DE2326100A1

DE2326100A1 - Glaskeramisches material und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2326100A1
Application number: DE2326100A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Chem Broemer; H-Herbert Dipl Phys Dr Kaes; Emanuel Prof Dr Pfeil
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH; Ernst Leitz GmbH
Current assignee: Leica Microsystems Holdings GmbH
Priority date: 1973-05-23
Filing date: 1973-05-23
Publication date: 1974-12-12
Also published as: BE815374A; US3922155A; DE2326100B2

Description

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Patentabteilung

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Es let daher bislang bestenfalls gelungen» dwell Alge Formgebung dee Implantate· eine gewiue« Verankerung zu erroiohen, wobei da· knoctansnnabe dl« Ereatzra&ea® elnfaeh umschließt« Der so !Hergestellte Kontakt awl sehen künst£iiehem Implantat und Knochen bleibt indes immer eonwacti und. Immn insbeiiond«r· aiobt <ion UbIleoen Belaeturagaa aueg«natzt werden»

Ee ist bereit· bek*in»t₉ dafl die M©geaer»tioa "von Knoohen substanzen* vom MlneriüL Hydroxyl-Apatit auageht. Dies· Subetan» wirkt dabei ofTenbar ale-An®atzpuBkt für den Et weißkörper der KnoetaieiaiEme·© ₀ Auegehend von den Apatit-Keimen wird ale© ein volletäsdlges· Knoehen aufgebfunt,, Bm bei werden gleichzeitig; au@h ¥©rbiadimg©ra sta noote vortoeua denem KnoCft^nffrÄ^eiateii Biergeatollt- (Callias-Bildung).

Hm» war· β· β» eich eöglletei, Apatit im g©slratert©r Forra al© Knoehenersatzmaterlal su vewöSKiosu Sieeos Verfatarem Witt· Jedoela dann eiate©l3.®Id©adea Mastetotl₀ daß zuy Erzielung einer auereieteennieia Anfang®Stabilität d©j? Frotfe©»· bsw₀ dec Protheee-Teils sehr groß© Moag©® v®n Apatit eira-'geführt if®rden mUäten₍ die weit üb©2? die s^m Aufbau ei»©β benötigten Mengea

dauera di« Regeneration isad der

Aufbau einen tranfaUgen Knoctens^eatsee J@do@l& τ1·1 lange.

Von L.L. Hasieh, M.Jo Splinter,, ToKo ©soobIoo und ¥.G.Allan wurde in einem Aufsata unf«r dera Titels "Bonding"machen!«me At the interface of oeramlo proet&eti© aateriaie⁰' v©rge-•ohlag«n, ale Xnoohnnersafs eolobe apetitiialtison su verwenden» dl« von niob aus bereite eine gonUgmnAm Festigkeit besitzen» co d«B naeh dosa Sinwacheon eofort eine volle Belastbarkeit erreic&t wird_B Ss irerden in die« Artikel glaekeramlsete Mates^taliosi TorseeeU>A£;®n₀ in

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Ee versteht »ich von selbst _t d&ß bei der bekanntem Fähigkeit dor Gläser« fels Ionenaustauscher* zu wlrk-BUt, hler ein Potential von Na - und Ca -XoraeE vorhanden int» welche· oinnal di© Konzentration-dieses* beiden Ionen in der Umgebung doe ßlaskoraiaischen laplantete· durch einfache laugung stark ve rundorn wird und zum anderen auoh die Kon-

♦ 24· son trat ion der lonen-Antagonieten ~ S₀B₀ K " und Hg — durch Austauschadsorption ertaebliett verainde» wird« Ea ist daher zu erwarten,» daß sieb bei iprößeroB Ereatzeiückett die Einwirkung auf di© Jeweilige lonen-Korasontrailo» eogar in Abhängigkeit von der £ooaotrischen Form auf weiter abliegende Organ© und deren Funktionen ere trocken virde Insbesondere iet daxra eine hohe Verschiebung d©r lonenverhiiltnisae au erwarten _s wann - wee aue laodiziniech-techni·» sehen Gründen besondere günstiis iet => .die K&TmniM.@n im Font poröser Sinter- ©der SctuKumme-terialien ©ingeeetat werden^

Ein weiterer ©rhebiichex' Macht©!! der bekannten Glaskeramiken ist ihre relativ geringe Keimbildungsnolgung« Die» führt zu äußeret -lengen und toetoieote auf wendigen llekri— stallisationa-Prozeesoim, Auß©rdo:a ist dio Ansahl doz· gebildeten Keime pro Volvunonoinheit t0cisnologiseh ochwer beherrschbart da ei© vom vielerlei IrapoBdermbilien,, wie Reinheitsgrad der chemigichen Jkuegangaeubst&n^osin, Märm·— Vergangenheit des Giaeoe® Sch£KSilztisgoluateri.alf Konstanz des Wärmefahrplane usw» abhängig isto

Ss ist daher die Aufgab® d«r vorlieeemodttn £rfinduns_§ «in Material zu schaffen, das die Nachteile der bisher bekannten Knooh««noraat2m&toriaii«in nicht besitzt und da« gleichzeitig die zum innigen Yerwacheen erforderlioli® Apatit-Struktur aufweist und »ich ec&ließlielK duroli, gut« Organverträgliehkeit

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daß durch entsprechend© Variation dl©ο genannten Ionen-Ver hältnisses in der Ausgangszusamraensetzung dos glaskeramik ecken Material» ein für den Organismus optimal erwünschtes⁰ Wort in der Lösung erreicht werden kann. Ähnlich» Überlegungen gelten für da« Ca²VHg -Verhältnis, wobei "in die sen Fall allerdinge noch ZonenAustaueoavorgänge berücksichtigt werden müssen.

Al· Ergebnis dieser Behandlung wurde gefunden, daß.·»

JLicb, ist, Gläser zui ersschmelzen,, die bol Rekristallieation Apatit-Struktur sseig0B„ gleicnzeitig aber fe©ias Jtaelaugeia in Ringer-Lösung Νβι⁴*- urid K*'»Ionen bzw ο Ca - mad Mg * im gewünsobtcii Verhältaie

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Die definierte Rekristallisation der Apatit-Struktur in dem erfindungsgemäßen Material wird insbesondere durch einen Zusatz von Calciumfluorid (CaF₂) begünstigt.

Die Tabelle 2 zeigt Beispiele von Gemengezusammensetzungen₉ die zusätzlich CaF„ enthalten und bei denen die Calcium-Phosphatverbindung entweder Οα«(ΡΟκ)_ oder Ca(PO„)„ ist» Es ist indes auch möglich,, Gemengezusammensetzungen vorzusehen, die die genannten Calcium-Phosphate nebeneinander enthalten.

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Die Nukleatlonawirkung bei Zugabe von CaF,"läßt sieta, »eta¹ anschaulich anhand von einigen Beispielen darstellen.

In der folgenden Zusammenstellung der Tabelle 3 sind drei Beispiele enthalten« die bereif·' in den beiden voretehon- den Tabellen 1 und 2 aufgeführt wurden.

	aus Ifabell® 1 lfd. Nr. 10	aus Tal Lfdo Mr₀ 22	MlIo 2 Lfd„Nr„ 23
Numerierung in Figur 1s	I	II	ΠΙ
SiO₂	43,0	43*0	43 ..O
Ca₃(PO^)₂	2I₀O	2I₀O	21 „0
CaO	11,8	11,0	1O₁₉O "
KgO	11.3	11„3	1©„5
Ha₂O		if ο g	6,8
CaF₂	-	1 β©	3*0
röntgenogra- fisch be» stimmte Korn» ponente	Kristallisationι Kristalle nicht identifizierbax	deutliehe Ksdl« «tail!sation von Apmtit	eehr etarkcä) Kriatalli- eatiois voa. Apatit

In der Fig, -2 sind in ©cfosssatiaefeos⁵ DwriitolluntS die Strioh°> Diagremme aufgrund vom Höntg0ndiff^>ral£t©saeter--Aiifnataaatt Ύοη glaskeram!sehen Hateriali®n_t di« aus doa in Tabelle 3 unter Z bis III aufgeführten Garnen^®»Beispielen erschmolzen wurden« angegebene Die Jerallige Höteo dar - diskreten Linien ist •in Hau.für die relative Intensität dee betreffenden Peak® und diese wiederum «im H&ß tiks> den Kr±mtmL!iMi,t&tB.&rm& d®r

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Tabelle

Brass- Vinkol [·]	d-Vert« [Π	Indias© m M	Bezeichnung der Komponente	ASTM-Kar- tei~Nr.
33.4	2,68	300	Carbonat-Apatit (DaUIit)	13 - 1
33,3	2,69	300	Carbonat-Apatlt	19 - £72
32,3	2,77	142	Carbouat-Apatit (Dahlit)	13 - 1
32,2	2,78	211/112	Carbonat-Aptttit	19 - 272
28,8	3,0?	001	CaO-SiO₂	9 - 210
26,2	3,40	002	Carbonat-Apatit	19 - 272
23,4	3,80	-	Na&elactaidtit	5 - 0646

E» muß nenrorgeuoben werden, daß di® Identifizieruag angogebenen Mineral-Koiaponentou dl© allsemoiaee krietall®» grafisch, becriindot© Auasa^o sulillJto daß es steift in d©ra untereuctii©n Materialproben um di® Ilerauebilduag einer Apatit -KrIatallgittor,struktur handelt ₍ da zwiacncö doia Carbonat-Apatit mit d®m Miiaeralnsunea DaHlit (ASTM-Kartai-Mr^ 13 - 1). bzw. dem'Carbonat-Apatit (ASTM-Kartol-Nr» 19 - 272) und b«ieplel*ifeiae dem Hydroxyl-Apatit odar dem Fluor-Apatit Isotropie- "bzw* zuiaindestene lectypie-BezieSiJua^ei» sind.

In Fig. 3 wird da» für das erfindwagsgemäße Vorfatae» opti« mal· Temperatur-Zeit-Programa sebeioatisoa £e bedeuten die Ablcürzuiigen8

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schneiden, blasen« fräsen, sägen, feilen,, bohren usw. Ale poröse Sinter- bzw« Schaucmiaterialien erzielt man eine sehr große spezifisch« Oberfläche«

Schließlich können sie für gewiss© dekorative Zwecke mit dispersiv eingelagerten Pigmenten odor Färbungen versehen •ein. Ebenso ist ei» möglich, die fefcikörpemeohaaiechen Parameter durch gezielt«} Einlagerungen nach, Art der faser«» verstärkten Materialien au optimieren*

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Geiaongeanteile dor einzelnen, Koapcmeniext derart sind» daß sich ein Material mit den in d®n Ansprüchen 1 und 2 angegobenen oxidischen Μοηβαη&ηteilen hzw» Pg-Aateil ergibt«

6. Verfahren zur Herstellung. ein© β Materials saacta. den Anspriicnen 3 und k_s dad.urch gek^nnz©Ichnot, daß das Gemenge ia woeontliction aus Siliciumdioxid (SiO₂), Katriujaoxid (Na₂O)₉ Kaliumoxid (K₃O), Ha^neniuiaoxid (MjO), Caloiumfluorid (CaF„) und einer Calciuta»Pho®pi:ui.tverbiiadune to©οt©tot ₈ wobei, die Ck)-' mengaanteiie der ©inzelnon Konponanfon derart ß±nd_g daß •ich ein Material Kalt dttn in den JtoeprUcten 3 und k angegebenen oxidiseoen MengtinaAteilan bzw® F^-Anteil ergibt„

Verfahren seut Ilerstellune ©Im©ο üjmterials mcmU, iiaspiruoli 1 _e gekennzeichnet durch.

m) das Ersehmelzen ein·» Gomansee» beattetiend au·

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b) das folgend® Temperatur-Zeit<°ProgramiBi

«) Aufheizen auf ein© zwischen 550 und 95O°C liegend· Temperatur (T™) optimaler Krietallbilduns@g©fflchiirin digkeit und Beibehaltung dieeer" Teaiperatiar (Τ^«) zwischen β und 30 Stunden§

ß) Reduzieren auf eine zwiechen 350 und 55O°C liegende Temperatur (T_Q) und Beibahaltea diee«r Temperatur (T_q) zwischen 2 und 3

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12. Verfahren nach den AnspirUchen 7 bis 9® dadurch. £@keimzai©h· net» daß da· Gemenge

38,0 bis 47.3 Gew,,-J& SiO₂

2,7 bi· 12.0 Oev.-£ Na₂O

0,4 bis 6,8 Gev„-$ K₂O

2,9 bi· 16,5 Gev„»# MßO

10,0 bi· 23.6 Gev«.-£ CaO

bis asu 25»5 G&w,,-^ Ca.APO^)^ oder

bi· zu 18,4 Gew.-£ Ca(P0„)₂ und bi« χα 4g0 Go«r,,->^

13« Verfahren nach den Ansprüchen 9 ®d«r 12 _e dadurch. zeichnet_fl daß dem Gemenge zusätzlich xmm hzv_e anetolle von €alciumfluorid (CaF₂) mindesten· abgebende Verbindung xug»setzt wix-d«

14· Verfahren amete

k®nnzeieanet_$ dmß daa •etzuBg toato «fie ale der Tabellen 1 tmA 2

5 feie 113s dadurete « ti ine solcls© Zusanrao»

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15· Verfahren nacla d®B Ansprüchen 5 zeichnet f, daß durete ®±mi Material ein Krietälliterttßen dient erzeugt wird«

MferaöbeteradllißÄg ±n de«

1<6« Verwendtmg ©in·«

AnaprUohe für protheti.eo-he Zwecke«

17. Vervendung ®in@e MateriaJLa nach einem dor .Ansprüche 1 15 ale poröses Sintorm&terial.

1Ä. Vervendung einoe Material'· aacfe «ineia der Jaeprüen® Ί bl» 15 al* Füllmaterial,

L e e r s e i t e