FI80605C - Benkirurgisk biokompositmaterial. - Google Patents

Description

80605

Luukirurginen biokomposiittimateriaali

Keksinnön kohteena on luukirurgiseen leikkaushoitoon tarkoitettu, patenttivaatimuksen 1 johdannossa tarkem-5 min määritelty biokomposiittimateriaali.

Monilla keraamisilla materiaaleilla on todettu olevan ominaisuuksia, jotka sallivat niiden käytön luusiirre-materiaaleina. Keraamisia materiaaleja, jotka ovat 10 kudossopeutuvia ja/tai jotka muodostavat kemiallisia sidoksia luukudoksen kanssa ja/tai joilla on luukudok-sen kasvua edistävää vaikutusta, nimitetään tässä keksinnössä biokeraameiksi. Niitä ovat mm. kalsiumfos-faatit: apatiitit kuten hydroksiapatiitti, HA, [Ca^g-15 (PO4)6(OH)2 3 (R*E. Luedemann et ai ♦, Second World

Congress on Biomaterials (SWCB), Washington, D.C., USA, 1984, s. 224), kauppanimiä esim. Durapatite, Calcitite, Alveograf ja Permagraft; fluoriapatiitit; trikalsiumfosfaatit (TCP) (esim. kauppanimi Syntho-20 graft) ja dikalsiumfosfaatit (DCP); magnesiumkalsium-fosfaatit, β-TCMP (A. Ruggeri et al., European Congress on Biomaterials (ECB), Bologna, Italia, 1986, Abstracts, s. 86); hydroksiapatiitin ja trikalsiumfos-faatin seokset (E. Gruendel et al. . ECB, Bologna, 25 Italia, 1986, Abstracts, s. 5, s. 32); alumiinioksidi-keraamit; biolasit kuten Si02-Ca0-Na20-P205, esim. Bioglass 45S (koostumus S1O2 45 paino-%, CaO 24,5 %, Na20 24,5 % ja P2O5 6 %) (C.S. Kucheria et al. . SWCB, Washington, D.C., USA, 1984, s. 214) esim. kauppanimi 30 Bioglass; apatiittipitoiset lasikeraamit, esim. MgO

4,5 paino-%, CaO 44,9 %, Si02 34,2 %, P205 16,3 % ja CaF 0,5 % (T. Kokubo et al. . SWCB, Washington, D.C., USA, 1984, s. 351); kalsiumkarbonaatti (F. Souyris et al. . ECB, Bologna, Italia, 1986, Abstracts, 35 s. 41).

Em. biokeraamien käyttömahdollisuuksia synteettisinä implantteina (luusiirteinä) on tutkittu eri tavoin käyttäen niitä mm. sekä huokoisina että tiiviin 2 80605 rakenteen omaavina jauhemaisina materiaaleina, jauheen ja polymeerin muodostamina komposiitteina sekä huokoisina ja tiiviinä makroskooppisina kappaleina kirurgisina implantteina.

5

Jotkut biokeraamit ovat resorboituvia kuten esim. trikalsiumfosfaatti (kts. esim. P.S. Eggli et ai., ECB, Bologna, Italia, 1986, s. 4) ja kalsiumkarbonaatti (F. Souyris et ai. , ibid, s. 41). Resorboitumattomista 10 biokeraameista tunnetuin on alumiinioksidi. Joistain biokeraameista, kuten hydroksiapatiitista, on kirjallisuudessa mainintoja sekä resorboituvuudesta (W. Wagner et ai.. ECB, Bologna, Italia, 1986, Abstracts, s. 48) että resorboitumattomuudesta (bios tabiiliudesta) 15 (esim. G. Muratori, ibid. s. 64). Resorboituvat biokeraamit liukenevat elimistössä hitaasti ja/tai korvautuvat luukudoksen mineraaleilla. Biostabiilit biokeraamit taas jäävät elimistöön muuttumattomina siten, että luukudos kasvaa kontaktiin biokeraamin 20 rakenteen kanssa.

Huokoisuus biokeraamissa on edullista, koska luukudos pystyy kasvamaan avoimen huokoisuuden sisään, mikäli huokoset ovat sopivan suuruisia. Toisaalta makroskoop-25 pisten biokeraamisten kappaleiden ja erityisesti huokoisten kappaleiden ongelmana on niiden hauraus. Biokeraamien haurautta on pyritty kompensoimaan valmistamalla keraamisesta jauheesta ja biostabiilista tai resorboituvasta polymeeristä komposiitteja, joissa 30 keraamiset jauhepartikkelit on sidottu toisiinsa polymeerillä esim. puristamalla biokeraamijauheen ja polymeerijauheen seos lämmön ja paineen avulla kom-posiittikappaleeksi tai sitomalla biokeraamijauhe reaktiivisella polymeerillä komposiittikappaleeksi. 35 Tällaiset komposiitit ovat sitkeitä sopivia polymeerejä käytettäessä toisin kuin huokoiset makroskooppiset 3 80605 biokeraamikappaleet. Biokeraamijauheen ja resorboituvan polymeerin komposiitteja on esitetty mm. suomalaisessa patenttihakemuksessa 863573.

5 Biokeraamijauhe-polymeerikomposiittien heikkoutena on kuitenkin se, että sideainepolymeerin läsnäolo estää biokeraamisten jauhepartikkelien ja luukudoksen välitöntä kontaktia toisiinsa ja hidastaa siksi luukudoksen kasvua komposiittimateriaalin pinnalle ja 10 sisään, koska luukudoksella ei ole sellaista affiniteettia kasvaa biostabiilien tai resorboituvien orgaanisten polymeerien pinnalle kuin biokeraamien pinnalle tai niiden sisäiseen avoimeen huokoisuuteen. Siten uudisluun kasvu ja kudoksen parantuminen edistyy 15 hitaammin biokeraami-polymeerikomposiitilla kuin puhtaalla biokeraamilla (esim. S. Ishida et ai., ECB, Bologna, Italia, 1986, Abstracts, s. 86 mukaan uudisluun kasvu 70 % hydroksiapatiittifilleri-trietyleeni-glykolidimetakrylaattikomposiitin pinnalle tapahtui 20 kaneilla suoritetuissa tutkimuksissa 2-3 kertaa hitaammin kuin uudisluun kasvu pelkän sintratun hydroksiapatiitin pinnalle).

Biokeraameja, kuten esim. hydroksiapatiittia, käytetään 25 yleisesti luusiirreraateriaaleina jauhemaisessa muodossa surkastuneiden hammasharjänteiden korottamiseen tai luudefektien täyttämiseen esim. ruiskuttamalla veteen, vereen tms. lietettyä hydroksiapatiitti jauhetta (hiukkaskoko tyypillisesti 10 - 50 mesh) hammasharjan-30 teen luupinnalle ienkudoksen alle tehtyyn onkaloon tai luussa olevaan koloon. Luukudos kasvaa nopeasti kiinni suoraan biokeraamihiukkasiin, jotka voivat jäädä osaksi muodostuvaa uutta luuta tai resorboitua ja korvautua myöhemmin uudisluulla.

Jauhemaisilla luusiirremateriaaleilla on kuitenkin haittana se, että ne pysyvät paikoillaan vasta sen jälkeen, kun sidekudos ja/tai kasvava luukudos sitoo 35 4 80605 ne paikoilleen. Esim. hammasharjänteiden korottamiseen tarkoitettujen hydroksiapatiittijauheiden tapauksessa tämä vie noin kuukauden ajan. Ennen kuin jauhepartik-kelit on sidottu kudoskasvun avulla paikoilleen, 5 jauhe voi liikkua helposti siltä paikalta, mihin se on tarkoitettu, ympäröiviin kudoksiin esim. mekaanisen rasituksen vaikutuksesta, mikä voi johtaa leikkaus-tuloksen huonontumiseen ja huonoimmassa tapauksessa siihen, että haluttua luusiirrevaikutusta ei saavuteta 10 lainkaan tai se saavutetaan vain osittain.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa 863573 on esitetty resorboituvasta polymeeristä tai komposiitista valmistetut kourut ja vastaavat, joilla biokeraamipartikkelit 15 voidaan immobilisoida luun pinnalle paikoilleen. Tämän ratkaisun käyttökelpoisuus on kuitenkin leikkaus-teknisesti rajattu kohteisiin, joissa biokeraamijauhe voidaan sijoittaa rajatulle sopivien kudosten ympäröimälle alueelle. Kourutekniikkaa ei voida soveltaa 20 esim. laajapintaisten litteiden kasvo- ja leukaluiden pinnan rekonstruktiivisessa kirurgiassa. Lisäksi kourun tai vastaavan ja biokeraamijauheen muodostaman systeemin lujuus perustuu vain koururakenteeseen tai vastaavaan, koska biokeraamipartikkeleita ei ole 25 sidottu toisiinsa primäärisillä kemiallisilla sidoksilla.

Luukudoksen on todettu yleensä kasvavan nopeasti ja ongelmattomasti sopivaa avointa huokoisuutta sisältä-30 viin biokeraamisiin kappaleisiin. Johtuen kuitenkin näiden kappaleiden hauraudesta ne voivat rikkoutua helposti leikkauksen aikana tai sen jälkeen ennen kuin luukudos on ehtinyt kasvaa keraamin huokosraken-teeseen ja lujittaa sen. Myös tiiviiden biokeraamien 35 ongelmana on usein hauraus varsinkin, jos kyseessä ovat ohuet levymäiset tai kaarevapintaiset kappaleet.

5 80605

Levyn rikkoutuessa leikkauksessa tai pian sen jälkeen voivat levyn kappaleet liikkua kudoksissa aiheuttaen potilaalle ongelmia.

5 Huokoisten biokeraamikappaleiden lujuutta, kuten puristuslu juutta voidaan parantaa pinnoittamalla biokeraamikappale resorboituvalla tai biostabiililla polymeerillä. Polymeeripinnoite antaa kappaleelle kuitenkin vain rajoitetun lujuuden nousun, koska 10 polymeerien lujuus on vain kohtalainen ja polymeerien jäykkyys (kimmomoduli) on pieni keraameihin verrattuna. Tämän seurauksena huokoisen biokeraamin ja polymeeri-pinnoitteen muodostaman komposiitin biokeraamiosa murtuu helposti pientenkin mekaanisten rasitusten 15 vaikutuksesta, koska polymeerin pienestä kimmomodulista johtuen ulkoiset rasitukset siirtyvät jo pienillä muodonmuuotoksilla keraamikomponentin kannettaviksi.

20 Tässä keksinnössä on yllättäen havaittu, että valmistettaessa pääasiassa patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkien mukainen biokomposiittimateriaali, saadaan aikaan biokomposiitti, jolla on tunnettujen biokeraa-mien ja biokeraami-polymeerikomposiittien edut, mutta 25 josta on eliminoitu suurelta osin ko. tunnettujen materiaalien ongelmalliset ominaisuudet ja heikkoudet. Tällaisessa keksinnön mukaisessa materiaalissa yhdistyvät toisiinsa yllättävällä tavalla materiaalin hyvät lujuusominaisuudet (jäykkyys, sitkeys, lujuus ja 30 koossapysyvyys) leikkausvaiheessa sekä sen jälkeen halutun ajan (ainakin turvallisen parantumisen edellyttämän ajan) sekä kappaleen helppo ja turvallinen käsittely leikkausvaiheessa.

35 Erityisen suuri mekaanisten ominaisuuksien parantuminen verrattuna tunnettuihin biokeraami-polymeerikomposiit-teihin saadaan keksinnön mukaiseen biomateriaaliin, kun biokeraamikomponentti pinnoitetaan ainakin osittain 6 80605 käyttäen pinnoitteena jatkuvaa lujitekuitua, lujitekui-tukimppua tai katkokuiduista konstruoitua lankaa tms., joka on päällystetty polymeerillä ja/tai kostutetaan polymeerillä biokeraamikomponentin pinnalla 5 ja joka lujitekuitu, -kimppu tai lanka tuodaan biokeraamikomponentin pinnalle kelausmenetelmää hyväksikäyttäen siten, että biokeraamikomponentti ja/tai lujitekuitua syöttävä ohjain pyörii ainakin yhden akselin ympäri ja/tai liikkuu ainakin yhden akselin suunnassa. 10 Tällaiset keksinnön mukaiset biokomposiitit ovat huokoisiakin biokeraamikomponentte ja käytettäessä niin lujia ja sitkeitä (taivutuslujuudet tyypillisesti yli 100 N/mm2), että niitä voidaan käyttää luunmurtumien fiksaatiovälineiden (kuten sauvojen, levyjen, 15 ydinnaulojen tms.) valmistukseen, mihin tarkoitukseen huokoiset keraamit sellaisenaan tai polymeereillä pinnoitettuna ovat liian heikkoja ja hauraita. Kun keksinnön mukaisen biokomposiitin biokeraamikomponentin (1) pinnasta ainakin osa on vapaa polymeerimateriaalis-20 ta, saavutetaan yllättävänä lisäetuna edellä mainit tujen etujen lisäksi biokomposiitin nopea kiinnittyminen kudoksiin biokeraamin vapaalle pinnalle ja sen kautta biokeraamin mahdolliseen sisäiseen huokoisuuteen tapahtuvan solukasvun kautta. Kun keksinnön 25 mukaisen biokomposiitin, jonka biokeraamikomponentti sisältää avointa huokoisuutta, biokeraamikomponentin avoin huokoisuus lisäksi on ainakin osaksi vapaa polymeerimateriaalista, saavutetaan materiaalin hyviin lujuusominaisuuksiin ja potilasturvalliseen käsiteltä-30 vyyteen sekä mahdolliseen nopeaan kiinnittymiseen liittyneinä yllättävinä lisäetuina biokomposiitin keveys sekä pieni elimistön kuormitus polymeerisellä vierasmateriaalilla.

35 Keksinnön mukaisessa biokomposiitissa käytetään resorboituvaa polymeerikomponettia, jolloin saavutetaan polymeerikomponentin resorptio sen jälkeen, kun 7 80605 biokeraami on lujittunut riittävästi sen pinnalle ja/tai sen sisään tapahtuneen solukasvun kautta.

Tässä keksinnössä on esitetty ylläkuvattu biokomposiit-5 timateriaali ja menetelmä sen valmistamiseksi. Biokom-posiittimateriaalia voidaan käyttää kirurgisina implantteina esim. luussa olevan puutoksen (defektin), kolon tai vastaavan täyttämiseen, lisäämään luukudoksen ulottuvuutta, kuten esim. hammasharjänteiden korot-10 tamisessa on asianlaita, muuttamaan luukudoksen muotoa, kasvoluiden, leukaluiden tai kallon luiden rekonstruk-tiivisessa luukirurgiassa tai vastaavassa tarkoituksessa, luunmurtumien, osteotomioiden tai artrodesin fiksaatiossa sekä nivelvaurioiden fiksaatiossa.

15

Lujitekuituja sitovana polymeerinä voidaan keksinnön mukaisissa biokomposiiteissa käyttää olennaisesti resorboituvia polymeerejä, sekapolymeereja, polymeeri-seoksia tai komposiitteja.

20

Resorboituvat polymeerit, sekapolymeerit ja komposiitit ovat orgaanisia suurimolekyylisiä materiaaleja, jotka depolymeroituvat kudosolosuhteissa fysikaaliskemial-lisesti ja/tai entsymaattisen toiminnan vaikutuksesta. 25 Monomeeritasolle tai oligomeeritasolle depolymeroitu-neet materiaalit poistuvat elimistöstä solujen normaalin metabolian kautta ottaen osaa esim. solujen energiantuotantoreaktioihin tai proteiinimolekyylien synteesiin. Resorboituvista polymeereistä valmistet-30 tavien kirurgisten tuotteiden ja välineiden (implanttien) etuna on siten se, että ne poistuvat elimistöstä tehtävänsä suoritettuaan kullekin materiaalille luonteenomaisen ajan kuluessa ilman, että ne tarvitsisivat erillistä poistoleikkausta, kuten biostabii-35 leista materiaaleista (esim. metalleista) valmistetut implantit usein vaativat.

e 80605

Eräitä tärkeitä nykyään tunnettuja resorboituvia polymeerejä, joita voidaan käyttää tämän keksinnön mukaisissa biokomposiiteissä, on esitetty taulukossa 1.

5

Taulukko 1. Resorboituvia, biokomposiittiin soveltuvia polymeerejä

Polymeeri Viite 10 _

Polyglykolidit (PGA) 1

Polylaktidit (PLA) (L-PLA, D,L-PLA) 1

Glykolidi/laktidi sekapolymeerit (PGA/PLA) 1 15 Glykolidi/trimetyleenikarbonaatti sekapolymeerit (PGA/TMC) 2 Ροΐγ-β-hydroksivoihappo (PHBA) 1

Poly-3-hydroksipropionihappo (PHPA) 3

Poly-^-hydroksivaleriaanahappo (PHVA) 20 PHBA/PHVA sekapolymeeri 4

Poly-p-dioksanoni (PDS) 5

Poly-1,4-dioksanoni-2,5-dionit 6

Polyesteriamidit (PEA) 7

Poly-G-kaprolaktoni 8 25 Poly-6-valerolaktoni

Polykarbonaatit

Oksaalihapon polyesterit 9

Glykoliesterit 9

Dihydropyraanipolyxneerit 9 30 Polyeetteriesterit 10

Syanoakrylaatit

Viitteet: 35 1) S. Vainionpää, Väitöskirja, Helsinki, Suomi 1986 2) U.S. Pat. 4 243 775 (1981) 3) Engl. Pat. 1 034 123 (1966) 9 80605 4) J. Adsetts, Marlborough Biopolymers Ltd. , England, yksityinen tiedonanto 5) U.S. Pat. 4 052 988 (1977) 6) U.S. Pat. 3 960 152 (1976) 5 7) U.S. Pat. 4 343 931 (1982) 8) R.H. Wehrenberg, Mater. Eng. (1981) Sept., 63 9) N.B. Graham, Brit. Polym. J., 10 (1978) 260 10) D. Cohn, G. Marom and H. Younes, ECB, Bologna, Italia, 1986 Abstracts, s. 17 10

Resorboituvien polymeerien resorptionopeus fysiologisissa olosuhteissa riippuu monista tekijöistä, kuten polymeerin rakenteesta, resorboituvan kappaleen muodosta ja rakenteesta sekä biologisesta ympäristöstä. 15 Ylläesitettyjen polymeerien resorptioajät voivat siten vaihdella eri tapauksissa n. yhdestä viikosta useisiin vuosiin.

Tämän keksinnön mukaisissa biokomposiiteissa voidaan 20 käyttää erityisen hyvin sellaisia resorboituvia polymeerejä, sekapolymeereja tai polymeeriseoksia tai niistä konstruoituja rakenteita, jotka säilyttävät ainakin osan mekaanisista lujuusominaisuuksistaan ainakin muutaman viikon tai kuukausien ajan ja resor-25 hoituvat sen jälkeen useiden kuukausien kuluessa.

Erityistä varovaisuutta noudattaen voidaan käyttää myös nopeammin resorboituvia polymeerejä ja toisaalta hitaammin resorboituvien polymeerien käyttö ei aiheuta sinänsä haittaa biokomposiittien kirurgisessa käytössä. 30

Asiantuntijalle on itsestään selvää, että polymeeriin voi olla lisäksi sekoitettuna erilaisia materiaalin prosessointia tai käyttöä helpottavia tai polymeerin ominaisuuksia modifioivia lisäaineita kuten väriainei-35 ta, stabilointiaineita tai keraamisia jauheita (seos-aineita ) .

ίο 80605 Tämän keksinnön mukaisten biokomposiittien keraamiosana voidaan käyttää huokoisia tai tiiviitä keraamisia kappaleita, jotka on valmistettu esim. sintraamalla esim. sivulla 1 mainituista keraameista, kuten kalsium-5 fosfaateista, fluoriapatiiteista, kalsiumkarbonaateis-ta, magnesiumkalsiumfosfaateista, biolaseista, lasi-keraameista tai keraamien seoksista.

Erityisen edullisesti keksinnön mukaisia biokomposiit-10 te ja voidaan valmistaa avointa huokoisuutta sisältävistä biokeraameista, mutta myös tiiviitä biokeraameja saadaan käyttövarmemmiksi valmistamalla niistä keksinnön mukaisia biokomposiitteja.

15 Kun pyritään aikaansaamaan biokeraamikomponentin sisältävää implanttia hyväksikäyttäen mahdollisimman nopea, turvallinen ja varma luussa olevan puutoksen (defektin) kolon tai vastaavan täyttäminen ja paraneminen tai biomateriaalilla rekonstruoidun luun, 20 biomateriaalilla fiksoidun murtuman, osteotomian, artrodesin tai nivelvaurion paraneminen, on edullista, että biokeraamikomponentilla ja luukudoksella on implantin paikoilleen asentamisen jälkeen ainakin osittain esteetön yhteys keskenään siten, ettei jokin 25 muu kudos tai jokin muu materiaali (kuten esim.

sideainepolymeeri) muodosta niiden välille ainakaan täysin jatkuvaa yhtenäistä kerrosta. Tällaisten esteettömän yhteyden alueiden esiintyessä implantin biokeraamikomponentin pinnan ja luukudoksen pinnan 30 välillä voivat uudisluun muodostumisprosessiin liit tyvät solut kasvaa suoraan luukudoksen pinnalta nopeasti biokeraamin pinnalle (ja myös sen sisään, kun siinä on sopivaa avointa huokoisuutta; keskimäär. huokoskoko esim. 100 μπι suuruusluokkaa). Tämä takaa 35 nopeimman ja parhaimman tien biokeraamikomponentin ja luun kiinnittymiselle toisiinsa sekä siten myös biokeraamikomponentin lujittamiselle solukasvun kautta.

11 80605 Käytettäessä tunnettuja tiiviitä ja huokoisia biokeraa-meja luukirurgisina implant-materiaaleina saadaan hyvä esteetön yhteys luukudoksen ja biokeraamin välille 5 sijoittamalla sopiva biokeraamikappale suoraan operoitavan luun pinnalle tai luuhun tehtyyn tai siinä olevaan koloon, onkaloon tai vastaavaan. Näiden biokeraamikappaleiden ongelmana on kuitenkin edellä mainittu hauraus, jota ei pelkällä polymeeripinnoituk-10 sella pystytä eliminoimaan.

Tunnettuja jauhemaisia biokeraameja käytettäessä saadaan myös hyvä esteetön yhteys luukudoksen ja biokeraami jauheen välille sijoittamalla bioker aami j auhe 15 luun pinnalle tai siihen tehtyyn koloon, onkaloon tai vastaavaan. Jauheen heikkouksia ovat kuitenkin edellä esitetty haitallinen siirtymistaipumus sekä jauheen makroskooppisten mekaanisten lujuusominaisuuksien täydellinen puuttuminen. Jauhetta osittain 20 ympäröivän tukikourun tai vastaavan käyttö taas ei sovellu kaikkiin operoitaviin tapauksiin kuten esim. laaja-alaisiin kasvo- tai leukaluiden rekonstruktio-: tarkoituksiin, koska laajalle luupinnalle suhteellisen : ohuena kerroksena (esim. 1 - 6 mm paksuna) tarvittavan 25 biokeraamijauheen työntäminen laaja-alaisen, matalan kourun alle on erittäin vaikeaa.

Ohuita, levymäisiä, kaarevia ym. eri muotoisia kappaleita voidaan kyllä valmistaa sitomalla biokeraami-30 jauhe biostabiililla tai resorboituvalla polymeerillä komposiittikappaleeksi. Kuitenkin biokeraamijauheen : sitominen biostabiililla tai resorboituvalla polymee rillä hidastaa uudisluun kasvua ja paranemisprosessia. Tällaiset materiaalit ovat usein myös liian pehmeitä 35 jäykkyyttä vaativiin fiksaatiokohteisiin (kuten esim. käytettäväksi putkiluun murtuman fiksoimiseen ydin-naulalla).

12 8 0 605 Tämän keksinnön mukaisia biokomposiitteja käytettäessä voidaan eliminoida tehokkaasti kaikki ylläesitetyt tunnetuilla biokeraameilla ja biokeraami-polymeerikom-posiiteilla esiintyvät ongelmat liittämällä eri 5 sovellutuksia ajatellen tarkoituksenmukaisella tavalla toisiinsa makroskooppisia biokeraamikappaleita ja resorboituvia kuitulujitettuja polymeerimateriaaleja. Siten keksinnön mukaisissa biokomposiiteissa polymeeri-komponentti antaa materiaalille sitkeyden, lujuuden ja 10 käyttövarmuuden, koska se tukee haurasta biokeraami-komponettia kuitujen suuren lujuuden, sitkeyden ja kimmomodulin ansiosta niin, että vasta hyvin suuret ulkoiset rasitukset voivat aiheuttaa biokeraamikom-ponentissa muodonmuutoksia.

15

Toisaalta biokeraamikomponentin vapaan pinnan, vapaiden pintojen tai vapaiden pinnan osien kautta saadaan nopea luukudoksen kasvu ja kiinnittyminen biokomposiit-tiin. Resorboituva polymeerikomponentti resorboituu 20 edullisesti myöhemmin pois, kun sen tukivaikutusta ei enää tarvita luun murtuman, osteotomian tai artrodesin parannuttua tai luukudoksen kasvettua kiinni keraamiseen komponenttiin (ja mahdollisesti sen sisälle).

25 Keksinnön mukaisista komposiiteista voidaan valmistaa eri kohteisiin soveltuvia makroskooppisia kappaleita, kuten levymäisiä, kuutiomaisia, sylinterimäisiä, putkimaisia, kourumaisia, sauvamaisia tai muodoltaan muita vastaavantyyppisiä kappaleita. Myös muodoltaan 30 luita tai niiden osia jäljitteleviä kappaleita voidaan soveltaa esim. rekonstruktiivisessa luukirurgiassa.

Kuvissa 1-11 on esitetty eräitä tyypillisiä suoritusmuotoja keksinnön mukaisista biokomposiiteista.

Kuvien 1-11 biokomposiittiesimerkeissä biokeraamikom-ponenttiosia on kuvattu valkoisina, pisteitettyinä alueina ja polymeerikomponenttialueita harmaina ja 35 13 80605 lisäksi viivoitettuina alueina (viivoitus kuvaa polymeerikomponentin kuitulujitusta).

Kuvassa la on esitetty perspektiivikuvana keksinnön 5 mukainen levymäinen biokomposiittikappale, joka muodostuu levymäisestä biokeraamikomponentista 1 sekä sen pinnalle kiinnitetystä kalvomaisesta polymeerikom-ponentista 2, jossa on lujitteena kuiduista konstruoitu kangas L.

10

Luonnollista on, että muunkintyyppiset lujiterakenteet tulevat kyseeseen esim. yhdensuuntaiskuidut tai satunnaisesti biokeraamin tasossa järjestyneet kuidut (huovat, non-woven harsot, katkokuidut jne.) sekä 15 kalvokuidut. Lujittaminen voidaan suorittaa siten, että kuitulujite sijoitetaan ensin biokeraamikomponentin pinnalle ja impregnoidaan se sitten monomeerilla, oligomeerilla, polymeerillä tai niiden seoksella lämpöön, paineeseen, liuottimeen, säteilytykseen tai 20 katalyyttiin perustuvia tekniikkoja soveltaen tai lujite voidaan tuoda biokeraamikomponentin pinnalle polymeerikomponentin mukana. Lopputuloksena saadaan biokomposiitti, jolle polymeerikomponentin kuitulu jitus antaa erityisen suuren lujuuden.

25

Polymeerikomponentti sisältää avointa huokoisuutta tai reikiä, joiden kautta polymeerikomponentin päällä oleva kudos pääsee kasvamaan nopeasti polymeerikomponentin sisään ja myös kontaktiin biokeraamikomponen-30 tin kanssa. Tällainen biokomposiitti on esitetty kuvassa Ib kaavamaisesti, missä kuitulujitetussa (L) polymeerikomponentissa (2) on reikiä tai huokosia (H) . Avointa huokoisuutta on mahdollista saada polymeerikomponentti in tyypillisillä muoviteknologiassa 35 tunnetuilla menetelmillä, kuten esim. lisäämällä polymeeriin etukäteen jauhemaista liukenevaa seosainetta ja liuottamalla seosaine valmiista biokomposiitista 14 8 0 6 05 pois. Voidaan käyttää myös avoimen huokoisuuden aiheuttavaa solustusainetta polymeerikomponentissa.

Suurempia reikiä saadaan polymeerikomponenttiin esim. 5 työstämällä mekaanisesti valmiin biokomposiitin polymeerikomponentista osia pois esim. poraamalla tai jyrsimällä tai suojaamalla osa biokeraamikomponentin polymeerikomponentilla pinnoitettavasta alueesta ennen pinnoitusta ja poistamalla suojaimet pinnoituksen 10 jälkeen tai jättämällä osa biokeraamin pinnasta käsittelemättä polymeerillä.

Huokosia tai reikiä voidaan keksinnön mukaisen biokomposiitin polymeerikomponenttiin konstruoida, koska 15 kuitulujitteen avulla materiaali säilyttää edelleen korkealuokkaiset lujuusominaisuudet. Edullista on, että lujitekuidut ulottuvat katkeamatta huokosten tai reikien yli, jolloin ne antavat maksimaalisen lujite-efektin estämättä kuitenkaan solukasvua huokosiin.

20

Lujitetun polymeerikomponentin sideainepolymeerifaasi ja lujiteainefaasi on muodostettu resorboituvasta polymeeristä, sekapolymeerista tai polymeeriseoksesta. Polymeerikomponentissa voi olla myös jauhemaisena 25 seosaineena biokeraamijauhetta, joka edesauttaa solujen kasvua kiinni polymeerikomponenttiin.

Kuvassa le on esitetty kelausmenetelmällä valmistettu keksinnön mukainen, levymäinen biokomposiitti, joka 30 muodostuu biokeraamiytimestä ja sen pinnalle kelatusta polymeerillä sidotusta lujitekuitukerroksesta. Kelaus-menetelmällä valmistettavaan kappaleeseen on mahdollista myös saada aikaan huokosia polymeerikomponenttiin kelaamalla sideainepolymeerilla pinnoitettu lujitekui-35 tukerros siten biokeraamin pinnalle, että kuitukimppu-jen väleihin jää rakoja (vrt. kuva 9d). Kelausmenetelmä on erityisen edullinen levymäisten biokeraamikap-paleiden valmistamiseksi, koska näin valmistettaville is 80605 levyille saadaan optimaaliset lujuus- ja jäykkyysomi-naisuudet, jolloin biomateriaali soveltuu esim. reiällisten, ruuveilla kiinnitettävien fiksaatiolevyjen valmistukseen luunmurtumien hoitoon.

5

Kuvien la - le mukaisia biokomposiitteja voidaan käyttää monipuolisesti esim. rekonstruktiivisessa luukirurgiassa. Kuvassa 2 on esitetty kaavamaisena poikki leikkauskuvana, miten biokomposiittikappale 10 asetetaan rekonstruoitavan luukudoksen pinnalle siten, että biokeraamikomponentin (1) vapaa alapinta asettuu kontaktiin tai läheiseen yhteyteen rekonstruoitavan luun (3) pinnan kanssa, jonka seurauksena nopea kiinnittyminen, uudisluusolukon kasvaessa kiinni 15 biokeraamiin varmistuu. Mikäli kyseessä on avointa huokoisuutta sisältävä biokeraamikomponetti, voidaan siihen imeyttää ennen leikkausta tai leikkauksen yhteydessä esim. muualta potilaan luustosta otettua elävää hienojakoista autogeenista hohkaluuta esim. 20 kudosnesteeseen lietettynä, jolloin mukana seuraavat elävät osteoblastit tai preosteoblastit käynnistävät uudisluun muodostuksen nopeasti myös biokeraamin sisäiseen huokoisuuteen. Biokeraamin avoimeen huokoisuuteen voidaan imeyttää materiaalin valmistusvaiheessa 25 myös solukasvua kiihdyttäviä aineita, antibiootteja tms. Erilaisia rekonstruktiivisia kohteita (esim. kaarevat luupinnat) ajatellen esim. kasvoluissa tai leuassa voidaan valmistaa kaarevia ym. muotoiltuja levymäisiä komposiitteja (esim. kuva 2b).

30

Polymeerikomponetti (2) antaa biokomposiitille lujuutta ja sitkeyttä ja se ei hidasta tai häiritse uudisluun kasvua kiinni biokeraamiin tai sen sisälle, koska polymeerikomponentti on kuvien 1-2 biokomposiitteja 35 käytettäessä tyypillisesti vastakkaisella puolella biokeraamikomponenttia kuin luukudos, johon materiaali kiinnitetään.

ie 80605

Biokomposiitti voidaan kiinnittää luuhun esim. metallisilla tai polymeerisillä langoilla, ruuveilla, tapeilla jne. Biokomposiitti on erityisen edullinen materiaali ruuvikiinnitystä ajatellen. Haurasta 5 biokeraamia ei varsinkaan levymäisenä yleensä voida kiinnittää luuhun ruuveilla sen rikkoutusmisvaaran vuoksi, mutta sitkeä polymeerikomponetti biokeraamikom-ponentin pinnalla mahdollistaa esim. levymäisen biokomposiitin kiinnityksen ruuveilla luuhun (3) 10 kuten poikkileikkauskuvassa 2c on esitetty.

Sitkeä polymeerikomponetti antaa kirurgille mahdollisuuksia muotoilla biokomposiittia tarpeen vaatimalla tavalla. Esim. poikkileikkauskuvan 3 mukaan voidaan 15 biokomposiitin biokeraamikomponenttiin (1) tehdä V:n muotoisia uria sekä taivuttaa biokomposiitti uria pitkin sitkeän polymeerikomponentin myödätessä, mutta pitäessä kuitenkin kappaleen yhtenäisenä. Näin tasomaisesta biokomposiittikappaleesta saadaan kaarevapin-20 täinen. Tämä kaareva kappale voidaan kiinnittää rekonstruoitavan luun pinnalle esim. ruuveilla.

Kuvissa 1-3 esitetyistä levymäisistä biokomposiiteis-ta voidaan konstruoida kuvan 4 esittämiä kerroksellisia 25 kappaleita, joissa biokeraamikomponentit (1) ja polymeerikomponentit (2) vuorottelevat. Käytettäessä kuvan 4 mukaisissa biokomposiiteissa huokoisia bioke-raamikomponentteja (1) sekä huokoisia kuitulujitettuja polymeerikomponentteja (2) on mahdollista valmistaa 30 suhteellisen suuriakin lujia, sitkeitä luusiirteitä.

Keksinnön mukaisissa biokomposiiteissa on tiiviin biokeraamikomponentin tapauksessa sen ja polymeerikomponentin rajapinta yksikäsitteinen ja selväpiirteinen 35 polymeerikomponentin asettuessa biokeraamikomponentin pinnalle sen pinnan muotoja seuraten kuten on kaavamaisesti esitetty poikkileikkauskuvassa 5a. Avointa huokoisuutta sisältävän biokeraamikomponentin ja 17 80605 polymeerikomponentin välinen rajapinta on monimutkainen kolmiulotteinen verkosto, koska polymeeri tunkeutuu biokomposiitin valmistusvaiheessa aina jossain määrin biokeraamin huokosrakenteeseen. Tällaista tapausta on 5 kuvattu kaavamaisesti poikkileikkauskuvassa 5b. Rajapinnan lujuutta sekä siten myös koko biokomposiitin lujuutta voidaan tällöin vaihdella vaihtelemalla polymeerin tunkeutumissyvyyttä biokeraamin huokosiin.

10 Kuvissa 6a - 6c on edelleen esitetty eräitä kuutiomai-sia keksinnön mukaisia biokomposiittikappaleita. Kuvassa 6a on esitetty biokomposiitti, jossa biokeraa-mikappaleen (1) vastakkaisille pinnoille on kiinnitetty polymeerikomponenttikerrokset (2). Tällä materiaalilla 15 voidaan korvata esim. osia litteistä luista. Kuvassa 6b on biokomposiitti, jossa kuutiomainen biokeraamikap-pale (1) on ympäröity polymeerikomponentilla (2) niin, että biokeraamin ylä- ja alapinta ovat vapaat. Kuvassa 6c on esitetty biokomposiitti, jossa biokeraa-20 mikappale (1) on lujitettu sisäisesti yhdellä tai useammalla pitkänomaisella polymeerikomponentilla (2).

Kuvassa 7 on esitetty eräitä sylinterinmuotoisia 25 keksinnön mukaisia biokomposiittikappaleita. Kuvassa 7a on esitetty litteä, sylinterimäinen biokomposiitti-kappale, joka muodostuu biokeraamiytimestä (1) sekä sen ympärillä vanteen tavoin lujitteena olevasta polymeerikomponentista (2), joka on kuitulujitettu ja 30 valmistettu resorboituvasta materiaalista. Kuvan 7a mukaisia biokomposiitteja voidaan käyttää mm. nivelten ja nikamien jäykistysimplantteina (vrt. esim. kuva 6). Kuvassa 7b on esitetty sylinterimäinen biokomposiitti-kappale, joka muodostuu putkimaisesta biokeraamikom-35 ponentista (1) sekä sen sisällä olevasta sylinterimäi-sestä polymeerikomponentista (2), joka voi myös olla sisältä ontto (putkimainen) kuten kuvan 7c tapauksessa.

ie 80605

Kuvassa 7d on esitetty sylinterimäinen biokomposiitti-kappale, joka on konstruoitu sisäkkäisistä keraami-(1) ja polymeerikomponenteista (2). Kuvien 7b - 7d mukaisia biokomposiitteja voidaan käyttää myös esim.

5 nivelien ja nikamien jäykistysimplantteina sekä murtumien ja artrodesin fiksaatiomateriaaleina.

Kuvassa 8 on esitetty eräitä sauvamaisia ja putkimaisia keksinnön mukaisia biokomposiitteja, joita voidaan 10 käyttää esim. putkiluumurtumien fiksaatiossa, ydin-nauloina, hohkaluun murtumien, osteotomioiden ja artrodesin fiksaatiosauvoina.

Kuvassa 8a on esitetty kuitulujitetulla polymeerillä 15 (2) pinnoitettu tiivis biokeraamisauva (1). Kuva 8a' esittää ko. biokomposiitin poikkileikkausta tasossa a-a. Sitkeä, lujitettu polymeerikomponentti biokeraami-sauvan pinnalla antaa sauvalle erinomaiset sitkeys- ja lujuusominaisuudet. Kuvassa 8b on esitetty biokompo-20 siittisauva, joka muodostuu avointa huokoisuutta sisältävästä biokeraamiytimestä (-komponentista (1)) sekä kuitulujitetusta polymeeripinnoitteesta (-komponentista (2)). Tällainen biokomposiittisauva on kevyt, luja, sitkeä ja jäykkä materiaalikombinaation 25 seurauksena. Kuvassa 8c on esitetty putkimainen biokomposiittikappale, joka muodostuu putkimaisesta, edullisesti avointa huokoisuutta sisältävästä biokeraa-mikomponentista (1) sekä sen päälle kelatusta polymee-ri-kuitukomposiitista (polymeerikomponentista (2)). 30 Kelaus suoritetaan edullisesti siten, että kelattujen kuitukimppujen väleihin jää aukkoja kuten kuvan 8c tapauksessa. Polymeeri-kuitukomposiitti saadaan kiinnittymään biokeraamiputken pinnalle syöttämällä pyörivän biokeraamiputken pinnalle polymeerillä impreg-35 noitua kuitukimppua.

19 80605

Kuvassa 9 on esitetty peruskelaustavat [A = kulmake-laus, B = säteittäinen kelaus, C = napakelaus, D = kudontakelaus, E = moniakselikelaus ja F = kehäkelaus (I. Airasmaa et ai. "Lujitemuovitekniikka", Helsinki, 5 1984)], joita mm. voidaan soveltaa keksinnön mukaisten biokomposiittien valmistukseen.

Kelausmenetelmällä on keksinnön mukaisiin biokomposiit-teihin mahdollista saada polymeerikomponenttiin 10 suurimmat lujitekuitu/sideainepolymeerisuhteet. Myös kelaussuuntia vaihtelemalla voidaan lujitekuidut suunnata optimaalisesti ajatellen niitä mekaanisia rasituksia, joiden kohteeksi implantti luukudoksessa tai sen kanssa kontaktissa ollessaan joutuu. Siksi 15 kuvan 8c (samoin kuin kuvan le mukaisella ja vastaavilla materiaaleilla) mukaisella biokomposiitilla on monia erinomaisia ominaisuuksia. Se on luja ja sitkeä polymeeri-kuitukomposiitista kelatun pintarakenteensa ansiosta. Se on kevyt onton rakenteen ja keraamikom-20 ponentin huokoisuuden johdosta ja elävä kudos (luu-yms.) voi kasvaa sen sisään nopeasti polymeeri-kuitu-kimppujen väleissä olevien aukkojen kautta ja edelleen biokeraamiputken avoimeen huokoisuuteen. Tällaisia biokomposiitteja voidaan käyttää esim. putkiluiden 25 murtumien ydinnaulaukseen.

Kuvassa 10 on esitetty kourumainen biokomposiittikap-pale, joka muodostuu kourumaisesta biokeraamikomponen-tista (1) sekä sen pinnalle laminoidusta, lujitetusta 30 polymeerikomponentista (2). Tällaisia biokomposiitteja voidaan käyttää esim. pienten putkimaisten luiden osien korvannaisina.

Kuvassa 11 on esitetty ihmisen alaleukaluun korvannais-35 implantiksi sopiva keksinnön mukainen biokomposiitti-kappale, joka muodostuu poikkileikkaukseltaan (kuva 11a) kourumaisesta biokeraamikappaleesta (1) sekä sen ulkopinnalla osittain olevasta kuitulujitetusta 20 80605 polymeerikomponentista (2). Kourumainen tila voidaan täyttää edullisesti esim. autogeenisella hohkaluulla, biokeraamijauheella (kuten hydroksiapatiitti) tai luun ja biokeraamijauheen seoksella, jolloin saadaan 5 aikaan nopea luutuminen.

Kuvissa 1-11 esitetyissä suoritusmuodoissa voidaan käyttökohteesta riippuen käyttää tiiviitä tai huokoisia, resorboituvia biokeraamikomponentteja ja resor- 10 hoituvia polymeerejä huokoisessa (reiällisessä) muodossa lujitettuina esim. resorboituvilla kuiduilla, kalvokuiduilla yms. lujite-elementeillä tai niistä konstruoiduilla rakennelmilla.

15 Luunmurtumien, osteotomioiden, artrodesin tai nivel-vaurioiden fiksaatiossa voidaan käyttää biokomposiit-teja, joissa edullisesti sekä biokeraamikomponentti että polymeerikomponentti ovat resorboituvia materiaaleja. Siten koko biokomposiitti resorboituu ja kor- 20 vautuu uudisluulla ym. elävällä kudoksella sen jälkeen, kun biokomposiitin f iksaatiovaikutus on käynyt tarpeettomaksi murtuman, osteotomian tai artrodesin parannuttua. Rekonstruktiivisessa kirurgiassa defektien täyttämisessä, luun ulkomuotoa, ulottuvuutta tms.

25 muutettaessa jne. taas voidaan käyttää edullisesti biokomposiitte ja, joissa ainakin biokeraamikomponentti on biostabiili sekä kudossopeutuva ja johon luukudoksen solut kiinnittyvät.

30 Keksinnön toimivuutta on havainnollistettu seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1 35 Biokeraamista valmistetuista tiiviistä (T) (ei merkit tävästi avointa huokoisuutta) tai huokoisista (H) (avoin huokoisuus 20 - 70 %) levyistä (mitat 30 x 10 x 4 mm) sekä resorboituvasta polymeeristä, joka 2i 80605 keksinnön tapauksissa oli myös lujitettu yhdensuuntais-kuiduilla, valmistettiin kuvan 1 mukaisia biokomposiit-teja seuraavilla menetelmillä: 5 (1) Asetettiin niin suuri kalvomainen polymeerikappale (paksuus n. 2 mm) biokeraamikappaleen (BK) pinnalle (30 x 10 mm pinnalle), että se peitti koko BK:n pinnan. Puristettiin kuumennettavalla levyllä polymeerikalvoa ylhäältäpäin siten, 10 että se suli ja asettui tiiviisti BK:n pinnalle (tunkeutuen jossain määrin mahdolliseen avoimeen huokoisuuteen). Säädettiin puristuksella polymee-rikerroksen paksuudeksi n. 1 mm. Jäähdytettiin biokomposiittikappale paineen alaisena.

15 (2) Asetettiin lujitekuidut biokeraamikappaleen (BK) pinnalle (30 x 10 mm pinta), asetettiin polymeeri-kalvo (paksuus n. 2 mm) lujitekuitujen päälle ja puristettiin kalvoa ylhäältäpäin kuumennettavalla levyllä niin, että kalvo suli, kostutti lujite-20 kuidut ja tunkeutui BK:n pinnalle (sekä osittain mahdolliseen avoimeen huokoisuuteen) kostuttaen BK:n pinnan. Polymeerikomponentin (polymeeri + lujite) paksuudeksi säädettiin 1 mm ja kuitujen paino-osuudeksi n. 40 %. Jäähdytettiin biokom-25 posiitti paineen alaisena.

(3) Kostutettiin BK: n pinta (30 x 10 mm pinta) polymeerin liuoksella. Haihdutettiin liuotin. Toistettiin prosessi, kunnes polymeerikerroksen paksuus oli 0.5 mm.

30 (4) Asetettiin lujitekuidut BK:n pinnalle. Kostutet tiin kuidut ja BK:n pinta (30 x 10 mm pinta) polymeerin liuoksella. Puristettiinmikrohuokoinen Teflon-kalvo kappaleen pinnalle. Haihdutettiin liuotin. Toistettiin prosessi, kunnes polymeeri-35 kuitukerroksen paksuus oli 0.5 mm (kuitujen paino- osuus = 40 %).

22 80605 (5) Kostutettiin BK:n pinta (30 x 10 mm pinta) reaktiivisella polymeerisysteemillä (nestemäisellä monomeerilla, oligomeerilla tai esipolymeerilla 5 tai niiden seoksella). Kovetettiin BK:n pinnalle 1 mm paksu kerros ko. reaktiopolymeeria.

(6) Asetettiin lujitekuidut BKsn pinnalle (30 x 10 mm pinta). Kostutettiin kuidut ja BK:n pinta reaktiivisella polymeerisysteemillä (nestemäisellä 10 monomeerilla, oligomeerilla, esipolymeerilla tai niiden seoksella). Kovetettiin BK:n pinnalle 1 mm paksu kerros reaktiopolymeeri-kuituseosta (kuitujen paino-osuus = 40 %).

(7) Toimittiin kuten menetelmässä 1, mutta kalvomainen 15 polymeerikappale sisälsi 60 paino-% hienoksi jauhettua ruokasuolaa (keskimääräinen hiukkaskoko 100 μιη) . Biokomposiittia liuotettiin valmistuksen jälkeen 6 h huoneenlämpöisessä vedessä, jolloin ruokasuola liukeni. Biokomposiitti kuivattiin, 20 jolloin saatiin polymeerikomponentissa avointa huokoisuutta (n. 20 tilavuus-%) sisältävä biokomposiitti.

(8) Toimittiin kuten menetelmässä 2 käyttäen ruokasuola jauhetta polymeerikalvon seosaineena avoimen 25 huokoisuuden saamiseksi polymeerikomponenttiin kuten menetelmässä 7.

(9) Toimittiin kuten menetelmässä 3 käyttäen polymee-riliuoksessa ruokasuolajauhetta seosaineena avoimen huokoisuuden saamiseksi polymeerikom- 30 ponenttiin kuten menetelmässä 7.

(10) Toimittiin kuten menetelmässä 4 käyttäen polymee-riliuoksessa ruokasuolajauhetta seosaineena avoimen huokoisuuden saamiseksi polymeerikomponenttiin kuten menetelmässä 7.

35 (11) Toimittiin kuten menetelmässä 5 käyttäen reak tiivisessa polymeeri systeemissä ruokasuola jauhetta seosaineena avoimen huokoisuuden saamiseksi polymeerikomponenttiin kuten menetelmässä 7.

23 80605 (12) Toimittiin kuten menetelmässä 6 käyttäen reaktiivisessa polymeerisysteemissä ruokasuola jauhetta seosaineena avoimen huokoisuuden saamiseksi polymeerikomponenttiin kuten menetelmässä 7.

5 Määritettiin biokomposiittien isku- ja taivutuslujuudet (I) kiinnittämällä biokomposiittikappaleet molemmista päistään tukitelineeseen (T) ja kohdistamalla biokom-posiitin biokeraamikomponentin vapaalle pinnalle 10 (vastakkaiselle pinnalle kuin mille polymeerikom-ponentti oli kiinnitettynä) iskuvasaran isku tai taivuttamalla vakionopeudella liikkuvan yleisaineen-koetuskoneen taivutuspään avulla kappaletta keskeltä. Kuvassa 12 on esitetty kaavamaisesti isku- ja taivutus-15 kokeen koejärjestely.

Määritettiin iskulujuus iskuenergian absorptiona kappaleen poikkipinta-alaa kohti sekä taivutuslujuus taivutuskuormituksen kestävyytenä kappaleen poikkipin-20 ta-alaa kohti murtumishetkellä. Vertailuarvoina käytettiin pelkälle biokeraamille saatuja isku- ja taivutuslujuusarvoja.

Taulukossa 2 on esitetty eräiden tutkittujen hydroksi-25 apatiitti(HA)+polymeerisysteemien ja HA+polymeerikom-posiittisysteemien (polymeeri + hiilikuituja 40 paino-%) komponentit ja valmistusmenetelmät. Taulukossa 4 on ilmoitettu, missä rajoissa taulukon 3 eri tutkittujen biokomposiittien suhteelliset isku- ja taivutuslujuudet 30 (lujuusarvot jaettuna vastaavan HA:n lujuusarvoilla) vaihtelivat polymeerikomponentista riippuen.

Taulukko 2. Biokomposiittien koostumuksia ja valmistusmenetelmiä. Jokaisesta polymeeristä 35 valmistettiin 4 erityyppistä biokomposiit- tia; Näytteet 1, 5, 9 jne: huokoinen HA + polymeeri, näytteet 2, 6, 10 jne: huokoinen HA + polymeeri + hiilikuitulujite (HL) (40 paino-% kuitua), näytteet 3, 7, 11 jne: 24 8 0 605

tiivis HA + polymeeri, näytteet 4, 8, 12 jne: tiivis HA + polymeeri + HL

Näyte Polymeeri 3) Valmistusmenetelmät 5 n: o (n: o ) 1-4 HDPE 1, 2 5-8 PP 1, 2 9-12 PS 1, 2 10 13-16 SAN 1, 2 17-20 EP 5, 6 21-24 PA 1, 2 25-28 POM 1, 2 29-32 PPO 1, 2 15 33-36 PC 1, 2 37-40 1) PMMA 5, 6 41-44 PTFE 1, 2 45-48 PSi 1, 2 49-52 PU 5, 6 20 53-56 PAr 1, 2 57-60 PEEK 1, 2 61-64 PES 1, 2 65-68 PPS 1, 2 69-72 PSu 1, 2 25 73-76 PET 1, 2 77-80 PGA 1, 2 81-84 L-PLA 1, 2 85-88 DL-PLA 3, 4 89-92 PGA/PLA 1, 2 30 93-96 PGA/TMC 1, 2 97-100 PHBA 3, 4 101-104 PHBA/PHVA 1, 2 105-108 PDS 3, 4 109-112 2) PEA 1, 2 35 113-116 Poly-6-kaprolaktoni 1, 2 117-120 Poly-6-valerolaktoni 1, 2 121-124 Polyeetteriesteri 1, 2 125-128 Kitiini 3, 4 25 8 0 605 1) Luusementti 2) Polymeerin rakennekaava 0 0 0 0

H II II II

-0-CH2-C-NH-(CH2)i2-NH-C-CH2-0-C-(CH2)i2-C- 5 3) Kuitulujittamattoman polymeerin sisältäville näytteille käytettiin ensimmäistä valmistusmenetelmää ja kuitulujitetuille toista valmistusmenetelmää kunkin polymeerin tapauksessa.

10

Taulukko 3. Taulukon 2 biokomposiittien lujuusalueet

Materiaali Suhteelliset Suhteelliset iskulujuudet taivutuslujuudet 15 _

Huokoinen HA + polymeeri 3.5-40 1.1-2

Huokoinen HA + polymeeri 20 kuitulujitettuna 120-240 1.6-6

Tiivis HA + polymeeri 1.1-4.2 1.1-1.6

Tiivis HA + polymeeri 25 kuitulujitettuna 1.8-20 1.1-3.5

Kaikkien tutkittujen kuitulujitettujen biokomposiittien lujuudet olivat selvästi parempia kuin pelkän HA:n 30 tai polymeeripinnoitteisen HA:n lujuudet.

Esimerkki 2.

35 Biokeraameista valmistetuista tiiviistä (T) (ei merkittävästi avointa huokoisuutta) ja huokoisista (H) (avoin huokoisuus 20-70%) levyistä (mitat 30 x 10 x 4 mm) sekä resorboituvista polymeerikomposiiteista valmistettiin kuvan la mukaisia biokomposiitteja 26 8 0 6 0 5 esimerkin 1 menetelmällä (2). Taulukossa 4 on esitetty ko. biokomposiittien komponentit hydroksiapatiitti-keraamikoraponenttien tapauksessa sekä suhteelliset isku- ja taivutuslujuudet biokomposiitissa verrattuna 5 vastaavan pelkän hydroksiapatiitin isku- tai taivutus-lujuuteen. Huokoisista hydroksiapatiiteista valmistettujen biokomposiittien suhteelliset lujuudet on annettu ensin ja tiiviiden vastaavat arvot on annettu suluissa.

10 Vastaavantyyppisiä biokomposiitteja, kuin taulukossa 4, valmistettiin, käyttäen taulukon 4 polymeerejä ja kuitulujitteita, seuraavista huokoisista keraameista (huokoisuus 40 - 70%): 15 - trikalsiumfosfaatti dikalsiumfosfaatti Mg/Ca-fosfaatti fluoriapatiitti alumiinioksidi 20 - kalsiumkarbonaatti

Em. biokomposiittien suhteelliset iskulujuudet (kuvan 12 koejärjestelyllä) vaihtelivat välillä 85 - 220 ja suhteelliset taivutuslujuudet välillä 1.4 - 3.8.

25 Vastaavien komposiittien lujuudet ilman polymeerin kuitulujitusta vaihtelivat välillä 2-12 (suht. iskulujuus) ja 1.0 - 1.6 (suht. taivutuslujuus).

27 80 605 'f 00 O CO VO 00 o

CO CO rH ?P CN rp ip tp CN

0 0 — •n -n tJ* 0 0 r—I rp

CO

G 0

Q) +J CN 00 VO -P CN CO

C 0 ......

•H > Π m N N N (N H

i—I *P

.P cd ro 0) En CL)

P

Ä 0 <0 G ^ +j o cn o in in o m •P cn ro ro vo CO vo CO 0 ^ O 0 •vf

Qi ·η e 0 p

O i—i o o o in o o m O

0 CN rH t* CO O (N 00 > P

O Ai τΗ rH rH i—I (N CN »H MO

H CO -—' Cfl >

CQ H co M

— G <0 in Φ

•M G

g Φ

(D p <ti -H

PS («£ ui < <0 6 C Ή fl m JiP M <0 ·· ·η -p rtj rt! Ph rt! rtj (¾ Λ CD (0

Ui 0 0 O O l CJ> U l l Ai M g ft H Λ ΛΑΡΙΛΟίΡΙΡΙ O CD e

^ -M X

<0 Λ O O*

P -H

P C Λ O 3 0)

0 -H G

•H CO > CD G

(Ö I +J <#P ·Η :<0 ·Ρ

•H ·Η -P O -P > CO

co MC o^+Jccqs XCDCD— ιο O ·Ρ P 3 3 CD 3 he! rt! Sco-Pco 3 g O PH <3 · Ä :«J -P .¾ co pp (¾ PlPnrt! d A! co cd

H rH g rtJftimWWrt! <0 :<0 CU

<0 oo oiiPtcpow 3 +j 3 a: _ G CM P< ft J Q ft ft ft ft P P! ·Μ c

H P -p +J 3 -P

g 3 O G -Η -P

O 3 > Φ P d

CQ <0 d G <D

3 Eh ·Η Ο Φ d

(D w Ο ·Η ft d O

P — A! P 6 Ο a p cn O M O CH g

+J 0 :<0 A! g O

•p I -P CO Λ > ·Η o Ai

•P -H +J -r-i «0 g Ai -H

co gp llllll <0 P c0 ·Ρ M

O COd ® = = * = * = P P <0 g Φ

Οι <0CD -— llllll C-HMcdCD

bug •—i ^ S ? I

ΟΦΟ O M A! M

Ai A! CH > Φ Ο Φ Ή

OOg - cd g -P Ai O

•Η -P Ο κ£ ~ Λ Ο Λ CQ PQ A! ®

G Φ G Λ G

. <15 -—- CD 0

4* G CO G P

•p co -P -P Φ

O O -P O -P P

V X A Ai > -p

Ai O <N Ο ·Ρ O -P ·η

3 φ CN ·*»< VO 00 rH rH rH 3-P3-PS

,ρ 4-> P ΚΕηΚΗΡΙ 3 !ρ o » ^ ^ «· ^ *· ·* cd :cd·· h n in οι h w EH Z G rp |P rPCMCOTfin 28 80 605

Esimerkki 3.

Sijoitettiin kuumennettavaan ruiskupuristusmuottiin (mitat 30 x 10 x 4 mm) biokeraamikappale, jonka mitat 5 olivat 30 x 10 x 3 mm. Ruiskutettiin muotin toisesta kapeasta päästä ruiskutuskanavan kautta muotissa olevaan tyhjään tilaan (30 x 10 x 1 mm) sulaa, neste-kidetilassa olevaa termoplastista nestekidepolymeeria (valmistaja Celanese Inc., kauppanimi Vectra: ruisku-10 puristuslaatu) niin, että se täytti muotin tyhjän tilan orientoituen sekä kiinnittyen biokeraamikappa-leeseen. Jäähdytettiin muotti ja avattiin se, jolloin saatiin mitoiltaan 30 x 10 x 4 mm oleva biokomposiitti-kappale, mikä koostui biokeraami- ja nestekidepolymee-15 rikomponenteista.

Käytettiin näytteenvalmistuksessa seuraavia biokeraa-meja: hydroksiapatiitti (tiivis näyte = T, huokoinen näyte = H), fluoriapatiitti (H), trikalsiumfosfaatti 20 (T, H), dikalsiumfosfaatti (T, H), magnesiumkalsiumfos- faatti (T, H), hydroksiapatiitin ja trikalsiumfosfaatin seos 50:50 (w/w) (H), alumiinioksidi (H), biolasi 45S (T), apatiittipitoinen lasikeraami (MgO-CaO-SiC>2-p2®5“^aF) (H) ja CaC03 (H)). Huokoisuusasteet vaihte-25 livat välillä 20% - 70% eri biokeraameilla.

Biokomposiittien suhteelliset isku- ja taivutuslujuudet olivat esimerkin 1 ja kuvan 12 koejärjestelyillä mitattuna välillä 80 - 180 (iskul.) ja 3 - 8 (taiv.-30 luj.) huokoisten biokeraamikomponenttien tapauksissa ja välillä 6-30 (iskul.) ja 1.4 - 2.4 (taiv.luj.) tiiviiden biokeraamikomponenttien tapauksissa verrattuna vastaavien biokeraamikappaleiden lujuusarvoihin.

35 Esimerkki 4

Huokoisesta kalsiumkarbonaatista (CaC03) (huok.aste n. 70%, kappaleiden mitat 40 x 12 x 12 mm) valmistettiin kuvan 1 mukaiset näytteet esimerkin 1 menetelmillä 29 8 0 6 0 5 3 ja 4 seuraavasti: näyte (1) = puhdas CaC03, näyte (2) = CaC03 pinnoitettu yhdeltä sivultaan 0.5 mm paksulla L-PLA kerroksella, näyte (3) = CaC03 pinnoitettu yhdeltä sivultaan 0.5 mm paksulla PDS-kerroksel-5 la, näyte (4) = CaC03 pinnoitettu yhdeltä sivultaan 1 mm paksulla PDS -kerroksella, joka on lujitettu 0.5 mm paksulla PGA/PLA-kuitukankaalla (kuitupitoisuus 40 til.-%), näyte (5) = kuten näyte (4), mutta kuitukangas ympäröi kaikkia CaCC>3-kappaleen pitkiä pintoja niin, 10 että kappaleen päät ovat paljaat, näyte (6) = kelattiin CaCC>3-kappaleen pinnalle 0.5 mm paksu kerros DL-PLA:lla pinnoitettua L-PLA -kuitua n. 150°C lämpötilassa (kuitukimpun paksuus = 0.1 mm, eri suuntaisesti kelattuja kerroksia 5 päällekkäin biokeraamin pinnal-15 la).

Taulukossa 5 on annettu näytteiden (1) - (6) suhteelliset lujuusarvot verrrattuna pelkän CaCC^n lujuuksiin .

20

Taulukko 5. Näytteiden (1) - (5) suhteelliset lujuudet Näyte n:o Iskulujuus Taivutuslujuus 25 _ 1 11 2 2 1.8 3 2.4 1.4 30 4 190 2.2 5 460 9.5 6 800 35 35 Esimerkki 5

Huokoisesta hydroksiapatiitista (avoin huokoisuus n. 60%) ja L-PLA:sta (polymeerikomponentti PK), joka oli lujitettu erilaisilla biostabiileilla kuiduilla 30 80605 (kuitujen osuus L-PLA:sta 40 paino-%) valmistettiin kuvan Ib mukaisia biokomposiitte ja esimerkin 1 menetelmällä 4. Taulukossa 6 on esitetty käytetyt lujitekuidut sekä biokomposiittien suhteelliset iskulujuudet 5 (huokoisen HA:n iskulujuuteen verrattuna).

Taulukko 6 HA - L-PLA - kuitukomposiittien suhteelliset iskulujuudet 10 Näyte n:o PK:n lujitekuidut Suhteellinen iskulujuus 1 E-lasikuidut 220 15 2 Hiilikuidut 160 3 Aramidikuidut 380 4 Arom. polyesterikuidut 400 20

Esimerkki 6

Huokoisesta hydroksiapatiitista (HA) valmistettiin kuvan 7a mukaisia sylinterimäisiä biokomposiittikap-25 paleita kiertämällä sylinterimäisten HA-kappaleiden (korkeus 3 mm, halkaisija n. 6 mm, huokoisuusaste n. 50%) sylinteripinnalle DL-PLA sulatteella pinnoitettua L-PLA kuitua niin nopeasti, että DL-PLA pinnoitteet muodostivat yhtenäisen L-PLA kuiduilla lujitetun 30 matriisin (pinnoitteen paksuus n. 0.5 mm, lujitekuitu- pitoisuus n. 40 til.-%) HA-sylinterin sylinteripinnalle. Jätettiin sylinterimäisen biokomposiittikap-paleen ylä- ja alapinta vapaaksi. Biokomposiitit sijoitettiin kaniineilla selkänikamien väliin C3-4, 35 C4-5 tai C5-6 tilaan korvaamaan nikaman välilevyä käyttäen normaalia aseptista leikkaustekniikkaa. Levyjen liike estettiin anteriorisesti nikamien väliin kiristetyn liukenevan haavaompeleen avulla. Kaikkiaan 22 implanttia tutkittiin 14 kaniinilla. Implantin 3i 80 605 asemaa ja fuusion edistymistä seurattiin radiografises-ti 3 viikon välein. Vertailusarjana oli 6 kaniinia, joihin implantoitiin 9 huokoista HA-sylinteriä ilman polymeerikomposiittilu jitetta sylinterin ulkopinnalla.

5 Käytettäessä keksinnön mukaisia biokomposiitte ja leikkaukset etenivät ongelmattomasti ja kaikki implan-taatiot paranivat hyvin tai tyydyttävästi ilman radiografisesti havaittavaa biokomposiittisylinterin 10 rikkoutumista tai merkittävää osittaistakaan työntymistä ulos nikamien välistä.

Kontrollisarjassa 2 HA-sylinteriä rikkoutui implan-taatioleikkauksen yhteydessä, useita sylintereitä 15 rikkoutui paranemisen aikana ja työntyi ainakin osittain nikamien välisestä tilasta ympäröivään pehmytkudokseen. Siten todettiin kiistatta keksinnön mukaisen biokomposiitin yllättävät edut pelkkään HA-sylinteriin verrattuna nikamien jäykistysleikkauksessa.

20

Esimerkki 7

Huokoisista (huokoisuus n. 50%) hydroksiapatiitti (HA)-putkista (pituus 30 mm, ulkohalkaisija 2.6 mm, 25 sisähalkaisija 1.6 mm) valmistettiin kuvan 7b mukaisia sylinterimäisiä, kerroksellisia biokomposiitte ja täyttämällä putken sisus polymeerikomponentilla seuraavilla menetelmillä: 30 (1) Valettiin putken (KERROS 2) sisälle polymeerisu- latetta (KERROS 1) ja jäähdytettiin biokomposiit-ti.

(2) Kastettiin itselujittunut resorboituva polymeeri-komposiitti tai biostabiileilla kuiduilla lujitet-35 tu polymeerikomposiittisauva (paksuus 1.5 mm, pituus 30 mm) resorboituvan polymeerin vahvaan liuokseen (n. 10% w/v liuos) ja työnnettiin sauva nopeasti HA-putkeen sekä kuivattiin biokom-posiitti.

32 80605 (3) Pinnoitettiin tämän esimerkin menetelmällä (2) valmistettu biokomposiittisauva resorboituvalla polymeerillä (KERROS 3) kastamalla se resor- 5 hoituvan polymeerin vahvaan liuokseen (> 5% w/v liuos) ja kuivaamalla putki. Toistettiin toimenpide, kunnes resorboituvan pintakalvon paksuus oli 0.1 mm.

(4) Tehtiin samanlaisia biokomposiitteja kuin edelli- 10 sellä menetelmällä pinnoittamalla biokomposiitti sauva resorboituvan polymeerin liuokseen (5% w/v-liuos) ja hienoksi jauhetun ruokasuolan (hiukkaskoko keskimäärin 100 μιη) seoksella, jossa ruokasuolan pitoisuus oli 40 paino-% 15 polymeerin kuivapainosta. Tehtiin 0.15 mm paksu polymeeri-ruokasuolakerros. Haihdutettiin liuotin. Liuotettiin ruokasuola tislattuun veteen ja kuivattiin biokomposiitti, joka muodostui avointa huokoisuutta sisältävästä resorboituvan polymeerin 20 muodostamasta pintakerroksesta, huokoisesta HA- putkesta (keskikerroksesta) sekä itselujittuneesta ytimestä HA-putken sisällä.

Taulukossa 7 on esitetty valmistettujen biokomposiit-25 tien suhteelliset isku- ja taivutuslujuudet verrattuna HA-putken vastaaviin arvoihin.

33 80 605 to 3 3 •n 3

r—I

+j to vo o tn m

CD 3 r-l rH VO VO VO

Ό -P 3 3 3 > 1—1 ·Η 3 (0 H E-l

P

Φ to to •H 3 rH 3 o o in i—I -rt tn oo n σν <D 3 i—I CO rH CN f—i

CD i—I

•P 3 Λ M 3 to

CO M

P

CD

Ό g " 3

•n CO ft I

3 0 I =

<—I 05 I I I η5 I

05 p ω (D «

to •H

1—(

I—I

CD cn 0)

P CO

Λ o i i i i 3 05 < s s = -

to 05 05 I I II

w 3 «

CD

H

P

P

•H r-t · H T-t to cn 3

O O i—I | I

Gi 05 I M Q) m : :

g 05 ft M ft I I

O W Q -P I

X « 05 H i-5 O •H Λ :td

3 S

CD Ή

P CD

10 -P

•H CD

:<0 3 g Q) •H g I iH CN cn

M

CD g

•P i—I

C5 (0 •H !>

r—I

CO

r-

O

O

X 3

X

3 CD tH CN ro T* tn

Ή +J

3 >, to :fl

Eh Z

34 8 0 6 0 5

Esimerkki 8

Valmistettiin esimerkin 7 mukaisia biokomposiittisau-voja (näytteet 1-5). Tehtiin lisäksi ruiskupuristamalla 5 L-PLA + 30 paino-% HA-jauhetta (hiukkaskoko n. 10 μιη - 200 μιη) sisältäviä sylinterimäisiä sauvoja (pituus 30 mm, ulkohalkaisi ja 2.6 mm, näyte n:o 6). Em. näytteet sekä pelkkiä HA-putkia sijoitettiin kaniinien alaleukaan mylohyoid-lihaksen alle osteotomioitujen 10 alaleuan sisäreunojen välille pehmeän kudoksen läpi. Pelkät huokoiset HA-putket rikkoutuivat helposti leikkauksen yhteydessä ja osa rikkoutui myös leikkauksen jälkeisen seurannan alkuvaiheessa (1 viikon kuluessa leikkauksesta). Kaikki biokomposiittinäytteet 15 sekä näyte n:o 5 säilyivät rikkoutumattomina leikkauksen ja seurannan ajan (6 kk).

Uudisluun kasvu HA-putken ja biokomposiittien pinnalle ja sisään tapahtui alaleuan sisäreunojen osteotomioi-20 tujen kohtien ja sauvojen kontaktikohdista. Uudisluun kasvunopeudet sauvojen pinnalle noudattivat seuraavaa järjestystä: nopea_hidas 25 näyte 1 = näyte 2 = näyte 3 > näyte 5 > näyte 6 > näyte 4

Esimerkki 9

Seuraavista biokeraameista valmistettiin huokoisia (H) 30 (avoin huokoisuus 40 - 60 %) ohuita ja tiiviitä (T) levymäisiä kappaleita (mitat (20 x 5 x 1 mm): hydroksi-apatiitti, trikalsiumfosfaatti, dikalsiumfosfaatti, alumiinioksidi, biolasi (Bioglass 45S) ja kalsiumkar-bonaatti. Levyt pinnoitettiin L-PLA:11a, joka sisälsi 35 40 paino-% lasikuituja (E-lasi) lujitteena (esimerkin 1 menetelmä 4). Biokomposiittilevyjen iskulujuudet olivat huokoisten (H) ja tiiviiden (T) biokeraamikom-ponenttimateriaalien tapauksessa 200 - 600 (H) ja 95 - 200 (T) kertaiset pelkkään vastaavaa biokeraamiin 35 80 605 verrattuna ja taivutuslujuudet 15 - 40 (H) ja 1.2 - 4 (T) kertaiset vastaavaan pelkkään biokeraamiin verrattuna .

5 Esimerkki 10

Huokoisten hydroksiapatiitti(HA)-putkien (avoin huokoisuus n. 50%, putken ulkohalkaisija 11 mm, sisähalkaisija 9 mm ja pituus 60 mm) pinnalle kelattiin 10 DL-PLA: 11a pinnoitettua L-PLA-kuitukimppua (kuitukimpun paksuus 0.1 mm, DL-PLA/L-PLA suhde 50:50) eri suuntaisiksi kerroksiksi (kuvan 8c periaatteella) n. 150°C lämpötilassa 2 mm paksuksi kerrokseksi. Kuumapuristet-tiin pinnoite sileäksi sylinterimäisessä muotissa.

15

Valmistettiin vastaavanlainen 2 mm DL-PLA-kerroksella pinnoitettu HA-putki valamalla HA-putken päälle juoksevassa tilassa olevaa DL-PLA:ta muotissa. Määritettiin isku- ja taivutuslujuudet 1) HA-putkelle, 2) 20 DL-PLA-pinnoitetulle HA-putkelle ja 3) DL-PLA/L-PLA (kuituluj.) pinnoitetulle (kelatulle) HA-putkelle. Taulukossa 8 on annettu suhteelliset lujuusarvot.

Taulukko 8. HA-PLA komposiittien suhteelliset lujuudet 25 Näyte Materiaali Iskulujuus Taivutusko lujuus 30 1 HA-putki 1 1 2 DL-PLA pinnoitettu HA-putki 40 8 3 DL-PLA/L-PLA (kuitulujitus) pinnoitettu HA-putki 760 75 35

Claims (11)

36 8 0 6 0 5

1. Luukirurgiseen leikkaushoitoon tarkoitettu biokomposiittimateriaali, joka käsittää: 5 ainakin yhden biokeraamikappaleen (1) (biokeraami-komponentin) ja ainakin yhdestä polymeeristä tai vastaavasta valmistetun ainakin yhden materiaalikomponentin 10 (2), joka käsittää lujite-elementtejä ja jolla on ainakin yksi yhteinen rajapinta biokeraamikappaleen kanssa, tunnettu siitä, että 15 materiaalikomponentin (2) lujite-elementit on valmistettu olennaisesti resorboituvasta materiaalista kuten polymeeristä, sekapolymeerista, polymeeriseoksesta ja/tai keraamisesta materiaa-20 lista, että materiaalikomponentti (2) sisältää olennaisesti resorboituvasta polymeeristä, sekapolymeerista tai polymeeriseoksesta valmistettua sideainetta ja että 25. materiaalikomponentti (2) sisältää ainakin kudosolosuhteissa avointa huokoisuutta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen biokomposiitti- materiaali, tunnettu siitä, että biokeraamikom- 30 ponentti (1) on ainakin osittain avoimesti huokoinen ja että materiaalikomponentti (2) on järjestetty biokeraamikomponentin yhteyteen siten, että ainakin osa avoimesta huokoisuudesta on vapaa materiaalikom-ponentista (2). 35 37 80605

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen biokomposiit-timateriaali, tunnettu siitä, että materiaalikom-ponentin (2) lujite-elementit ovat kuituja tai kalvo-kuituja tai niistä konstruoituja rakenteita, jotka 5 lujite-elementit on valmistettu ainakin yhdestä seuraavista resorboituvista polymeereistä: polyglyko-lidit (PGA), polylaktidit (PLA), glykolidi/laktidi sekapolymeerit (PGA/PLA), glykolidi/trimetyleenikar-bonaatti sekapolymeerit (PGA/TMC), poly-£-hydroksi-10 voihappo (PHBA), poly-P-hydroksipropionihappo (PHPA), poly-P-hydroksivaleriaanahappo (PHVA), PHBA/PHVA sekapolymeerit, poly-p-dioksanoni (PDS), poly-1,4-dioksanoni-2,5-dionit, polyesteriamidit (PEA), poly-G-kaprolaktoni, poly-6-valerolaktoni, polykarbonaatit, 15 oksaalihapon polyesterit, glykoliesterit, dihydropyraa- nipolymeerit, polyeetteriesterit, syanoakrylaatit tai kitiinipolymeerit.

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1-3 mukainen biokom- 20 posiittimateriaali, tunnettu siitä, että materiaa- likomponentin (2) sideaineena on käytetty ainakin yhtä seuraavista resorboituvista polymeereistä: polyglyko-lidit (PGA), polylaktidit (PLA), glykolidi/laktidi sekapolymeerit (PGA/PLA), glykolidi/trimetyleenikar-25 bonaatti sekapolymeerit (PGA/TMC), poly-/3-hydroksi- voihappo (PHBA), poly-P-hydroksipropionihappo (PHPA), poly-3-hydroksivaleriaanahappo (PHVA), PHBA/PHVA sekapolymeerit, poly-p-dioksanoni (PDS), poly-1,4-dioksanoni-2,5-dionit, polyesteriamidit (PEA), poly-30 G-kaprolaktoni, poly-6-valerolaktoni, polykarbonaatit, oksaalihapon polyesterit, glykoliesterit, dihydropyraa-nipolymeerit, polyeetteriesterit, syanoakrylaatit tai kitiinipolymeerit.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen biokom- posiittimateriaali, tunnettu siitä, että biokeraa- mikomponentti (1) on konstruoitu ainakin yhdestä seuraavista biokeraameista: kalsiumfosfaatit, kuten trikalsiumfosfaatit, dikalsiumfosfaatit, apatiitit 38 80605 (kuten hydroksiapatiitit tai fluoriapatiitit) sekä magnesiumkalsiumfosfaatit; hydroksiapatiitin ja trikalsiumfosfaatin seokset; alumiinioksidikeraamit; biolasit, apatiittipitoiset lasikeraamit (kuten MgO-5 Ca0-Si02-P2-05~CaF) tai kalsiumkarbonaatti.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen biokom- posiittimateriaali, tunnettu siitä, että biokom- posiitin biokeraamikomponentti (1) on muodoltaan 10 levy, sauva, särmiö (kuten kuutio tms.), sylinteri, putki tai kouru tai se on muotoiltu vastaamaan anatomisesti jotain ihmisen luuston luuta tai sen osaa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen biokomposiitti- 15 materiaali erityisesti luunmurtumien, osteotomioiden ja artrodesin fiksaatioon tarkoitettu sauva tai ydinnaula, tunnettu siitä, että se muodostuu putkimaisesta tai sauvamaisesta keraamikomponentista (1) , jonka pinnalle on kelattu resorboituvan polymee- 20 risen sideaineen ja resorboituvan kuitumaisten lujite- elementtien muodostama materiaalikomponentti (2).

8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen biokomposiitti-materiaali luunmurtumien, osteotomioiden ja artrodesin 25 fiksoimiseen sekä luukudoksen rekonstruktioon, tunnettu siitä, että se muodostuu levymäisestä biokeraami-komponentista (1), jonka ylä- ja/tai alapinnalle ja/tai sivupinnoille on kiinnitetty resorboituvan polymeerisen sideaineen ja resorboituvan kuitumaisten 30 lujite-elementtien muodostama materiaalikomponentti (2) .

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen biokomposiitti- materiaali, tunnettu siitä, että materiaali on 35 järjestetty kerrokselliseksi kappaleeksi, jossa biokeraamikomponentit (1) ja materiaalikomponentit (2) vuorottelevat. 39 80605

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen biokomposiitti-materiaali, tunnettu siitä, että biokeraamikom- ponentti (1) on uritettu (kuva 3).

11. Menetelmä patenttivaatimusten 1-10 mukaisen biokomposiittimateriaalin valmistamiseksi, jolloin mainittu materiaali käsittää biokeraamikappaleen (1) ja ainakin yhdestä polymeeristä tai vastaavasta valmistetun ainakin yhden materiaalikomponentin (2), 10 tunnettu siitä, että biokeraamikomponentti (1) materiaalikomponentin (2) aikaansaamiseksi pinnoitetaan ainakin osittain käyttäen pinnoitteena jatkuvaa, resorboituvasta materiaalista kuten polymeeristä, sekapolymeerista, polymeeriseoksesta ja/tai keraamises-15 ta materiaalista valmistettua lujitekuitua, lujitekui-tukimppua tai katkokuiduista konstruoitua lankaa materiaalikomponentin (2) lujite-elementtien aikaansaamiseksi, että mainittu lanka päällystetään tai kostutetaan biokeraamikomponentin (1) pinnalla olen-20 naisesti resorboituvalla polymeerillä, sekapolymeerilla tai polymeeriseoksella materiaalikomponentin (2) sideaineen aikaansaamiseksi ja että lujitekuitu, -kimppu tai lanka tuodaan biokeraamikomponentin (1) pinnalle kelausmenetelmää hyväksikäyttäen siten, että 25 biokeraamikomponenttia (1) ja/tai lu jitekuitua syöttävä ohjain pyörii ainakin yhden akselin ympäri ja/tai liikkuu ainakin yhden akselin suunnassa. 40 80605