DE2725665A1 - Verfahren zur herstellung von zahn- und knochenprothesen aus hydroxyapatit - Google Patents

Verfahren zur herstellung von zahn- und knochenprothesen aus hydroxyapatit

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DE2725665A1 DE19772725665 DE2725665A DE2725665A1 DE 2725665 A1 DE2725665 A1 DE 2725665A1 DE 19772725665 DE19772725665 DE 19772725665 DE 2725665 A DE2725665 A DE 2725665A DE 2725665 A1 DE2725665 A1 DE 2725665A1
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Description

HOFFMANN · EITLE <& PARTNER PATENTANWÄLTE 27256ß5 DR. ING. E. HOFFMANN (1»30-1»7ί) . Dl PL.-I NG. W. EITLE · DK. RER. NAT. K. HOFFMAN N · DIPL.-ING. W. LEHN
DIPL.-ING. K. FDCHSlE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELIASTRASSE 4 (STERN HAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELE FO N (08») »11087 ■ TE LE X 05-29619 (PATH E)
29 4OO o/wa
ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO
JAPAN
Verfahren zur Herstellung von Zahn- und Knochenprothesen aus Hydroxyapatit
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zahn- und Knochenprothesen mit einer überlegenen Affinität zum lebenden Körper und mit hoher mechanischer Festigkeit.
In neuerer Zeit hat die überlegene Affinität von Hydroxyapatit, Ca1-(PO.)β(OH)y, zum lebenden Körper beträchtliche Aufmerksamkeit gefunden und man kann erwarten, dass Anwendungsmöglichkeiten für Hydroxyapatit bei Zahn- und Knochenprothesen aufgefunden
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werden. Das durch gewöhnliches Sintern oder Heissverpressen von Hydroxyapatit erhaltene Material zeigt bei makroskopischer Beobachtung eine dynamische Isotropie (d.h. dass das gesinterte Material einen agglomerierten Körper aus feinen Kristallteilchen darstellt und makroskopisch isotropische Eigenschaften zeigt, weil die Kristallaxe jedes Kristallteilchens regellos geordnet sind) und deshalb kann es nicht orientiert werden, wie dies bei faserigen Strukturen, die typisch für harte Gewebe des menschlichen Körpers, wie Zähne oder Knochen, sind, der Fall ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zur Herstellung von Zahnprothesen oder Knochenprothesen aufzuzeigen, welche eine überlegene Affinität zum lebenden Körper und eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, wobei man von einem zusammengesetzten Material aus einem faserigen Material und Hydroxyapatit ausgeht.
Die Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung zur Herstellung von Zahn- und Knochenprothesen mit überlegener Affinität zum lebenden Körper und hoher mechanischer Festigkeit und ist dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens ein faseriges Material aus der Gruppe Fasern, feine Fäden und Fasern aus Metallen, Keramik oder Glas in eine Form gibt, welche die der Prothese entsprechende Form hat, beispielsweise die Form des zu bildenden Zahns oder Knochens, dass man eine ausreichende Menge an feinem Pulver aus wenigstem etwa 50 Gew.% Ca10(PO4Jg(OH)2 und nicht mehr als etwa 5O % einer Verbindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca3(PO4J2, AlPO4, Al2O-Jf AlF3, SiO2, Mg3(PO4J3 und den Fluoriden, Chloriden und Oxidenvon Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium und Kalzium
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um das faserige Material in der Form füllt, dass man die Anordnung vorverformt und das vorverformte Produkt dann in der Wärme sintert.
Fig. 1 ist ein schematisches Bild eines Prothesezahns, der gemäss der Erfindung hergestellt wurde, und
Fig. 2 und 3 sind schematische Darstellungen von Protheseknochen, die gemäss der Erfindung hergestellt worden sind.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird ein faseriges Material, wie eine Faser, feine Fäden oder Fäden aus Metall, Keramik oder Glas, zunächst in eine Form gegeben, welche die Form entsprechend dem zu bildenden Zahn oder Knochen hat, und eine ausreichende Menge an feinem Pulver (beispielsweise mit einer Teilchengrösse von etwa 2 um oder weniger) enthaltend Hydroxyapatit, gewünschtenfalls zusammen mit einem Bindemittel, wie Wasser oder eine wässrige Lösung eines Harzes, wie Polyvinylalkohol, wird um das zu Beginn in die Form eingegebene Material gegeben. Das Ganze wird dann kalt verpresst, beispielsweise bei Raumtemperatur und unter Drucken von etwa 50 bis 1000 kg/cm unter Verwendung von Metallformen. Dieses Vorverformen (oder Kaltverpressen) kann auch mit einer isotopischen Presse durchgeführt werden. Geeignete Beispiele an faserförmigen Materialien schliessen Glasfasern und solche von Siliziumcarbid, aus Aluminiumoxid und dergleichen ein. Eine geeignete Menge an faserigem Material in der Zusammensetzung liegt im Bereich von 2 bis etwa 30 Gew.%.
Einige Beispiele der Strukturen von Zusammensetzungen aus Hydroxyapatitpulver und dem faserförmigen Material werden in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt.
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In den Zeichnungen bedeutet die Zahl 1 den pulverförmigen Hydroxyapatit und die Zahl 2 das faserförmige Material. In Fig. 1 wird als Beispiel ein Prothesezahn gezeigt und in den Fig. 2 und 3 werden Beispiele für Prothesenknochen gezeigt. In Fig. 3 ist das faserförmige Material sowohl längs wie auch kreuzweise in Form eines Gewebes angeordnet. Ein solches Gewebe kann beispielsweise gewoben oder gewirkt sein.
Das vorgebildete Verbundmaterial wird dann im Vakuum (beispielsweise bei 10 Torr oder weniger) an der Luft, in einer Dampfatmosphäre oder in einer Atmosphäre eines Inertgases, beispielsweise Argon, bei Temperaturen von etwa 800 bis etwa 15000C etwa 15 Minuten bis etwa 40 Stunden gesintert. Man kann auch
ο extrem hohe Drucke von etwa 1 bis etwa 2 t/cm bei etwa 11OO
bis etwa 135O°C anwenden (heisse isotopische Presse).
Das mit dem Hydroxyapatit zu verbindende Material wird so ausgewählt, dass sein thermischer Ausdehnungskoeffizient in der Nähe oder etwas niedriger als der des Hydroxyapatits ist, d.h., dass das Verhältnis des thermischen Ausdehnungskoeffizienten des faserförmigen Materials zu dem des Hydroxyapatits 1:1 bis mehr als 0,98:1 beträgt, wobei das erhaltene Verbundmaterial eine weiter verbesserte mechanische Festigkeit aufweist.
Der erfindungsgemäss verwendete Hydroxyapatit muss nicht 1OO % reiner Hydroxyapatit sein, sondern er kann ein Material einschliessen, das etwa zu 50 bis 100 Gew.% aus Ca1Q(PO.),(OH)~ und etwa 0,1 bis 50 Gew.% wenigstens einer anderen Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ca3(PO4)-/ AlPO4, Al3O3, AlF3, SiO2, und den Fluoriden, Chloriden und Oxiden von
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-X-
Lithium, Natrium, Kalium, Kalzium und Magnesium besteht.
Geeignete Beispiele hierfür schliessen LiF, NaF, KF, NaCl,
KCl, Li2O und dergleichen ein.
Da das erfindungsgemässe Verbundmaterial eine Oberfläche aus
Hydroxyapatit hat, zeigt es eine verbesserte Affinität zu
dem lebenden Körper im Gegensatz zu solchen medizinischen und zahntechnischen Materialien, die beispielsweise aus Aluminiumoxid bestehen, wie sie zur Zeit im Gebrauch sind. Da ausserdem die Verbundmaterialien eine innere faserige Struktur aufweisen, haben sie eine sehr hohe Druckfestigkeit von beispiels-
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weise etwa 4 χ 10 kg/cm oder mehr und Biegefestigkeit, bei-
3 2
spielsweise von etwa 2,7 χ 10 kg/cm oder mehr und sie können sehr befriedigend als Prothesen für Zähne und Knochen verwendet werden. Beispielsweise kann man eine Knochenprothese
mit verbesserter Biegefestigkeit herstellen, indem man Hydroxyapatit mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 1,1 um (95 Gew.%) mit einem gewebten Gewebe aus Silikatglasfaser
(5 Gew.%) enthaltend Silikatglasfasern eines Durchmessers von 1O um , vermischt, dann den vorher erwähnten Verarbeitungsstufen unterwirft.
Die Erfindung wurde hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen beschrieben, aber für den Fachmann ist es selbstverständlich, dass man zahlreiche Änderungen und Modifizierungen vornehmen kann, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Leerseite

Claims (5)

  1. HOFFMANN · EITLE & PARTNER 2 7 2 Π C G B
    PATENTANWÄLTE
    DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . Ot Pl.-I N G. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. H O F FMAN N · D I PL.-I N G. W. LE H N
    DIPL.-ING. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 {STERNHAUS) · D-8000 MO N C H EN 81 · TELEFON (089) 911087 ■ TE LEX 05-29619 (PATH E)
    29 400 o/wa
    ASAHI KOGAKU KOGYO KABUSHIKI KAISHA, TOKYO/JAPAN
    Verfahren zur Herstellung von Zahn- und Knochenprothesen aus Hydroxyapatit
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Herstellung von Zahn- und Knochenprothesen mit verbesserter Affinität zum lebenden Körper und hoher mechanischer Festigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens ein faseriges Material aus der Gruppe, bestehend aus Fasern, feinen Fäden und Fasern bzw. Fäden aus Metall, Keramik oder Glas in eine Form, welche die Form des herzustellenden Zahns oder Knochens hat, gibt, dass man eine ausreichende Menge eines feinen Pulvers aus wenigstens etwa 50 Gew.% Ca1 (PO4)ß(OH)„ und nicht mehr als etwa 50 Gew.% wenigstens eines Additives aus der Gruppe Ca3(PO4)2, AlPO4, Al3O3, AlF3, SiO3, Mg(PO4J2 und Fluoride, Chloride und Oxide von Lithium, Natrium, Kalium, Magnesium und Kalzium um das genannte faserige Material in der Form unter Ausbildung einer verbundenen Masse gibt, dass man die verbundene Masse in einer Form
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    ORIGINAL INSPECTED
    vorverformt und die so vorverformte Verbundmasse in der Hitze sintert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sintern bei einer Temperatur zwischen etwa 800 und etwa 1500°C etwa 15 Minuten bis etwa 40 Stunden vorgenommen wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das feine Pulver zusätzlich ein Bindemittel enthält.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das feine Pulver zusätzlich ein Bindemittel enthält.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Mengen an Gewichtsanteilen von Ca in bezug auf das Additiv etwa 50 bis 99,9 Gew.% Ca1 zu etwa 0,1 bis etwa 50 Gew.% beträgt.
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