DE2838759A1

DE2838759A1 - Beschichtetes implantat

Info

Publication number: DE2838759A1
Application number: DE19782838759
Authority: DE
Inventors: Sabine Ernst; Horst Dr Med Hampel; Peter Dr Rer Nat Morzeck; Christian Prof Dr Weissmantel
Original assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Current assignee: Technische Hochschule Karl-Marx-Stadt
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-09-06
Publication date: 1979-06-21
Also published as: GB2010122B; DD133518A1; DD133518B1; GB2010122A

Description

Beschichtetes Implantat Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein beschichtetes Implantat für die Verwendung als Hemi- und Endoprothese.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei allen bekannten Implantaten wird vorausgesetzt, daß ihre Zusammensetzung bzw. ihre Oberflächen so beschaffen sind, daß sie biologisch inert, gewebeverträglich und relativ korrosionsbeständig sind. 41s Implantatmaterialien werden je nach Verwendungszweck Kohlenstoff, Tantal, Titan, Titan-Legierungen, CoCr-Legierungen, AlpOo-Keramiken oder organische Kunststoffe verwendet. Weitere Einsatzmaterialien sind rostfreier Stahl, Teflon und andere Kunststoffe. Die Oberflächen können noch zusätzlich behandelt sein·

So ist es bekannt, Implantate mit einer Schicht aus pyrolythischem Kohlenstoff zu versehen, der eine Aufrauhung der Oberfläche und eine Verbesserung der chemischen Widerstandsfähigkeit bewirken soll (DT-OS 2.157*139)· Weiterhin ist es bekannt, Blutgefäßprothesen aus nichtre-3orbierbarem, physiologisch inertem Kunstfasergewebe herzustellen, die mit einer Schicht aus Mucopolysaccharide^ Glyzerin und Antibiotika versehen sind, um die Bildung von Thromben zu verhindern und das Einwachsen des nicht resorbierbaren Bestandteils während des Abbaues der Schicht zu ermöglichen (DT-OS 1.491.218).

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Es sind Röhren zum Verbinden von Blutgefäßen bekannt, die aus Saccharose und Glucose, Lactose oder Maltose und Dextran oder Dextrin bestehen. Diese Zusammensetzung soll bewirken, daß keine Toxizität für das Lebewesen eintritt und sich das Implantat nach einer bestimmten Zeit im Blut auflöst (DT-OS 2.034.413). Es ist auch bekannt, Implantate aus Titan oder Titan-Legierungen mit einer interferenzfarbigen Oberflächenschicht aus Oxiden, Nitriden, Karbiden und Karbonnitriden zu versehen. Diese interferenzfarbige Oberflächenschicht wird aufgebracht, um neben einem gewissen kosmetischen Effekt vor allem durch Verringerung der elektrischen Leitfähigkeit die Korrosionsbeständigkeit des Implantats zu erhöhen, wobei insbesondere die Reibkorrosion herabgesetzt werden soll. Zusätzlich wird eine genaue Kontrol- Ie des Korrosionsverhaltens im Gewebe ermöglicht (DT-OS 1.943.801). Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die Interferenzfarbigkeit der Oberflächenschicht gelegt, die jedoch stets bei optisch transparenten dünnen Schichten, wie bei den genannten Oxiden, Nitriden, Karbiden und Karbonnitriden, auftritt. Dabei sind offensichtlich bestimmte Zusammenhänge nicht erkannt worden, wie z. B. daß derartige Schichten einen Einfluß gegenüber der natürlichen Diffusion beliebiger Ionen, also auch der des Implantats, ausüben. Diese Tatsache wird aber in der Bauelementetechnik seit langem ausgenutzt.

Weiterhin ist es bekannt, daß Li-, B-, C-, F-, Oa-, K-, Na-, Mg-, Si- und P-Ionen zum Steuern der Gewebereaktionen und zur Stimulation des Anwachsens von Gewebe an die Oberflächen derjenigen Implantatteile eingelagert sind, die der Befestigung der Implantate dienen. Es soll durch diese Erfindung erreicht werden, daß eine bestimmte Dosis der genannten Ionen erst in das Implantat eingelagert wird, um dann gezielt und zeitlich begrenzt, nämlich bis zum Zustandekommen einer festen Verbindung zwischen Implantat und Implantatbett, in das Implantatbett zu diffundieren. Diese Ioneneinlagerung beeinträchtigt jedoch in keiner Weise die

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natürliche Diffusion der Ionen des Implantatmaterials· Das bedeutet, daß trotz der zusätzlichen Ionen die nichtvertretbare Belastung des Implantatbettes durch die Ionen des Implantatmaterials nicht verringert wird. Die Art der Ionen ist auch nicht davon abhängig gemacht worden, welche Zusammensetzung das Implantatbett hat (DT-AS 2·324.867)·

Nachteile aller bekannten Implantate sind, daß die Materialeinflüsse des Implantats verringert, aber nicht ausgeschlossen, das Implantat bis zur festen Verankerung nicht in den Stoffwechsel mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen einbezogen und nur eine zeitliche Tolerierung des Implantats durch den Körper erreicht werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, Implantate herzustellen, die bei gleichbleibender biologischer Konstitution des Empfängers eine unbegrenzte Liegedauer erreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung von Implantaten, die unabhängig von ihrer funktioneilen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit eine Oberflächenschicht optimaler Zusammensetzung aufweisen, die es ermöglicht, daß das Implantat den Stoffwechsel nicht nur nicht beeinträchtigt, sondern daß er positiv beeinflußt wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, einmal die natürliche Diffusion der Ionen des Implantatmaterials zu verhindern, indem dieses passiviert wird, und gleichzeitig eine physiologisch aktive Implantatoberfläche herzustellen, um eine Weaensgleichheit zwischen Implantatoberfläche und Implantatbett zu erreichen. Das geschieht, indem in Abhängigkeit von der Art des Implantatmaterials ein Schichtsystem oder eine Schicht aufgebracht werden.

Die Diffusion der Ionen wird verhindert, indem eine passivierende Schicht zum Beispiel aus Nitriden, Oxiden oder Karbiden abgeschieden wird· Darauf wird dann die physiolo-

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gisch aktive Schicht aufgebracht. Diese physiologisch aktive Schicht besteht aus wesensgleichen körpereigenen Bestandteilen· In abhängigkeit von der Art des Implantatbettes kann die Schicht aufgebaut sein aus einer Aminosäure oder einer Mischung von Aminosäuren oder deren Bestandteile und/oder anderen im Körper enthaltenen Elementen oder deren Verbindungen·

Für den lall, daß eine passivierende Schicht einen für eine physiologisch aktivierende V/irkung ausreichenden Anteil an körpereigenen Elementen aufweist, kann auf das aufbringen einer weiteren physiologisch aktiven Schicht verzichtet werden· Das gilt beispielsweise bei der Verwendung von Si^NH als Schichtmaterial.

Das aufbringen aller Schichten erfolgt mittels der bekannten vakuumtechnischen Beschichtungsverfahren, wie ζ. Β. Aufdampfen, plasmainduzierte Abscheidung aus der Gasphase, Zerstäubung oder ionenunterstütztes Beschichten· Das hat den Vorteil, daß die Beschichtung unter Einsatz hochreiner Ausgangsmaterialien bei relativ geringer Temperaturbelastung auf chemisch, klinisch und physiologisch sauberen Oberflächen erfolgen kann. Des weiteren ist es möglich, alle Schichten des Schichtsystems ohne Unterbrechung des Zyklus in einer Beschichtungsapparatur mittels einer oder mehrerer Verfahren aufzubringen.

Ausführungsbeispiel

Ein beschichtetes Implantat aus Titan wird hergestellt, indem das Titanimplantat nach einer chemischen Reinigung in eine Vakuumapparatur eingebaut wird, in der es durch Abglimmen weitgehendst von sorbierten Fremdstoffen und Fremdschichten gereinigt wird. Danach wird auf das Titanimplantat ein Schichtsystem aus Siliziumnitrid und Kalziumfluorid aufgebracht. Zuerst erfolgt das Aufbringen der Siliziumnitridschicht unter Anwendung der Zerstäubungstechnik, und anschließend wird Kalziumfluorid aufgedampft.

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Ein Schichtsystem aus physiologisch aktiven Schichten, wie es bei Teflonimplantaten benutzt werden kann, wird hergestellt, indem ot-Alanin gedampft und anschließend Kohlenstoff durch ionenunterstütztes Beschichten aufgebracht wird Implantate aus bestimmten Metallen oder Metallegierungen, wie auch Titan, können mit einer passivierenden physiologisch aktiven Schicht aus Si IT EL versehen werden. Das ge-

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schieht mittels der plasmainduzierten Abscheidung aus der Gasphase eines Silan- Ammoniak-Gemisches.

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Claims

Erfindungs anspruch

M. /Beschichtetes Implantat aus Metallen, Metallegierungen, Kunststoff, Keramik und/oder anderen Stoffen, gekennzeichnet dadurch, daß ein Implantat mit einem Schichtsystem versehen wird, das aus einer passivierenden Schicht und/oder mehreren physiologisch aktiven Schichten besteht, oder mit einer passivierenden, physiologisch aktiven Schicht versehen wird, wobei die physiologisch aktiven Schichten zusammengesetzt sind, aus wesensgleichen körpereigenen Bestandteilen.
2. Beschichtetes Implantat nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtsystem aus einer passivierenden Schicht aus Siliziumnitrid und einer physiologisch aktiven Schicht aus Kalziumfluorid besteht.
3· Beschichtetes Implantat nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schichtsystem aus physiologisch aktiven Schichten, insbesondere aus c^ -Alanin- und Kohlenstoff, besteht.
4·. Beschichtetes Implantat nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die passivierende physiologisch aktive Schicht aus Si_xNJE₂ besteht.
5· Beschichtetes Implantat nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physiologisch aktive Schicht aus einer oder einer Mischung von Aminosäuren besteht.
6. Beschichtetes Implantat nach Punkt 1 bis 5> dadurch ge kennzeichnet, daß die Schichten mittels vakuumtechnischer Beschichtungsverfahren, insbesondere Aufdampfen, plasmainduzierte Abscheidung aus der Gasphase, Zerstäuben oder ionenunterstütztes Beschichten, aufgebracht werden.

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