DE3125072A1 - IMPLANT WITH IMPROVED SURFACE PROPERTIES - Google Patents
IMPLANT WITH IMPROVED SURFACE PROPERTIESInfo
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Description
Implantat mit verbesserten Oberflecheneigenschaften Anwendungsgebiet der ErfindungImplant with improved surface properties. Field of application of the invention
Die Erfindung ist anwendbar beim Einsatz aller zeitlich begrenzt oder dauernd in den Organismus eingebrachter, ganz oder teilweise von der Körperoberfläche bedeckter Alloplantate.The invention is applicable to the use of all temporarily or permanently introduced into the organism, Alloplants completely or partially covered by the surface of the body.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristics of the known technical solutions
Es ist bekannt, Implantate mit 'körperähnlichen' Schichten zu versehen, um dadurch eine Tolerierung des Implantats durch den Körper au erreichen. Die Beschichtung wird aus unterschiedlichen Gründen vorgenommen, wie zum Beispiel zur Veredlung der Substratoberfläche, zum Korrosionsschutz, zur Passivierung und/oder zur Verbesserung der Anpassung des Implantats an den Körper.It is known to have implants with 'body-like' layers to be provided in order to achieve a tolerance of the implant by the body au. The coating will made for various reasons, such as to refine the substrate surface, for corrosion protection, for passivation and / or to improve the adaptation of the implant to the body.
Es ist auch bekannt, Implantetoberflächen zu beschichten, um einmal die natürliche Diffusion der Ionen des Implantatmaterials zu verhindern, indem dieses passiviert wird, z. B. durch Six 1CH2* uxl^· gleichzeitig eine physiologisch aktive Implantatoberfläche herzustellen, um eine Wesensgleichheit zwischen Implantatoberfläche und Implantatbett zu erreichen. Das geschieht, indem in Abhängigkeit von der Art des Implantatmaterials ein Schichtsystem oder eine Schicht aufgebracht werden (DD-WP 133-518). Es ist weiterhin bekannt, daß kohlenstoffhaltige Schichten eine Tolerierung des Implantats im Körper ermöglichen. Die-It is also known to coat implant surfaces in order to prevent the natural diffusion of the ions of the implant material once it is passivated, e.g. B. by Si x 1 CH 2 * uxl ^ · at the same time to produce a physiologically active implant surface in order to achieve an identity between the implant surface and the implant bed. This is done by applying a layer system or a layer depending on the type of implant material (DD-WP 133-518). It is also known that carbon-containing layers enable the implant to be tolerated in the body. The-
se Schichten weisen aber eine mangelnde Haftfestigkeit zur ImplantatOberfläche auf. Zur Verbesserung der Haftfestigkeit werden z„ B. Schichten aus Hoehtemperaturpolymeren als Zwischenschicht aufgebracht, was technologisch aufwendig ist (US-Ps 3»952,334).However, these layers have insufficient adhesive strength to the implant surface. To improve the adhesive strength, layers of high-temperature polymers, for example, are applied as an intermediate layer , which is technologically complex (US Pat. No. 3,952,334).
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht in der Herstellung von Implantaten mit einer dem Stoffwechsel zugängigen fest haftenden Oberflächenschicht, die gewährleistet, daß auch über längere Zeiträume biochemische Bindungskräfte wirksam bleiben» The aim of the invention is to manufacture implants with a firmly adhering surface layer that is accessible to the metabolism and ensures that even over biochemical binding forces remain effective for longer periods of time »
Darlegung des Wesens der ErfindungExplain the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, Implantate herzustellen, die bei gleichbleibender biologischer Konstitution des Empfängers eine unbegrenzte Liegedauer erreichen und bei denen die Bindung zwischen Schicht und Implantat verbessertThe object of the invention is to produce implants which, while the biological constitution of the recipient remains the same achieve an unlimited length of stay and with which the bond between the layer and the implant is improved
wird» Vbecomes »V
. . ' i Ein Nachteil der bekannten Beschichtung ist, <taß weder an der Grenzfläche sum Implantat noch sum Implantatbett ein Übergang über chemische Biniungakräfte erreicht wird und die - aufgebrachten Schichten chemisch nieiit aktiv sind. . . 'I A disadvantage of the known coating <TASS nor sum at the interface sum implant implant bed is reached crossing chemical Biniungakräfte and - applied layers are chemically nieiit active.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht d©rin9 daß tie auf ias. " Implantat aufgebrachte Schicht ein© Glimmpolpierschieht ist«," Solche Schichten entstehen durch Polymerisation von organischen Gasen oder Dämpfen auf Oberflächen in einer elektrischen Gasentladung«. Ihre charakteristischsten Merkmale sind ein hoher Gehalt freier9 unabgesättigter Bindungen, besonders an der Schicktober- und -Unterseite, ein hoher Vemetzungsgrad der Polymermoleküle und eine große Bestiäniigkeit gegenüber einer Vielzahl chemischer Be&genziea«. Ihre Eigenschaften lassen sich durch das Herstellungsverfahren in weiten Grenzen variieren und liegen zwischen de- -* nen anorganischer fester Korper und organischer Hochpoly- Γ mere. * The solution according to the invention consists in 9 that tie on ias. "The layer applied to the implant is a © glow polishing layer,""Such layers are created by polymerizing organic gases or vapors on surfaces in an electrical gas discharge". Their most characteristic features are a high content of 9 free unsaturated bonds, especially on the top and bottom of the layer, a high degree of crosslinking of the polymer molecules and a high level of resistance to a large number of chemical agents. Their properties can be varied within wide limits by the manufacturing process and lie between those of inorganic solids and organic high polymers. *
Glimmpolymerschichten bilden wahrend der Herstellung infolge der Wechselwirkung der energiereichen Plasmateilchen der Gasentladung mit der Substratoberfläche eine enge Bindung zur Unterlage aus. Dabei werden insbesondere bei der Verwendung fluorhaltiger Ausgangsgase zur Herstellung von Fluorkohlenstoff-Polymerschichten die Sauerstoffatome der Metalloxidschicht an der Oberfläche des Implantats durch Fluoratome ausgetauscht. Außerdem ist bekannt, daß Fluorkohlenstoffe eine besonders hohe chemische Resistenz besitzen und gewebefreundlich sind, wie es auch bei dem häufig angewandten Polytetrafluorethylen der Fall ist. Es entsteht eine Übergangszone, in der die Schicht durch chemische Bindungskräfte auf dem Substrat festgehalten wird. Die freien Radikale der Glimmpolymerschicht führen an der Schichtoberseite zur Reaktion mit angrenzenden Medien, so daß sich auch hier eine chemisch gebundene Übergangszone zu anderen organischen Materialien ausbildet.Glow polymer layers form during production as a result of the interaction of the high-energy plasma particles Gas discharge with the substrate surface creates a close bond with the base. This is particularly important when using fluorine-containing starting gases for the production of fluorocarbon polymer layers contain the oxygen atoms of the Metal oxide layer on the surface of the implant Fluorine atoms exchanged. It is also known that fluorocarbons have a particularly high chemical resistance and are tissue-friendly, as is the case with the widely used polytetrafluoroethylene. A transition zone is created in which the layer is held in place on the substrate by chemical bonding forces will. The free radicals lead to the glow polymer layer on the top of the layer for reaction with adjacent media, so that here too there is a chemically bonded transition zone to other organic materials.
Solche Materialien können direkt das Implantatbett, aber auch organische Gase oder Dämpfe sein, die auf die freien Radikale der Schicht aufgepfropft werden, äo ist die An-' lagerung von polymerisierbaren Monomeren, ζ. Β. AcrylsäureSuch materials can be the implant bed directly, but also organic gases or vapors that are grafted onto the free radicals of the layer, ie the accumulation of polymerizable monomers, ζ. Β. Acrylic acid
oder von physiologisch aktiven Materialien, z. B. Aminosäuren möglich. Die Reaktivität der Schicht wird dabei teilweise oder vollständig abgebaut.or of physiologically active materials, e.g. B. amino acids possible. The reactivity of the layer is thereby partially or completely dismantled.
An der Schichtoberseite können sich oberflächenvergrößernde Strukturen ausbilden, z. B. 'blumenkohl'-ähnliche- Diese besondere Oberflächenmorphologie der Glimmpolymerschichten vergrößert die Kontaktfläche am angrenzenden Gewebe und begünstigt die feste Verankerung des Implantats im Implantatbett. On the top of the layer, surface-enlarging structures can develop, e.g. B. 'Cauliflower-like' These The special surface morphology of the glow polymer layers increases the contact area on the adjacent tissue and promotes the firm anchoring of the implant in the implant bed.
Ein Vorteil der Glimmpolymerschicht besteht darin, daß einmal eine verbesserte Haftung auf dem Implantat erreicht wird. Zum anderen tritt eine Wechselwirkung mit dem Implantatbett ein, die in geeigneter Weise gesteuert, zu einem kontinuierlichen Übergang des chemischen und biologischen Verhaltens zwischen Oberflächenschicht und Implantatbett führt.One advantage of the glow polymer layer is that, on the one hand, improved adhesion to the implant is achieved. On the other hand, there is an interaction with the implant bed, which is controlled in a suitable manner, to a continuous one Transition of the chemical and biological behavior between the surface layer and the implant bed leads.
AusführungsbeispielEmbodiment
Ein Implantat, z. B. aus Ti, wird in eine elektrische Glimmentladung eingebracht. Die Entladung brennt in dem Monomer Tetrafluoräthylen (GpP-) bei einem Druck vonAn implant, e.g. B. made of Ti, is introduced into an electric glow discharge. The discharge burns in that Monomer tetrafluoroethylene (GpP-) at a pressure of
""2"" 2
etwa 100 Pa mit einer Stromdichte von etwa 1 mA cm .about 100 Pa with a current density of about 1 mA cm.
Die entstehende Glimmpolymerschicht enthält eine Konzen-The resulting glow polymer layer contains a concentration
19 3 trstion von freien Radikalen von etwa 10 ^ cnr. Diese Radikale reagieren schnell an Luft und wandeln sich dabei teilweise in Peroxyradikale um. Die Reaktivität der Schicht bleibt auch bei Lagerung an Luft lange bestehen und führt zu Wechselwirkungen mit angrenzenden Materialien. So kann auf die Oberfläche der Glimrapolymerschicht durch Einbringen in Acrylsäuredampf eine bestimmte Menge Polyacrylsäure irreversibel gebunden werden.19 3 trstion of free radicals of about 10 ^ cnr. These Radicals react quickly in air and are partially converted into peroxy radicals. The reactivity of the The layer remains in place for a long time even when stored in air and leads to interactions with adjacent materials. This allows the surface of the Glimrapolymerschicht through Introducing a certain amount of polyacrylic acid into acrylic acid vapor irreversibly bound.
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Legal Events
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