter Oberfläche beeinträchtigen die Selbstschneideeigenschaften des Implantats, besonders die Schärfe der Schneidekanten.The common Techniques of making dental implants with roughened surface impair the self-cutting properties of the implant, especially the sharpness of the cutting edges.
3. Kurzbeschreibung der Zeichnungen3. Short description the drawings
4. Ausführliche Beschreibung der Erfindung4. Detailed Description of the invention
Die vorliegende Erfindung wird in den Ansprüchen definiert und bezieht sich auf ein Implantat, das sofort belastbar ist und verbesserte Osseointegrationseigenschaften besitzt. Das Implantat besteht aus Titan oder einer Titanlegierung und ist für die Implantation in Knochen geeignet, insbesondere Kieferknochen. Das Implantat ist mindestens teilweise mit einer homogenen Nanostruktur-Oberfläche versehen, die zelluläre Reaktionen und Knochenanlagerung fördert, wodurch die Oberflächenstruktur die Implantatdesignmerkmale wie die Schärfe der Schneidekanten nicht maßgeblich beeinträchtigt.The The present invention is defined and claimed in the claims on an implant that is immediately resilient and improved Possesses osseointegration properties. The implant consists of Titanium or a titanium alloy and is for implantation in bone suitable, especially jawbone. The implant is at least partially provided with a homogeneous nanostructure surface, the cellular Reactions and bone attachment promotes, causing the surface structure the implant design features such as the sharpness of the cutting edges are not decisively impaired.
Es wurde festgestellt, dass eine nanostrukturierte Oberfläche biomemetische Eigenschaften aufweist bezüglich Proteinadsorption, Collagen- und Zellbindung, Zelldifferenzierung und Knochenanlagerung. Die Herstellung einer solchen nanostrukturierten Oberfläche wurde durch die Installation eines validierten Hochtemperatur – Subtraktionsverfahrens umgesetzt, indem chemische Ätzung mit einer Mischung aus anorganischen Säuren vorgenommen wurde als Resultat zahlreicher Experimente mit nachfolgender REM-Analyse.It it was found that a nanostructured surface biomemetic Features respect Protein adsorption, collagen and cell binding, cell differentiation and bone attachment. The production of such a nanostructured surface was implemented by the installation of a validated high - temperature subtraction method, by chemical etching was made with a mixture of inorganic acids as Result of numerous experiments with subsequent SEM analysis.
Die Osseointegration wird definiert als der feste Verbund von Knochen mit einer Implantatoberfläche als Resultat eines Heilungsprozesses nach Insertion eines Implantats. Die Einheilungszeit wird nicht nur durch die Implantatoberflächeneigenschaften beeinflusst, sondern auch durch die Distanz der nicht traumatisierten Knochenanteile zu der Implantatoberfläche. Die Insertion eines Implantats, das Unregelmäßigkeiten an der äußeren Geometrie im Sinne einer Mikro- und Makro-Rauhigkeit besitzt, führt zu einem Ankratzen des umgebenden Knochens und nachfolgendem vergrößerten Bereich von traumatisiertem Knochen. Ein Implantat analog der vorliegenden Erfindung führt zu einem minimierten Spalt zwischen Implantatoberfläche und nicht traumatisiertem Knochen und nachfolgend zu einer beschleunigten Knochenausheilung.The Osseointegration is defined as the tight bond of bones with an implant surface as a result of a healing process after insertion of an implant. The healing time is not limited by the implant surface properties but also by the distance of the non-traumatized Bone proportions to the implant surface. The insertion of an implant, the irregularities on the outer geometry in the sense of a micro and macro roughness, leads to a Scratching the surrounding bone and subsequent enlarged area from traumatized bone. An implant analogous to the present one Invention leads to a minimized gap between implant surface and not traumatized bone and subsequently to accelerated bone healing.
Das Operationstrauma der Implantatinsertion ist auch abhängig von der Knochenquantität, die durch einen Bohrvorgang vor der Implantatinsertion entfernt werden muss. Außerdem ist die Höhe der Primärstabilität von der Verankerung des Implantats durch die eingreifenden Gewinde abhängig. Ein Implantat nach vorliegender Erfindung ist für gering-traumatische Insertion und optimale Verankerung optimiert, da das Knochenvolumen, das vor der Implantatinsertion entfernt werden muss, nur den kleineren Implantatkerndurchmesser betrifft, während die tiefen eingreifenden schart schneidenden Gewinde eine erhöhte Verankerung in engem Kontakt mit einem größeren Bereich von nichttraumatisiertem Knochen ermöglicht.The Surgical trauma of implant placement is also dependent on the quantity of bone, removed by a drilling operation prior to implant insertion must become. Furthermore is the height the primary stability of the Anchoring of the implant is dependent on the engaging threads. One Implant according to the present invention is for low-traumatic insertion and optimal anchoring optimized as the bone volume before that the implant insertion must be removed, only the smaller implant core diameter concerns while the deep intermeshing sharp-cutting threads increased anchorage in close contact with a larger area of nontraumatized bone.
Es
wird ein Implantat mit Gewinde für
die gering-traumatische Insertion in ein vorgebohrtes Knochenlager
im Kiefer vorgestellt, das eine primäre Stabilität sowie initialen Knochenkontakt
erreicht. Das Implantat (
Zum Halten weist das Kieferimplantat einen Pfosten auf, der an dem Teil des Kieferimplantates, der mit dem Gewinde zum Einschrauben in den Kiefer versehenen ist, ein- oder mehrstückig angesetzt ist. Im Übergangsbereich des gewindebewährten Teils zum Pfosten ist vielfach ein Schaft ausgebildet, der im eingesetzten Zustand des Kieferimplantates im Bereich der Gingiva angeordnet ist.To the Holding the jaw implant has a post on the part of the jaw implant, with the thread for screwing in the Pine is provided, one or more pieces is attached. In the transition area of the threaded part the post is often a shaft formed in the inserted Condition of the jaw implant located in the gingival area is.
Das
beschriebene Implantat (
Zur
Insertion eines Implantats nach der vorliegenden Erfindung ist es
lediglich erforderlich, das Volumen des Implantatschaftkörpers (
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ID=34745603
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