SE510491C2 - Cement för medicinskt bruk samt framställning och användning av cementet - Google Patents

Description

510 491 ledimplantatet eller dislokation. Genom strikta aseptiska och antiseptiska atgärder och metodologisk utveckling är de allvarligaste problemen idag polymerkomponentens utmattning och lossning mellan metalliska och polymera implantat och ben, vilket leder till interfaceförstöring med benresorp- tion och förlust av implantatfästet. Förbättringar av mate- rial och teknik har fortgàtt sedan bencement började använ- das för ledimplantat under sena SO-talet, genom samarbete mellan forskare, tekniker, producenter och kirurger.

Den viktigaste utvecklingen inom bencementtekniken har varit ändringar av de i bencementet använda tillsatserna.

Olika ämnen med partiklar pà 20 - 300 um i storlek har använts. Partikelformat tillsatspulver har använts i huvud- sak i en sfärisk form. Detta kan betraktas som teknikens ståndpunkt idag. Sàväl resorberbart partikelformat pulver, t.ex. trikalciumfosfat, som icke-resorberbart pulver, t.ex. zirkoniumoxid, har använts. Tillsatsen av partikelformat pulver varierar mellan 5 och 30 %, varvid 20 - 25 % anses optimal. I motsats till tillsatser eller additiv som spelar en sekundär roll, t.ex. zirkoniumoxid eller bariumsulfat som ger ett radiopakt bencement, och trikalciumfosfat som ger ett poröst bencement, maste nya tillsatser utvecklas som förbättrar bencementets biologiska och medicinska egen- skaper.

Syftet med föreliggande uppfinning har därför varit att utveckla additiv som förbättrar ett bencements mekaniska egenskaper och vävnadsinterfacereaktionen, vilket ger en snabbare tillväxt av ben eller vävnad in i/pà implantatet.

Ett annat syfte har varit att reducera radioaktiviteten hos zirkoniumoxid men ända tillåta blandning av bencement genom modern blandningsteknik, vilket ytterligare förbätt- rar cementkvalitén och minskar monomerexponeringen i opera- tionsomràdet. Tillsättning av kristallint keramiskt pulver i partikelform till polymetylmetakrylat undanröjer en del 510 491 av ovannämnda problem. Det är viktigt att en keramisk till- sats produceras pà klassiskt sätt inom det temperaturkurv- intervall där sintring av pulver i partikelform sker. Det exkluderar torkat pulver eller pulver som framställts genom agglomerering. Keramiska pulver för bencement kan framstäl- las pà tva olika sätt. Den första möjligheten är att produ- cera ett syntetiskt eller biologiskt pulver med erforder- lig homogenitet, varefter sintring sker i en ugn. De sint- rade kornen males sedan; en procedur som är känd inom tek- niken. Efter att ha bestämt fördelning och storlek pà kor- nen sättes det kristallina keramiska pulvret till bence- mentet. Den andra möjligheten är att använda ovannämnda pulver tillsammans med vatten eller andra lösningar i syfte att åstadkomma en deg med mikroporositet genom en speciell arbetsprocess, vilken deg därefter skickas till torkning. Blandningen sintras pà klassiskt sätt. I nedan- stàende beskrivning av uppfinningen användes det första förfarandet.

För att förbättra interface och biologisk vävnadsinväxt är det enligt uppfinningen viktigt att storleken pà de använda kornen är mindre än vad som tidigare varit fallet.

Minst 50 % av de tillsatta kornen skall vara mindre än 50 pm med en fördelning enligt en gausskurva och minst 50 % av ovannämnda additiv skall vara mindre än 3 pm.

Genom att använda denna kornstorlek och -fördelning för- bättras bencementets enligt uppfinningen reologiska egen- skaper och ökar kontaktomràdet vid cementytan. Detta med- ger en snabb vävnadsinväxt. Det är möjligt att sätta till ytterligare separata kristallina keramiska additiv i enlig- het med proceduren ovan.

Antibiotika innehållande bencement har använts sedan bör- jan pà 70-talet. Antibiotikagranulatet löses fràn ytan pà bencementet. Detta ger en hög antíbiotikakoncentration i vävnaden, som dödar bakterier pre- och postoperativt. Anti- 510 49.1 biotikan kan administreras i bencementet pà tre olika sätt.

Det första är att sätta pulver till cementet. Det andra är att sätta antibiotika till de enskilda kristallina kera- miska kornen genom en farmaceutisk procedur som exempelvis efter blötläggning i en antibiotikalösning. Antibiotika kommer därvid att administreras in i bencementet tillsam- mans med kristallint pulver. Genom denna procedur kommer antibiotikan att àterfinnas vid ytan pà tillsatsen. Detta ger den fördelen att administrering av antibiotika kan ske med extremt variabelt verkande mekanismer. Det är också möjligt att använda en kombination av antibiotika sàväl i bencementet som pulver, som genom integrering in i additi- vet av keramiskt kristallint pulver.

Den tredje möjligheten är att sätta antibiotika som en lösning till bencementet.

Slutligen, för att undvika absorption av monomer vätska i väsentlig grad av de porösa partiklarna, kan porerna fyl- las med monomeriserbart material med liten fasthet eller viskositet. Efter polymerisering kan det bli nödvändigt att mala materialet för att uppnà önskad partikelstorlek.

Möjligheten att kunna utföra cementapplicering pà männi- skor idag är avhängig av om cementet kan användas i utmat- ningssystem eller ej, framförallt i kombination med vakuum.

Detta kan uppnàs genom att ha rätt viskositet (reologiska egenskaper) pà bencementet. Ovan definierade bencement an- vänds företrädesvis i samband med vakuum och sprutas in i människor medelst ett matarsystem med en cementviskositet som medger en sàdan procedur.

Genom att använda bencementet enligt uppfinningen i ett slutet system under blandning och utmatning erfordras ingen överföring av bencementet. Ett lämpligt sådant system är det s.k. Preepack, i vilket de fasta och flytande komponen- 510 491 terna befinner sig skilda fràn varandra i olika separata kammare i en och samma behållare, varvid kammarna förbin- des med varandra dà komponenterna skall kombineras.

Genom att tillföra värme till bencementet under blandnings- förfarandet minskar härdningstiden; och genom avkylning av bencementet ökar härdningstiden. Genom att utnyttja olika temperaturintervall blir det möjligt att individualisera härdningstiden för ovan beskrivna bencement enligt uppfin- ningen.

Huvudsyftet med ovan beskrivna bencement är att använda detsamma för att fixera ledimplantat eller ben eller att använda det som benersättningsmaterial.

Exempel l Ett syntetiskt framställt hydroxylapatitpulver blandas med en syntetisk zirkoniumoxid i förhållandet 8:2. Pulvret värms till l250°C i ett mjukt pulverskakningsförfarande.

Detta följs av en malningsprocess och klassificering av pulvret. Exempelvis sättes 5g av de således framställda kristallina keramiska kornen till 35g bencement för att ástadkomma polymerisering och monomer härför fylls pà separat.

Exempel 2 Som i exempel l med undantag av att zirkoniumoxid ersatts med aluminiumoxid.

Exempel 3 Som i exempel 1, men där ett nonjonaktivt kristallint rönt- genkontrastmedel användes istället för zirkoniumoxid.

Exempel 4 Som i exempel 1, men med kristallint keramiskt kalcium- fosfat istället för zirkoniumoxid. 510 491 Exempel 5 Som i exempel l - 4 med undantag av att ett metalliskt keramiskt pulver användes.

Exempel 6 Som i exempel 1 - 5 med tillsats av ett antibiotiskt pulver.

Exempel 7 Som i exempel 1 - 6 och där monomeren blandas med en till- sats av antibiotika.

Exempel 8 Som i exempel 4 med kristallint keramiskt pulver som blöt- lägges och torkas med antibiotika innan blandningen.

Exempel 9 l0g kristallina partiklar blötlägges i metylmetakrylat innehållande ett polymerisationsigàngsättningssystem_ Efter härdning i 24 timmar mals materialet, klassificeras och tillföres bencementpulvret för att fà 5g kristallint kera- miskt material i 45g polymert pulver.

Claims (5)

1. 510 491 Patentkrav: II Il II Il II II II II II l/ l. Förfarande för framställning av ett cement för medi- cinskt bruk, i vilket en vätskekomponent innefattande ett polymeriserbart ämne kombineras med en fast beståndsdel innefattande ett plastiskt ämne för att åstadkomma en här- dande massa som härdas till bildande av cementet, k ä n n e - t e c k n a t a v att nämnda plastiska ämne blandas med ett partikelformat kristallint keramiskt material innan nämnda vätskekomponent och fast beståndsdel kombineras.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda partikelformade kristallina keramiska mate- rial väljes bland kalciumfosfat, zirkoniumoxid eller non- jonaktivt kontrastmedel, hydroxylapatit, aluminiumoxid, metalliska keramiska material och kombinationer därav.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e- t e c k n a t a v att nämnda partikelformade kristal- lina keramiska material är en blandning av kalciumfosfat/ /aluminiumoxid eller kalciumfosfat/zirkoniumoxid.

4. Förfarande enligt nàgot av patentkraven l-3, k ä n n e - t e c k n a t a v att kristallint keramiskt kalcium- fosfat blandas med ett nonjonaktivt röntgenkontrastmedel, företrädesvis lohexol.

5. Förfarande enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a t a v att minst 50 % av det partikelformade materialet har en partikelstorlek pà mindre än 20 mikron. a v att det partikelformade materialets partikelstorleks- 510 491 7. Förfarande enligt patentkrav 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a t a v att minst 50 % av de gaussfördelade partiklarna har en partikelstorlek på mindre än 3 mikron. 8. Förfarande enligt patentkraven l och 3, k ä n n e - t e c k n a t a v att det partikelformade sintrade kristallina keramiska materialet blandas med vätskekompo- nenten, företrädesvis akrylat, den härdande massan mals till en partikelstorlek där minst 50 % av partikelmateria- let är mindre än 20 mikron och/eller där partikelmateria- lets partikelstorleksfördelning följer i huvudsak en gauss- fördelningskurva och/eller där minst 50 % av de gaussför= delade partiklarna har en storlek på mindre än 3 mikron. 9. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a V att ett antibiotikum eller en blandning av antibiotika återfinns i endera av vätske- komponenten eller den fasta komponenten. lO. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att blandningen av vätske- komponenten och den fasta komponenten såväl som applice- ringen av den härdande massan utföres under vakuum. ll. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den fasta komponenten eller vätskekomponenten är innehållna eller förpackade i olika enskilda kammare i en gemensam behållare (s.k. Preepack). 12. Förfarande enligt patentkrav ll, k ä n n e t e c k - n a t a v att en förbindelse åstadkommas mellan de en- skilda kammarna för blandning av den fasta komponenten och vätskekomponenten i den gemensamma behållaren. l3. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t a v att den härdande massans 510 491 härdningskaraktäristik regleras genom tillförsel eller bortförsel av värme. 14. Användning av ett cement som erhållits genom förfaran- det enligt något av patentkraven 1-13 såsom ett fäst- eller fixeringsmedel för fixering av proteser eller delar av pro- teser. 15. Användning av ett cement som erhållits genom förfarandet enligt nàgot av patentkraven 1-13 sàsom ett benersättnings- material. 16. Användning av ett cement som erhållits genom förfarandet enligt något av patentkraven 1-13 såsom ett fixeringsmedel för fixering av ben. 17. Cement för medicinskt bruk, k ä n n e t e c k n a t a v att detsamma innefattar ett kristallint keramiskt material. 18. Cement enligt patentkrav 17, k ä n n e t e c k n a t a v att nämnda kristallina keramiska material väljes ur gruppen bestående av kalciumfosfat, zirkoniumoxid eller nonjonaktivt kontrastmedel, hydroxylapatit, aluminiumoxid, metalliska keramiska material och kombinationer därav. 19. Cement enligt patentkrav 17 eller 18, k ä n n e - t e c k n a t a v att nämnda material är ett röntgen- kontrastmedel, företrädesvis lohexol. 20. Cement enligt något av patentkraven 17-19, k ä n n e - t e c k n a t a v att detsamma också innehåller ett anti- biotikum eller en antibiotikablandning. 21. Cement enligt något av patentkraven 17-20, k ä n n e - t e c k n a t a v att minst 50 % av materialet har en partikelstorlek på mindre än 20 mikron. ü; 10. 22. t e c k n a t Cement enligt något av patentkraven 17-20, k ä n n e ~ a v att det partikelformade kristallina keramiska materialet uppvisar partikelstorlekar fördelade i enlighet med en gaussfördelningskurva. 23. Cement enligt nàgot av patentkraven 17-20, t e c k n a t a v materialet har en partikelstorlek pà k ä n n e - att minst 50 % av det partikelformade mindre än 3 mikron.