DE4120325A1 - Implantatwerkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Implantatwerkstoff auf Basis eines Verbundmaterials von Calciumphosphatkeramik-Partikeln und bioresorbierbarem Polymer, der sich durch ein besonders günstiges Einwachs- und Einheilungsverhalten auszeichnet.

An leistungsfähiges medizinisches Implantatmaterial für den Knochenersatz wird die Forderung gestellt, daß es eine hohe mechanische Stabilität aufweist. Implantatwerkstoffe auf mineralischer Basis gewährleisten meist nur dann eine hohe mechanische Stabilität, wenn sie als Keramiken, d. h. also in Form von bei ausreichend hohen Temperaturen gesinterten Materialien bzw. Werkstücken eingesetzt werden.

Für den Einheilungsprozeß werden solche Implantatmaterialien als besonders günstig angesehen, die eine hohe Bioaktivität aufweisen, nämlich dahingehend, daß sie vom Organismus ange­ nommen und in ihn integriert werden. Im Falle von Knochener­ satzmaterial bedeutet dies, daß es bald mit körpereigenem Gewebe, insbesondere mit dem Knochen, fest und dauerhaft verwachsen soll.

Knochenersatzmaterial auf Basis von Calciumphosphat-Keramiken gelten aufgrund ihrer chemischen Verwandtschaft mit der Mineralphase natürlicher Knochen als bioaktiv. Natürlicher Knochen besteht in seiner Mineralphase überwiegend aus Hydroxylapatit, einem Calciumphosphat der Summenformel Ca₅(PO₄)₃OH.

Hydroxylapatit synthetischen oder organischen Ursprungs, etwa aus natürlichem Knochenmaterial, ist daher ein häufig verwen­ deter Rohstoff zur Herstellung von Implantaten für den Kno­ chenersatz. Hydroxylapatit-Keramik ist im Organismus im wesentlichen nicht resorbierbar. Das heißt, das körperfremde Material bleibt über lange Zeit praktisch unverändert erhal­ ten und die Integration in den Organismus erfolgt im wesent­ lichen durch Verwachsen mit vorhandenem und sich neu bilden­ den Knochen und Einwachsen im umgebenden Gewebe.

Die Festigkeit der Verwachsung von kompakter Calciumphosphat- Keramik mit vorhandenem Knochen ist erfahrungsgemäß überwiegend nicht befriedigend. Ein günstigeres Einwachsver­ halten zeigen poröse Calciumphosphat-Keramiken.

Besonders günstig sind hierbei Materialien basierend auf natürlichem Knochen, der durch verschiedene Behandlungen mineralisiert und in ein keramisches System überführt wird, wobei die Struktur des Knochens möglichst erhalten bleiben soll. Den Verfahren gemeinsam ist die Entfernung der organi­ schen Knochenbestandteile und die anschließende Verfestigung zur Keramik durch Sinterung bei entsprechenden Temperaturen. Die Entfernung der organischen Anteile erfolgt durch chemi­ sche Lösungsvorgänge oder durch pyrolytische Verfahren.

Knochenkeramikimplantate zeigen aufgrund ihrer ausgezeichne­ ten Übereinstimmung mit dem Porensystem natürlichen Knochens erhebliche biologische Vorteile beim Einwachsverhalten und der Heilung in Organismus.

Formkörper aus keramischem Material, insbesondere der vorge­ nannten Art, werden in erster Linie für den Ersatz von tra­ genden Knochenstrukturen eingesetzt, die hohen mechanischen Belastungen Stand halten müssen. Beispiele hierfür sind Knochenprothesen und Knochenverbindungselemente wie etwa Markraumnägel, Knochenschrauben und Osteosyntheseplatten.

Für den Ersatz von nur wenig oder unbelasteten Knochenstruk­ turen wie z. B. zur Auffüllung von Spongiosa-Knochendefekten nach oparativem Eingriff oder Unfall, zur Auffüllung von Zahnextraktionshöhlen oder zur plastisch-chirurgischen Behandlung von Konturdefekten im Kiefer-Gesichtsbereich, gewinnen zunehmend Verbundmaterialien auf Basis von Keramik­ partikeln und physiologisch verträglichem Polymer Bedeutung. Im Vordergrund des Interesses steht bei solchen Materialien, daß sie vor oder während der Operation leicht einer Formge­ bung unterworfen werden können, etwa durch einfache mechani­ sche Bearbeitung oder durch plastische Verformung.

Verbundmaterialien, hergestellt aus Keramikformkörpern und Polymer, die in den mechanischen und biologischen Eigenschaf­ ten dem natürlichen Knochen nahekommen sollen, sind ebenfalls von Interesse für die Herstellung von Implantaten mit tragen­ den Funktionen.

Verbundmaterialien der beschriebenen Art, insbesondere auch auf Basis von Calciumphosphatpartikeln und bioresorbierbarem Polymer, sind an sich bekannt.

In WO 90/01 342 werden Implantatwerkstoffe beschrieben, die aus feinteiligen oder granulatförmigen, körperverträglichen Keramikpartikeln, insbesondere aus Hydroxylapatit anorgani­ schen Ursprungs, in Abmischung mit körperresorbierbaren Oligomeren bzw. Polymeren niederer Hydroxycarbonsäuren, insbesondere speziell modifizierte Lactid-/Glykolid-Polymere bestehen. Je nachdem, wie diese Ausgangskomponenten aus­ gewählt und die Mischungsverhältnisse eingestellt werden, sind die erhaltenen Verbundmaterialien kompakt bis porös und hart bis plastisch verformbar. Als wesentliches gemeinsames Merkmal ergibt sich aber, daß das Polymer eine geschlossene Phase bildet, in der die Keramikpartikel dispergiert oder von der die Partikel zumindest vollständig umhüllt sind.

In WO 90/01 955 wird ein Verbundmaterial beschrieben, das aus mineralisiertem Knochenmaterial besteht, das mit einem resor­ bierbaren biokompatiblen makromolekularen Material derartig imprägniert ist, daß zumindest die Oberfläche der Mineral­ phase bedeckt ist.

DE 31 34 728 beschreibt ein Material für Knochenimplantate, das aus granulierter Tricalciumphosphatkeramik besteht, das mit einem Breitbandmikrobiozid imprägniert und mit einem biokom­ patiblen organischen Material überzogen bzw. dragiert ist.

In DE 27 42 128 wird ein festes, unporöses Knochenersatzmate­ rial beschrieben, das im wesentlichen aus einem mit einem anorganischen Füllstoff versetzten, biologisch verträglichen Polymer besteht. Als organisches Polymer werden solche auf Basis von Hydroxycarbonsäuren und als Füllstoffe Calcium­ phosphate offenbart. Auch in diesem Material liegt das Poly­ mer offenbar als kontinuierliche Phase vor, in die anorgani­ sche Partikel eingebettet sind.

In den Materialien gemäß DE 26 20 891 sind gesinterte Calcium­ phosphate mit biodegradablem Polymer kombiniert. Obwohl keine näheren Angaben gemacht werden, ist davon auszugehen, daß in den beschriebenen Materialien die anorganische Komponente im wesentlichen immer von Polymer eingeschlossen, bedeckt oder überzogen ist.

Obschon die Verbundmaterialien der beschriebenen Art günstige mechanische und biologische Eigenschaften aufweisen, so sind sie doch noch verbesserungswürdig. Genauere klinische Unter­ suchungen haben nämlich gezeigt, daß im Einheilungsprozeß nach der Implantation im Kontaktbereich mit dem Polymermate­ rial zunächst bevorzugt nur Bindegewebe neu gebildet wird. Im Gegensatz hierzu stimulieren die offen vorliegenden minerali­ schen Kontaktflächen von Implantaten nur aus Calciumphosphat­ keramik die bevorzugte Neubildung von mineralischer Knochen­ matrix. Nachdem in den bekannten Verbundmaterialien die mineralische Komponente im wesentlichen immer von Polymer überzogen ist, erfolgt somit nicht, wie wünschenswert, ein direktes Auf- und Einwachsen durch neu gebildete mineralische Knochenmatrix, sondern überwiegend eine Einbettung in Binde­ gewebe. Hierdurch resultiert letztendlich eine nur ungenügende mechanische Festigkeit des Übergangs von Implan­ tat zu körpereigener Knochensubstanz.

Aufgabe der Erfindung war es nun, einen verbesserten Verbund­ werkstoff für den Knochenersatz aufzufinden, der bei zumin­ dest gleichermaßen guten Gesamteigenschaften in bezug auf mechanische Festigkeit, Bearbeitbarkeit und Bioaktivität ein besonders günstiges Einwachs- und Einheilungsverhalten zeigt.

Es wurde nun gefunden, daß dies erreicht wird mit einem Implantatwerkstoff auf Basis eines Verbundmaterials von Calciumphosphatkeramik-Partikeln und bioresorbierbarem Poly­ mer, in dem der Anteil von Calciumphosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt und die Partikel miteinander durch Polymerstege zu einer dreidimensionalen, offenporigen Struktur verbunden sind, worin die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind. Es hat sich gezeigt, daß in dem erfindungsgemäßen Verbundwerkstoff aufgrund des Vorliegens von Calciumphosphatkeramik-Partikeln mit einem hohen Anteil an freier, nicht mit Polymer bedeckter Ober­ fläche im Verbund mit der durch Polymerstege gebildeten dreidimensionalen, offenporigen Struktur in unerwartet hohem Maße die Neubildung von mineralischer Knochenmatrix und damit eine besonders feste und innige Verwachsung mit der körpereigenen Knochensubstanz erfolgt.

Der erfindungsgemäße Implantatwerkstoff läßt sich in einfa­ cher Weise herstellen durch Erhitzen eines Gemisches der Komponenten mittels Mikrowellenstrahlung. Hierbei bildet das erschmelzende und danach wieder erstarrende Polymer mit den Calciumphosphatkeramik-Partikeln eine dreidimensionale, offenporige Struktur, in der die Keramikpartikel miteinander durch Polymerstege verbunden sind. Bei einem Anteil an Kera­ mikpartikeln von mindestens 50 Gew.-% und dem sich ausbilden­ den Verbund über Polymerstege wird gewährleistet, daß die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind. Eine für die praktische Anwendung sehr günstige Eigen­ schaft des erfindungsgemäßen Implantatwerkstoffes ist, daß er sich nach erneutem Erhitzen mit Mikrowellenstrahlung pla­ stisch verformen läßt, ohne daß sich hierbei die Struktur des Materials verändert.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Implantatwerkstoff auf Basis eines Verbundmaterials von Calciumphosphatkeramik-Par­ tikeln und bioresorbierbarem Polymer, der dadurch gekenn­ zeichnet ist, daß in dem Werkstoff der Anteil von Calcium­ phosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt und die Partikel miteinander durch Polymerstege zu einer dreidimen­ sionalen, offenporigen Struktur verbunden sind, worin die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Implantatwerkstoffes durch Erhitzen eines Gemisches der Komponenten, in dem der Anteil an Calciumphosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt, mittels Mikrowellenstrahlung.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Verfahren zur Formgebung eines derartigen Implantatwerkstoffes, wobei man diesen mittels Mikrowellenstrahlung bis zur plastischen Verformbarkeit erhitzt und dann mechanisch verformt.

Als Ausgangskomponenten für den erfindungsgemäßen Implantat­ werkstoff können grundsätzlich alle auf dem einschlägigen Gebiet bekannten Calciumphosphatkeramik-Materialien und bioresorbierbaren Polymermaterialien eingesetzt werden.

Als entsprechende Keramikmaterialien sind im wesentlichen solche zu verstehen, in denen das zugrundeliegende Calcium­ phosphat ein Ca:P-Verhältnis zwischen 1,0 und 2,0 aufweist und die bei einer ausreichend hohen Temperatur, in der Regel im Bereich zwischen ca. 800 und 1500°C, zur Keramik gesintert worden sind. Die zugrundeliegenden Calciumphosphate können synthetischen Ursprungs, beispielsweise aus der Umsetzung von Calciumoxid mit Phosphorsäure im entsprechenden molaren Verhältnis, oder natürlichen Ursprungs, beispielsweise aus mineralischer oder organischer Quelle sein. Typische Calcium­ phosphate sind Hydroxylapatit, Tricalciumphosphat und Tetra­ calciumphosphat sowie deren Um- und Abwandlungsprodukte, die in der Keramik auch als Mischphasen nebeneinander vorliegen können. Bevorzugt sind Calciumphosphate organischen Ursprungs, insbesondere Hydroxylapatit aus natürlichem Kno­ chen. Letzteres kann aus Knochen durch Mineralisation nach an sich bekannten Methoden gewonnen werden.

Die Calciumphosphatkeramik-Partikel für das erfindungsgemäße Verbundmaterial können in Pulver- bis Granulatform eingesetzt werden, wobei die Partikelgröße beliebig zwischen 20 µm und 5 mm gewählt werden kann. Besonders bevorzugt sind Granulate mit Partikelgrößen zwischen 0,1 und 3 mm, insbesondere zwi­ schen 0,5 und 1,5 mm.

Die Partikel können kompakt, also mit geringer Porosität, oder porös sein. Ersteres trifft vornehmlich bei pulvrigen Materialien zu, letzteres wird vorzugsweise bei Granulaten realisiert.

Bei porösen Materialien kann eine Porosität bis 90% des Partikelvolumens vorliegen, wobei eine offene Porosität bevorzugt ist. Die Materialien können, je nach Herkunft und Partikelgröße, eine Mikroporosität mit Porengrößen zwischen 1-100 µm und/oder eine Makroporosität mit Porengrößen bis etwa 3 mm aufweisen.

Aufgrund der besonderen Übereinstimmung mit natürlichem Knochen hinsichtlich chemischer Zusammensetzung, Kristallit­ und Porenstruktur sind Knochenkeramikpartikel besonders günstig als Keramikkomponente in dem erfindungsgemäßen Ver­ bundmaterial. Typischerweise kommen die Knochenkeramikparti­ kel in Form von hochporösem Spongiosa-Granulat oder in Form von Corticalisgranulat, das eine geringe Porosität aufweist, zur Anwendung. Dem Fachmann sind diese Materialien, ihre Herstellung, Modifizierung, Verarbeitung und Anwendung geläufig bzw. problemlos aus der einschlägigen Fachliteratur, wie beispielsweise den eingangs zitierten Schriften, entnehm­ bar.

Als bioresorbierbare Polymere kommen synthetische Polymere und natürliche, hochmolekulare Materialien, die auch in bekannter Weise chemisch modifiziert sein können, in Betracht. Typische natürliche, hochmolekulare Stoffe sind Polysaccharide, wie Stärke, Cellulose und Derivate hiervon, Proteine, wie Gelatine und Collagen, oder Triglyceride höherer Alkancarbonsäuren, wie hochschmelzende Fette und Wachse. Typische synthetische Polymere sind vornehmlich Oligomere und polymere Ester von Hydroxycarbonsäuren, wie insbesondere von Milchsäure und Glycolsäure. Dem Fachmann sind auch diese Materialien, ihre Herstellung, Modifizierung, Verarbeitung und Anwendung geläufig bzw. problemlos aus der einschlägigen Fachliteratur entnehmbar. Als Hinweis können wiederum die eingangs zitierten Schriften und die darin angegebene Literatur dienen. Besonders bevorzugt als Polymer­ komponente in dem erfindungsgemäßen Verbundmaterial sind Polymermaterialien auf Basis von Polylactiden und/oder Polyglycoliden. Diese Materialien können Homopolymere von D-, L- und D,L-Milchsäure sowie von Glycolsäure, Copolymere oder Gemische hiervon und Gemische mit entsprechenden Oligomeren und Monomeren darstellen. Je nach Wahl der chemischen Zusam­ mensetzung, des Polymerisationsgrades, des Anteils an Oligo­ meren und Monomeren oder sonstiger üblicher Modifizierungen und Zusätze kann die Konsistenz des Polymermaterials zwischen spröde-hart, weich-elastisch und zäh-viskos eingestellt werden. Zweckmäßigerweise liegt die mittlere Molmasse des Polymermaterials zwischen etwa 200 und 10 000 und vorzugs­ weise zwischen etwa 1000 und 3000. Zweckmäßigerweise sollte das Polymermaterial in einem Temperaturbereich schmelzbar sein, der nicht über 180°C hinausreicht. Idealerweise wird das Polymer so ausgewählt oder eingestellt, daß es bei Raumtemperatur von im wesentlichen harter Konsistenz ist, aber bei Temperaturen zwischen etwa 40 und 60°C soweit erweicht, daß es plastisch verformbar wird.

Entscheidendes Merkmal des erfindungsgemäßen Verbundmaterials ist die dreidimensional offenporige Struktur, die so ausge­ bildet ist, daß die Calciumphosphatkeramik-Partikel durch Polymerstege miteinander verbunden sind, wobei die Parti­ keloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind.

Die Porengröße des Verbundmaterials kann bis zu etwa 3 mm betragen und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01-1 mm.

Wesentliche Voraussetzung für die Ausbildung einer derartigen Struktur ist, daß in dem Verbundwerkstoff der Anteil an Calciumphosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt. Vorzugsweise liegt der Anteil an Calciumphosphatkeramik-Par­ tikeln zwischen 75 und 95 Gew.-%. Als obere Grenze für ein Material mit noch brauchbarem Zusammenhalt sind 98 Gew.-% anzusetzen. Das Verhältnis von Keramikpartikeln zu Polymer kann, in Abhängigkeit von der Natur der Komponenten, insbe­ sondere von der Porosität der Partikel, optimiert werden. So ist es besonders günstig, im Falle von hochporösem Spongiosa- Keramikgranulat nicht mehr als höchstens 80 Gew.-% vorzusehen, da ein gewisser Anteil an Polymer von dem porösen Material aufgenommen wird. Im Falle von Corticalis-Keramikpartikeln mit geringer Porosität kann der Anteil höher gewählt werden, höchstens jedoch 90 Gew.-%.

Eine weitere wesentliche Voraussetzung für die Ausbildung der Struktur ist die Art der Herstellung des Verbundmaterials durch Erhitzen eines entsprechenden Gemisches der Komponenten mittels Mikrowellenenergie. Hierbei wird ein rasches Auf­ schmelzen des Polymermaterials bewirkt, bei dem sich unter den eigenen Kohäsionskräften viele einzelne separierte und nicht zusammenfließende tropfenartige Polymerdomänen bilden, die die Keramikpartikel zu einem dreidimensionalen Netzwerk mit stegartiger Verknüpfung verbinden. Es wird angenommen, daß diese Ausbildung der stegartigen Verknüpfung durch eine selektive und schlagartige, im gesamten Volumen gleichzeitig wirkende Erhitzung des Polymermaterials durch die Mikrowelle­ nenergie bewirkt wird, während sich die Keramikpartikel im wesentlichen nicht aufheizen. Aus diesem Grund kann die Erhitzungsdauer auch relativ kurz gewählt werden. Wegen des durchdringenden Charakters der Mikrowellenenergie ist die Erhitzungsdauer auch weitgehend unabhängig von Menge und Volumen des Materialgemisches, allenfalls von der Mikrowel­ lenleistung. Die einzustrahlende Mikrowellenleistung ist zweckmäßigerweise in erster Linie auf den Schmelztemperatur­ bereich des Polymers abzustellen. Als Quellen für die Mikro­ wellenenergie kommen Mikrowellenöfen, wie sie für den Haus­ haltsbereich gängig sind, in Frage. Diese arbeiten üblicherweise bei einer Frequenz von 2,45 GHz und mit Lei­ stungen zwischen 450 und 1000 Watt. Die Behandlungsdauer des Materials mit solchen Geräten liegt je nach eingestellter Mikrowellenleistung im Minutenbereich, typisch zwischen 2 und 10 Minuten. Die entsprechenden Arbeitsbedingungen lassen sich ansonsten ohne weiteres durch einfache Routineversuche ermit­ teln und für den Einzelfall optimieren.

Für die praktische Herstellung des erfindungsgemäßen Verbund­ materials werden die Komponenten Calciumphosphatkeramik-Par­ tikel und Polymermaterial zunächst im gewünschten Verhältnis innig gemischt. Je nach Natur kann das Polymermaterial als Pulver, Granulat oder plastisch-pastöse Masse vorliegen. Die Durchmischung erfolgt jeweils mit den Materialien angepaßten Methoden und Geräten. Das Gemisch wird dann zweckmäßigerweise in ein formgebendes Gefäß verbracht, das aus einem inerten, mikrowellenresistenten Material besteht. Die Formgebung kann auf den späteren Einsatz des Implantats abgestellt sein. Es können aber auch lediglich Rohlinge geformt werden, aus denen später dann für den jeweiligen Einsatzzweck entsprechende Implantatformkörper gearbeitet werden. Durch Behandlung mit Mikrowellenenergie in einem handelsüblichen Gerät bei z. B. 450 MBit und einer Dauer von 3-5 Minuten bildet sich der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff mit der vorbeschriebenen Struktur heraus. Der abgekühlte Verbundwerkstoff ist struk­ turstabil und kann problemlos gelagert werden.

Zwar ist es in einzelnen Fällen auch möglich, durch empiri­ sche Auswahl von Ausgangskomponenten und Mischungs­ verhältnissen Zusammensetzungen einzustellen, die sich auch durch Zufuhr der erforderlichen Wärmeenergie mit anderen Heizquellen, wie z. B. konventionellen Öfen oder IR-Strahlern, zu einem Verbundmaterial vergleichbarer Struktur verarbeiten lassen. Die Steuerung der Wärmezufuhr ist hierbei insgesamt jedoch äußerst kritisch und in der Regel kommt es zu einem vollständigen Zusammenschmelzen des Polymermaterials, was zu einem weitgehenden bis vollständigen Überzug bzw. Einschluß der Keramikpartikel durch das Polymer führt. Als sichere, über den gesamten Zusammensetzungsbereich und alle Varianten der Ausgangsmaterialien erstreckende Methode hat sich erfin­ dungsgemäß jedoch nur die Erhitzung mittels Mikrowelle erwie­ sen.

Je nach eingestellter Konsistenz kann das Material durch unterschiedliche Maßnahmen formgebend bearbeitet werden. Werkstoffe mit vorwiegend fester Konsistenz können durch mechanische Bearbeitung wie Sägen, Schneiden, Feilen, Fräsen mit hierfür üblichen Werkzeugen bearbeitet werden. Materia­ lien, die mehr plastisch-weich eingestellt sind, lassen sich auch durch mechanischen Druck verformen. Besonders zweckmäßig sind Werkstoffe, die so eingestellt sind, daß sie bei Raum- bzw. Körpertemperatur fest sind und durch leichtes Erhitzen bis zur plastischen Verformbarkeit erweichen. Besonders günstig ist für diesen Erhitzungsschritt wiederum der Einsatz von Mikrowellenenergie. Hierdurch wird analog zum Herstel­ lungsprozeß sicher gewährleistet, daß die dreidimensionale, offenporige, durch Polymerstege gebildete Netzwerkstruktur des Materials und die weitgehende Freiheit der Keramikparti­ keloberflächen von Polymer erhalten bleibt. Derartige durch Mikrowellenenergie plastifizierbare Verbundwerkstoffe lassen sich durch mechanischen Druck verformen und so gut den loka­ len Gegebenheiten am Implantationsort anpassen, etwa bei einer Auffüllung von Spongiosa-Knochendefekten, Zystenhöhlen, Zahnextraktionshöhlen sowie bei der Verbindung oder beim Ersatz von Knochenbruchstücken. Die Verformbarkeit bleibt in der Regel für einen verarbeitungsgerechten Zeitraum, der im Minutenbereich liegt, erhalten. Nach dem Erkalten hat das Material wieder seine ursprüngliche feste Konsistenz.

Das erfindungsgemäße Verbundmaterial ist vorzüglich geeignet als Implantatwerkstoff für den Knochenersatz, da er sich, wie sich in klinischen Modellversuchen zeigt, durch ein besonders günstiges Einwachs- und Einheilungsverfahren auszeichnet. Dies liegt offenbar an den einzigartigen Strukturmerkmalen, die von der Zusammensetzung her vergleichbare Materialien nach dem Stand der Technik nicht aufweisen.

Die dreidimensionale offenporige Struktur, die in besonderem Maße der Struktur natürlicher spongiöser Knochensubstanz entspricht, fördert das Einsprossen von sich neubildendem Knochengewebe, wobei sich ein inniger Verbund mit dem Implan­ tat ausbildet.

Die Vorteile von bioresorbierbaren Polymermaterialien und von Calciumphosphatkeramik in Implantaten sind an sich allgemein anerkannt. Der hohe Anteil von freiliegender Oberfläche der Calciumphosphatkeramik-Partikel von mindestens 50% und vorzugsweise 75-95% fördert die bevorzugte Neubildung und das Aufwachsen von körpereigener mineralischer Knochensub­ stanz bei reduzierter Bindegewebsneubildung.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verbundmaterials als Implantatwerkstoff für den Knochenersatz ist vielfältig. Je nach Festigkeit und mechanischer Belastbarkeit des Werkstof­ fes können daraus vorgefertigte Implantatformkörper, etwa für den Ersatz von definierten Knochenteilen, hergestellt oder das Material kann zur Auffüllung von Knochenhöhlen und für die Rekonstituierung von nichttragenden Knochenbereichen verwendet werden.

Das letztere Anwendungsgebiet ist ein bevorzugter Einsatzbe­ reich des erfindungsgemäßen Verbundmaterials. Im Vordergrund steht hierbei die Auffüllung von Zahnextraktionshöhlen, die Rekonstituierung von Konturdefekten im Kiefer- und Gesichts­ bereich sowie die Auffüllung von Spongiosa-Knochendefekten nach krankheitsbedingtem operativem Eingriff oder bei der Unfallchirurgie.

In die erfindungsgemäßen Verbundmaterialien können auch pharmazeutische Wirkstoffe, wie sie für entsprechende Anwen­ dungen bekannt und üblich sind, inkorporiert werden. Zweckmäßig sind etwa antibiotisch und/oder cytostatisch wirkende Pharmazeutika zur Unterdrückung bzw. Bekämpfung von Infektionen oder für die Krebstherapie. Weiterhin können Wirkstoffe zum Einsatz gelangen, die den Einheilungsprozeß fördern, wie etwa zell-, gefäß- und knochenwachstumsfördernde Mittel. Geeignet sind etwa entspreched wirksame Peptid-Wachs­ tumsfaktoren, Vitamine und Hormone. Es ist zweckmäßig, den einzusetzenden Wirkstoff oder die Wirkstoffkombination in der zweckentsprechenden Dosierung zunächst in das Polymermaterial einzuarbeiten und dann daraus das erfindungsgemäße Verbundma­ terial zu fertigen.

Beispiel

75 Gew.-Teile eines Granulats aus Spongiosa-Knochenkeramik mit einer Korngröße von 0,5-1,25 mm werden nacheinander mit 22 Gew.-Teilen Poly-(D,L)-Lactid mit einer Molmasse von 2000 und mit 3 Gew.-Teilen (D,L)-Milchsäure innig vermischt. Die Masse wird in eine mit Teflon beschichtete Form gegeben und mit leichtem Druck auf die Oberfläche verdichtet. Die gefüllte Form wird in ein handelsübliches Mikrowellengerät mit Drehteller außermittig gesetzt und 3,5 Minuten mit einer Energie von 450 Watt behandelt. Nach Entnahme läßt man unter Feuchtigkeitsabschluß abkühlen. Man erhält einen festen, offenporigen Implantatwerkstoff, bei dem die Keramikgranulat­ körner durch Polymerstege verbunden sind. Etwa 80% der Granulatoberfläche ist von Polymer unbedeckt.

Durch erneute Mikrowellenbehandlung wird das Material für einen Zeitraum von etwa 3 Minuten plastisch verformbar und verfestigt sich dann wieder.

Claims (13)

1. Implantatwerkstoff auf Basis eines Verbundmaterials von Calciumphosphatkeramik-Partikeln und bioresor­ bierbarem Polymer, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Werkstoff der Anteil von Calciumphosphatkeramik-Par­ tikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt und die Partikel miteinander durch Polymerstege zu einer dreidimensio­ nalen offenporigen Struktur verbunden sind, worin die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind.

2. Implantatwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er aus gesinterten Knochenkeramik-Par­ tikeln und aus Polymermaterial auf Basis von Polylactiden und/oder Polyglycoliden besteht.

3. Implantatwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die enthaltenden Knochenkeramik-Parti­ kel porös, vorzugsweise mit offener Porosität, sind.

4. Implantatwerkstoff nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er als poröse Knochenkeramik-Partikel gesintertes Spongiosa-Granulat enthält.

5. Implantatwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er höchstens 80 Gew.-% an Partikeln enthält.

6. Implantatwerkstoff nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die darin enthaltenen Knochenkeramik- Partikel eine geringe Porosität aufweisen.

7. Implantatwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er als Knochenkeramik-Partikel mit geringer Porosität gesintertes Corticalis-Granulat enthält.

8. Implantatwerkstoff nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß er höchstens 90 Gew.-% an Partikeln enthält.

9. Implantatwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er zusätzlich einen oder mehrere pharmazeutische Wirk­ stoffe enthält.

10. Implantatwerkstoff auf Basis eines Verbundmaterials von Calciumphosphatkeramik-Partikeln und bioresor­ bierbarem Polymer, in dem der Anteil von Calcium­ phosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt und die Partikel miteinander durch Polymerstege zu einer dreidimensionalen offenporigen Struktur verbun­ den sind, worin die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind, erhältlich durch Erhitzen eines Gemisches der Komponenten mittels Mikrowellenstrahlung.

11. Verfahren zur Herstellung eines Implantatwerkstoffes auf Basis eines Verbundmaterials aus Calciumphosphat­ keramik-Partikeln und bioresorbierbarem Polymer, in dem die Partikel miteinander durch Polymerstege zu einer dreidimensional offenporigen Struktur verbunden sind, worin die Partikeloberflächen zu höchstens 50% mit Polymer bedeckt sind, durch Erhitzen eines Gemi­ sches der Komponenten, in dem der Anteil an Calcium­ phosphatkeramik-Partikeln mindestens 50 Gew.-% beträgt, mittels Mikrowellenstrahlung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch aus gesinterten Knochenkeramik- Partikeln mit einem Polymermaterial auf Basis von Polylactiden und/oder Polyglycoliden einer Mikrowel­ lenstrahlung aussetzt.

13. Verfahren zur Formgebung eines Implantatwerkstoffes gemäß den Ansprüchen 1 bis 10, wobei man diesen mit­ tels Mikrowellenstrahlung bis zur plastischen Ver­ formbarkeit erhitzt und dann durch mechanischen Druck verformt.