DE4128425A1 - Verfahren zur herstellung eines implantates mit einer seine oberflaeche zumindest teilweise bedeckenden metallischen offenmaschigen struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Implantates mit einer seine Oberfläche zumindest teilweise bedeckenden metallischen offenmaschigen Struktur.

Die damit hergestellten Implantate ermöglichen das Einwachsen von Knochenmaterial in die offenmaschige Oberflächenstruktur, wodurch für deren dauerhafte Fixation im Knochen gesorgt wird.

Ältere Verfahren zur Herstellung von Implantaten mit Oberflächenstrukturen sind bekannt aus der DE 31 06 917 A1 und DE 32 24 265 A1. Darin wird vorgeschlagen, Implantate oder zumindest deren Oberflächenstrukturen unter Anwendung der in der Feingießtechnik üblichen Verfahren herzustellen, wobei das Positivmodell im ersteren Falle aus einem offenporigen bzw. offenzelligen Natur- oder Kunstschwamm mit einer durchschnittlichen Weite der Poren oder Zellen von 0,5 bis 1,5 mm besteht. In der zweitgenannten Druckschrift wird vorgeschlagen, als Positivmodell einen offenporigen Kunststofformkörper zu verwenden, deren Wandungen und/oder vernetzten Stege der Poren durch Wachs oder eine Wachs-Wasser-Emulsion verstärkt wird. Das offenporige Modellmaterial soll gemäß dieser Druckschrift Poren aufweisen, die durch flächenförmige Wandungsteile und/oder vernetzten Stegen begrenzt sind. Die Beschichtung mit Wachs soll dazu dienen, die nach Entfernen des Modellmaterials verbleibenden Hohlräume in der Gußform so groß zu halten, daß ein einwandfreies Einfließen von flüssigen Metallen oder säurefesten Kunststoffen möglich sein soll.

Diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß man offenzelliges bzw. offenporiges Material als Positivmodell für die herzustellende Oberflächenstruktur verwendet. Diese Poren und Zellen sind gebildet aus taschenartigen Hohlräumen, die begrenzt sich durch die Stege und in zufälliger Weise zwischen diesen aufgespannten Membranwänden. Es handelt sich also hierbei durchgängig um sogenanntes teilretikuliertes Material. Wird dieses nun mit Verstärkungsmittel besprüht, ist verständlich, daß das Eindringen in die räumliche Tiefe des Strukturmaterials nur bedingt möglich ist, da der Durchgang des Verstärkungsmittels hauptsächlich durch die erwähnten Membranwände verhindert wird. Das Ergebnis sind Implantate mit einer Oberflächenstruktur, die nur in den äußersten Randzonen ihrer Oberflächen ein getreues Abbild des Positivmodells mit den offenen Zellen oder Poren zeigen werden. Die dahintergelegene Schichten sind regelmäßig massiv, da ein Ausgießen der filigranen Stege und insbesondere der Membranen der Abbilder der teilretikulierten Ausgangstoffe nicht möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es vor diesem Hintergrund, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem die Herstellung eines Implantats detailgetreu nach dem Positivmodell möglich ist. Die Oberflächenstruktur soll demgemäß mit hoher Genauigkeit bis hin zum massiven Kern des Implantats dargestellt werden.

Die Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch 1 angegebene Verfahren. Demgemäß wird ein Positivmodell verwendet, das aus einem Wachsgrundkörper und aus einer auf diesem verhafteten offenmaschigen, aus Maschenwendeln gebildeten dreidimensionalen Maschenstruktur aus veraschbarem Material. Die durchschnittliche Weite jeder einzelnen Masche dieser Struktur liegt im Bereich von 2 bis 5 mm. Die Maschenwendeln werden durch Besprühen mit einem veraschbaren Verstärkungsmittel verstärkt, nach dessen Austrocknung das Positivmodell im Ganzen in einer keramischen Masse eingebettet wird. Dieses Modell wird erhitzt, wobei der Wachsgrundkörper schmilzt, die Maschenstruktur mit ihrer Verstärkung verascht und die keramische Masche gebrannt wird. In die zurückbleibenden Hohlräume wird Metall gegossen, nach dessen Erstarren die keramische Masse entfernt wird.

Es findet erstmalig ein völlig neuartiges Material für die Ausbildung der offenmaschigen Oberflächenstruktur des Implantats Anwendung, nämlich ein dreidimensionales Maschengebilde, das aus einer Vielzahl miteinander verbundenen Maschenwendeln besteht. Es existieren hierin keinerlei Wandungen oder Membranen zwischen Stegen, wie dies bei bislang verwandten Ausgangstrukturen der Fall war. Ein Auftragen des Verstärkungsmittels während des Besprühens dieser Maschenstruktur ist bis hin zum Wachsgrundkörper problemlos möglich, im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, wo stets ein regelrechtes Verkleistern der Struktur in Kauf genommen werden mußte.

Das dreidimensionale Maschenwerk kann beispielsweise aus Wachs oder Polyurethan aufgebaut sein.

Als Verstärkungsmittel kommt in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein selbstvernetzendes Zweikomponenten-Silikon zur Anwendung. Dieses kann vorteilhaft aus einem raumtemperaturvernetzenden, ungesättigten Zweikomponenten-Silikonkautschuk bestehen. Grundsätzlich kann die Vernetzung auch durch Abschrecken der mit dem Zweikomponenten-Silikon versehenen Maschenstruktur in Wasser erzielt bzw. beschleunigt werden.

Als Verstärkungsmittel kann alternativ ein in einem Lösungsmittel gelöstes Polyesterharz verwendet werden. Eine noch weitere Alternative als Verstärkungsmittel ist Polymethylmethacrylat.

Nach dem Erstarren des Verstärkungsmittels kann dieses vorteilhaft mit einem anlösenden haftungsvermittelnden Harzfilm benetzt werden, woraufhin mindestens eine Schicht eines selbstvernetzenden Zweikomponenten-Silikons in die Maschenstruktur eingesprüht wird. Hierdurch wird eine besonders bizarre Oberflächenstruktur des Positivmodells erreicht, welche sich entsprechend in dem Endprodukt wiederfindet. Diese bizarre Oberflächenstruktur ist erwünscht im Hinblick auf eine gewisse Aggressivität hinsichtlich der Reizung des nach der Implantation des Implantates an der offenmaschigen Struktur anliegenden Knochenmaterials, wodurch letztendlich ein beschleunigtes Einwachsen von Knochenmaterial in die Struktur erreicht wird.

Zur zusätzlichen Versteifung der wie vorbeschrieben erzeugten bizarren Oberflächenstruktur kann ein Zweikomponeten-Polyurethanharz auf die Maschenwendeln der Maschenstruktur gesprüht werden.

Als weitere Alternativen zu den angegebenen Verstärkungsmitteln können verflüssigtes Wachs und Paraffin verwendet werden.

Oftmals wird die Notwendigkeit bestehen, die Maschenwendeln der Maschenstrukturen durch Besprühen mit mehreren Schichten des Verstärkungsmittels zu verstärken. In vorteilhafter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dazu vorgeschlagen, die einzelnen Schichten verschiedenfarbig einzufärben, damit die Schichtdicken beispielsweise unter einer Lupe erkennbar gemacht werden können, um die Gleichmäßigkeit der Schichtdicken kontrollieren zu können. Diese Kontrolle dient der Sicherung der Qualität der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten offenmaschigen Strukturen. Eine gleichmäßige Verstärkung der Maschenwendeln spiegelt sich nach Durchführung des Verfahrens wieder in der Gleichmäßigkeit des metallischen Abbilds.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung eines Implantates mit einer seine Oberfläche zumindest teilweise bedeckenden metallischen offenmaschigen Struktur unter Anwendung eines verlorenen Positivmodells aus einem Wachsgrundkörper und einer auf diesem verhafteten offenmaschigen, aus Maschenwendeln gebildeten dreidimensionalen Maschenstruktur aus veraschbarem Material mit einer Weite jeder einzelnen Masche im Bereich von 2 bis 5 mm, bei dem die Maschenwendeln durch Besprühen mit einem veraschbaren Verstärkungsmittel verstärkt werden, nach Austrocknen des Positivmodells dieses im Ganzen mit einer keramischen Masse eingebettet wird, das Modell erhitzt wird, wobei der Wachsgrundkörper schmilzt, die Maschenstruktur mit ihrer Verstärkung verascht und die keramische Masse gebrannt wird, und bei dem in die zurückbleibenden Hohlräume Metall gegossen wird und nach dessen Erstarren die keramische Masse entfernt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 1, bei dem als Verstärkungsmittel ein selbstvernetzendes Zweikomponenten-Silikon verwendet wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 2, bei dem das Zweikomponenten-Silikon ein raumtemperaturvernetzender, ungesättigter Zweikomponenten-Silikonkautschuk ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 1, bei dem als Verstärkungsmittel in einem Lösungsmittel gelöstes Polyesterharz verwendet wird.

5. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkungsmittel in einem Lösungsmittel gelöstes Polymethylmethacrylat verwendet wird.

6. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 4 oder 5, bei dem nach Erstarren des Verstärkungsmittels dieses mit einem anlösenden haftungsvermittelnden Harzfilm benetzt wird und anschließend mindestens eine Schicht eines selbstvernetzenden Zweikomponenten-Silikons auf die Maschenwendeln aufgetragen wird.

7. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 6, bei dem nach der Vernetzung des Zweikomponenten-Silikons die Oberflächenstruktur zusätzlich durch ein Zweikomponenten-Polyurethanharz versteift wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 6, bei dem der haftungsvermittelnde Harzfilm aus einem ungesättigtem Silikonharz besteht.

9. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach den Ansprüchen 6 bis 8, bei dem das Zweikomponenten-Silikon ein raumtemperaturvernetzender, ungesättigter Zweikomponenten-Silikonkautschuk ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 1, bei dem als Verstärkungsmittel verflüssigtes Wachs verwendet wird.

11. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach Anspruch 1, bei dem als Verstärkungsmittel Paraffin verwendet wird.

12. Verfahren zur Herstellung eines Implantates nach den Ansprüchen 1 bis 10, bei dem mehrere Schichten des Verstärkungsmittels auf die Maschenwendeln aufgetragen werden, wobei die einzelnen Schichten verschiedenfarbig eingefärbt sind, um Schichtdicken erkennbar zu machen.