HUT61899A - Bioactive glass composition for bone-supplying, fibres, fibre-bunch and granules produced from the same and method for producing such fibres - Google Patents

Bioactive glass composition for bone-supplying, fibres, fibre-bunch and granules produced from the same and method for producing such fibres Download PDF

Info

Publication number
HUT61899A
HUT61899A HU9202578A HU257892A HUT61899A HU T61899 A HUT61899 A HU T61899A HU 9202578 A HU9202578 A HU 9202578A HU 257892 A HU257892 A HU 257892A HU T61899 A HUT61899 A HU T61899A
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
weight
fibers
oxide
bone
composition
Prior art date
Application number
HU9202578A
Other languages
English (en)
Inventor
Finzi Zalman Emilio Vita
Bruno Locardi
Carlo Gabbi
Leali Paolo Tranquilli
Original Assignee
S E I P I Societa Esportazione
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by S E I P I Societa Esportazione filed Critical S E I P I Societa Esportazione
Publication of HUT61899A publication Critical patent/HUT61899A/hu

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/12Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28Materials for coating prostheses
    • A61L27/30Inorganic materials
    • A61L27/32Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/097Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL 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
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/0007Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28Bones
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179Ceramics or ceramic-like structures
    • A61F2310/00293Ceramics or ceramic-like structures containing a phosphorus-containing compound, e.g. apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00389The prosthesis being coated or covered with a particular material
    • A61F2310/00592Coating or prosthesis-covering structure made of ceramics or of ceramic-like compounds
    • A61F2310/00796Coating or prosthesis-covering structure made of a phosphorus-containing compound, e.g. hydroxy(l)apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

A találmány tárgya bioaktív üveges kompozíció csontpótlásra, amely 40-55 tömeg! szilícium-dioxidot, 4-8 tömeg! foszfor(V)-oxidot, 20-40 tömeg! kalcium-oxidot (magnézium-oxidot) és legfeljebb 30 tömeg! nátrium-oxidot és/vagy kálium-oxidot tartalmaz. A találmány vonatkozik a fenti kompozícióból előállított szálakra, szálkötegekre, szövedékekre és szemcsékre, valamint ilyen szálak előállítására szolgáló eljárásra is.
Az ilyen típusú üvegeket a 70-es évek óta kutatják [Hench, L. L.: Advanced ceramic materials, 1, 4, (1986), 306-310, 324].
Ilyen típusú üvegek példáit ismertetik a 2 243 915 számú francia közrebocsátási irat, a 4 159 358, 4 171 544 és 4 234 972 számú USA-beli szabadalmi leírások, a 2 080 281 nagy-britanniai szabadalmi leírás, a 3 248 649 számú NSzK-beli közrebocsátási irat, valamint a 0 145 210 és 0 154 513 számú európai közrebocsátási iratok.
A biológiai összeférhetőségen kívül ezek az ismert üvegek az alább ismertetett kölcsönhatási mechanizmus útján biológiailag le is bomlanak.
Ha a kérdéses típusú üveg emberi vagy állati testben lévő testfolyadékkal érintkezik, olyan gélt képez, amelynek ionösszetétele hasonló a csont újraképződésének természetes folyamatában megfigyelt csontképződési front ionösszetételéhez. Az így képződött gélt ezért a csontképző sejtek csontmátrix leválasztására alkalmas szubsztrátumként ismerik fel. A kollagén szálak, a mátrix glüko-poliszacharidjai és a gél közötti kölcsönhatást hidroxil-apatit kristályok kiválása jellemzi, ami stabil kötés kialakulását teszi lehetővé az üveg és az újonnan képződő csontmátrix között.
Számos esetben kívánatos, hogy az üveg csontpótlás bomoljon le, majd teljesen tűnjön el, amint a csont fokozatosan regenerálódik és/vagy újraképződik, ezáltal az utóbbinak helyet hagyva.
Az elvégzett vizsgálatok azt mutatták, hogy a fentiekben jellemzett, ismert bioaktív üvegek esetén ez a folyamat nem játszódik le teljesen. Ezek az üvegek nem húzhatók szálakká oly módon, hogy a megolvasztott üveg fürdőjéből egy szerszámon keresztül szálat húzunk, azaz ha erre kísérletet teszünk, a szerszámból kilépő üveg kerámia szerkezetűvé válik és ezáltal törékeny termék keletkezik, amelynek tulajdonságai nagy mértékben eltérnek a biológiailag lebontható üvegszálak vagy rostok elvárt tulajdonságaitól.
Az ismert üvegek csontpótlásra történő alkalmazásának egyedüli útja ezért azok porrá őrlésén keresztül vezetett. A legtöbb alkalmazási módban a csonttörés helyét ezzel a porral töltötték ki, miután azt kötőanyaggal pasztává formálták. A por szemcséi azonban messzemenően nem azonos méretűek, szabálytalan alakjuk kiterjedése néhány Mm-től több száz μιη-ig terjed. A szemcsék egyenetlen mérete miatt a legkisebb szemcsék a csont újraképződési folyamatában teljesen abszorbeálódnak, míg a legnagyobb szemcsék nem abszorbeálódnak vagy bomlanak le, és az újra képződött csontban nemkívánatos üveges zárványokat okozva folytonossági hiányokat képeznek. A különböző méretű szemcsék véletlen elrendeződése a csont rostjait hasonlóképpen véletlen el rendezésű növekedésre készteti, jóllehet a csont mechanikai szilárdságának szempontjából az kívánatos, hogy a rostok szabályos elrendeződésben képződjenek újra.
Bizonyos alkalmazások esetén por csontpótlásban történő használata akár veszélyes is lehet, minthogy egyrészt a vér olyan keveréket alkothat a porral, amely gátolja a csont növekedését, másrészt a por szemcséi beléphetnek a véráramba, és trombózist okozhatnak.
A találmány feladata ezért elsősorban olyan üveg biztosítása, amely a fenti hátrányok nélkül alkalmazható csontpótlások előállítására.
Ez a nehézség a találmány értelmében megoldható üveges kompozíció útján.
Kísérletileg megállapítottuk, hogy kálium-oxid és alumínium-oxid együttesen meggátolják üveges kompozíció kerámiává alakulását azáltal, hogy azt a szállá húzás folyamán amorf állapotban tartják. Az amorf állapot a szál élettartama során megőrződik.
A találmány lényege bioaktív üveges kompozíció csontpótlásra, amely 40-55 tömeg% szilícium-dioxidot, 4-8 tömeg% foszfor(V)-oxidot, 20-40 tömeg% kalcium-oxidot (magnézium-oxidot), és legfeljebb 30 tömeg% nátrium-oxidot és/vagy kálium-oxidot, valamint stabilizáló oxidokként összesen 2-9 tömeg% kálium-oxidot és alumínium-oxidot tartalmaz, ahol az alumínium-oxid-tartalom 0,5-2,5 tömeg%, és a kompozíció olvadékfürdőjéből szálak vagy rostok húzhatók.
A találmány tárgykörébe tartoznak a fenti üveges kompozíció húzásával kapott szálak vagy rostok, a szálakból előállított szálkötegek, szövedékek és szemcsék, valamint ilyen szálak előállítására szolgáló eljárás is.
Kálium-oxid jelenléte bioaktív üveges kompozícióban előnyös a bioaktív jelleg szempontjából. Nátrium-oxid kálium-oxiddal történő helyettesítése további előny olyan betegeknek szánt csontpótlásokban, akik magas vérnyomásban szenvednek vagy hajlamosak erre.
A kálium-oxid mennyiségének növelése azonban az üveges kompozíció vízoldhatóságát növeli. Ez azt jelenti, hogy túl nagy mennyiségű kálium-oxidot tartalmazó üveges kompozíció a kálium-oxid légköri nedvességgel való kölcsönhatásában lejátszódó hidrolízise következtében szokásos környezeti viszonyok között tárolva meglágyul vagy akár géllé alakul. Ezért túl nagy kálium-oxid-tartalmú üveges kompozíciókból készült szálakat csak teljesen száraz atmoszférán lehetne tárolni és kezelni, így szőni, ez azonban gyakorlati szempontból nagyon kedvezőtlen lenne.
A kálium-oxid nemkívánatos hatása eredményesen mérsékelhető azáltal, ha alumínium-oxidot adagolunk az üveges kompozícióhoz. A növekvő alumínium-oxid-tartalomnak azonban az a hátránya, hogy csökkenti a kompozíció reaktivitását, azaz annak csontszövettel szemben mutatott affinitását.
Megállapítottuk, hogy kálium-oxidot és alumínium-oxidot az igényelt tartományban tartalmazó üveges kompozíció jónak bizonyul mind a húzott szálak kerámiaképződésének meggátlására, mind a csontszövettel szemben mutatott affinitás teljes megőrzése szempontjából.
A 2 243 915 számú francia közrebocsátási irat, a
080 281 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás, a
248 649 számú NSzK-beli közrebocsátási irat és a
145 210 számú európai közrebocsátási irat bioaktív üveges kompozíciókat írnak le, amelyek kálium-oxidot közelebbről meg nem határozott, 0 és 20 % közötti (a 2 243 915 számú francia közrebocsátási irat szerint 0,4 és 20. % közötti) mennyiségben tartalmaznak. Ezek a dokumentumok nem tartalmaznak kitanítást a kálium-oxid kerámiaképződést gátló alkalmazására vonatkozóan. A 2 080 281 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás és a 4 708 652 számú USA-beli szabadalmi leírás bioaktív üveges kompozíciókat ismertet, amelyek alumínium-oxidot, cirkónium-oxidot és nióbium(V)-oxidot együttesen közelebbről meg nem határozott, 0 és 8 % közötti mennyiségben tartalmaznak. Az alumínium-oxid mennyisége nincs meghatározva. Ezekben a dokumentumokban az alumínium-oxidot, a cirkónium-oxidot és a nióbium(V)-oxidot egyrészt úgy ismertetik, mint a bioaktivitás értelmében vett reakcióképesség-szabályzókat. Másrészt az alumínium-oxid, a cirkónium-oxid és a nióbium(V)-oxid a bioaktivitás szempontjából gátló hatású anyagokként ismertek. A 2 080 281 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban és a 4 708 652 számú USA-beli szabadalmi leírásban ismertetett, és közelebbről meg nem határozott mennyiségű alumínium-oxidot tartalmazó kompozíciók továbbá elsősorban kerámia típusúak. Más szóval ezek a dokumentumok nem adnak kitanítást az alumínium-oxid kerámiaképződést gátló anyagként történő alkalmazására.
A találmány értelmében akár 10-50 gm nagyságrendben lévő átmérőjű szálakat vagy rostokat is előállíthatunk. Ilyen szálakból vagy rostokból előállíthatunk további termékeket, így szálkötegeket, szövedékeket, különösen gézt és hálót, nemezt és szövetet, valamint a szálak aprításával szemcséket, illetve a szálak őrlése útján port.
A találmány szerinti üveges kompozícióból készített szálakat vagy szálkötegeket alkalmazhatjuk csontpótlásra, ennek során a csonttörés helyén úgy helyezzük el, hogy a szálak orientációja megegyezzen a csontrostok növekedési irányával, ezáltal az újra képződött csont mechanikai szilárdságának javítására azokat szabályos növekedésre késztetjük.
A szálak vagy rostok kis átmérője biztosítja azt, hogy teljesen lebomlanak, azaz a fokozatosan újra képződő csontszövet azokat teljesen helyettesíti.
A találmány szerinti szálakból készített szövedékek, különösen a hálók és gézek, valamint nemezek és szövetek a lebomlás tekintetében ugyanúgy viselkednek, mint a szálkötegek, azonban lehetővé teszik a csont növekedésének tervezését különböző előnyös irányokban. így háló vagy géz a csontszövetet arra késztetheti, hogy az eredeti csontszövetéhez hasonló hálószerkezetet alkosson.
Hálót és gézt alkalmazhatunk kötszer formájában a törött csont kötözésére.
A találmány szerinti üveges kompozícióból készített szálakat kis darabokra vagy hengerek formájára apríthatjuk, amelyeknek hossza ugyanabban a nagyságrendben van, mint átmérőjük. így előállíthatunk olyan hengereket, amelyeknek átmérője és hossza 20 μη nagyságrendű.
Az így kapott szemcsés terméket - esetleg kötőanyaggal pasztává alakítva - a technika állásából ismert őrölt üvegek alkalmazásához hasonló módon alkalmazhatjuk csontpótlásra azzal az eltéréssel, hogy a csonttörés helyét egyenletes méretű szemcsékkel töltjük ki, biztosítva a csontpótlás lebomlását és bizonyos időtartam után csontszövettel történő teljes helyettesítését. Az alkalmazás ezen típusa természetesen csak akkor helyénvaló, ha nem áll fenn a véralvadás veszélye és/vagy a szemcséknek a véráramba való bejutási veszélye.
A találmány szerinti kompozícióból készített szemcsés anyagot előnyösen állandó, így titánból készült csontpótlás legalább részleges bevonására alkalmazhatjuk többek között plazmaszórásos eljárással annak érdekében, hogy javítsuk kötődését a környező csonthoz a bevonat csontszövettel történő fokozódó és végül teljes helyettesítése útján. Az üvegszemcsék egyenletes méretei folytán egyenletes és homogén bevonatokat állítunk elő az ilyen típusú alkalmazás során. Az ismert biológiailag összeférhető üvegporokkal ez lehetetlen volt részben a részecskék méretének egyenetlensége folytán, másrészt amiatt, hogy ezek az ismert üvegek a plazmaszórásos eljárásban alkalmazott magas hőmérsékleten kerámia-szerkezetűvé váltak.
Üvegszálak és -rostok, valamint ezekből a szálakból készített szövedékek ismertek a 2 548 658 számú francia közrebocsátásl iratból. Ezek a termékek fő alkotóként kai» · 9
- 9 cium-foszfátot tartalmaznak, a kalcium-oxid és foszfor(V)-oxid együttes tartalma legalább 80 tömeg%, adott esetben szervetlen oxido(ka)t, így timföldet, szilikagélt, nátrium-oxidot, vas-oxidot, magnézium-oxidot, kaolint vagy azok keverékét tartalmazzák.
Bár a fenti termékek biológiai szempontból teljesen összeférhetők, és a csontképző sejtek azokat hidroxil-apatitnak ismerik fel, ezek az üvegszálak biológiailag nem bomlanak le, így az ezen szálakból készített szövedékek az újra képződött csontszövetben állandóan beágyazódva maradnak.
A találmány szerinti üveges kompozíciók két előnyös változata a következő.
I, kompozíció
Ezt a kompozíciót az jellemzi, hogy a következő, tömeg%-ban megadott alkotórészeket tartalmazza:
SiO2 50 %; P205 6 %; CaO 16 %; Na20 20 %; K2O 5 %; MgO 1 %; A12O3 2 %.
II. kompozíció
Ezt a kompozíciót az jellemzi, hogy a következő, tömeg%-ban megadott alkotórészeket tartalmazza:
sio2 50 %; P2o5 6 %; CaO 16 %; Na20 15 %; K2O 5 %; MgO 1 %; A12O3 2 %, B2O3 5 %.
<
- 10 A koncentrációértékek pontossága az egyes alkotórészekre vonatkoztatva ± 7 %.
Biológiai szempontból a két kompozíció viselkedése azonos.
A kompozíciókat úgy alakítjuk szálakká, hogy aljában beépített szerszámot tartalmazó tégelyben megolvasztjuk, és az olvasztott kompozíciót áthúzzuk a szerszámon. A fürdő és a szálak szennyeződésének elkerülésére előnyösen tiszta titánból készült tégelyt alkalmazunk.
Az I. kompozíció nagyon könnyen szálakká húzható a 900 °C és 1050 °C közötti, meglehetősen szűk hőmérséklettartományban, amelyben az üveg olvadéka nagyon folyékony. Az egyedüli nehézség ezért az, hogy az olvadékfürdő hőmérsékletét nagyon pontosan kell szabályozni.
A II. kompozícióban a bór-oxid jelenléte 800 °C és 1050 °C közé tágítja ki azt a hőmérséklettartományt, amelyben a kompozíciót szálakká húzhatjuk anélkül, hogy kerámiaképződés következne be. Ebben a hőmérséklettartományban azonban az üvegolvadék még folyékonyabb, mint az I. kompozíció, ezért a húzási sebességet nagyon pontosan kell szabályozni.
Bizonyos biológiai folyamatok katalizálására végül a kompozíciókhoz legalább nyomnyi mennyiségű kalcium-fluoridot és/vagy kalcium-fluoro-foszfátot adagolhatunk kis mennyiségekben. Ezek a fluoridokat tartalmazó kompozíciók különösen alkalmasak szájsebészeti csontpótlások előállítására.
Patkányokon és nyulakon in vivő vizsgálatokat végez tünk, ehhez az I. és II. kompozíciókat alkalmaztuk mind szál, mind por alakjában. A vizsgálatokat olyan körülmények között végeztük, amelyek szálak és por behelyezésére szolgálnak az állatok combcsontjában lévő csontvelő-üregbe.
naptól 7 hónapig terjedő vizsgálati időszakban a leölt állatokból eltávolítottuk a tekintett csontokat, és előkészítettük optikai mikroszkóp, pásztázó elektronmikroszkóp vagy röntgensugaras mikroelemzés útján végzett vizsgálathoz.
napos vizsgálati időtartam után a kapott minták optikai mikroszkópos vizsgálata azt mutatta, hogy a szálak és a szemcsék felületéhez színezhető citoplazmájú sejtek tapadnak, amelyek megkezdték csontmátrix termelését. Ez többek között azt erősítette meg, hogy kilökődéssel nem kell számolni.
Az ezt követően 20 és 30 nap vizsgálati időtartam után végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy mind a szálakat, mind a szemcséket teljesen csontmátrix veszi körül anélkül, hogy az üveges kompozíció és a biológiai szubsztrát között kapcsoló membrán vagy kapszula helyezkedne el. Néhány, megjelenésében primer csontsejthez hasonló sejt beépülni látszott az üveges kompozíció közelében lévő mátrixba. Ez megerősítette azt, hogy nincs olyan gát az üveges kompozíció és a biológiai szubsztrát között, amely elválasztaná a csont növekedését.
napos vizsgálati időtartamnál a kortikális csonttörés helye teljesen megtelt újonnan képződött csonttal. Az üveges kompozíció csontmátrixba beépült szálai megtartották egyedi jellegüket, és a szálak tengelyére merőlegesen vett szövettani metszetekben körkörösen, a szálak tengelyével párhuzamosan vett szövettani metszetekben pedig derékszögű idomoknak látszottak.
Ugyancsak 30 nap vizsgálati időtartam után az üveges kompozíció szemcséi szabálytalan profilú aggregációkat alkottak, amelyek azonban kapcsoló membránok közbeiktatása nélkül épültek be a csontmátrixba.
Az egymást követő (2 hónaptól 7 hónapig terjedő) vizsgálati időpontokban megvizsgált combcsont-metszetek nem mutattak változást az üveges kompozíció szempontjából mindaddig, amíg azok a csontmátrixba beépülve maradtak. A csont újraképződésének eredményeként a 4, 5, 6 és 7 hónap után végzett vizsgálatok reszorpciós térközöket mutattak, amelyek a csontpótló anyagot körülvevő csont irányában kiterjedtek, és láthatóvá tették annak felületét. Ezek a térközök hasonló számban olyan tartományokat hoztak létre, amelyek - amint az kívánatos - alkalmasak véredények képződésére. Az azonos időpontokban elvégzett megfigyelések azt mutatták, hogy a csontmátrixból kijutott szemcse-aggregátumok és szálak szabálytalanok és töredezettek, és azok többmagvú óriássejtekben fokozatosan felszívódtak, azaz fokozatosan eltűntek a mátrixból.
A csontképző sejtekkel érintkezésbe nem jutott üveges anyag, így a csonthártyán keresztül migrációval kijutott anyag láthatóan gyulladásos váladékkal volt körülvéve, amely neutrofil polimorf kezdeményekből és sokmagvú óriássejtekből áll. A gyulladásos váladék jelenléte bizonyította « · /
I • « * · * • 9« 9 94 • · · · · · azt, hogy a vérkeringés kedvező módon intenzívebbé vált.
A találmány szerinti üveges kompozíciók felületi sajátosságainak igazolásán kívül az elvégzett kísérletek igazolták annak csontkapcsolási tulajdonságait, ezt szövettanilag az a tény igazolja, hogy az anyag közbülső kapcsolószövet nélkül épült be a csontmátrixba, feltéve, hogy megfelelő számú csontképző aktivitású sejt volt jelen a csontképző anyag adott helyén. Ezt a tulajdonságot a kortikális csonttörés helyén elhelyezett szálak és részecskék egyaránt mutatták. Ha a szálakat vér öntötte el, azok háromdimenziós hálózatot vagy nemezt képeztek, amely a szálak között üres tereket definiált, így azok megnövekedett felületet nyújtottak a csontképző sejtek csatlakozásához. A találmány szerinti üveges kompozícióból készült szemcsék azonban kompakt aggregációkat alkottak vérrel érintkezve, és csak a külső felület állt rendelkezésre a kötődéshez. így bár a kompozíció két alakjának, azaz a szálaknak és a szemcséknek a felületi kémiai jellegzetessége azonos, biológiai reakciójuk fizikai tulajdonságaiknak, így alakjuknak és méretüknek megfelelően változhat. A kísérletekben a szálak általában jóval könnyebben kezelhetők voltak, mint a szemcsék, és egyenletesebben voltak eloszlathatók a csonttörés helyén.
Az elvégzett kísérletekben azt figyeltük meg, hogy ha a találmány szerinti üveges kompozíciókból készített szálak vagy szemcse-aggregátumok már beépültek a csontmátrixba, a 7 hónapig terjedő megfigyelések során tovább nem változtak, és nem okoztak sejtreakciót. Ezt annak a ténynek ··· · « *· · * * · ·« • · · · * · · • ·· · ·« ··· ····*··· «
- 14 tulajdoníthatjuk, hogy a beépült anyag már nem érintkezett többé a testfolyadékkal, vagy hogy a csontban érvényesülő intersticiós áramlás nem volt elegendő jelentős leépülési folyamat kiváltásához.
A csontmátrixban lévő kovasavas maradék jelenléte láthatóan nem gátolta a csont újraképződési folyamatát, így 4 hónap vizsgálati időtartam után végzett ellenőrzés során már reszorpciós térközt figyeltünk meg a kortikális törés azon tartományában, amely erre az időre teljesen regenerálódott. Úgy tűnik, hogy a csontlebontó sejtek okozzák a mátrix reszorpcióját anélkül, hogy megtámadnák a beépült szemcsék szálait, így amikor az azokat körülvevő mátrix egésze újra abszorbeálódott, a térközben az üveges kompozíció tér- és sejtkomponensekkel érintkezik. Ebben a szakaszban a szálak szövettani megjelenése feldarabolódást mutat sejtetve azt, hogy az üveges kompozíció oldódási folyamata előrehaladt, és hogy a feldarabolődott egységeket sokmagvú óriássejtek már abszorbeálták.
Minthogy a csont újraképződése reszorpció és addíció egymást követő folyamatából áll, az üveges kompozíció feloldódását vagy az újonnan hozzáadódott mátrixba történő beépülését láthatóan két tényező befolyásolja:
1) a térközben rendelkezésre álló csontképző sejtek és
2) az üveges anyag alakja és mérete; ténylegesen amíg a szálak általános feloldódást mutattak, a számos szemcséből álló aggregációk felületén újonnan képződött anyag is volt.
• 4 4 · · ···« · ··· • 4 · 4 4 ·· *· 4 44«44 • 4««·····
- 15 Ezek az eredmények azt látszanak megerősíteni, hogy az anyag kémiai jellemzőin kívül a biológiai reakció természetét a szálak és szemcsék alakja és mérete is befolyásolja, és különösen azt, hogy méretük egyenletes volta kedvező hatású.
9· 9 «··< «« ·· • · · · · · · • ·· I ·· ··· «««·««· ·
I

Claims (17)

1. Bioaktív üveges kompozíció csontpótlásra, amely 40-55 tömeg% szilícium-dioxidot, 4-8 tömeg% foszfor(V)-oxidot, 20-40 tömeg% kalcium-oxidot (magnézium-oxidot), és legfeljebb 30 tömeg% nátrium-oxidot és/vagy kálium-oxidot tartalmaz, aszal jellemezve, hogy stabilizáló oxidokként összesen 2-9 tömeg% kálium-oxidot és alumínium-oxidot tartalmaz, ahol az alumínium-oxid-tartalom 0,5-2,5 tömeg%, és a kompozíció olvadékfürdőjéből szálak vagy rostok húzhatók.
2. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy 50 tömeg% szilícium-dioxidot, 6 tömeg% foszfor(V)-oxidot, 16 tömeg% kalcium-oxidot, 20 tömegé nátrium-oxidot, 5 tömeg% kálium-oxidot, 1 tömeg% magnézium-oxidot és 2 tömeg% alumínium-oxidot tartalmaz, ahol a koncentrációértékek pontossága az egyes alkotórészekre vonatkoztatva ±7 %.
3. Az 1. igénypont szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy 50 tömeg% szilícium-dioxidot, 6 tömeg% foszfor(V)-oxidot, 16 tömeg% kalcium-oxidot, 15 tömeg% nátrium-oxidot, 5 tömeg% kálium-oxidot, 1 tömeg% magnéz ium-oxidot, 2 tömeg% alumínium-oxidot és 5 tömeg% bárium-oxidot tartalmaz, ahol a koncentrációértékek pontossága az egyes alkotórészekre vonatkoztatva ±7 %.
4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció, azzal jellemezve, hogy legalább nyomok- bán kalcium-fluoridot és/vagy kalcium-fluoro-foszfátot tartalmaz .
5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti kompozíció alkalmazása csontpótlások vagy azok részeinek előállítására.
6. Szálak, amelyek az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti üveges kompozícióból húzással vannak előállítva.
7. A 6. igénypont szerinti szálak, azzal jellemezve, hogy átmérőjük 10 és 50 μη között van.
8. Csonttörés helyén alkalmazott szálköteg, amely a
6. vagy 7. igénypont szerinti szálakból van kialakítva.
9. Csonttörés helyén alkalmazott szövedék, különösen háló vagy géz, amely a 6. vagy 7. igénypont szerinti szálakból van kialakítva.
10. Csonttörés helyén alkalmazott nemez vagy szövet, amely a 6. vagy 7. igénypont szerinti szálakból van kialakítva.
11. Csonttörés helyén vagy csontpótlás előállítása során alkalmazott szemcsék, amelyek a 6. vagy 7. igénypont szerinti szálakból vannak kialakítva.
12. A 11. igénypont szerinti szemcsék, amelyek szálak aprításával előállított darabokból vagy kis méretű hengerekből állnak.
13. A 12. igénypont szerinti szemcsék, amelyek szálak őrlésével kapott porból állnak.
14. Biokompatibilis anyagú szilárd testből álló állandó csontpótlás, aszal jellemezve, hogy felületének legalább részben a 11-13. igénypontok bármely!- ke szerinti szemcsék használatával készített bevonata van.
15. A 14. igénypont szerinti csontpótlás, azzal jellemezve, hogy a szemcsék plazmaszórásával kialakított bevonata van.
16. Eljárás bioaktív üveges kompozíciójú szálak elő- állítására csontpótlásra megolvasztott kompozícióból, amelynek során olvadékfürdőből szerszámon keresztül szálat húzunk, azzal jellemezve, hogy az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti üveges kompozíciót használjuk.
17. A 16. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy platinatégelyben lévő olvadékfürdőt alkalmazunk.
HU9202578A 1990-02-08 1991-02-04 Bioactive glass composition for bone-supplying, fibres, fibre-bunch and granules produced from the same and method for producing such fibres HUT61899A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT67096A IT1240938B (it) 1990-02-08 1990-02-08 Composizione vetrosa bioattiva per impianti ossei e prodotti ottenuti con tale composizione o che la comprendono

Publications (1)

Publication Number Publication Date
HUT61899A true HUT61899A (en) 1993-03-29

Family

ID=11299541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU9202578A HUT61899A (en) 1990-02-08 1991-02-04 Bioactive glass composition for bone-supplying, fibres, fibre-bunch and granules produced from the same and method for producing such fibres

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0514401A1 (hu)
JP (1) JPH05502603A (hu)
KR (1) KR950008173B1 (hu)
AU (1) AU639981B2 (hu)
BR (1) BR9106030A (hu)
CA (1) CA2075281A1 (hu)
FI (1) FI923561A0 (hu)
HU (1) HUT61899A (hu)
IT (1) IT1240938B (hu)
WO (1) WO1991012032A1 (hu)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2682968B1 (fr) * 1991-10-28 1994-08-26 Icmc Procede de realisation d'un implant osseux, dispositif permettant de mettre en óoeuvre le procede et implant ainsi realise.
WO1993017976A1 (en) * 1992-03-09 1993-09-16 Turku Implant Team Oy Bioactive glass as a bone substitute
US6121172A (en) * 1993-11-15 2000-09-19 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Composite materials using bone bioactive glass and ceramic fibers
US5468544A (en) * 1993-11-15 1995-11-21 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Composite materials using bone bioactive glass and ceramic fibers
FI101129B (sv) * 1995-01-13 1998-04-30 Vivoxid Oy Nya bioaktiva glas och deras användning
FI110063B (fi) * 1998-12-11 2002-11-29 Antti Yli-Urpo Uusi bioaktiivinen tuote ja sen käyttö
FI117963B (fi) 2001-04-26 2007-05-15 Eija Marjut Pirhonen Luuta korvaavat materiaalit
DK2029184T3 (da) 2006-05-26 2011-05-02 Baxter Int Injicerbar fibrinsammensætning til knogleforstærkning
ES2338694T3 (es) 2006-09-20 2010-05-11 Inion Oy Composiciones de vidrio bioactivo.
EP2823829B1 (en) 2007-04-23 2016-07-20 Baxter International Inc. Fibrin compositions containing strontium compounds for use in bone growth
US10751367B2 (en) 2016-05-27 2020-08-25 Corning Incorporated Bioactive glass microspheres
US20170342383A1 (en) 2016-05-27 2017-11-30 Corning Incorporated Lithium disilicate glass-ceramic compositions and methods thereof
WO2019108558A1 (en) * 2017-11-28 2019-06-06 Corning Incorporated High liquidus viscosity bioactive glass
WO2019108557A1 (en) 2017-11-28 2019-06-06 Corning Incorporated Bioactive borate glass and methods thereof
CN111417601A (zh) 2017-11-28 2020-07-14 康宁股份有限公司 化学强化的生物活性玻璃陶瓷
EP3717030A1 (en) 2017-11-28 2020-10-07 Corning Incorporated Bioactive glass compositions and dentin hypersensitivity remediation
US20220220022A1 (en) * 2019-05-22 2022-07-14 Corning Incorporated Bioactive glass compositions

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
JPS573739A (en) * 1980-06-11 1982-01-09 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Bioactive glass and glass ceramic
JPS58118746A (ja) * 1982-01-07 1983-07-14 株式会社ニコン 歯科用インプラント及びその製造方法
CA1229354A (en) * 1984-03-01 1987-11-17 David C. Greenspan Biologically active glass compositions for bonding to alloys
JPS60186455A (ja) * 1984-03-06 1985-09-21 株式会社ニコン アパタイトコンポジツトセラミクス
US4960733A (en) * 1987-02-28 1990-10-02 Hoya Corporation Inorganic biomaterial and process for producing the same
JPH02149447A (ja) * 1988-12-01 1990-06-08 Nippon Electric Glass Co Ltd 歯科用結晶化ガラス

Also Published As

Publication number Publication date
AU639981B2 (en) 1993-08-12
JPH05502603A (ja) 1993-05-13
CA2075281A1 (en) 1991-08-09
EP0514401A1 (en) 1992-11-25
FI923561A (fi) 1992-08-07
KR950008173B1 (ko) 1995-07-26
IT1240938B (it) 1993-12-27
BR9106030A (pt) 1993-03-02
AU7149191A (en) 1991-09-03
IT9067096A1 (it) 1991-08-08
WO1991012032A1 (en) 1991-08-22
IT9067096A0 (it) 1990-02-08
FI923561A0 (fi) 1992-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kitsugi et al. Bone bonding behavior of MgO CaO SiO2 P2O5 CaF2 glass (mother glass of A· W‐glass‐ceramics)
HUT61899A (en) Bioactive glass composition for bone-supplying, fibres, fibre-bunch and granules produced from the same and method for producing such fibres
ES2367972T3 (es) Biovidrio poroso y procedimiento de preparación.
Juhasz et al. Bioactive ceramics: processing, structures and properties
FI117963B (fi) Luuta korvaavat materiaalit
Fu et al. Mechanical and in vitro performance of 13–93 bioactive glass scaffolds prepared by a polymer foam replication technique
US8353966B2 (en) Scaffold for bone and tissue repair in mammals
Strnad Role of the glass phase in bioactive glass-ceramics
Hata et al. Growth of a bonelike apatite layer on a substrate by a biomimetic process
CA2210070C (en) Novel bioactive glasses and their use
EP1233721B1 (en) Bioactive, degradable composite for tissue engineering
AU2007202221B2 (en) Bioactive glass compositions
Ng et al. Differential osteogenic activity of osteoprogenitor cells on HA and TCP/HA scaffold of tissue engineered bone
JPH03136664A (ja) 骨組織で充填することによる骨欠陥部または欠損部の修復方法
Jiang et al. Coating of hydroxyapatite on highly porous Al2O3 substrate for bone substitutes
JP2002532158A (ja) 新しい生体活性生成品及びその使用
Marcolongo et al. Surface reaction layer formation in vitro on a bioactive glass fiber/polymeric composite
EP1405647B1 (en) Bioactive glass composition
AU2003264666B2 (en) Composition, use and manufacture of bioactive glass
Lin et al. A study on bioglass ceramics in the Na 2 O-CaO-SiO 2-P 2 O 5 system
Jallot et al. STEM and EDXS characterization of physicochemical reactions at the interface between a bioglass coating and bone
JPH0249260B2 (hu)
JPH0531166A (ja) 生体活性複合インプラント材
Schuhladen et al. Bioactive glass variants for tissue engineering: From the macro-to the nanoscale
Devesa et al. SiO2-based glass/bone interfacial reactions

Legal Events

Date Code Title Description
DFD9 Temporary protection cancelled due to non-payment of fee