DE2724814A1 - Vorprodukt fuer die zubereitung von knochenzement - Google Patents

Vorprodukt fuer die zubereitung von knochenzement

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DE2724814A1 DE19772724814 DE2724814A DE2724814A1 DE 2724814 A1 DE2724814 A1 DE 2724814A1 DE 19772724814 DE19772724814 DE 19772724814 DE 2724814 A DE2724814 A DE 2724814A DE 2724814 A1 DE2724814 A1 DE 2724814A1
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Description

"Vorprodukt für die Zubereitung von Knochenzement"
Die Erfindung betrifft ein pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methylacrylat enthaltendes Vorprodukt für die Zubereitung von Knochenzement.
Knochenzemente werden z.B. zum Einzementieren von Implantaten, zur Verankerung von Gelenk-Endoprothesen, bei der Versorgung von Schädeldefekten und zur festen Verbindung von Wirbelknochen miteinander verwendet.Sie. werden durch Vermischen von Vorprodukten aus pulverförmigen Methylmethacrylat-Homo- oder Copolymerisaten, geeigneten flüssigen Monomeren, meist Methylmethacrylat, einem Katalysator-System und gegebenenfalls Röntgenkontrastmitteln.wie z.B. Zirkoniumdioxid, und Farbstoffen zum Erkennen des Zementes im Körper zunächst in Form eines plastischen Teigs erhalten, der dann in den Körper eingebracht wird und dort durch Polymerisation des Monomers aushärtet. Als Katalysator-System wird ein sogenanntes Redox-System aus einer organischen Peroxy-Verbindung, meist Dibenzoylperoxyd, als Katalysator und einer reduzierenden Komponente (Beschleuniger), wie zum Beispiel Dimethyl-p-toluidin, verwendet. So wird beispielsweise der aus der Deutschen Auslegeschrift 2 229 702 bekannte Knochenzement aus Polymethylmethacrylat und einem Monomer-Gemisch aus Methylmethacrylat und Methacrylsaureestern
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höherer Alkohole und einem aus Dibenzoylperoxid und Dimethylp-toluidin bestehenden Katalysator-System zubereitet.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 501 683 ist ein bioaktives Verbundmaterial und seine Verwendung als bioaktiver Knochenzement bekannt. Dieses Verbundmaterial besteht aus einer.Kunststoffmatrix auf Methacrylat-Basis und einem bioaktiven Material, das ein Anwachsen des Knochens bewirkt und eine Glaskeramik mit Apatit-Kristallphase aus 20 bis 60 Gewichts % SiO , 5 bis 1IO Gewichts-% PO , 2,7 bis 20 Gewichts-?i Na 0, 0,Ί bis 20 Gewichts-?o KO, 2,9 bis 30 Gewichts-"i MgO und 5 bis ^O Gewichts-?S CaO, wie in der Deutschen Patentschrift 2 326 100 beschrieben,sein kann.
• Dem aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 501 683 bekannten Verbundmaterial kann zur Verbesserung seiner mechanischen Eigenschaften ein Fasermaterial, beispielsweise Glasfasern, zugesetzt werden. Soll das Verbundmaterial als Knochenzement verwendet werden, so wird beispielsweise dem flüssigen Methylmethacrylat der Härter und danach die feinkörnige bioaktive Glaskeramik zugesetzt, Nach Auspolymerisation zu einer knetfähigen teigigen Masse* kann diese an der Oberfläche mit Glaskeramik-Pulver angereichert und in den Körper eingebracht werden.
Im Gegensatz zu den bekannten unter Verwendung von Polymer und Monomer angerührten Knochenzementen ist die für die Polymerisation zu einer knetfähigen Masse benötigte Zeit bei dem in der Offenlegungsschrift 2 501 683 beschriebenen Glaskeramik enthaltenden, aber nicht unter Verwendung von Polymeren zubereiteten Knochenzement zu lang, als daß dieser in der chirurgischen Praxis zu verwenden wäre. Bei bekannten Knochenzementen auf der Basis von Polymer und Monomer ist die Zeit, die
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benötigt wird, um nach dem Anrühren eine Mischung mit zum Einbringen in den Knochen geeigneter Viskosität entstehen zu lassen, wesentlich kürzer.
Da bei dem bekannten Glaskeramik enthaltenden Knochenzement der Monomer-Gehalt höher ist als bei den üblichen Knochenzementen auf der Basis von Polymer und Monomer, ist auch die Gefahr, daß das Monomer in die Blutbahn eingeschwemmt wird, größer.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Vorprodukt, das pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methacrylat enthält, für die Zubereitung eines Knochenzementes mit günstigem Verarbeitungsverhalten, guten mechanischen Eigenschaften nach dem Aushärten und einer das Anwachsen von Knochengewebe begünstigenden Zusammensetzung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methylacrylat "enthaltendes Vorprodukt erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es 15 bis 75 Gewichts-?« eines anorganischen Materials aus 90 bis 99 Gewichts-?^ einer pulverförmigen bioaktiven Glaskeramik mit einer Teilchengröße von 10 bis 200 Mikrometer und 1 bis 10 Gewichts-°o glasiger Mineralfasern mit einer unter 20 Millimeter liegenden Länge
enthält. Vorzugsweise besitzt die bioaktive Glaskeramik eine Teilchengröße von 90 bis 125 Mikrometer.
Besonders bewährt hat sich ein Faser-Gehalt von 5 bis 10 Gewichts-% und eine Faser-Länge von 1 bis 10 Millimeter, vorzugsweise von 2 bis 5 Millimeter. Die glasigenMineralfasern können aus Glas bestehen, vorzugsweise jedoch aus bioaktiver Glaskeramik. Die Zusammensetzung der bioaktiven Glaskeramik entspricht vorteilhafterweise der des aus der Deutschen Patentschrift 2 326 100 bekannten glaskeramischen Materials.
Dem erfindungsgemäßen Vorprodukt kann auch noch ein Antibio-
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tikum, z.B. Gentamicin, zugesetzt werden. Der Zusatz von Antibiotika zu Knochenzementen ist z.B. aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 022 11? bekannt.
Aus dem erfindungsgemäßen*Vornrodukt durch Vermischen mit monomerem Methylmethacrylat und Dimethyl-p-toluidin und Aushärten erhaltene Prüfkörper besitzen eine höhere Druckfestigkeit, eine bessere Schlagzähigkeit und einen höheren Elastizitätsmodul als aus Polymer/Monomer-Mischungen beziehungsweise aus bioaktive Glaskeramik oder glasige Mineralfasern enthaltenden Polymer/Monomer-Mischungen zubereitete Prüfkörper.
Es war überraschend, daß das erfindungsgemäfie Vorprodukt mit der Kombination aus pulverförmiger Copolymerisaten, bioaktiver Glaskeramik und glasigen Mineralfasern zu einem Knochenzement mit verbesserten mechanischen Eigenschaften führte.
In den folgenden Beispielen wird die Herstellung von Prüfkörpern aus Knochenzement-Mischungen ohne und mit Glaskeramik- und/oder Glasfaser-Zusatz beschrieben.
Beispiel 1:
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
70 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße von
90 bis 125 Mikrometer, 26,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des
Methylmethacrylats mit Methylacrylat, 3 Gewicht st eilen.. Zirkoniumdioxid, 0,2Ί Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus 98 Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 2 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
*peroxid-haltigen
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vermischt. Die nach einer Minute plastische teigförmige Mischung wird in einer dreiteiligen Metallform unter Druck (3 bar) zu porenfreien Prüfkörpern gepreßt. Die Polymerisation ist nach etwa zehn Minuten beendet.
Beispiel 2:
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
6.5 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße
von 90 bis 125 Mikrometer , 5 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge
von 3 mm ,
26 , 76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des
Methylmethacrylats mit Methylacrylat, 3 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid , 0, 21I Gewichts teilen Dibenzoylperoxid
werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus 98 Gewichtsteilen Methylniethacrylat , 2 Gewichteteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet.
Beispiel 3:
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
60 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße
von 90 bis I25 Mikrometer,
10 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge
von 3 mm ,
26,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des
Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
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3 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid , 0,2^ Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus 9^ Gewichtsteilen Methylmethacrylat, 2 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet.
Beispiel k:
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
96,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten
des Methylmethacrylats mit Methylacrylat, 3 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid , 0,2't Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid werden mit 5 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus 98 Gewichtsteilen Methylmethacrylat ,
2 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet.
Beispiel 5:
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
. 91|76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten
des Methylmethacrylats mit Methylacrylat, 5 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge von 3 mm 1
3 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid , 0,2Ί Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid werden mit 5 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus 98 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
2 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüf-
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körpern verarbeitet.
Die in der Tabelle angegebenen Werte einiger mechanischer Eigenschaften der Prüfkörper zeigen, da^i die unter Verwendung des erfindungsgemä'fien Vorproduktes hergestellten Prüfkörper die höchsten Werte für Schlagzähigkeit und Elastizitatsmodixl aufweisen.
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T a I Schlagzähigkeit solle Druckfestigkeit
Cm PaJ 		Elastizitäts
modul
TN/mm2"!
Prüfkörper 0,78 Biegefestigkeit
Γ N/mm2*^		 76 Ί5 . 102
Nach Beispiel 1 7,50 38,3 87 52 . ίο2
nach Beispiel 2
feemnß der Erfin
dung)		 11,6 59,8 96 67 . ίο2
nach Beispiel 3
(gemäß der Erfin
dung)		 'ι - 5 70,0 82-85 20 . 102
nach Beispiel Ί 6,0 60-80
nach Beispiel 5 71,0
•

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1) Vorprodukt für die Zubereitung von Knochenzement 0 enthaltend pulverförmige Copolymerisate aus Methvlmethacrvlat und Methylacrylat, dadurch gekennzeichnet, daß es Ip bis 75 Gewichts-"o eines anorganischen Materials aus 90 bis 99 Gewichts-°o einer pulverfömigen bioaktiven Glaskeramik mit einer Teilchengröße von 10 bis 200 Mikrometer und 1 bis 10 Gewichts-°o glasiger Mineralfasern mit einer unter 20 Millimeter liegenden Länge enthält.
    2) Vorprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dal das anorganische Material zu 5 bis 10 Gewichts-?^ aus glasige η Mineralfasern besteht.
    3) Vorprodukt" nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glasigen Mineralfasern eine Länge von 1 bis
    10 Millimeter besitzen.
    Ό Vorprodukt nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glasigen Mineralfasern eine Länge von 2 bis 5 Millimeter besitzen.
    5) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige bioaktive Glaskeramik eine Teilchengröße von 90 bis 125 Mikrometer besitzt.
    6) Vorprodukt nach einem aler mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die glasigen Mineralfasern aus Glas bestehen.
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    7) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis ', dadurch gekennzeichnet, daß die ,eins igen Mineralfasern aus einer bioaktiven Glaskeramik bestehen.
    8) Vorprodukt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus einer bioaktiven Glaskeramik aus 20 bis Gewichts-^ SiO9, 5 bis ;t0 Gewichts-0 P9Oc-, 2,7 bis Gewichts-^ Nrao0, 0,'f bis 20 Gewichts-1; KO, 2,9 bis Gevichts-"o MgO und " bis 't0 Gewicht s-"o CaO bestehen.
    9) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverformige bioaktive Glaskeramik aus 20 bis 60 Gewichts-1^ SiO , 5 bis ΊΟ Gevichts-'S PpO,., 2,7 his 20 Gewichts-°S ^a3O, 0,4 bis 20 Gewichts-ni KpO, 2,9 bis 30 Gewichts-DS M&0 und 5 bis ^O Gewichts-?^ CaO besteht.
    10) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Katalysator enthält.
    Jl) Vorprodukt nach Anspruch 10.,dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator eine Peroxy-Verbindung ist.
    12) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Röntgenkontrastmittel enthält.
    13) Vorprodukt nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Röntgenkontrastmittel aus Zirkoniumdioxid besteht.
    lk) Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Antibiotikum enthält.
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    15) Verwendung des Vorproduktes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von implantierbaren Formkörpern.
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