DE2326100B2 - Glaskeramisches Material mit Apatit Kristallphase, insbesondere zur Verwendung für prothetische Zwecke, sowie Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Glaskeramisches Material mit Apatit Kristallphase, insbesondere zur Verwendung für prothetische Zwecke, sowie Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
besteht.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich 0,05 bis 3 Gewichtsprozent
Fluor (F2) enthält.
3. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus
30 bis 60 Gewichtsprozent SiO2, 5 bis 20 Gewichtsprozent P2O5,
3 bis 10 Gewichtsprozent Na2O, 3 bis 10 Gewichtsprozent K2O,
5 bis 20 Gewichtsprozent MgO und 10 bis 30 Gewichtsprozent CaO
besteht.
4. Material nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent
Fluor (F2) enthält.
5. Verfahren zur Herstellung eines Materials nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
a) das Erschmelzen eines Gemenges, bestehend aus
bis 60 Gewichtsprozent SiO2, 2,7 bis 20 Gewichtsprozent Na2O,
0,4 bis 20 Gewichtsprozent K2O, 2,9 bis 30 Gewichtsprozent MgO,
5 bis 25 Gewichtsprozent CaO und 10 bis 30 Gewichtsprozent Ca3(POJ2;
b) das folgende Temperatur-Zeit-Programm:
11) Aufheizen auf eine zwischen 550 und
950° C liegende Temperatur (TKB) optimaler
Kristallbildungsgeschwindigkeit und Beibehalten dieser Temperatur (TKB)
zwischen 8 und 30 Stunden,
ß) Reduzieren auf eine zwischen 350 und 55O°C liegende Temperatur (T0) und Beibehalten
dieser Temperatur (T0) zwischen 2 und 5 Stunden,
γ) Erhöhen auf eine zwischen 700 und 11500C liegende Temperatur (TKW) optimaler
Kristallwachstumsgeschwindigkeit und Beibehalten dieser Temperatur (TKW)
zwischen 10 und 40 Stunden,
Λ) Abkühlen auf Raumtemperatur in an sich bekannter Weise.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Gemenge an Stelle von
Calciumorthophosphat (Ca3(PO4)2) bis zu 25 Gewichtsprozent
Calciummetaphosphat (Ca(PO3J2)
verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gemenge
zusätzlich bis zu 5 Gewichtsprozent CaI-dumfluorid
(CaF2) zugesetzt wird
8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gemenge aus
30 bis 60 Gewichtsprozent SiO2,
3 bis 10 Gewichtsprozent Na2O,
3 bis 10 Gewichtsprozent K2O,
5 bis 20 Gewichtsprozent MgO,
10 bis 20 Gewichtsprozent CaO und
20 bis 30 Gewichtsprozent Ca3(PO4),
3 bis 10 Gewichtsprozent Na2O,
3 bis 10 Gewichtsprozent K2O,
5 bis 20 Gewichtsprozent MgO,
10 bis 20 Gewichtsprozent CaO und
20 bis 30 Gewichtsprozent Ca3(PO4),
durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gemenge an Stelle von
Ca3(POi)2 zwischen 10 und 20 Gewichtsprozent
Ca(PO3J2 verwendet werden.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gemenge
aus
38,0 bis 47,3 Gewichtsprozent SiO2,
?.,7 bis 12,0 Gewichtsprozent Na2O,
0.4 bis 6,8 Gewichtsprozent K2O,
2,9 bis 16,5 Gewichtsprozent MgO,
?.,7 bis 12,0 Gewichtsprozent Na2O,
0.4 bis 6,8 Gewichtsprozent K2O,
2,9 bis 16,5 Gewichtsprozent MgO,
10,0 bis 23,6 Gewichtsprozent CaO,
bis zu 25,5 Gewichtsprozent Ca3(PO4J2 oder bis zu 18,4 Gewichtsprozent Ca(PO3)2 und
bis zu 25,5 Gewichtsprozent Ca3(PO4J2 oder bis zu 18,4 Gewichtsprozent Ca(PO3)2 und
zusätzlich
bis zu 4,0 Gewichtsprozent CaF2
bis zu 4,0 Gewichtsprozent CaF2
durchgeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7 oder 10, dadurch
gekennzeichnet, daß dem Gemenge an Stelle von Calciumfluorid (CaF2) mindestens eine andere
Fluorionen abgebende Verbindung in äquimolarer Menge zugesetzt wird.
40 Die Erfindung betrifft ein glaskeramisches Material, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie die Verwendung
des so hergestellten Materials insbesondere als Knochenersatzmaterial.
Für Osteoplastik und Osteosynthese werden neben Knochentransplantaten bereits Metalle — wie beispielsweise
Silber und Tantal —, Metallverbindungen — wie beispielsweise der chirurgische Edelstahl oder
Chrom-Kobalt-Legierungen — und Kunststoffe—wie
beispielsweise Polyäthylen, Methacrylate oder Silikon-Kautschuk — eingesetzt.
Zwar kann die Körperverträglichkeit einiger der genannten Implantate im tierischen bzw. menschlichen
Organismus als zufriedenstellend bezeichnet werden; jedoch ist keines der genannten bzw. bislang
bekannten oder erprobten Materialien in der Lage, mit den Knochen im lebenden Organismus zu verwachsen.
Bekanntlich besteht die Substanz des tierischen bzw. menschlichen Knochens im wesentlichen aus
dem Hydroxyl-Apatit (Ca5[(OH)(PO4)3]), welcher in
inniger Mischung von Eiweißkörpern (Kollagen) durchsetzt ist. Die sehr unterschiedliche chemische
Zusammensetzung von Knochenersatzmaterial und Knochen ist der Grund dafür, daß die bislang bekannten
synthetischen Knochenersatzmaterialien nicht mit der Knochenmasse verwachsen.
Es ist daher bislang bestenfalls gelungen, durch cweckmäßige Formgebung des Implantates eine gewisse
mechanische Verankerung zu erreichen, wobei das knochennahe Gewebe die Ersatzvnasse einfach
umschließt Der so hergestellte kontakt zwischen künstlichem Implantat und Knochen bleibt indes
immer schwach und kann insbesondere nicht den üblichen Belastungen ausgesetzt werden.
Es ist bereits bekannt, daß die Regeneration von
Knochensubstanzen vom Mineral Hydroxyl-Apatit ausgeht. Diese Substanz wirkt dabei offenbar als
Ansatzpunkt für den Eiweißkörper der Knochenmasse. Ausgehend von den Apatit-Keimen wird also
ein vollständiger Knochen aufgebaut. Dabei werden gleichzeitig auch Verbindungen zu noch vorhandenen
Knochenfragmenten hergestellt (Callus-Bildung).
Nun wäre es an sich möglich, Apatit in gesinterter Form als Knochenersatzmaterial zu verwenden. Dieses
Verfahren hätte jedoch den entscheidenden Nachteil, daß zur Erzielung einer ausreichenden Anfangsstabilitat
der Prothese bzw. des Protheseteils sehr große Mengen von Apatit eingeführt werden müßten, die
weit über die zum Aufbau eines Knochens benötigten Mengen hinausgingen. Unter derartigen Bedingungen
dauern die Regeneration und der endgültige Aufbau eines tragfähigen Knochenersatzes jedoch viel zu
lange.
Von L. L. Hench, R. J. S pl i η t e r, T. K. G r e e η 1 e e und W. C. A 11 e η wurde ic einem
Aufsatz unter dem Titel: »Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials« aus J.
Biomed. Mater. Res. Symposium, Nr. 2 (Parti), 1971, S. 117 bis 141, vorgeschlagen, als Knochenersatz
solche apatithaltigen Materialien zu verwenden, die von sich aus bereits eine genügende Festigkeit besitzen,
so daß nach dem Einwachsen sofort eine volle Belastbarkeit erreicht wird. Es werden in diesem
Artikel glaskeramische Materialien vorgeschlagen, in denen durch geeignete thermische Behandlung Apatit-Keime
in genügender Zahl erzeugt werden, an welchen in bekannter Weise das Knochenwachstum stattfinden
kann. Dabei dürfte es als sicher gelten, daß dieses Material mit dem vorhandenen Knochen
in situ verwachsen kann.
Diese von Hench u. a. vorgeschlagenen
Glaskeramiken besitzen jedoch schwerwiegende Nachteile, welche ihre Verwendung im tierischen bzw.
menschlichen Organismus — insbesondere bei größeren Ersatzstücken — zu einer schweren Gefährdung
des Implantat-Trägers werden lassen kann.
Da bekanntlich das Verhältnis der beiden Ionen Na+ und K+ zueinander für die Funktion der Nerven
und Muskeln im tierischen Organismus ausschlaggebend ist, verändern bereits relativ geringe Verschiebungen
besonders der Kaliumionen-Konzentration die Erregbarkeit der Nerven und führen so zu
schweren Herzschädigungen. Das genannte Ionenverhältnis ist um so bedeutsamer, als die extrazelluläre
Kaliumionen-Konzentration, die praktisch allein die Bedeutsame ist, nur etwa 2% des Gesamtkaliumgehaltes
eines Organismus ausmacht. Störungen in diesem geringen, insgesamt nur etwa 2 bis 3 g K +
umfassenden extrazellulären Material können schon durch verhältnismäßig geringe Verschiebungen im
Kaliumgehalt des Blutes bzw. der Lymphe hervorgerufen werden.
Ähnliche Überlegungen müssen auch für die Ionen Mg2+ und Ca2+ angestellt werden, die ebenfalls
im tierischen bzw. menschlichen Organismus in einem unveränderlichen Verhältnis und in einer ebenfalls
unveränderlichen Konzentration vorhanden sind, deren Verschiebung schwere Schädigungen in den
betroffenen Organismen hervorrufen muß.
Die von Hench u. a. vorgeschlagenen
Glaskeramiken werden aus reinen Natrium-Calcium-Gläsern hergestellt
Es versteht sich von selbst, daß bei der bekannten Fähigkeit der Gläser, als Ionenaustauscher zu wirken,
hier ein Potential von Na+- und Ca2+-Ionen vorhanden
ist, welches einmal die Konzentration dieser beiden Ionen in der Umgebung des glaskeramischen Implantates
durch einfache Auslaugung stark verändern wird und zum anderen auch die Konzentration der
Ionen-Antaeonisten — z. B. K + und Mg21 — durch
Austauschadsorption erheblich vermindern wird. Es ist daher zu erwarten, daß sich bei größeren Ersatzstücken
die Einwirkung auf die jeweilige lonen-Konzentration sogar in Abhängigkeit von der geometrischen
Form auf weiter abliegende Organe und deren Funktionen erstrecken wird. Insbesondere ist
dann eine hohe Verschiebung der Ionenverhältnisse zu erwarten, wenn — was aus medizinisch-technischen
Gründen besonders günstig ist — die Glaskeramiken in Form poröser Sinter- oder Schaummaterialien
eingesetzt werden.
Ein weiterer erheblicher Naclneil der bekannten Glaskeramiken ist ihre relativ geringe Keimbildungsneigung.
Dies führt zu äußerst langen und technisch aufwendigen Rekristallisations-Prozessen. Außerdem
ist die Anzahl der gebildeten Keime pro Volumeinheit technologisch schwer beherrschbar, da sie von vielerlei
Imponderabilien, wie Reinheitsgrad der chemischen Ausgangssubstanzen, Wärmevergangenheit des Glases,
Schmelztiegelmaterial, Konstanz des Wärmefahrplans usw., abhängig ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material zu schaffen, das die Nachteile der
bisher bekannten Knochenersatzmaterialien nicht besitzt und das gleichzeitig die zum innigen Verwachsen
erforderliche Apatit-Struktur aufweist und sich schließlich durch eine gute Organverträglichkeit auszeichnet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in den Ansprüchen I bis 4 genannte glaskeramische
Material sowie durch das in den Ansprüchen S bis Π beschriebene Herstellungsverfahren gelöst.
An Hand der folgenden Tabellen und Figuren werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegender
Erfindung näher erläutert. Ein Glas, das aus einen Gemenge der folgenden Zusammensetzung (Beispiel 1
der Tabelle 1)
46,2 Gewichtsprozent SiO2,
25,5 Gewichtsprozent Ca3(PO4)2, 20,2 Gewichtsprozent CaO, 2,9 Gewichtsprozent MgO, 4,8 Gewichtsprozent Na2O, 0,4 Gewichtsprozent K2O
25,5 Gewichtsprozent Ca3(PO4)2, 20,2 Gewichtsprozent CaO, 2,9 Gewichtsprozent MgO, 4,8 Gewichtsprozent Na2O, 0,4 Gewichtsprozent K2O
erschmolzen wurde, wird, wie weiter unten angegebei rekristallisiert und anschließend am Rückflußkühle
6,5 Stunden in einer Ringer-Lösung gekocht. Di Ringer-Lösung wird nach folgendem Rezept herg<
stellt: Eine Tablette, bestehend aus:
1.1250 g NaCl,
0,0525 g KCl,
0,0225 g CaCl2,
0,0250 g NaHCO3,
0,0525 g KCl,
0,0225 g CaCl2,
0,0250 g NaHCO3,
wird in 500 ml destilliertem Wasser gelöst und anschließend 15 Minuten lang bei 1210C im Autoklav
sterilisiert.
In der F i g. 1 ist das Ergebnis der Auslaugung dargestellt. Auf der Ordinate ist das Na+/K + -Verhältnis
der Glaseinwaage angegeben. Die ausgezogene Kurve gibt den Zuwachs des Na+/K+-Verhältnisses
in der Ringer-Lösung nach 6,5stündigem Kochen am Rückflußkühler als Funktion des Na+/K +-Verhältnisses
der Glaseinwaage an. Die F i g. 1 zeigt, daß durch entsprechende Variation des genannten
Ionenverhältnisses in der Ausgangszusammensetzung des glaskeramischen Materials ein für den Organismus
Tabelle 1 (Gewichtsprozent)
optimal erwünschter Wert in der Lösung erreicht werden kann. Ähnliche Überlegungen gelten für das
Ca2 +/Mg2 +-Verhältnis, wobei in diesem Fall allerdings
noch Ionenaustausch vorgänge berücksichtigt werden müssen.
Als Ergebnis dieser Behandlung wurde gefunden, daß es möglich ist, Gläser zu erschmelzen, die bei
Rekristallisation Apatit-Struktur zeigen, gleichzeitig aber beim Auslaugen in Ringer-Lösung Na+- und
KMonen bzw. Ca2+- und Mg2+-IOnCn im gewünschten
Verhältnis abgeben.
In der folgenden Tabelle 1 sind weitere erfindungsgemäße Gemengezusammensetzungen angegeben.
Lfd. Nummer | Lfd. Nummer | 2 | 9 | 3 | 10 | 4 | 5 | 11 | 6 | 12 | 7 | |
1 | 8 | 43,0 | 43,0 | 45,6 | 43.0 | 46,5 | 47,3 | 43,0 | 43,0 | 58,3 | 43,0 | |
SiO2 | 46,2 | 43,0 | 21,0 | 21,0 | 22,3 | 21,0 | 22,7 | 23,2 | 21,0 | 21,0 | — | 21,0 |
Ca3(POJ2 | 25,5 | 21,0 | — | — | — | — | — | —■ | — | — | 7,5 | — |
Ca(PO3), | — | — | 16,0 | 12,0 | 16,0 | 11,8 | 16,0 | 16,0 | 11,0 | 15,0 | 7,0 | 14,0 |
CaO | 20,2 | 13,0 | 7,0 | 11,0 | 7,0 | 11,5 | 7,0 | 7,0 | 12,0 | 8,0 | 5,0 | 9,0 |
MgO | 2,9 | 10,0 | 12,0 | 12,0 | 8,4 | 5,9 | 7,2 | 6,0 | 12,0 | 12,0 | 3,0 | 12,0 |
Na2O | 4,8 | 12,0 | 1,0 | 1,0 | 0,7 | 6,8 | 0,6 | 0,5 | 1,0 | 1,0 | 19,2 | 1,0 |
K2O | 0,4 | 1,0 | ||||||||||
Tabelle 1 (Fortsetzung) | ||||||||||||
13 | ||||||||||||
50,0 | ||||||||||||
SiO2 | — | |||||||||||
Ca3(PO4), | 8,5 | |||||||||||
Ca(PO3)2 | 11,5 | |||||||||||
CaO | 5,0 | |||||||||||
MgO | 20,0 | |||||||||||
Na2O | 5,0 | |||||||||||
K2O | ||||||||||||
Die definierte Rekristallisation der Apatit-Struktur in dem erfindungsgemäßen Material wird insbesondere
durch einen Zusatz von Calriumfluorid (CaF2) begünstigt.
Die Tabelle 2 zeigt Beispiele von Gemengezusammensetzungen, die zusätzlich CaF2 enthalten und bei denen
die Calcium-Phosphatverbindung entweder Ca3(PO4J2 oder Ca(PO3)2 ist. Es ist indes auch möglich, Gemengezusammensetzungen
vorzusehen, die die genannten Calcium-Phosphate nebeneinander enthalten.
Tabelle 2 (Gewichtsprozent)
Lfd. Nummer | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | |
14 | 38,0 | 38,0 | 38,0 | .46,0 | 43,0 | 43,0 | 43,0 | 46,0 | 43,0 | 43,0 | 43,0 | |
SiO2 | 43,0 | — | — | — | '— | — | — | — | — | — | 21,0 | 21,0 |
Ca3(POJ2 | — | 18,4 | 13,4 | 13,4 | 13,4 | 16,4 | 13,4 | 13,4 | 13,4 | 13,4 | — | — |
Ca(PO3), | 13,4 | 18,6 | 18,6 | 23,6 | 18,6 | 18,6 | 18,6 | 21,6 | 18,6 | 18,6 | 11,0 | 10,0 |
CaO | 18,6 | 11,5 | 16,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 14,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 10,5 |
MgO | 11,5 | 5,7 | 5,7 | 5,7 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 2,7 | 5,7 | 5,7 | 5,7 | 5,7 |
Na2O | 5,7 | 6,8 | 6,8 | 6,8 | 6,8 | 6,8 | 6,8 | 6,8 | 3,8 | 3,8 | 6,8 | 6,8 |
K5O | 6,8 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 4,0 | 1,0 | 3,0 |
CaF1 | 1,0 |
Die Nukleationswirkung bei Zugabe von CaF2 angegeben. Die jeweilige Höhe der diskreten Linien
läßt sich sehr anschaulich an Hand von einigen Ge- ist ein Maß für die relative Intensität des betreffenden
mengezusammensetzungs-Beispielen darstellen. Peaks und diese wiederum ein Maß für den Kristalli-
In der folgenden Zusammenstellung der Tabelle 3 nitätsgrad der jeweiligen Mineralkomponente. Die
sind drei Beispiele enthalten, die bereits in den beiden 5 Röntgenaufnahmen wurden bei folgenden Bedingun-
vorstehenden Tabellen 1 und 2 aufgerührt wurden. gen durchgeführt:
_.„,,_ . , t ,, Röntgenstrahlung CuK,,
Tabelle 3 (Gewichtsprozent) Wellenlänge ... 1,5418 Ä
Filter Ni
Aus Tabelle 1 Aus Tabelle 2 "° Spannung 40 kV
lfd. Nr. 10 lfd. Nr. 24 lfd. Nr. 25 Innerhalb eines W-I ntervalls von etwa 23 bis 34
Numerierung in F i g. 2 (# = Braggscher Reflexionswinkel oder Glanzwinkel)
, J1 j., traten alle charakteristischen Peaks auf. Mit Hilfe
15 der ASTM-Kartei konnten die Diagramme identifiziert werden.
SiO2 43,0 43,0 43,0 'm oberen Teil 1 der F i g. 2 sind lediglich drei
Ca (PO ) 21 0 21 0 21 0 intensitätsschwache Linien angedeutet, die eine zu-
_ * 42 '_ ..'„ .„' verlässige Bestimmung der Substanz noch nicht
CaU ll'8 Η'υ ιυ'υ 20 ermöglichen. Während Beispiel I keinen CaF2-Zusatz
MgO 11,5 11,5 10,5 hatte, ist in dem mittleren Teil II der F i g. 2 ein
Na2O 5,9 5,7 5,7 Material ausgewertet, das 1 Gewichtsprozent CaF2
K2O 6,8 6,8 6,8 enthält und derselben Temperatur-Zeit-Behandlung
Q ρ ' i'q 3 Q unterworfen wurde wie Beispiel 1. Es treten bereits
2 15 charakteristische Linien auf, die ihre Identifizierung
Röntgeno- sehr deutliche sehr starke als Apatit ermöglichen. Schließlich zeigt Beispiel Hl
grafisch schwache Kristallisa- Kristallisa- eine Aufnahme eines Materials, das aus einem Gebestimmte
Kristallisa- tion von lion von menge erschmolzen wurde, das unter anderem 3 GeKomponente
tion; Kri- Apatit Apatit wichtsprozent CaF2 enthält. Das ausgeprägte Difstalle
nicht 30 fraktometer-Diagramm läßt eindeutig auf das Voridentifizier- handensein der mineralischen Komponente Apatit
bar schließen. Damit ist klar bewiesen worden, daß die
Zugabe eines Fluorides — insbesondere CaF2 —
In der F i g. 2 sind in schematischer Darstellung zu dem Gemenge bei Einhaltung eines spezifischen
die Strich-Diagramme auf Grund von Röntgen- 35 Temperatur-Zeit-Programms zu einer Kristallphase
diffraktometer-Aufnahmen von glaskeramischen Ma- mit Apatitstruktur in der glaskeramischen Matrix
terialicn, die aus den in Tabelle 3 unter I bis III führt. In der Tabelle 4 ist das Auswerteergebnis der
aufgeführten Gemengebeispielen erschmolzen wurden, in F i g. 2 dargestellten Diagramme angegeben.
Tabelle 4 | d-Werte |
Bragg-Winkel | (Ä) |
2,68 | |
33,4 | 2,69 |
33,3 | 2,77 |
32,3 | 2,78 |
32,2 | 3,07 |
28,8 | 3,40 |
26,2 | 3,80 |
23,4 | |
Indizes (hkl)
300
300
142
211/112
001
002
Bezeichnung der Komponente | ASTM- |
Kartei-Nr | |
Carbonat-Apatit (Dahlit) | 13—1 |
Carbonat-Apatit | 19-272 |
Carbonat-Apatit (Dahlit) | 13—1 |
Carbonat-Apatit | 19—272 |
CaO · SiO2 | 9—210 |
Carbonat-Apatit | 19—272 |
Naaelschmidtit |
Es muß hervorgehoben werden, daß die Identifizierung
der angegebenen Mineralkomponenten die allgemeine, kristallografisch begründete Aussage zu-,
läßt, daß es sich in den untersuchten Materialproben um die Herausbildung einer Apatit-Kristallgitterstruktur
handelt, da zwischen dem Carbonat-Apatit mit dem Mineralnamen Dahlit (ASTM-Kartei-Nr.
13—1) bzw. dem Carbonat-Apatit (ASTM-Kartei-Nr. 19—272) und beispielsweise dem Hydroxyl-Apatit
oder dem Fluor-Apatit Isotropie- bzw. zumindest Isotypie-Bezjehungen vorhanden sind.
In F i g. 3 wird das für das erfindungsgemä! Verfahren optimale Temperatur-Zeit-Programm sch
60 matisch veranschaulicht. Es bedeuten die Abki zungen:
TKB = Temperatur maximaler Kristallbildungs
schwindigkeit;
65 tkw = Temperatur maximaler Kristallwachstui
geschwindigkeit;
T0 = Einstelltemperatur.
509521/
10
Dabei gelten für die einzelnen Temperatur- bzw. Zeitangaben die folgenden Intervalle:
TKB 550—95O0C
TKW 700—11500C
T0 350—55O°C
f, 8—30 h
h 2—5 h
t, 10—40 h
Die Schmelz- bzw. Temperführung eines Ausführungsbeispiels
ist nachfolgend beschrieben:
Erschmelzen eines Gemenges, das sich beispielsweise in einem Platintiegel befindet, bei etwa 148O0C
innerhalb eines Zeitintervalls von etwa 3 bis 4 Stunden. Danach erfolgt normale Abkühlung auf Zimmertemperatur,
oder aber es schließt sich sogleich das in F i g. 3 grafisch dargestellte Temperprogramm zur
Erzeugung einer apatitstrukturhaltigen Glaskeramik an.
Durch eine gezielte Wärmebehandlung gemäß dem oben angegebenen Temperprogramm wird in dem
Material ein Kristallitgrößen- und Kristallitanzahl-Gradient
erzeugt.
Es sei hervorgehoben, daß der Zusatz von untergeordneten Anteilen von B2O3 oder anderen in der
Glastechnologie allgemein üblichen Substanzen mit Ausnahme toxikologisch wirksamer Verbindungen
(wie BeO, PbO u. a.) auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt.
Die Verwendung der so hergestellten Keramiken als partielles oder vollständiges Ersatzmaterial für
Knochen bzw. Zähne ist außer den bereits genannten Vorteilen wie Organverträglichkeit, vollständiges Verwachsenkönnen
mit dem im Organismus befindlichen Knochen bzw. Zähne ist außer den bereits genannten
weil diese Materialien vielfach mechanisch verarbeitbar sind. Diese Glaskeramiken sind in Formen gießbar,
sie sind plastisch verformbar, man kann sie pressen, schneiden, blasen, fräsen, sägen, feilen, bohren usw.
Als poröse Sinter- bzw. Schaummaterialien erzielt man eine sehr große spezifische Oberfläche. Dieses
Material ist daher ebenfalls als Füllmaterial geeignet.
Schließlich können sie für gewisse dekorative Zwecke mit dispersiv eingelagerten Pigmenten oder Färbungen
versehen sein. Ebenso ist es möglich, die festkörpermechanischen Parameter durch gezielte Einlagerungen
nach Art der faserverstärkten Materialien zu optimieren.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
1. Glaskeramisches Material mit Apatit-Kristallphase,
insbesondere zur Verwendung für prothetische Zwecke, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus
20 bis 60 Gewichtsprozent SiO2, 5 bis 40 Gewichtsprozent P2O5,
2,7 bis 20 Gewichtsprozent Na2O, 0,4 bis 20 Gewichtsprozent K2O,
2,9 bis 30 Gewichtsprozent MgO und 5 bis 40 Gewichtsprozent CaO
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Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2810129A1 (de) * | 1977-03-16 | 1978-09-28 | Ceraver | Implantierbarer metallstift |
DE2818630A1 (de) * | 1977-05-19 | 1978-11-23 | Univ Florida | Verfahren zum binden eines bioglases an metall und hierdurch hergestelltes produkt |
DE2821354A1 (de) * | 1977-05-20 | 1978-11-23 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Materialgebilde fuer implantatzwecke |
DE2733394A1 (de) * | 1977-07-23 | 1979-02-01 | Riess Guido Dr | Kunstzahn mit implantierbarer zahnwurzel |
DE3117025A1 (de) * | 1981-04-29 | 1982-11-18 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Gehoergangswand-prothese |
US4365356A (en) | 1975-10-18 | 1982-12-28 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh | Prosthesis parts provided with a coating of a bio-active material |
DE3424777A1 (de) * | 1983-07-08 | 1985-01-17 | Kyushu Refractories Co., Ltd., Bizen, Okayama | Kuenstliche zahnmaterialien |
DE3500287A1 (de) * | 1984-01-24 | 1985-08-01 | VEB JENAer GLASWERK, DDR 6900 Jena | Phosphatglaskeramik |
DE3643416A1 (de) * | 1986-01-27 | 1987-09-24 | Jenaer Glaswerk Veb | Bioaktive dauerimplantate |
DE4006379A1 (de) * | 1989-03-03 | 1991-04-18 | Univ Schiller Jena | Verfahren zur herstellung bioaktiver und mechanisch hoch belastbarer implantate |
DE4113021A1 (de) * | 1991-04-20 | 1992-10-22 | Carus Carl Gustav | Resorbierbare phosphatglaeser und resorbierbare phosphatglaskeramiken und verfahren zu ihrer herstellung |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4365356A (en) | 1975-10-18 | 1982-12-28 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh | Prosthesis parts provided with a coating of a bio-active material |
DE2810129A1 (de) * | 1977-03-16 | 1978-09-28 | Ceraver | Implantierbarer metallstift |
DE2818630A1 (de) * | 1977-05-19 | 1978-11-23 | Univ Florida | Verfahren zum binden eines bioglases an metall und hierdurch hergestelltes produkt |
DE2821354A1 (de) * | 1977-05-20 | 1978-11-23 | Kureha Chemical Ind Co Ltd | Materialgebilde fuer implantatzwecke |
DE2733394A1 (de) * | 1977-07-23 | 1979-02-01 | Riess Guido Dr | Kunstzahn mit implantierbarer zahnwurzel |
DE3117025A1 (de) * | 1981-04-29 | 1982-11-18 | Ernst Leitz Wetzlar Gmbh, 6330 Wetzlar | Gehoergangswand-prothese |
DE3424777A1 (de) * | 1983-07-08 | 1985-01-17 | Kyushu Refractories Co., Ltd., Bizen, Okayama | Kuenstliche zahnmaterialien |
DE3500287A1 (de) * | 1984-01-24 | 1985-08-01 | VEB JENAer GLASWERK, DDR 6900 Jena | Phosphatglaskeramik |
DE3643416A1 (de) * | 1986-01-27 | 1987-09-24 | Jenaer Glaswerk Veb | Bioaktive dauerimplantate |
DE4006379A1 (de) * | 1989-03-03 | 1991-04-18 | Univ Schiller Jena | Verfahren zur herstellung bioaktiver und mechanisch hoch belastbarer implantate |
DE4006379C2 (de) * | 1989-03-03 | 1999-06-10 | Univ Schiller Jena | Verfahren zur Herstellung bioaktiver und mechanisch hoch belastbarer Implantate |
DE4113021A1 (de) * | 1991-04-20 | 1992-10-22 | Carus Carl Gustav | Resorbierbare phosphatglaeser und resorbierbare phosphatglaskeramiken und verfahren zu ihrer herstellung |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: WILD LEITZ GMBH, 6330 WETZLAR, DE |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: LEICA INDUSTRIEVERWALTUNG GMBH, 6330 WETZLAR, DE |