SE519565C2 - Arrangemang och förfarande för att tillhandahålla i främst titan utförda implantatfixturer - Google Patents

Description

519 565 2 insamlas och utnyttjas effektivt och beställnings- och tillverkningsförfaranden skall kunna lT-styras i största möjliga utsträckning. Så t.ex. har det konstaterats att mängden bentill- växtstimulerande substans eller medel i de olika individuella dentala fallen är beroende inte bara av individen, utan även av positionen på behandlingsstället i käkbenet, dvs. de bakre delarna av käkbenet kan behöva större mängd än de yttre delarna, eller vice versa. Det föreligger således behov av möjligheter till mera sostifikerade urval av substansmängden.

Uppfinningen löser även denna problematik.

Det är väsentligt att anordningen och förfarandet i anslutning till fixturframställning och fixturtillhandahållande skall kunna baseras och inriktas på resultat som erhålles och styrkes vid forskning och utveckling på området för bentillväxtstimulering och kroppens förmåga att respondera för dylika medel och substanser. Uppfinningen bygger på dessa insikter och föreslår dosappliceringsarrangemang som kan optimeras med avseende på tillväxt, inläk- ninvstider. tand lacerin ,etc. e P å Det som huvudsakligen kan anses vara kännetecknande för ett arrangemang enligt uppfin- ningen är bl.a. att en eller flera första utrustningar är anordnade att medelst ytbehandlingari form av etsning, blästring, plasmasering och/eller elektrokemisk behandling/anodisk oxida- tion tillhandahålla fixturer med olika ytstrukturer och/eller med porositeter försedda oxid~ skikt. Dessa särdrag kombineras med ettdera eller båda följande altemativ. I det första alternativet ingår en eller flera andra utrustningar som är anordnade att på implantatsfixturer påföra kalciumfosfatskikt i olika dosappliceringar som åstadkommer CaP-skikt inom intervallet l nanometer till 3000 nanometer. I det andra alternativet utnyttjas en eller flera tredje utrustningar som är anordnade att på implantatfixturer med eller utan nämnda CaP-skikt, påföra TS (Iillvíixtstimulerande åubstans), t.ex. rhBMP-Z, rhBMP-I rhBMP-l4. etc. i olika dosappliceringar, t.ex. i dosappliceringar åstadkomna medelst cirka 0,05-50 ug. företrädesvis 5-20 ug TS eller aktuellt rhBMP. I uttrycket rhBMP står BMP för ”Bone Morphogenetic Broteins”. De olika siffrorna efter denna beteckning är hänförbara till olika substanser inom TGF-ß superfamilj. 10 15 20 25 30 . ~ ~ . .- 565 3 519 I utföringsfonner av arrangemanget behandlar de första utrustningarna ytorna antingen medelst maskinella utrustningar så att s.k. MT-behandling, som åstadkommer mekanisk bearbetning av ytoma, föreligger. De första utrustningarna kan alternativt ytbehandla ytoma så att porösa oxidskikt etableras, varvid mer eller mindre öppna porer kan erhållas i oxid- skiktet. De tredje utrustningarna kan i en utföringsform vara anordnade att ladda fixtur- ytorna med exempelvis 5 pg TS, t.ex. någon form av rhBMP såsom rhBMP-2.

Arrangemanget förorsakar kvarhållning av ca 2-2,5% till ca 4,5-5% TS (rhBMP-2) på aktuell fixturyta efter det att ytoma spolats med buffert. Koncentrationen av TS (rhBMP-2) kan efter ca två veckors lakning i nämnda buffert, s.k. ”post loading”, vara mellan ca 0,5% och ca 2,5%. Därvid kan konstateras att de med porösa skikt försedda ytstrukturema lagrar mängder av TS (rhBMP-2) som ligger i det övre området och de med enbart maskinbearbetade ytstrukturerna lagrar mängder av TS (rhBMP-2) som ligger i det undre området. I andra utíöringsfonner kan ytstrukturen laddas med en dos av ca 10 pg TS (rhBMP-2) eller en dos av ca 20 pg. I en ytterligare uttöringsform kan implantatfixturer uppvisa poröst oxidskikt med mer eller mindre öppna porer laddade med CaP-skikt om ca 100 nanometer och därefter behandlade med ca 5 pg TS.

I ett förfarande enligt ovanstående tillhandahålles fixturer med olika ytstrukturer och/eller med porositeter försedda oxidskikt med hjälp av ytbehandling i form av etsning, blästring, plasmasering, behandling med våtkemi eller laser, och/eller elektrokemisk behandling.

Enligt det nya förfarandet förses en del av implantatfixturema med kalciumfosfatskikt (CaP-skikt) genom olika dosappliceringar som åstadkommer CaP-skikt i storleksordningen 10-3000 nanometer. Alternativt eller kompletterade kan någon eller några av nänmda implantatñxturer, eller en eller flera av andra implantatfixturer som saknar CaP-skikt/T S (t.ex. rhBMP-2) påföras i olika dosappliceringar medelst en eller flera tredje utrustningar.

Nämnda dosappliceringar åstadkommes medelst ca 5-20 pg (rhBMP).

Ett arrangemang för att tillhandahålla implantatfixturer i titan med ytor försedda med olika ytstrukturer och belagda med bentillväxtstimulerande och/eller bentillväxtbibehållande medel eller substans kännetecknas huvudsakligen bl.a. av en utrustning som fastställer ytstrukturer och dos eller doser av medel eller substans på eller i respektive implantatfixtur 10 15 20 25 30 . - , r t I samt av beställningsutrustning för tillhandahållande av implantatfixturer med fastställda ytstrukturer och doser. Vidare kännetecknas arrangemanget av utrustning för mottagning av beställd eller beställda implantatsfixturer och av framställningsutrustning för framställning av implantatfixturer med fastställd ytstruktur. Slutligen kännetecknas arrangemanget av appliceringsutrustning för applicering av skikt eller doser av CaP och/eller TS (rhBMP-Z) på respektive implantats ytstruktur eller ytstrukturer.

Genom det i ovan föreslagna kan eftersträvade principer av behandling användas t.ex. inom det dentala området. Tandläkaren eller motsvarande kan analysera käkbenssituationen och tandsituationen och föreslå preciserad fixturuppbyggnad och substansmängd enligt ovan.

Beställningsfunktionen kan effektivt etableras och eventuellt kan tandläkaren eller motsva- rande erbjudas tillgång till olika fixturer. Beprövad tillverkningsteknik på framställning av porositeter och fixturer med olika typer av ytor kan erbjudas. Dos- och skiktapplicering kan utföras på känt sätt medelst doppningsförfarande, sputterings-förfarande, värmebehandling för olika kristalliseringsgrader på CaP-skikten, etc. Efter färdigframställd fixtur eller fixtu- rer kan dessa sändas tillbaka till beställaren (tandläkaren, kirurgen, etc.).

För närvarande föreslagna arrangemang och förfarande skall beskrivas i nedanstående under samtidig hänvisning till bifogade ritningar där figur l principiellt visar ett flödesschema mellan inblandade parter för tillhandahål- lande av implantatfixturer, figur 2i principschemafonn visar principiellt ett arrangemang för beställning av ifrågavarande implantatfixtur där beställaren utför beställningen hos en tillverkare, figur 3 i principschemafonn visar framställning av beställningsbara fixturer, vilka kan uppdelas i två eller flera grupper med avseende på ytstruktur och tillföras behandlingar för CaP påläggning och för TS-beläggning, och 10 15 20 25 30 ,, Huv C-i ...s \.D LT! ON Qfl figur4 visar principiellt flödesschema för ett implantat eller en fixtur som skall beläggas med CaP och/eller TS.

I figuren 1 visas ett arrangemang där tre parter är involverade. Som första part kan räknas de patienter eller klienter l som skall underkastas ifrågavarande behandling med implantat- fixtur. Ifrågavarande klienter 1 kan vända sig till en andra part 2 som kan utgöras av tand- läkare, kirurg, röntgenenhet, etc. Som tredje part 3 kan räknas tillverkaren som skall till- verka ifrågavarande implantatfixturer som skall inopereras hos patienterna 1. Patienterna eller klientema kan utnyttja sig av aktuella tandläkare, kirurger, etc. i enlighet med pilar 4.

Den andra parten har därvid samarbete med den tillverkande parten, vilket illustrerats med dubbelriktade pilar 5. Eventuellt kan en viss återkoppling eller informationsutbyte ske mel- lan klienterna och tillverkaren, vilket illustrerats med den streckade pilen 6.

Då den andra parten analyserat och fastställt typen av fixtur som skall föreligga i det aktu- ella behandlingsfallet på aktuell patient kan han eller hon utföra en beställning till parten 3.

Denna beställning kan ske medelst beställningsutrustning 7 som kan utgöras av en datorise- rad beställningsutrustning. Beställningen kan ske via det allmänna tele- eller datanätet, vilket illustreras med 8. Nämnda nät kan därvid innefatta hela eller delar av det allmänna telekommunikationsnätet, intemet, etc. Beställningsrutiner av i och för sig känt slag kan därvid utnyttjas och likaså kan betalningsfunktionema ske helt eller delvis via nätet.

I figuren 3 visas en första utrustning 9 hos tillverkaren 3 (jfr figuren 1). Medelst den första utrustningen 9 kan på i och för sig känt sätt framställas implantat 10 som kan indelas i två eller flera sortiment, varvid i figuren 3 två olika sortiment av implantat visats med 11 respektive 12. I det första sortimentet 11 av implantat eller fixturer 13, 14, 15, 16 kan dessa förses med porösa skikt l3a som kan vara olika med avseende på tjocklek, mer eller mindre öppna porer, etc. Fixturema i sortimentet 12 kan vara av det slag som saknar utpräglad porositet, dvs. de har endast maskinbearbetats. Sistnämnda implantat har visats med 17, 18, 19 och 20. Olika bearbetningsgrader kan därvid föreligga för implantatens ytor, vilka således kan uppvisa inbördes olika finbearbetningsgrader eller topografier. 10 15 20 25 30 LT: ~_.\ vi) LH än lfrågavarande implantat är framställda företrädesvis i titan och ifrågavarande skikt på implantaten eller fixturerna i sortimentet ll utgöres således av titanoxidskikt.

Då behandlingen av fixturytor är väl känd i och för sig skall de inte beskrivas närmare här.

Det skall dock konstateras att vid aktuell elektrokemisk oxidation utnyttjas en behållare, i vilken implantatet eller implantatdelama ifråga neddoppas i en elektrolyt. Implantatet anslutes till en spärmingskälla och fixturens eller implantatets ytskikt och dettas tjocklek och porsammansättriing kan bestämmas med typ av elektrolyt, behandlingstid och andra parametrar som är i och för sig kända i sammanhanget.

Figuren 3 visar även en andra utrustning 21, i vilken dosapplicering av CaP är utförbar.

Dessutom visar figuren 3 en tredje utrustning 22, i vilken applicering eller beläggning av TS är applicerbar. Irnplantaten enligt grupperna ll och 12 kan altemativt förses med CaP- skikt eller TS-skikt, t.ex. rhBMP-2-skikt, i enlighet med pilarna 23, 24 respektive 25, 26. I en utföringsform kan implantaten eller fixturema förses med båda typema av skikt, varvid ifrågavarande fixturer först förses med CaP-skikt och därefter, ovanpå detta eller dessa CaP-skikt, med ifrågavarande TS-skikt. Detta har illustrerats med hjälp av pilen 27. l figuren 4 visas två olika funktionssteg i den andra utrustningen 21. I det första steget som indikerats med 2la underkastas fixturen eller implantatet en behandling i en enhet, i vilken RF-sputtering är effektuerbar. Denna metod är känd i och för sig och skall därför inte beskrivas närmare här utan det kan endast konstateras att fixturen 28 belägges med på- ångade CaP-skikt. Påläggningen sker i beroende av eventuell avmaskning om endast en del av implantatets ytor (t.ex. ytterytor) skall beläggas. Det sålunda belagda implantatet eller den belagda fixturen överföres till en i nästa steg ingående värmeugn 2lb, i vilken implan- tatet på i och för sig känt sätt kristalliseras eller tilldelas kristalliseringsgrad av önskad stor- lek. Överföringen av implantatet 28 från enheten 2la till enheten 2lb sker i pilens 29 rikt- ning. Det slutligen färdigställda värmebehandlade implantatet utföres från ugnen 2lb i pilens 30 riktning. I det fall implantatet 28 även skall underkastas behandling med TS överföres det i pilens 31 riktning till en tredje utrustning 22 som innefattar en behållare 32 10 15 20 25 30 Lïl ...A v.) (f: C.)\ 01 med TS-lösning 33. Efter behandlingen erhålles det fárdigställda implantatet eller den fárdigställda fixturen 28, vilket illustrerats med pilen 34.

Försök har gjorts med avseende på kvarstannande- eller retentionsfunktionen för rhBMP-2 eller annat valt TS på yta med belagd CaP-skikt, på yta bestående av poröst skikt med öppna och delvis slutna porer (PTO respektive PTN), och på endast maskinbearbetad (MT), t.ex. fräst eller svarvad, yta. Mätning har utförts på CaP-skikt av två tjocklekar och kristallinitetsgrader, nämligen CaP-skikt om l0-200 nanometer kristallint och 1500-3000 nanometer amorfl skikt. Det kan därvid konstateras att mängden av hård vävnad, vaskularitet och våvnadsinneslutning torde variera mellan respektive ytmodifikation och pålagd TS-dos. Vid applicering av 5 pg TS (rhBMP-2) uppvisar den med oxidskikt med öppna porer försedda ytan den mest hårda vävnaden, vaskulariteten, och vävnadsinneslutningen på den belagda ytan. CaP-l00 nanometer och oxidskiktet med delvis slutna porer torde uppvisa en mera moderat mängd av hård vävnad, vaskularitet och vävnadsinneslutning. Hård vävnadsbildning torde inte föreligga vid CaP-2000 nanometer som belägges på en enbart maskinbearbetad yta. CaP-2000 nanometer belagda ytor visar en moderat inneslutning och vaskularitet, medan den enbart maskinbearbetade ytan inte gör detta. Vid utnyttjandet av 10 pg TS (rhBMP-2) torde hård vävnadsfonnation föreligga på huvuddelen av ifrågavarande yta. Oxidytan med öppna porer är fórdelaktig och CaP-2000- nanometerytan har även en hård vävnadsfonnering. I detta fall föreligger minimala differenser mellan CaP-100 nanometer, oxidytan och delvis slutna porer och de enbart maskinbehandlade ytorna (MT). En moderat mängd av vaskularitet och vävnadsinkapsling torde kunna observeras på flertalet av alla ytor. Vid 20 pg TS eller rhBMP-2 synes CaP- ZOOO-nanometerytoma alstra den mest hårda vävnadsbildningen, vaskulariteten, och vävnadsinneslutningen.

Effekterna från dosappliceringar och ytstrukturuppbyggnad kan anses vara signifikanta.

Oberoende analyser i fallen med av 5, 10 och 20 pg TS-doser (rhBMP-2-doser) ger signifi- kanta skillnader och tydliga trender mellan de olika ytstrukturerna. Det kan konstateras att ytmodifierade och icke ytmodifierade titanytor som belägges med 5 pg TS (rhBMp-Z) kvarhåller 2,% till 5% TS (rhBMP-2) efter en omedelbar spolning i buffert samt 0,5% till 10 15 20 25 30 2,5% TS (rhBMP-2) efter två veckors lakning i buffert. Ytoma med oxidskikt med öppna porer kvarhåller den mesta mängden TS (rhBMP-2), och den icke modifierade maskinbearbetade ytan MT kvarhåller mindre bentillväxtstimulerande medel. Större mängder av hård vävnadsbildning, vävnadsinneslutning och vaskularitet föreligger på CaP- 100 nanometerytor och ytor med oxidskikt med slutna och öppna ytor jämfört med ytor modifierade med CaP-1000 nanometer samt maskinellt bearbetade ytor. Beninduktionen är tydlig på alla ytor som uppvisar den minsta modifierade eller moderata mängden av benvävnadsbildning. Det föreligger större mängder av beninduktion, osteoblast-celler, osteoid, märg, vävnadsinneslutning, vaskularitet och ben blottat mot titanytor som laddats med 20 pg TS (BMP-2), följt av en 10 pg-dos. Detta gäller även för CaP-100 nanometer, samt ytor med oxidskikt med öppna respektive slutna porer vid 5 pg TS-doser (rhBMP).

Det föreligger även signifikant större benformationer och osseointegration på ytor med CaP 100 nanometer och ytor med oxidskikt med öppna respektive slutna porer jämfört med ytor med CaP 2000 nanometer och MT-ytor (maskinbearbetade ytor) med 5 pg TS-doser (rhBMP-doser, t.ex. rhBMP-2-doser). Vid 10 och 20 pg TS ( rhBMP, t.ex.rhBMP-2) uppvisar alla ytor signifikant benfonnation och osseointegration. TS (rhBMP-2) inkorporerar på ytmodifierat titan och åstadkommer en beninduktiv effekt. Det på nytt bildade benet osseointegreras till de modifierade ytoma. Den beninduktiva effekten är således yt- och dos-beroende och ytoma med CaP-100 nanometer och oxidskikt med öppna eller slutna porer utgör de mest effektiva ytmodifikationerna. Ovanstående insikter baseras på funktionen av och egenskaperna hos vissa utvalda TS-substanser och är relevanta för ett större urval av TS-substanser.

I figuren 3 är en beläggning på fixturen 13 principiellt angiven med 13a. Beläggningen kan utgöras av ett oxidskikt eller utgöras av en finbehandlad yta, vilken i figuren 3 är angiven med l3b. Ett medel eller en substans är i figuren 4 visad med 28a på implantat/fixturen 28. Även denna angivelse är i och för sig symbolisk eller principiell. Implantaten/fixturema kan beställas med beställningsfiinktion innefattande ytstruktur(-er), dosmängd(-er), dosstyrka(-or), etc. och kan beställas på allmänna tele- och datanät, t.ex. innefattande Intemet.

C71 ...A xO U"- (p. 01 Uppfinningen är inte begränsad till den i ovan såsom exempel visade utfóringsforrnen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för de efterföljande patentkraven och uppfin- ningstzmlæn.

Claims (9)

10 15 20 PATENTKRAV.

1. Arrangemang för att tillhandahålla i främst titan utförda implantatfixturer (2) som i beroende av tilldelade ytstrukturer och påförda bentillväxtstimulerande eller bentill- växtbibehållande medel eller substanser är preparerade för selektiv användning i olika implanteringssituationer(-fall), k ä n n e t e e k n a t därav, att en eller flera första utrust- ningar (9) är anordnade att medelst ytbehandlingar, t.ex. i form av etsning, blästring, plas- masering och/eller elektrokemisk behandling (s.k. anodisk oxidation) tillhandahålla fixturer (13-20) med olika ytstrukturer och/eller med porositeter försedda oxidskikt, och att ettdera eller båda följande altemativ ingår; a) att en eller flera andra utrustningar (21) är anordnade att på implantatfixturer indelade i eller bildande av olika sortiment (delsortiment) (11, 12) påföra kalciumfosfat- skikt (CaP-skikt) i olika dosappliceringar som åstadkommer kalciumfosfat-skikt i storleks- ordningen l-3000 nanometer. företrädesvis 100-2000 nanometer, och b) att en eller flera tredje utrustningar (22) 'ar anordnade att på implantatfixturer tillhörande ett eller flera av namnda sortiment (delsortiment), eller på annat sortiment (del- sortiment) som saknar kaleiumfosfat-skikt, påförtt bentillvaxtstimulerande substans (TS), Lex. rhBMP, i olika dosappliceringar, tex. i dosappliceringar åstadkomna medelst cirka QOS-SO tig, företrädesvis 5-20 ag, tillviíxtstimulerande substans, Lex. rhBMP-2 eller rhBMP-7.

2. Arrangemang enligt patentkravet 1, k n n e t e c k n a t därav, att de första utrustningama (9) 'ar anordnade att ytbehandla ytoma medelst maskinella utrustningar som åstadkommer mekanisk bearbetning av ytoma.

3. Arrangemang enligt patentkravet 1 eller 2, k 'a n n e t e c k n at diirav. att de tredje utrustningama 'ar :tiiordiititle att belägga aktuell fixturyta(-or) med ca 5 ug kalcium- fosfat-skikt rhBMP-2 eller rhBMP-T l0 30 519 565 11

4. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att den innefattar ytstrukturer laddade med dos understi gande 50 ug.

5. Arrangemang enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t därav, att den innefattar ytstrukturer med porösa oxidskikt med mer eller mindre öppna porer laddade med CaP-skikt inom intervallet 1-3000 nanometer och behandlade med dos eller doser av tillväxtstimulerande substans (TS).

6. Förfarande för att tilldela i vävnadsvänligt material, företrädesvis titan, utfor- made implantatfixturer (28) med en eller flera ytstrukturer och påförda bentillväxtstimule- rande medel eller substanser (TS), k å n n e t e c k n a t därav, att fixturer med olika ytstrukturer och/eller med porositeter försedda oxidskikt tillhandahålles medelst en eller flera första utrustningar (9) samt a) att implantatfixturer avdelas att tillhöra ett sortiment (delsortiment) (1 l, 12) som medelst en eller flera andra utrustningar (21) påföres kalciumfosfat-skikt (CaP-skikt) i olika dosappliceringar som åstadkommer kalciumfosfat-skikt inom ett intervall av 1-3000 nanometer, och/eller b) att på implantatfixturer tillhörande nämnda sortiment med påförda kalcium- fosfat-skikt eller på annat sortiment (delsortiment) som saknar kalciumfosfat-skikt påföres medelst en eller flera tredje utrustningar (22) den eller de bentillväxtstimulerande medlen eller substansema (TS), tex. rhBMP-Z eller rhBMP-7, i olika dosappliceringar, t.ex. i dos- appliceringar som åstadkommes medelst ca 0,05-50 tig bentillväxtstimulerande medel eller substans(-er).

7. Arrangemang för att tillhandahålla implantatfixturer i titan och med ytor för~ sedda med ytstrukturer och belagda med bentillvíixtstimulerande och/eller bentillvåxt bibe- hållande medel eller substans(-er). k n n e t e c k n a t av ytstrukturer och dos eller doser av medel eller substanser på eller i respektive implantat/fixtur framställande utrustning. bestållningsutrustning för (iverftflrantle av beställningar av implantatfixturer med fastställda 10 12 ytstrukturer och doser, utrustning för mottagning av beställd eller beställda implantatsfixtu- rer, tillverkningsutrustning för framställning av implantatfixturer med fastställd ytstruktur, och appliceringsutrustning för applicering av skikt eller doser av kalciumfosfat och/eller bentillväxtstimulerande medel eller substans(-er), t.ex. rhBMP-2 eller rhBMP-7, på respek- tive implantats/fixturs ytstruktur eller ytstrukturer.

8. Arrangemang enligt patentkravet 7, k 'a n n e t e c k n a d därav, att beställningsutrustningen är anordnad att arbeta med beställningsuppgifter som innefattar ytstruktursuppbyggnad, dos-typ och dos-styrka.

9. Arrangemang enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att betalningsfunktion för inköp av implantatfixturema är etablerbar via tele- och/eller datanät, t.ex. de allmänna tele- och/eller datanäten som innefattar lntemet.