FI110062B - Uusi komposiitti ja sen käyttö - Google Patents
Uusi komposiitti ja sen käyttö Download PDFInfo
- Publication number
- FI110062B FI110062B FI982682A FI982682A FI110062B FI 110062 B FI110062 B FI 110062B FI 982682 A FI982682 A FI 982682A FI 982682 A FI982682 A FI 982682A FI 110062 B FI110062 B FI 110062B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- bioactive
- composite
- implant
- particles
- weight
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/306—Other specific inorganic materials not covered by A61L27/303 - A61L27/32
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
- C03C17/23—Oxides
- C03C17/25—Oxides by deposition from the liquid phase
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Description
110062 UUSI KOMPOSIITTI JA SEN KÄYTTÖ
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksessa 1 määritelty huokoinen komposiitti. Keksintö koskee edelleen implanttia, jonka pinta on osittain peitetty mainitulla komposiitilla.
KEKSINNÖN TAUSTA JA TEKNIIKAN TASO
5 Keksinnön taustan ja tekniikan tason valaisemiseksi käytettyjen julkaisujen, joihin jatkossa on viitattu, on katsottava sisältyvän alla esitettyyn keksinnön kuvaukseen.
Biomateriaalit ja niiden biologinen kiinnittyminen
Implantteja sekä lääketieteelliseen että hammaslääketie-10 teelliseen tarkoitukseen on jo kauan valmistettu erilaisista materiaaleista. Eri metallit, metalliseokset, muovit, keraamit, lasikeraamit ja uusimmat eli bioaktiiviset lasit eroavat toisistaan paitsi kestävyytensä myös implantin ja kudoksen rajapinnan ominaisuuksien puolesta. Inertit mate-15 riaalit, kuten metallit ja muovit, eivät reagoi kudoksen kanssa, jolloin implantin ja kudoksen välille jää aina rajapinta; implantti ja kudos muodostavat kaksi erillistä ,·, ; systeemiä. Bioaktiiviset materiaalit, kuten hydroksidiapa- !.' tiitti, lasikeraamit ja bioaktiiviset lasit reagoivat '; 20 kemiallisesti kudoksen kanssa, jolloin implantin ja kudok- sen rajapinnalle syntyy kemiallinen, varsinkin bioaktiivi-
t « I
'· ” silla laseilla suhteellisen vahva liitos. Implantti ja • · kudos ovat siis kiinnittyneet toisiinsa. Kudoksen paranemi-·* sen nopeus ja mahdollinen kemiallinen liitos implanttiin 25 riippuu käytetyn implanttimateriaalin kudosaktiivisuudesta.
» » · * t ;’j\ Implantin rajapintaa suunniteltaessa on lisäksi huomioita- ,* va, että funktionaaliseen toimintaan tulevat implantit ’· joutuvat heti leikkauksen jälkeen rasituksenalaiseen ' ’ liikkeeseen. Tämä haittaa paranemista ja heikentää lopul- « ·;··· 30 lista tulosta. Lisäksi jäykän implantin rakenne ei välitä ·;··· rasitusta joustavaan luuhun, vaan kyseinen interfaasialue 2 110062 häiriintyy ja yhteenkasvaminen estyy. Ongelmia aiheuttaa monesti myös luun vähyys tai sen huono laatu. Jos vähäiseen tai huonolaatuiseen luuhun operoidaan esimerkiksi hammasim-plantti, jää alkuvaiheen stabiliteetti saavuttamatta ja 5 leikkaus epäonnistuu ilman luun etukäteen tapahtuvaa kasvattamista. Edellä mainituissa funktionaalisissa olosuhteissa häiriötöntä paranemista ei saada aikaan perinteisillä implanteilla.
Implantteihin liittyviä spesifisiä kliinisiä ongelmia: 10 1. Implantin ja isäntäkudoksen välinen mekaaninen hienolii- ke estää niiden nopean, 6-12 viikon sisällä tapahtuvan yhteenkasvamisen (luisen liitoksen), jolloin kappale jää pysyvästi kiinnittymättä tukevasti ympäröivään kudokseen.
Tämän luisen liitoksen puuttumisen tiedetään johtavan 15 aikaiseen (1-2 vuoden kuluessa) tai jopa vuosia myöhemmin tapahtuvaan implantin hitaaseen kliiniseen irtoamiseen ja uusintaleikkaustarpeeseen.
2. Eräs tapa on tehdä implantin pinta huokoiseksi esimerkiksi mikroskooppisista titaanipalloista tai titaaninauhas-20 ta rakennetun 3-ulotteisen muutaman millimetrin paksuisen pintarakenteen avulla. Tähän pintarakenteeseen toivotaan • · .·,·. tapahtuvan uudisluun kasvu isäntäkudoksesta. Tällainen , huokoinen, biologisesti inaktiivinen pintarakenne aikaansaa Γ*. mikroskooppisen salparakenteen sisäänkasvavalle uudisluul- 1 » ' 25 le, mutta tämän liitoksen mekaaniset ominaisuudet eivät I t | 'pysty riittävästi muuttumaan kuormitusolosuhteiden säätele-·’ mänä. Optimaalisessa implantin ja isäntäkudoksen luuliitok- sen rakenteessa tapahtuu jatkuvaa uudelleenmukautumista, *'.V jonka tarkoituksena on muotoilla rakenteen kestävyyttä ! : : 30 kuormitusolosuhteita vastaavaksi.
t f » » # » ‘ ! 3. Metallista valmistetun luuimplantin (kuten keinonivelen) , kiinnittymistä isäntäluuhun on osoitettu voitavan edistää bioaktiivisella pinnoitteella. Yleisimmin käytetty materiaali on synteettinen hydroksiapatiitti. Hydroksiapa- 3 110062 tiitin on todettu 1) edistävän kirurgisesti tukevasti kiinnitetyn implantin mekaanista kiinnittymistä isäntäluu-hun, 2) vähentävän hienoliikkeen aiheuttamaa häiriötä luuimplantin kiinnittymisessä isäntäluuhun ja 3) vähentävän 5 paikallisten luupuutosten ja luuimplantin välisen kontaktin puuttumisen aiheuttamaa hidastunutta implantin kiinnittymistä. Hydroksiapatiitin kiinnitys implantin pinnalle tehdään ruiskutustekniikalla, jolloin pinnoitusainetta tulee pääasiassa vain ruiskutussuunnasta avoimelle pinnal-10 le. Biomekaanisesti ja biologisesti optimaalisin implantin pinta muodostaa 3-ulotteisen rakenteen, jossa rakenteen sisäinen välitila muodostaa kasvutilan sisäänkasvavalle luukudokselle. Paraneminen johtaa tällöin yhdistävän mikroskooppisen salparakenteen syntyyn. Uudiskudoksen kasvu 15 edistyy, jos huokoinen rakenne on tehty kokonaan bioaktiivisesta materiaalista. Tällöin bioaktiivinen pinnoitusmate-riaali muodostaa 3-ulotteisen osteokonduktiivisen pinnan uudisluun kasvulle. Poikkeuksellisen vaikeissa tiloissa, joissa isäntäluun kasvu on erityisen huonoa esimerkiksi 20 luun huonon laadun tai vähyyden takia, uudisluun kasvua , , voidaan mahdollisesti edistää yhdistämällä bioaktiiviseen • · i ’· ’· pinnoitemateriaaliin osteoinduktiivinen, luunmuodostusta • · · V.* suoraan edistävä komponentti.
• ·
Vaikka bioaktiivinen pinnoite voi parantaa implantin kiinni : 25 nittymistä isäntäluuhun, on kuitenkin huomioitava, että tähän tekniikkaan liittyy monia ongelmia. Kahden ominai-suuksiltaan (kimmoisuus, lämpölaajeneminen) erilaisen materiaalin yhdistäminen on teknillisesti vaativaa. Metal-lisen implantin pinnoitus bioaktiivisella keraamisella 30 materiaalilla voi johtaa pinnoitteen aikaiseen murtumiseen, sen nopeaan syöpymiseen tai sen hitaasti tapahtuvaan irtoa-miseen (delaminaatio). Tämä on osoittautunut yleisimmäksi komplikaatioksi yritettäessä käyttää biokeraamisia aineita, . mukaan lukien hydroksiapatiitti, metalli-implanttien sileä- * · 35 nä pinnoitusmateriaalina.
Eräs ongelma tunnetuilla bioaktiivisilla pinnoitteilla 4 110062 varustetuilla implanteilla on myös siinä, että bioaktiivinen pinta, joka on melko hauras, vaurioituu helposti, kun implantti pakotetaan luuhun.
Kansainvälisessä patenttijulkaisussa WO 98/47465, Ylänen et 5 ai., kuvataan implantti, joka sallii implantin ja ympäröivän kudoksen (luun) hienoliikkeen ja kuitenkin varmistaa implantin ja luun nopean yhteenkasvamisen.
Mainittu implantti voidaan pakottaa luuhun ilman riskiä, että bioaktiivinen pinta vaurioituu. Implantti koostuu 10 rungosta ja bioaktiivisesta, ainoastaan osaa implantin pinnasta kattavasta kerroksesta. Implantin runkoon on tehty syvennys tai läpimenevä reikä, joka sisältää huokoisen bioaktiivisiä partikkeleita käsittävän komposiitin, joka muodostaa implantin pintakerroksen vain syvennyksen tai 15 läpimenevän reiän kohdalla.
Samassa patenttijulkaisussa kuvataan myös edellä mainittuun tarkoitukseen soveltuva uusi huokoinen komposiitti, joka käsittää i) bioaktiivisesta materiaalista valmistettuja . . partikkeleita A, ja ii) partikkeleita B, jotka on • ' 20 valmistettu ei-bioaktiivisesta tai heikosti bioaktiivisesta ’·1.1 ja mainitun bioaktiivisen materiaalin kanssa sintrattavissa olevasta materiaalista. Mainitut partikkelit A ja partikkelit B on sintrattu yhteen huokoiseksi : : komposiitiksi. Yhdistettynä implanttiin ko. komposiitti : 25 varmistaa sekä nopean luutumisen että implantin pysyvän kiinnittymisen.
Kansainvälisessä patenttijulkaisussa WO 96/21628, Brink et • I « ai., on kuvattu ryhmä bioaktiivisia laseja, jotka voidaan * · helposti työstää. Tällaisista bioaktiivisista laseista 30 voidaan esim. vetää kuituja ja esim. liekkipuhallus-menetelmän avulla valmistaa lasisia ns. mikropalloja. i t<; Edellä mainitussa komposiitissa bioaktiivisina partikkeleina on käytetty tällaisia mikropalloja.
Sintraamalla näitä mikropalloja yhteen on valmistettu 35 huokoisia bioaktiivisia kappaleita. Käyttämällä 5 110062 mikropalloja, jotka ovat mahdollisimman kapeasta fraktiosta (mahdollisimman tasakokoisia), voidaan kappaleen huokoisuutta kontrolloida. Kirjallisuuden mukaan näyttää siltä, että edullisin partikkelikoko on fraktiossa 200-400 5 mikrometriä (Schepers et ai. 1997, Tsuruga et ai. 1997,
Schliephake et ai. 1991, Higashi et ai. 1996). Keksijöiden suorittamissa tutkimuksissa on tähän asti selvinnyt, että huokoinen bioaktiivinen implantti, joka on valmistettu sintraamalla bioaktiivisia mikropalloja fraktiosta 250-300 10 mikronia, reagoi erittäin voimakkaasti kanin femurissa (Ylänen et ai. 1997). Tutkimusten tulokset ovat osoittaneet, että kyseinen implanttimalli reagoi nopeasti ja huokoinen matriisi täyttyy tasaisen nopeasti uudella luulla. Bioaktiivisten implanttien leikkauslujuus on ollut 15 "push-out to failure" -testissä jo kolmen viikon kuluttua tilastollisesti yhtä hyvä kuin 12 viikon jälkeen. Luun määrä matriisin sisällä on ollut 12 viikon kuluttua 35-40 % huokoisuustilavuudesta sekä bioaktiivisissa että verrokkina käytetyissä titaani-implanteissa. On kuitenkin syytä 20 huomioida, että bioaktiivisessa matriisissa huokoisuus , . lisääntyy tasaisesti ajan funktiona bioaktiivisen '· '· lasimassan vähetessä. Huokoisuus lisääntyi in vivo - • · « *·’·* kokeissa 30 %:sta 65 %:in. Titaanin huokoisuus ei luonnollisestikaan muutu miksikään. Näin ollen, uuden luun 25 määrä bioaktiivisten implanttien sisällä on de facto lähes : kaksinkertainen verrattuna titaani-implantteihin. Tämä mielestämme osoittaa, että käyttämämme huokoinen implanttityyppi on oikea.
• · » « · * · ·
Uuden luun kasvun alku näyttää sijoittuvan bioaktiivisissa 30 lasipartikkeleissa oleviin mikrohalkeamiin (Schepers et ai.
*.'· 1997 ). Ilmeisesti mikrohalkeamaa ympäröivään nesteeseen (in vitro SBF, in vivo plasma) lasista liukenevat kalsium ja fosfaatti yhdessä nesteessä normaalisti olevan kalsiumin ja . fosfaatin kanssa muodostavat nopeasti niin suuren • · 35 pitoisuuden, että ko. ionien liukoisuustulo ylittyy. Tästä on seurauksena kalsiumfosfaatin saostuminen bioaktiivisen lasin pinnalla olevan piigeelin päälle ja uuden luun kasvun 6 110062 alkaminen. Bioaktiivisista mikropalloista sintrattu huokoinen kappale on täynnä mikroskooppisen pieniä onkalolta. Tämä selittää testaamiemme bioaktiivisista mikropalloista sintraamiemme kappaleiden nopean luun kasvua 5 edistävän ominaisuuden. Edelleen on osoitettu, että pinnan karheudella on suotuisa merkitys luun kasvua ohjaavien proteiinien kiinnittymiseen biomateriaalin pintaan (Grossner et ai. 1991, Boyan et ai. 1998), samoin kuin itse biomateriaalilla. Kirjallisuuden mukaan parhaiten ja 10 nopeimmin ko. proteiinit kiinnittyvät bioaktiivisen lasin pintaan (Ohgushi et ai. 1993, Vrouwenvelder et ai. 1992,
Lobel et ai. 1998, Vrouwenvelder et ai. 1993, Shimizu et ai. 1997, Miller et ai. 1991).
Patenttijulkaisussa W0 98/47465 kuvattu komposiitti, joka 15 koostuu sileistä lasipalloista joiden pinta on käsittelemätön, on kuitenkin oltava kudosnestekontaktissa noin viikon ajan ennen kuin pallojen pintaan on muodostettu luun kasvun edellyttämä piigeelikerros. Vasta tämän ajan jälkeen varsinainen luun muodostus voi alkaa.
• ·
" 20 KEKSINNÖN TARKOITUS
• ·
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi bioaktiivinen ·.'·· ja huokoinen komposiitti, joka yhdistettynä implanttiin : : : varmistaa nopeamman luutumisen kuin tunnetut komposiitit.
Keksinnön tarkoituksena on erityisesti aikaansaada .·.·. 25 bioaktiivinen huokoinen kompositti, jonka pinnalla on valmiina luun kasvun alkamiselle tarvittava bioaktiivinen kerros, jolloin luun kiinnikasvu komposiittiin voi alkaa välittömästi komposiitin tultua kosketukseen kudosnesteen » kanssa, eli heti leikkauksen jälkeen.
...... 30 YHTEENVETO KEKSINNÖSTÄ
Keksinnön tunnusmerkit ilmenevät itsenäisistä patenttivaatimuksista.
7 110062
Keksinnön kohteena on siten huokoinen komposiitti, joka käsittää bioaktiivisesta lasista valmistettuja partikkeleita, jotka on sintrattu yhteen huokoiseksi komposiitiksi. Tunnusomaista on, että partikkeleissä on 5 yksi tai useampi syvennys, läpimenevä reikä tai että ehyellä pintakerroksella varustetut partikkelit ovat onttoja.
Keksinnön kohteena on lisäksi implantti, joka koostuu rungosta ja bioaktiivisesta, implantin pintaan ulottuvasta, 10 vain osaa implantin pinnasta peittävästä kerroksesta.
Implantin runkoon on tehty syvennys tai läpimenevä reikä, joka sisältää komposiitin, joka käsittää bioaktiivisesta lasista valmistettuja ja yhteensintrattuja partikkeleita, jolloin komposiitti muodostaa implantin pintaan ulottuvan 15 kerroksen vain syvennyksen tai läpimenevän reiän kohdalla. Tunnusomaista on, että komposiitti on tämän keksinnön mukainen komposiitti.
KUVIOIDEN LYHYT SELOSTUS
•t . Kuvio 1 esittää lonkkaproteesia, jossa on kolme syvennystä t · I 20 keksinnön mukaista komposiittia varten, ja * ·
Kuvio 2 esittää poikkileikkauksena implanttirunkoon tehtyä • · *. Ί syvennystä ja siihen lisättyä keksinnön mukaista komposiit- t · • · * , .
tia.
tt* » * * » » * ψ
KEKSINNÖN SUOSITELTAVAT SUORITUSMUODOT JA SEIKKAPERÄINEN :*·,· 25 KUVAUS
Määritelmät I * · t t Käsitteellä "implantti" tarkoitetaan tässä keksinnössä mitä j’*’; tahansa kudokseen asetettavaa keinomateriaalista tehtyä :v. kappaletta, kuten keinonivel tai sen osa, ruuvi, 30 fiksaatiolevy tai vastaava ortopedinen tai hammaslääketieteellinen väline.
8 110062 Tämän keksinnön määrittelyn yhteydessä tarkoitetaan bioaktiivisella materiaalilla sellaista materiaalia, joka fysiologisissa oloissa liukenee ainakin osittain muutamassa kuukaudessa, mieluimmin muutamassa viikossa, suositeltavas-5 ti noin 6 viikossa. Bioaktiivinen materiaali voi esimerkiksi olla bioaktiivinen lasi, bioaktiivinen keraami tai bioaktiivinen lasikeraami.
Tämän keksinnön määrittelyn yhteydessä käsite "ei-bioaktii-vinen tai heikosti bioaktiivinen materiaali", eli materiaa-10 li, tarkoittaa materiaalia, joka fysiologisissa oloissa ei liukene ensimmäisten kuukausien aikana. Tämä materiaali voi esimerkiksi olla ei-bioaktiivista tai heikosti bioaktiivista lasia, keräämiä, lasikeraamia tai hydrok-siapatiittia. Tämä materiaali voi täten olla mikä tahansa 15 fysiologisesti sopiva materiaali, jonka bioaktiivisuus on selvästi heikompi kuin bioaktiivisten partikkeleiden materiaali ja joka lisäksi on sellainen, että bioaktiiviset partikkelit ja vähemmän tai ei ollenkaan bioaktiiviset partikkelit ovat sintrattavissa yhteen huokoiseksi . , 20 komposiitiksi.
.*.* Erityisen suositeltavat suoritusmuodot ’··' Partikkeleiden sisään on ennen niiden sintrausta • · :Y: aikaansaatu syvennys tai läpimenevä reikä. Syvennyksiä tai reikiä voi luonnollisesti olla useitakin samassa 25 partikkelissa. Erään vaihtoehdon mukaan partikkeli, joka on ontto, voi olla varustettu ehyellä pintakerroksella.
Komposiittia muodostavien partikkeleiden pinta on ·.'·· suositeltavasti karhennettu esimerkiksi fluorivetyhöyryllä.
Karhennus voidaan suorittaa ennen sintrausta tai sen 30 jälkeen.
Toisen suoritusmuodon mukaan partikkeleiden pinnoille on muodostettu yksi tai useampia bioaktiivisia kerroksia, jotka koostuvat esimerkiksi piigeelistä ja/tai 9 110062 hydroksiapatiitista. Joskin sileiden partikkeleiden pinnoille voidaan muodostaa tällaisia bioaktiivisia kerroksia, on kuitenkin edullista, että partikkeleiden pinta on karhennettu ensin. Tällainen karhennus eli 5 esikorroosio voidaan aikaansaada esim. simuloidun kudosnesteen (SBF) avulla tai jonkin orgaanisen tai epäorgaanisen liuottimen avulla.
Erään suositeltavan suoritusmuodon mukaisesti bioaktiiviseen kerrokseen on lisätty jokin luun kasvua 10 edistävä aine, tyypillisesti proteiini, kuten esimerkiksi jokin kasvutekijä tai vastaava.
Suositeltavasti partikkelit ovat olennaisesti tasakokoisia ja keskenään likimain samankokoisia.
Partikkeleiden läpimitta on sopivasti alueella 100 - 500 15 μπι, erityisen suositeltavasti alueella 200 - 400 μπι.
Suositeltavan suoritusmuodon mukaan partikkelit ovat pyöreitä, esimerkiksi liekkiruiskutusmenetelmällä valmis- • · ’· tettuja palloja, joiden raaka-aineena on bioaktiivista .*.· lasia.
• · 20 Ongelmana monilla perinteisillä bioaktiivisilla laseilla on se, että niiden työstettävyys on heikko, koska ne kitey-;'j\ tyvät helposti. Tällaisista bioaktiivisista laseista ei voida valmistaa palloja.
• · ·
Kansainvälisessä patenttihakemus julkaisussa W0 96/21628 25 kuvataan uudentyyppisiä bioaktiivisia laseja, joiden työ-:/·| alue soveltuu lasin työstämiseen ja joista siten voidaan *:··: valmistaa palloja. Tässä julkaisussa kuvatut bioaktiiviset lasit ovat erityisen hyviä myös siitä syystä, että lasin työstettävyys on aikaansaatu ilman alumiinioksidin 30 lisäystä. Tällaisilla laseilla on tyypillisesti seuraava koostumus: 10 110062
Si02 53 - 60 paino-%
NazO 0-34 paino-% K20 1 - 20 paino-%
MgO 0 - 5 paino-% 5 CaO 5-25 paino-% B203 0 - 4 paino-% P205 0.5 - 6 paino-% kuitenkin siten, että Na20 + K20 = 16 - 35 paino-% 10 K20 + MgO = 5-20 paino-%, ja
MgO + CaO = 10 - 25 paino-%.
Erityisen suositeltavan suoritusmuodon mukaan bioaktiiviset lasipallot on tehty bioaktiivisesta lasista, jonka koostumus on NazO 6-paino-%, K20 12 paino-%, MgO 5 paino-%, 15 CaO 20 paino-%, P205 4 paino-% ja Si02 53 paino-%.
Komposiitti voi myös käsittää muita partikkeleita, jotka on valmistettu ei-bioaktiivisesta tai heikosti bioaktiivisesta ja mainitun bioaktiivisen materiaalin kanssa sintrattavissa : olevasta materiaalista. On hyvin suositeltavaa, että ei- 20 bioaktiivinen tai heikosti bioaktiivinen materiaali alkaa • · liueta ennen kuin bioaktiivinen materiaali on liuennut kokonaan.
• ♦ .*.· Tällaiset "muut partikkelit" ovat sopivasti lasipalloja, *.· · jotka on valmistettu heikosti bioaktiivisesta lasista, 25 edullisesti sellaisesta lasista, jonka koostumus on Na20 6-: paino-%, K20 12 paino-%, MgO 5 paino-%, CaO 15 paino-%, P205 4 paino-% ja Si02 58 paino-%.
' * Keksinnön mukainen komposiitti voi luonnollisesti sisältää partikkeleita useista bioaktiivisista materiaaleista ja/tai *:’*: 30 useista ei-bioaktiivisista tai heikosti bioaktiivisista ·;··· materiaaleista.
Tämän keksinnön mukaisessa implantissa hyödynnetään epäjat- 11 110062 kuvan pinnoituksen periaatetta, jota on tarkemmin kuvattu edellä mainitussa julkaisussa WO 98/47465, ja joka on esitetty havainnollisesti oheisissa kuvioissa 1 ja 2.
Implantin runkoon 11 tehdään yksi tai useampi syvennys 13 5 tai läpimenevä reikä (jälkimmäinen vaihtoehto ei esiinny kuvioissa) ja tällaisiin syvennyksiin tai reikiin pannaan keksinnön mukaista komposiittia. Näin ollen komposiitti ei tule peittämään rungon pintaa kokonaan, vaan komposiitti-kerros muodostaa pintaan ulottuvan kerroksen 10 vain syven-10 nyksen tai syvennysten 13 (tai läpimenevän reiän/reikien) kohdalla. Kuviossa 1 on esitetty lonkkaproteesi, jossa on kolme rengasmuotoista syvennystä 13, jotka sisältävät keksinnön mukaista komposiittia. Kuvio 2 esittää läpileikkauksena keksinnön mukaista implanttia, jonka 15 rungosssa 11 on syvennys 13 komposiittikerrosta 10 varten.
Kuvioiden ratkaisuissa voidaan haluttaessa myös syvennyksen pintaan sintrata inerttejä, sopivasti rungon materiaalista valmistettuja partikkeleita ennen komposiitin muodostumista tai lisäystä syvennykseen.
* · • · · * · t ; #* 20 Keksinnön mukainen implantti voidaan erään suoritusmuodon • · * ’·*·’ mukaan valmistaa siten, että muodostetaan syvennyksessä • · · (tai läpimenevässä reiässä) oleva komposiitti siten, että • » partikkelit lisätään syvennykseen esimerkiksi sopivaan t · V.: orgaaniseen sideaineeseen sekoitettuina. Tämän jälkeen : 25 suoritetaan sintraus, jolloin orgaaninen sideaine palaa.
\\ Toisen suoritusmuodon mukaan voidaan sintrausvaiheessa muotoilla komposiitti halutunmuotoiseksi ja -kokoiseksi • kappaleeksi, joka on kiinnitettävissä implanttirunkoon . tehtyyn syvennykseen tai läpimenevään reikään.
I M t « 30 Keksinnön mukainen sintrattu komposiitti on paitsi mikrokoossa (syvennykset/reiät partikkeleissa) myös * » makrokoossa (yhteensintraantuneet, syvennyksillä/rei'illä varustetut tai ontot partikkelit muodostavat huokoisen kokonaisuuden) täynnä uuden luun kasvulle edullisia 12 110062 itsenäisiä saarekkeita. Esikarhennettu ja esiaktivoitu pinta nopeuttaa edelleen uuden luun syntymiselle välttämättömien reaktioiden alkua.
Yllä mainitut keksinnön suoritusmuodot ovat vain 5 esimerkkejä keksinnön mukaisen idean toteuttamisesta. Alan ammattimiehelle on selvää, että keksinnön erilaiset sovellutusmuodot voivat vaihdella jäljempänä esitettävien patenttivaatimusten puitteissa.
• » · · ' · · • · • · 1 · · > » « f · • · · • · i 11 • · * · · < · · * · * · * · · * I « • < · • · · » · · * » · * » · * ·
* » I
* · » * * » * · # » · * · s t * » I ( · • · IMI* • · 13 110062
Kirjallisuusviitteet
Schepers EJ and Ducheyne P (1997) Bioactive glass particles of narrow size range for the treatment of oral bone defects: a 1-24 month experiment with several materials and 5 particle sizes and size ranges. J Oral Rehabil, 24(3):171-181.
Tsuruga E, Takita H, Itoh H, Wakisaka Y and Kuboki Y (1997)
Pore size of porous hydroxyapatite as the cell-substratum controls BMP-induced osteogenesis. J Biochem (Tokyo) 10 121(2):317-324.
Schliephake H, Neukam FW and Klosa D (1991) Influence of pore dimensions on bone ingrowth into porous hydroxylapatite blocks used as bone graft substitutes. A histometric study. Int J Oral Maxillofac Surg 20(1):53-58.
15 Higashi T and Okamoto H (1996) Influence of particle size of hydroxyapatite as a capping agent on cell proliferation of cultured fibroblasts. J Endod 22(5):236-239.
« * · t ♦ #
‘.V Ylänen H, Karlsson KH, Heikkilä JT, Mattila K and Aro HT
(1997) 10th International Symposium on Ceramics in I · .* 20 Medicine, Paris.
» t * • » 1 * ·
Grossner-Schreiber B and Tuan RS (1991) The influence of the titanium implant surface on the process of osseointegration. Dtsch Zahnartzl Z 46(10):691-693.
» · « ( · * · * ·
Boyan BD, Batzer R, Kieswetter K, Liu Y, Cochran DL, 25 Szmuckler-Moncler S, Dean DD and Schwartz Z ( 1998 ) Titanium ’: : surface roughness alters responsiveness of MG63 osteoblast- _ |t; like cells to alpha, 25-(OH)2D3. J Blomed Mater Res ! 39(1):77-85.
* ·
Ohgushi H, Dohi Y, Tamai S and Tabata S (1993) Osteogenic 30 differentiation of marrow stromal stem cells in porous 14 110062 hydroxyapatite ceramics. J Biomed Mater Res 27(11):1401-1407.
Vrouwenvelder WC, Groot CG and de Groot K (1992) Behaviour of fetal rat osteoblasts cultured in vitro on bioactive 5 glass and nonreactive glasses. Biomaterials 13(6):382-392.
Lobel KD and Hench LL (1998) In vitro adsorbition and activity of enzymes on reaction layers of bioactive glass substrates. J Biomed Mater Res 39(4):575-579.
i
Vrouwenvelder WC, Groot CG and de Groot K (1993) 10 Histological and biochemical evaluation of osteoblasts cultured on bioactive glass, hydroxylapatite, titanium alloy and stainless steel. J Biomed Mater Res 27(4):465-475.
Shimizu Y, Sugawara H, Furusawa T, Mizunuma K, Inada K and 15 Yamashita S (1997) Bone remodeling with resorbable bioactive glass and hydroxyapatite. Implant Dent 6(4):269-274 .
* · • · · • · ·
Miller TA, Ishida K, Kobayashi M, Wollman JS, Turk AE and • ·
Holmes RE (1991) The induction of bone by an osteogenic 4 · · ;·*[ 20 protein and the conduction of bone by porous * * · ” hydroxyapatite: a laboratory study in the rabbit. Plast ‘•V Reconstr Surg 87(1):87-95.
Claims (13)
1. Huokoinen komposiitti, joka on tarkoitettu implantin syvennyksen tai läpimenevän reiän täytteeksi, ja joka käsittää bioaktiivisesta lasista valmistettuja j partikkeleita, jotka ovat olennaisesti tasakokoisia, ja 5 jotka on sintrattu yhteen huokoiseksi komposiitiksi, tunnettu siitä, että partikkeleissa on yksi tai useampi | syvennys, läpimenevä reikä tai että ehyellä pintakerroksella varustetut partikkelit ovat onttoja.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen komposiitti, tunnettu 10 siitä, että partikkeleiden pinta on karhennettu.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen komposiitti, tunnettu siitä, että partikkeleiden pinnoille on muodostettu yksi tai useampia bioaktiivisia kerroksia.
4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen komposiitti, tunnettu 15 siitä, että kerros koostuu piigeelistä ja/tai hydroksiapatiitista. * · M.
5. Patenttivaatimuksesta 3 tai 4 mukainen komposiitti, .·. tunnettu siitä, että bioaktiiviseen kerrokseen on lisätty * » · : luun kasvua edistävää ainetta. t I · • · ;t; 20
6. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksen mukainen '·' ’ komposiitti, tunnettu siitä, että partikkeleiden läpimitta on alueella 200 - 400 pm.
7. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen :·. komposiitti, tunnettu siitä, että partikkeleita muodostava t..._ 25 bioaktiivinen lasi on työstettävissä oleva bioaktiivinen "* lasi.
« 8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen komposiitti, tunnettu siitä, että bioaktiivisen lasin koostumus on Na20 6 paino-%, K20 12 paino-%, MgO 5 paino-%, CaO 20 paino-%, P205 4 paino-% 110062 ja Si02 53 paino-%.
9. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen komposiitti, tunnettu siitä, että se myös käsittää muita partikkeleita, jotka on valmistettu ei-bioaktiivisesta tai 5 heikosti bioaktiivisesta ja mainitun bioaktiivisen lasin kanssa sintrattavissa olevasta materiaalista.
10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen komposiitti, tunnettu siitä, että mainitut muut partikkelit on valmistettu heikosti bioaktiivisesta lasista, edullisesti sellaisesta 10 lasista, jonka koostumus on Na20 6 paino-%, K20 12 paino-%, I MgO 5 paino-%, CaO 15 paino-%, P205 4 paino-% ja Si02 58 paino-%.
11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukainen komposiitti, tunnettu siitä, että se on sintrausvaiheessa muotoiltu 15 halutunmuotoiseksi ja -kokoiseksi kappaleeksi, joka on kiinnitettävissä implanttirunkoon tehtyyn syvennykseen tai läpimenevään reikään.
12. Implantti, joka koostuu rungosta (11) ja bioaktiivises-20 ta, implantin pintaan ulottuvasta, vain osaa implantin pinnasta peittävästä kerroksesta (10), jolloin implantin runkoon on tehty syvennys (13) tai läpimenevä reikä, joka sisältää komposiitin, joka käsittää bioaktiivisesta materiaalista valmistettuja ja yhteensintrattuja 25 partikkeleita, jolloin komposiitti muodostaa implantin pintaan ulottuvan kerroksen (10) syvennyksen (13) tai läpimenevän reiän kohdalla, tunnettu siitä, että komposiitti on jonkin patenttivaatimuksista 1-10 komposiitti.
13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen implantti, tunnettu siitä, että syvennyksessä (13) tai läpimenevässä reiässä oleva komposiitti on muodostettu siten, että partikkelit on lisätty syvennykseen tai reikään, minkä jälkeen sintraus on suoritettu. 110062
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI982682A FI110062B (fi) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Uusi komposiitti ja sen käyttö |
| JP2000587826A JP2002532157A (ja) | 1998-12-11 | 1999-11-19 | 新しい複合体及びその使用 |
| EP99958197A EP1137447A1 (en) | 1998-12-11 | 1999-11-19 | A novel composite and its use |
| AU15616/00A AU1561600A (en) | 1998-12-11 | 1999-11-19 | A novel composite and its use |
| PCT/FI1999/000960 WO2000035508A1 (en) | 1998-12-11 | 1999-11-19 | A novel composite and its use |
| CA002354851A CA2354851A1 (en) | 1998-12-11 | 1999-11-19 | A novel composite and its use |
| US09/875,018 US20010041942A1 (en) | 1998-12-11 | 2001-06-07 | Novel composite and its use |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI982682A FI110062B (fi) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Uusi komposiitti ja sen käyttö |
| FI982682 | 1998-12-11 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI982682A0 FI982682A0 (fi) | 1998-12-11 |
| FI982682A FI982682A (fi) | 2000-06-12 |
| FI110062B true FI110062B (fi) | 2002-11-29 |
Family
ID=8553090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI982682A FI110062B (fi) | 1998-12-11 | 1998-12-11 | Uusi komposiitti ja sen käyttö |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010041942A1 (fi) |
| EP (1) | EP1137447A1 (fi) |
| JP (1) | JP2002532157A (fi) |
| AU (1) | AU1561600A (fi) |
| CA (1) | CA2354851A1 (fi) |
| FI (1) | FI110062B (fi) |
| WO (1) | WO2000035508A1 (fi) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI20000515A0 (fi) * | 2000-03-07 | 2000-03-07 | Heimo Ylaenen | Menetelmä bioaktiivisen lasin pinnan karhentamiseksi |
| US20020114795A1 (en) | 2000-12-22 | 2002-08-22 | Thorne Kevin J. | Composition and process for bone growth and repair |
| US7531190B2 (en) * | 2005-05-25 | 2009-05-12 | Biomet Manufacturing Corp. | Porous ceramic structure containing biologics |
| US7718616B2 (en) | 2006-12-21 | 2010-05-18 | Zimmer Orthobiologics, Inc. | Bone growth particles and osteoinductive composition thereof |
| US8673018B2 (en) * | 2010-02-05 | 2014-03-18 | AMx Tek LLC | Methods of using water-soluble inorganic compounds for implants |
| AU2011329054B2 (en) | 2010-11-15 | 2015-05-28 | Zimmer Orthobiologics, Inc. | Bone void fillers |
| JPWO2018220848A1 (ja) * | 2017-06-02 | 2020-04-02 | オリンパス株式会社 | 骨補填材及び骨補填材の製造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1477899A (en) * | 1973-09-17 | 1977-06-29 | Leitz Ernst Gmbh | Manufacture of therapeutically useful composite materials |
| JPS62281953A (ja) * | 1986-05-28 | 1987-12-07 | 旭光学工業株式会社 | 骨補填材 |
| FR2646084B1 (fr) * | 1989-04-20 | 1994-09-16 | Fbfc International Sa | Materiau bioreactif de remplissage de cavites osseuses |
| US4976736A (en) * | 1989-04-28 | 1990-12-11 | Interpore International | Coated biomaterials and methods for making same |
| WO1993017976A1 (en) * | 1992-03-09 | 1993-09-16 | Turku Implant Team Oy | Bioactive glass as a bone substitute |
| KR950703052A (ko) * | 1992-08-13 | 1995-08-23 | 안토니 메리트 | 뼈 조직의 시험관내 합성을 위한 생활성 물질 주형(bioactive material tem-plate for in vitro synthesis of bone tissue) |
| FI101129B (fi) * | 1995-01-13 | 1998-04-30 | Vivoxid Oy | Uusia bioaktiivisia laseja ja niiden käyttö |
| WO1997035000A1 (en) * | 1996-03-18 | 1997-09-25 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Bioactive material substrate for enhanced cellular attachment and function |
| FI103715B1 (fi) * | 1997-04-21 | 1999-08-31 | Heimo Ylaenen | Uusi komposiitti ja sen käyttö |
-
1998
- 1998-12-11 FI FI982682A patent/FI110062B/fi not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-11-19 CA CA002354851A patent/CA2354851A1/en not_active Abandoned
- 1999-11-19 JP JP2000587826A patent/JP2002532157A/ja active Pending
- 1999-11-19 WO PCT/FI1999/000960 patent/WO2000035508A1/en not_active Application Discontinuation
- 1999-11-19 EP EP99958197A patent/EP1137447A1/en not_active Withdrawn
- 1999-11-19 AU AU15616/00A patent/AU1561600A/en not_active Abandoned
-
2001
- 2001-06-07 US US09/875,018 patent/US20010041942A1/en not_active Abandoned
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2000035508A1 (en) | 2000-06-22 |
| US20010041942A1 (en) | 2001-11-15 |
| FI982682A (fi) | 2000-06-12 |
| EP1137447A1 (en) | 2001-10-04 |
| JP2002532157A (ja) | 2002-10-02 |
| CA2354851A1 (en) | 2000-06-22 |
| FI982682A0 (fi) | 1998-12-11 |
| AU1561600A (en) | 2000-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6517857B2 (en) | Bioactive product and its use | |
| Ciraldo et al. | Tackling bioactive glass excessive in vitro bioreactivity: Preconditioning approaches for cell culture tests | |
| CA2210070C (en) | Novel bioactive glasses and their use | |
| Lu et al. | Comparative study of tissue reactions to calcium phosphate ceramics among cancellous, cortical, and medullar bone sites in rabbits | |
| CA2284283C (en) | Novel porous composite and its use in implants | |
| Fu et al. | Mechanical and in vitro performance of 13–93 bioactive glass scaffolds prepared by a polymer foam replication technique | |
| Karlsson et al. | Initial in vitro interaction of osteoblasts with nano-porous alumina | |
| Loty et al. | In vitro bone formation on a bone‐like apatite layer prepared by a biomimetic process on a bioactive glass–ceramic | |
| Jones et al. | Biomedical materials for new millennium: perspective on the future | |
| Hench et al. | Bioactive glass coatings | |
| Foppiano et al. | The influence of novel bioactive glasses on in vitro osteoblast behavior | |
| Dieudonne et al. | Osteoblast differentiation of bone marrow stromal cells cultured on silica gel and sol–gel-derived titania | |
| Jun et al. | Porous hydroxyapatite scaffolds coated with bioactive apatite–wollastonite glass–ceramics | |
| Costa et al. | Development of β-TCP-Ti6Al4V structures: Driving cellular response by modulating physical and chemical properties | |
| FI110062B (fi) | Uusi komposiitti ja sen käyttö | |
| Takatsuka et al. | A new bioactive glass–ceramic as a coating material on titanium alloy | |
| Ignatius et al. | Osseointegration of alumina with a bioactive coating under load-bearing and unloaded conditions | |
| Itälä et al. | Creation of microrough surface on sintered bioactive glass microspheres | |
| EP1261556B1 (en) | A method for etching the surface of a bioactive glass | |
| Rahaman et al. | Preparation and bioactive characteristics of porous borate glass substrates | |
| Karlsson et al. | Porous bone implants | |
| Yang | Progress of bioceramic and bioglass bone scaffolds for load-bearing applications | |
| Jung | BIOACTIVE GLASS SCAFFOLDS FOR SOFT TISSUE REGENERATION | |
| Puska et al. | Lasikuituvahvistetun huokoisen luusementin biomineralisaatio | |
| Epinette et al. | Current Status of Bioactive Coatings in Japan |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MA | Patent expired |