NO323629B1 - Legeme for a tilveiebringe innvekst og vekst av benvev og/eller bindevev og fremgangsmate for fremstilling av et slikt legeme samt anvendelse av legemene i en innfatning. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse omfatter et legeme for å tilveiebringe innvekst og vekst av benvev og/eller bindevev og fremgangsmåte for fremstilling av et slikt legeme samt anvendelse av legemene i en innfatning.

SE-B-462 638 beskriver en anordning for fiksering av en langstrukket protesedel, slik som skaft for lårprotese, i levende vev som avgrenser et hulrom hvori en lengde av protesen er anbrakt med et mellomrom til hulrommets avgrensning. Vesentlig hele mellomrommet er fylt med løse, men pakkede korn av et biokompatibelt materiale, der kornene låser hverandre. Som et eksempel på kornmateriale er titan nevnt, og kornene er angitt å være uregelmessige, særlig ikke-elastiske og fortrinnsvis porøse, den siste egenskap er antatt å binde vekst av benvev som har vokst fra benveggen. Porøsiteten er erholdt ved å blåse gass gjennom en smelte av det granulære materialet.

US-A-5 217 496 beskriver et implantat egnet for anvendelse i levende benvev og omfatter en forbygning av titan med en porøs, ytre overflate og et festet lag av en blanding bestående av oppløst, levende benvev og titanpulver. Blandingen suppleres med næringsstoffer som gjør at det blandede benvev vokser og danner vev som binder det oppløste benvev og titanpulveret sammen med hverandre og med understøtten.

US-A-5 676 700 beskriver biokompatible strukturelementer for reparasjon, forsterkning og erstatning av benvev, det er antydet at de nevnte elementer danner en osteokonduktiv eller osteoinduktiv matriks i et hulrom av benvev. Materialene i elementene kan være titan, og elementene er med fordel omtalt å være mikroporøse for innvekst av naturlig ben.

Alle dokumenter som er omtalt ovenfor som biokompatibelt materiale, i tillegg

til titan, er blant annet hydroksylapatitt, biokeramikk, bioglass.

I de ovenfor nevnte dokumenter er porøsitet av biokompatible materialer således utpekt å forårsake noe fordelaktig for binding av benvev.

Foreliggende oppfinnelse omfatter et legeme, slik som korn, for å tilveiebringe innvekst og vekst av benvev og/eller bindevev, legemet fremstilles av et plastisk, eller ikke i det vesentlige elastisk, biokompatibelt materiale, fortrinnsvis metall eller metall-legering, kjennetegnet ved at det er porøst og har følgende porøsitetkarakteristika:

- porøsiteten er kontinuerlig

- åpningen av hulrom/hakk/lommer og kanaler/passasjer som sammenkobler disse, har en bredde på > 50 um for benvev og > 10 um for bindevev.

Også omfattet av oppfinnelsen er en fremgangsmåte for fremstilling av et legeme ifølge oppfinnelsen, kjennetegnet ved fremstilling av legemet, bestående av metall, slik som titan, ved blåsing av gass gjennom smeiten av metall og separering av legemer med åpningen av hulrom/hakk/lommer og av kanaler/passasjer som forbinder disse med en bredde på < 50 um.

Til slutt omfatter oppfinnelsen anvendelse av legemer ifølge oppfinnelsen i en innfatning tilveiebrakt med åpninger/porer, for fremstilling av implantater.

Ifølge oppfinnelsen er det overraskende funnet at et forutbestemt mål på porøsitet til biokompatibelt materiale faktisk er en avgjørende faktor med hensyn til vekstgrad av benvev. Det er funnet at mens overflateporøsiteten klart tillater binding av benvev, er en signifikant økt vekstgrad av benvev og en større en mengde ben oppnådd, og således signifikant forbedret forankring og styrke av benvev i det biokompatible materialet dersom

- legemet, slik som korn, av det biokompatible materialet er kontinuerlig porøst,

- porøsiteten til legemet har en minimumsgrenseverdi.

En ytterligere fordel ved oppfinnelsen er erholdt ved at styrken til det porøse korn med inngrodd benvev er høyere enn dersom benet ikke tillates å gro inn. På grunn av innvekst av ben vil styrken hovedsakelig utgjøres av benvev, noe som er fordelaktig ut fra et biokjemisk synspunkt.

Med "kontinuerlig porøs" menes her en porøsitet som tillater benvev å vokse i det porøse legemet, slik som kornet av biokompatibelt materiale. Ifølge oppfinnelsen resulterer slik porøsitet til hulrom i legemet som er forbundet av kanaler, passasjer, slik at vekst av benvev inn i en del av ytteroverflaten til legemet tillater veksten å fortsette gjennom legemet og ut gjennom andre deler av den ytre overflate av legemet. Med hulrom er det ment hakk, groper, lommer av vilkårlig form, og kanalene, passasjene som knytter sammen disse hulrom, kan ha en vilkårlig form og utgjøre deler av hulrommene. Eksempler på en slik struktur kan finnes i naturen, i koraller eller dryppstensgrotter.

Med minimum grenseverdi er det her ment en åpning i hakket, gropen, lommen og kanalen med en bredde på > ca 50 um. En mindre åpningsdimensjon begrenser eller hemmer veksten av benvev, antakelig fordi tilførselen av næringsmidler hemmes, og benet hindres i å utvikle dets normale struktur med elementene som er inkludert. Det er faktisk ingen øvre grense for porøsiteten til legemet. Den øvre grense er heller bestemt av styrkeegenskapene til legemet.

Ifølge oppfinnelsen kan hulrom tillates å dannes på overflateporer i legemene som er lokalisert ved siden av hverandre og har åpne overflateporer, slik at overflateporene i legemet danner et hulrom eller kanal/passasje med overflateporene i det andre legemet.

Ifølge oppfinnelsen er det også blitt funnet at et skjørt, biokompatibelt materiale, slik som hydroksylapatitt, ikke er optimalt for formålene med oppfinnelsen når slikt materiale er anvendt for reparasjon, forsterkning og erstatning av naturlig ben. Et slikt materiale vil særlig dekomponere når det utsettes for en belastning, som er uunngåelig, for eksempel når menneskekroppen, eller deler av menneskekroppen, der det biokompatible legemet, slik som korn, er lokalisert, er utsatt for en belastning, som for eksempel ekstrem bevegelse. Dekomponerte deler av legemet av biokompatibelt materiale forårsaker en ufordelaktig, inflammatorisk reaksjon som hindrer dannelsen av ben og som ofte fører til benresorpsjon.

Ifølge oppfinnelsen er et metallisk materiale eller sammensetninger som ikke er skjøre derfor valgt, der naturlig materiale, slik som hydroksylapatitt, biokeramikk etc., kan inkluderes som en del i materialet av det porøse legemet og en komponent, slik som plastikk, garanterer plastisitet. Materialet i legemet ifølge oppfinnelsen bør være plastisk eller ikke i det vesentlige elastisk. Overdreven elastisitet forårsaker trykk på benvevet med påfølgende ødeleggelse av dette.

Titan (titandioksid) kan med fordel velges som metallisk materiale. Porøsiteten til titanlegemet oppnås fordelaktig ved å blåse gass gjennom en smelte av titan. Dette gjør det mulig å produsere titankorn, som nevnt i SE-B-462 638.

Kravet til porøsitet som angitt ovenfor er imidlertid ikke automatisk tilfredsstilt ved å blåse gass gjennom en metallsmelte. Ifølge oppfinnelsen uføres derfor en sjekk av porøsiteten til legemet/korn/korn erholdt på denne måte for å sikre at denne/disse tilfredsstiller kravet. Sjekken kan utføres for eksempel ved hjelp av fluoroskopi ved en egnet bølgelengde og en TV-monitor og automatisk separasjon (for eksempel fra et transportbånd) av korn som ikke tilfredsstiller kravene ovenfor.

Den ovenfor nevnte grenseverdi på > ca 50 um relaterer seg til benvev. Dersom tilvekst av bindevev er ønsket i stedet for, eller på bekostning av bentap er grenseverdien i stedet > ca 50 -10 um.

Et porøst legeme, slik som korn ifølge oppfinnelsen kan implanteres i en levende kropp, slik som et humant legeme, for fylling av hulrom i ben, som erstatning, etter vekst av benvev in vivo, et mistet ben (reumatisme, osteoporose) eller for fiksering av proteser ifølge SE-B-462 638. Et porøst legeme ifølge oppfinnelsen kan også tjene som en base for fordyrking av benvev in vitro eller fylles med en næringsoppløsning inneholdende blant annet vekstfaktorer in vitro for etterfølgende implantering i levende vev. I tilfelle av fylling av et benhulrom er det foretrukket at legemet er granulært og uregelmessig og har en størrelse < 10 mm, slik at flere/mange korn optimalt fyller hulrommet i benet.

Det porøse legemet kan fylles med et nedbrytbart materiale, for eksempel av en såkalt matriks av naturlig materiale. Eksempler på slike naturlige matrikser er geléer av kollagen, fibrin, stivelse og hyaluronsyre. Ifølge oppfinnelsen nedbrytes denne matriks for å erstattes med innvoksende benvev. Innveksten av benvev kan videre stimuleres dersom vekststimulerende forbindelser tilsettes det nedbrytbare materialet, fortrinnsvis slike vekstfaktorer som TGF beta (Transforming Growth Factor beta) eller BGF (Bone Growth Factor). Porene i legemet ifølge oppfinnelsen kan flyttes med gelmaterialet, for eksempel ved suging, før materialet er ferdig tyknet.

Mindre legemer, korn ifølge oppfinnelsen kan omgis av en innfatning, fleksibel eller rigid, for fremstilling av et implantat. For eksempel kan korn ifølge oppfinnelsen omgis av et rigidhylster for å forme, sammen med hylsteret, et spinalt implantat, se for eksempel hylsteret i US-A-5 015 247. Andre muligheter for innlegg i en innfatning er beskrevet i SE 9803078-6. Innfatningen har åpninger som tillater innvekst og vekst av biologisk cellemateriale for å danne kornene ved innfatningen. Korn ifølge oppfinnelsen kan blandes med dekomponert, biologisk vev.

Utførelsesformer av oppfinnelsen er vist i de vedlagte figurer som er elektron-mikroskopbilder, og der fig. 1 viser en porøs struktur ifølge oppfinnelsen, og fig. 2 viser en annen porøs struktur ifølge oppfinnelsen av den ytre overflate av et titankorn. Fig. 3 er et bilde av et tynnsnitt av et titankorn med porøsitet ifølge oppfinnelsen. Alle bilder er tatt av et uregelmessig korn eller en granule som er blitt fjernet fra lårbenet i en human kropp etter implantering ved anvendelse av en vibrasjonsteknikk som er beskrevet mer i detalj i SE-B-462 638. Fig. 1 viser en struktur i form av stabel av steiner, og fig. 2 viser en korallstruktur. Strukturene er tilveiebrakt ved å blåse gass gjennom en smelte av titan og anvende oven-nevnte kvalitetsjekk. Begge bilder viser en hvit-grå film av levende materiale, forstadiet av benvev, som dekker den ytre overflate av kornet og har penetrert inn i hulrommene og åpninger i porene til titankornet. Fig. 1 viser også bencellevekst som danner broer mellom hulrom/åpninger i strukturen. Fig. 3 illustrerer benvev som har gått igjennom, penetrert et kom ifølge oppfinnelsen.

Kliniske analyser har vist at benvevet i korn ifølge fig. 1-3 hadde en sammen-setning av 95-98 % ben, 2 % marg og 0-3 % bindevev, som i det vesentlige tilsvarer sammensetningen av ben utenfor kornene i deres omgivelser.

Claims (10)

1. Legeme, slik som korn, for å tilveiebringe innvekst og vekst av benvev og/eller bindevev, legemet fremstilles av et plastisk, eller ikke i det vesentlige elastisk, biokompatibelt materiale, fortrinnsvis metall eller metall-legering, karakterisert ved at det er porøst og har følgende porøsitetkarakteristika: - porøsiteten er kontinuerlig - åpningen av hulrom/hakk/lommer og kanaler/passasjer som sammenkobler disse, har en bredde på > 50 urn for benvev og > 10 um for bindevev.

2. Legeme ifølge krav 1, karakterisert ved at det er fremstilt av titan.

3. Legeme ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at dets hulrom fylles med et nedbrytbart materiale, for eksempel en matriks av naturlig materiale, slik som gel av kollagen, fibrin, stivelse, hyaluronsyre.

4. Legeme ifølge ethvert av kravene 1-3, karakterisert ved at det nedbrytbare materialet inneholder vekststimulerende stoffer.

5. Legeme ifølge ethvert av kravene 1 - 4, karakterisert ved at det har en koral lstruktur.

6. Legeme ifølge ethvert av kravenel - 5, karakterisert ved at det har en størrelse på < 10 mm.

7. Legeme ifølge ethvert av kravene 1 - 6, karakterisert ved at det er et egenartet legeme i et aggregat av lignende legemer.

8. Fremgangsmåte for fremstilling av et legeme ifølge ett av kravene 1-7, karakterisert ved fremstilling av legemet, bestående av metall, slik som titan, ved blåsing av gass gjennom smeiten av metall og separering av legemer med åpningen av hulrom/hakk/lommer og av kanaler/passasjer som forbinder disse med en bredde på < 50 um.

9. Anvendelse av legemer ifølge krav 7 i en innfatning tilveiebrakt med åpninger/porer, for fremstilling av implantater;

10. Anvendelse ifølge krav 9, hvor innfatningen er et rigid, sylindrisk hylster for fremstilling av et spinalimplantat.