SE524494C2 - Kemiskt bundna biomaterialelement med skräddarsydda egenskaper - Google Patents

Description

fits» 10 15 20 25 30 35 524 494 ' P1726 22 Föreliggande ansökan berör specifikt området dimensionsstabilitet (undvikande av krympning eller expansion) med bibehållande av goda mekaniska, optiska och biokemiska egenskaper, där syftet är att erbjuda material som vid härdning och långtidsanvändning har nollexpansion, dvs. materialet ändrar inte yttre form vid stelning eller långtidsanvändning eller endast marginell förändring av yttre geometri.

REDOGÖRELSE ÖVER UPPFINNINGEN F öreliggande uppfinning syftar till att erbjuda biomaterial med komplex egenskapsprofil där fokus är på uppnåendet av nollexpansion och mekaniska egenskaper, och att därvid erbjuda ett pulvermaterial, som utgöres av ett cementbaserat system som uppvisar förmåga att efter genomdränkning med en med pulvermaterialet reagerande vätska hydratisera och kemiskt reagera till ett kemiskt bundet material, vilket material uppvisar minimal dimensionsförändring (nära nollexpansion) vid stelning samt vid fortsatt hydratisering, härdning och mognad samt för långtidsanvändning, dvs. under flera år.

Med nollexpansion avses ett material som linjärt förändras sig maximalt med absolutbelopp av 0.02 %.

Nollexpansion - fenomen och stygng av densamma.

Dimensionsstabiliteten inom expansions- eller krympningsomrâden styrs övergripande av olika faktorer som l. Komstorleken 2. Bindemedelstillsatser 3. Kompaktgraden 4. Inerthalten Dessa beskrivs i tidigare patent och patentansökningar redovisade i ingressen ovan samt i en doktorsavhandling (L Krafi, Calcium aluminate based cement as dental restorative materials, Uppsala Universitet, 13 Dec 2002).

För kemiskt bundna keramer av typen kalcium-aluminat-hydrat (CAI-I), kalcium-fosfat- hydrat (CPH) och kalcium-silikat-hydrat (CSH) är härdningsmekanismen upplösning av pulverråvara genom reaktion med vatten, jonbildning och utfällning/lcristallisation. En konsekvens av detta är att om den kemiskt bundna keramen föreligger i en helt heller delvis sluten volym kan utfällningen ske på volymens väggar, varvid expansion ej behövs för en tät anslutning. Detta visas i utföringsexempel 2 nedan. Härvid erhålls inga spänningar i den biologiska vävnaden trots att en tät anslutning uppnås. I tandfallet innebär detta att sekundär karies kan förhindras. Det är önskvärt att hela volymen kan fyllas utan att de omgivande väggarna påverkas mekaniskt genom tryckkrafier. Vid .fina 10 15 20 25 30 35 524 494 .°'.'-:': :'-* P 1726 mekanisk påverkan kan den omgivande volymen deformeras plastiskt eller spricka beroende på storleken av expansionstrycket.

Nollexpansion kan erhållas genom upprätthållandet av en algoritm som bestämmer största avvikande mikrostrukturornråde baserat på medelvärden uppbyggt av de ingående faserna. Nollexpansion uttrycks som expansionstryck eller dragkrafi genom en definition av utövat tryck eller drag på omgivande volym som <5 MPa, < 2 MPa än mer föredraget <1 MPa. Detta erhålls genom att dimensionsförändringarna hålls inom intervallet [-0.02, 0.02] och än mer föredraget inom intervaller [-0.0l,0.0l].

Mekaniska egenskaper.

Hållfastheten styrs av största förekommande defekter i material som till sin karaktär är linjär-elastiska (spröda). Största avvikelse i mikrostrukturen styr brotthållfastheten (o), vilket beskrivs genom det brottmekaniska grunduttrycket çr= I/Y x Km] cm, där c är maximal defekt, Km brottsegheten och Y en konstant Minskande mängd porer och minskande storlek hos porer bidrager indirekt till förhöjd hållfasthet, vidare till högre hårdhet och högre E-modul. Dessa nämnda egenskaper styrs samtidigt som dimensionsstabiliteten kontrolleras enligt föreliggande uppfinning.

Mikroporositetsegenskaper Genom styming av mikrostrukturen enligt föreliggande uppfinning erhålls en effekt på porositeten som allmänt bidrager till förbättrade mekaniska egenskaper enligt ovan. En annan effekt är att specifikt mikroporositeten kan styras - både till omfattning och till storlek. Mikroporositeten uppstår på grund av den interna kemiska krympningen.

Poremas storlek beror på mikrostrukturen generellt, dvs. hur stora hydrat som kan utbildas, vilka i sin tur beror på det bassystem som används, dvs. hur snabbt faser utbildas, vilka faser som utbildas. Härvid är medelavståndet mellan förekommande faser avgörande. Ämnen eller joner tillsatta hydratiseringsvätskan kan ge kompletterande hydratiserade faser -t ex apatitfaser eller andra bioaktiva faser. Dessa fasers utbildande medför att bassystemets hydratiserande faser kommer att begränsas i utsträckning, och därmed även storlek på utbildade miniporer. Storleken på dessa porer understiger 0.5 mikrometer, och kan styras till nivån 10-100 nanometer. Styrningar av porositeten är av fimdamental betydelse vid användning av cementbaserade system, speciellt Ca- aluminatsystemet, vid användning som bärarmaterial för drug delivery system.

Diffusionen i materialet sker genom vätskefas i porsystemet. Diffiisionen kontrolleras genom porsystemet, som karakteriseras för material enligt uppfinningen av 1) öppen porositet, trots att totalporositeten understiget 10 %, än mer föredraget under 5 %, och till» 10 15 20 25 30 35 c s u. . , ' " _: 'n I» .q t: 'v i n u. w u - v n u . . 4:a. ut -. | n ... , u n a ' . . i, I I c o u o n P1726 mest föredraget under 2 %. Huvuddelen av porema föreligger som miniporer med storlekar understigande 0.5 rnikrometer, mest föredraget under 100 nanometer (mesostrukturer). Materialet kan föreligga som små komponenter eller som förkompakterade granuler.

Translucensegenskaper Av det som angivits i avdelningama ovan om styming av expansion mot nollvärden, styrning av mekaniska egenskaper och porositet, framgår vikten av att styra storleken på ingående faser i mikrostrukturen enligt föreliggande uppfinning. Detta har stor relevans för material med optiska egenskaper som translucens - genom styrning av mikrostrukturen hos slutprodukten, genom minimering av porer inom det synliga våglängdsornrådet 0.4 -0.8 rnikrometer. Porositeten kan styras till att föreligga som porer med en max-storlek av 0.4 rnikrometer. Även storleken på ingående faser hålls under 0.4 mikromter eller över ca 1 rnikrometer.

Generell beskrivning av mikrostrukturen för kemiskt bundna material Mikrostrukturen består av: I Bindemedel - material som bildat hydrat I Oreagerat bindemedel I Fillerpartiklar I Porer (interporer och kemiskt krympningrelaterade miniporer) Råvaror är pulverråvara med fördel i förrn av kompakterade granuler, vätska framförallt vatten med låga tillsatser av acceleratorer eller medel för styrning av konsistens och styrning av utbildade hydratiserade faser.

Beskrivningav mikrostrukturens inverkan på expansion Expansionen för ett kemiskt bundet material beror på att hydrat (reaktionsprodukter) bildas inom ett restriktivt område. Rent allmänt borde en krympning ske vid hydratisering i relaterade cementsystem, s.k. kemisk krympning beroende på att en molar volymkontraktion sker vid hydratbildning, vilket resulterar i en krympning vid en fri situation. Restriktiva områden kan utgöras av ojämn fördelning av råvara, fick- bildning, en redan utbildad mikrostruktur, som innebär en stel struktur. Det vill såga, om det finns en por att fylla med hydrat i närheten av det cementkom som löses upp, kommer inte kroppen att expandera. Det är även så att drivkraften för fortsatt dimensionsförändring avtar vartefter porositeten fylls med hydrat (kroppen blir styvare).

Därför medför en fin mikrostruktur (hög specifik yta på startpulvret) en sänkning av expansionen. Följaktligen kommer en högre kompaktgrad av råvarorna att sänka >isns 10 15 20 25 30 35 P1726 fißid '35 ' expansionen liksom ett kompakteringstryck på själva materialet under upplösningen men innan utfällningen av så många hydrat att materialet kan sägas ha satt sig.

Kompakteringstryck under själva upplösningsperioden (inledande sättning) medför att den volym som motsvarar den kemiska krympningen elimineras eller reduceras.

Materialets kompaktgrad höjs ytterligare.

Expansionen styrs av förutsättningarna för utbildande av en finkristallin homogen mikrostruktur_ Följande är av betydelse: storleken och fördelning av hydratiserade faser, oreagerade cementfasernas storlek, inert (fillerpaxtiklars) fasers storlek, halter av ingående faser, porers storlek och halt, allmän fördelning av alla ingående faser, ursprunglig kompaktgrad (högre kompaktgrad ger finare mikrostruktur, w/c förhållandet), den initiala kemiska krympningen omfattning.

Ovanstående faktorer bestämmer den slutliga mikrostrukturen. Expansionens omfattning kan sammanfattas i en algoritm, som beskriver det genomsnittliga avståndet mellan ingående faser, se figur 1 och ekvation 1. Ju mindre detta är, desto mindre kan en enskilt avvikande faktor påverka expansionen. Dimensionssstabiliteten, hållfasthet, optiska egenskaper bestäms således av största möjliga avvikelse i mikrostrukturen. Se figur 1.

Storleken av möjliga områden i mikrostrukturen kan beskrivas genom: Ä = (1) (Vi) Där Ä är avståndet mellan fillerkom av medelstorleken d och VF är volymshalten oreagerade faser samt tillsatta inerta faser. Alltså beskriver ekvation 1 maximala storleken för porer samt bildade hydrat. Den matematiska härledningen till ekvation 1 finns beskriven i Underwood, E. Quantitative stereology, Addison-Wesley (1970).) Ett litet Ä ger en låg expansion. Detta kan alltså styras av en liten komstorlek av fillerkornen (i detta sammanhang beräknas även oreagerad cement som filler då vi pratar om den hydratiserad kroppen), samt en lägre halt hydrat. Observa alltså att komstorleken är den som fås efter upplösning av delar av cementen. En låg halt hydrat fås genom lågt vatten till cement förhållande. I utföringsexempel 1 beskrives avståndet som funktion av halten hydrat i den hydratiserade kroppen. För att uppnå låg expansion bör Ä, understiga 8 um företrädesvis under 4 um, ännu mer föredraget under 2 um. »torn 10 15 20 25 30 35 P1726 524 494 ¿ß:a::zï@@:.f.af~ Ä anger den maximala storleken av ett hydrat. Det kan även vara så att avståndet 7» byggs upp av ett flertal hydratkom av olika storlekar. Med fördel utnyttjas joner i hydratiseringsvätskan som in-situ bildar kompletterande hydrat eller faser, vilka separerar huvudsystemets, dvs Ca-aluminatsystemets bildade hydrat. Även hydratiseringsförloppet medverkar till att olika hydrat och storlekar på hydrat blandas genom tidig hydratbildning genom reaktion av Ca-aluminat med högt Ca-innehåll, och genom sen hydratbildning genom Ca-aluminat med högt Al-innehåll. Se nedan.

Hydraten kan även vara i formen av amorfa eller delvis amorfa sammansättningar.

Exempel på hydrat är: katoit, gibbsit, apatit, andra hydrat av kalcium-aluminater, kalciumsilikathydrat etc. Genom ovannämnda mekanismer blir hydraten ytterst sällan kritiska ur storleksynvinkel med avseende på avvikelser i mikrostrukturen, varför i ekvation 1 ovan storlek relateras till filler partiklar och inte hydrat.

Ca-aluminater av samtliga förekommande faser kan utnyttjas som råvara, dvs ren CaO, (Ca0)3Al;03, (Ca0)12(Al2O3)-;_ CaOAlzOg, (CaO)(Al2O3)2, (CaO)(Al2O3)6 och ren A120; med varierande inbördes halter. Halter av ingående faser kan variera inom vida gränser. Huvudfaser är CaOAlzOg och (CaO)(A12O3)1. Mesta föredragna fas är CaOAlzOg. Halter av (CaO)3Al2O3 _ (CaO)1;(Al2O3)7 och (CaO)(Al-,~O3)6 understiger var för sig 10 vol-% räknat på total halt Ca-aluminat.

Volymsmedelkomstorleken (d) för den hydratiserade kroppen kan beskrivas genom d = Zaar, " (2) För oti gäller alltid Zaf =Z§=1 e) där i motsvarar antalet ohydratiserade faser i det hydratiserade materialet. oti den del som fasen i upptar av den volym som de ohydratiserade faserna upptar tillsammans, alltså O ekvation 1 som fasen i upptar. di (volymsmedelkornstorleken) bör företrädesvis vara mindre än 10 mikrometer, ännu mera föredraget mindre än 5 mikrometer, mest föredraget mindre än 2 mikrometer. Det gäller även att d99 för varje fas bör understiga 20 mikrometer, helst under 10 mikrometer (volymsbaserad komstorlek). sein: 10 15 20 25 30 35 S24 P1726 För ett hydratiserat kalcium aluminat baserat material beskrivs d såsom d = acudcu "l" ac12A7dc12A7 + acA dcA 'Hxcazdcnz "l" acAsdcAß + acdc "l" aada + afizurdfizzar där C=CaO och A=Al203 och beteckningen filler sammanfattar de tillsatta inerta fasema (glaspartiklar, oxider, ursprungligen tillsatt apatit etc).

Volymsandelen hydrat styrs av den mängd vatten som tillsätts pulverblandningen i förhållande till mängden faser som kan reagera samt kompakteringstrycket för pulver- vâtska blandningen innan den har satt sig och varierar således beroende på kompaktgraden.

Expansionskompenserande medel som mikro-silika och OPC enligt i inledningen nämnda patent är effektiva men vid expansion som under stiger ca 0.2 % blir dessa medel i sig alltmer verkningslösa. Inom detta omrâde styrs expansionen dimensionsstabiliteten av den i ansökan angivna algoritmen.

Enligt en annan aspekt av uppfinningen innefattar det cementbaserade systemet kemiskt bundna keramer i gruppen som består av aluminater, silikater, fosfater, sulfater och kombinationer därav, företrädesvis med katjoner i gruppen som består av Ca, Sr och Ba.

Cementet kan också innefatta ett eller flera expansionskompenserande additiv ägnade att ge det keramiska materialet dimensionsstabila långtidsegenskaper, såsom beskrivs i WO 00/21489.

Enligt ännu en utfóringsform kan pulvermaterialet, företrädesvis endast i form av granuler inklusive eventuella tillsatsmaterial, eller möjligen granuler och icke förkompakterat pulvermaterial enligt ovan, blandas med en med bindefasen reagerande vätska, varefter den uppkomna slamman sprutas direkt in i en kavitet, som skall fyllas.

Vätskan innefattar lämpligen vatten samt - förutom möjlig organiskt bildande fas tillsammans med komponent i pulvermaterialet - accelerator, dispergeringsmedel och/eller vätskereducerande medel (eng. superplasticizer) i syfie att erhålla lämplig konsistens på slamman. Acceleratom påskyndar hydratiseringsreaktionen och utgörs företrädesvis av ett salt av en alkalimetall. Mest föredraget utnyttjas ett salt av litium, t.ex. litiumklorid, litiumfluorid eller litiumkarbonat. Det vätskereducerande medlet EDTA och/eller hydroxykarboxylinnehållande föreningar, PEG eller ärrmen med PEG-innehållande utgöres föredraget av en lignosulfonat och/eller citrat, enheter. Accelerator, dispergeringsmedel och/eller vätskereducerande medel kan i-»fo 10 15 20 25 30 35 Pmó 524 494 f naturligtvis även utnyttjas i utföringsformen där slamman dräneras och kompakteras samt i uttöringsformen där materialet kompakteras till en råpresskropp, varvid denna råpresskropp bringas att absorbera vätskan då det keramiska materialet skall framställas.

Av stor vikt fór expansionens storlek är tidsaspekten på hydratiseringen. Denna styrs som föreligger (se ovan) också av Under initialt stadium föreligger det förutom av vilka Ca-aluminat acceleratorsammansättning och halt därav. hydratiserande materialet i plastisk, formbart stadium med låg E-modul hos massan.

Detta medför att eventuella dimensionsíörändringar inte resulterar i höga tryck utan en avspänning sker genom en intern formförändring. Denna är möjlig bl.a tack vare den upplösning och begynnande utfällning som sker initialt med sammanhängande kemiska krympning. Intem kemisk krympning sker på grund av den molara volymkontraktion som omnämnts ovan. Tillåten tid för denna plastiska tid styrs med hjälp av accelerator. Tiden för plastisk deformation enligt ovan styrs med avseende på applikation, vilken Odontologiska och Ortopediska bruk är under 30 min, företrädesvis under 20, och mest föredraget under 10 minuter. Denna tid kopplas till halt av accelerator, som för LiCl motsvarar en Li-halt inom intervallet 30-150 ppm.

Föreliggande uppfinning relaterar även till system för framställning av ett kemiskt bundet keramiskt material av ett pulvermaterial vars bindefas huvudsakligen utgöres av ett kalciumbaserat cementsystem, vilket system uppvisar förrnåga att bilda apatit in-situ.

Med förmåga att bilda apatit in-situ menas här att systemet innefattar nödvändiga be- ståndsdelar för bildning av apatit, t.ex. hydroxyapatit eller fluorapatit (Ca5(PO4)3OH respektive Ca5(PO4)3F) och eventuellt annan biologiskt gynnsam fas, och att systemet medger att dylika faser bildas under och/eller efier hydratiseringsreaktionen. In-situ- bildad apatit åtskiljer huvudsystemets Ca-aluminathydrat. Det är speciellt föredraget att cementsystemets huvudbindefas utgörs av kalciumaluminat (Ca-aluminat), eftersom: l. Ca-aluminater ger basisk närmiljö till apatit, vilket gör denna fas stabil (ej upplösning, hinder för plaque-bildning och mjölksyrabildning) 2. Ca-aluminat finns i överskott och utbildas i alla porer i materialet - bidraget till utfyllnad av materialet - om till exempel enbart Ca-fosfat skulle utnyttjas så omsätts för lite vatten för att vattenfylld porositet ska kunna fyllas med hydrat. 3. Ca-aluminat utfalls genom syra-bas reaktion, där vatten reagerar med pulver- materialet, som börjar upplösas. I lösningen finns alla byggstenar som behövs för att bilda både kalciumaluminathydrat, gibbsit samt apatit (om fosfor tillförs i någon form) och eventuellt annan biologiskt gynnsam fas (kalcit, aragonit, laktat etc). När löslighetsprodukten för vart ärnne nås börjar en utfällning. Utfällningen sker överallt, inkluderat i mikroutrymmen mellan fyllningsmaterialet och 10 15 20 25 30 35 524 4949 P1726 - . a - » n tandvägg. Småkristaller falls ut i yt-topografin i tandväggen eller annan bio- logisk kontaktyta och bidrager till att kontaktzonen fyllningsmaterial-tand/ben helt försvinner innebärande mikrostrukturell integrering. 4. I biologiska vätskesystem finns vätefosfater som pH-stabiliserande buffert. Detta vattensystem reagerar med basiska Ca-cement under bildning av apatit.

Tillsatsmaterialet kan vidare uppvisa vilken morfologi eller form som helst, inklu- derande: sfärer, regelbundna eller oregelbundna former, fibrer, whiskers, plattor eller liknande. Partiklar av tillsatsmaterialet bör vara mindre än 10 um, företrädesvis mindre än 5 um, ännu mer föredraget mindre än 2 um.

För andra aspekter avseende metoden med uppslamning hänvisas till WO 01/76534, vars innehåll innefattas här genom referens. För andra aspekter avseende råpresskroppar hänvisas till WO 01/76535, vars innehåll innefattas här som referens.

Förutom som tillämpningar som tandfyllnadsmaterial eller ortopediska massor kan användningsområden som substrat/avgjutningsmaterial för elektronik, mikromekanik, optik och inom biosensorteknik ses.

Exempel 1.

Inledning.

I figurerna 2-3 är Ä. avståndet mellan fillerkorn av medelstorleken d, och VH är volymshalten hydrat. Ett litet Ä ger en låg expansion. Detta kan alltså styras av en liten komstorlek av fillerkomen (i detta sammanhang beräknas även oreagerad cement som filler då vi pratar om den hydratiserad kroppen), samt en liten halt hydrat. Observa alltså att komstorleken är den som fås efter upplösning av delar av cementen. En låg halt hydrat fås genom lågt vatten till cement förhållande. I figurerna 2 och 3 beskrives avståndet som funktion av halten hydrat i den hydratiserade kroppen. För att uppnå låg expansion bör Ä understiga 8 um företrädesvis under 4 um, ännu mer föredraget under 2 um.

Expansionens variation med 2. och d, expansionen i % (linjärexpansion uppmätt med split pin metod utförligt beskriven enligt L Kraft, Calcium aluminate based cement as dental restorative materials, Uppsala Universitet, Dec. 2002, Ph. D thesis). 10 15 20 25 u u .nu u a » o o | a. a' -n I. u I u o. en v u o o . a nu u av v u a p u. v l 1 . a Q a n s 1 a nu n; n v n.. o n u e e u u - »n u u» v n a ø a - . - n u» n» n v u.. n P1726 19' Material med Diameter d=6 um Diameter d=4 um Diameter d = 2 um Ä = Sum 0.08 0.05 0.04 k = 4 um 0.05 0.03 0.02 k = 2 um 0.03 0.02 0.01 Exempel 2.

Vid minskande expansion ner mot noll minskar trycket mot väggen i en med materialet fylld kavitet, vilket kan indirekt utläsas ur den krafi som erfordras for att skjuva ut en fyllning i en kavitet. Kaviteten var en tandplatta med tjockleken 2 mm och med ett hål av diametem 2 mm. Materialen var CaOAl203 baserade material.

För materialet av CAH-system minskar utskjuvningskraften med minskade expansion.

Fasthållnings (retention) krafier motsvarande ca 10 MPa vid rak vinkel är tillräckligt.

Material Rak vinkel 150 ° CAH O 13 MPa 13 MPa CAH 1 24 MPa 12 MPa CAH 2 33 MPa 9 MPa CAH 0 = linjär expansion av 0.01 % (30 dygns hârdning) CAH 1 = linjär härdning av 0.05 % (30 dygn härdning) CAH 2 = linjär härdníng av 0.16 % (30 dygn härdning) Bild av övergång mellan material och biologisk vägg, där utskiljning av hydrat skett på den biologiska väggen. Se figur 4.

Exempel 3.

Försök utfördes för att studera Ä inverkan på hårdhet och styvhet för kemisktbundet keramiskt material Försöksserie a) hydratiserat material med 2. 4 mikrometer (50 vol.% hydrat samt 4 mikrometers komstorlek for faser som ej är hydrat) b) hydratiserat material med 7» 2 mikrometer (50 vol.% hydrat samt 2 mikrometers komstorlek for faser som ej är hydrat) c) hydratiserat material med Ä 0.5 mikrometer (50 vol.% hydrat samt 0.5 mikrometers komstorlek för faser som ej är hydrat) »aus- 10 15 20 25 30 35 5 2 4 4 9 4 5.3 . :j P1726 11 d) hydratiserat material med Ä 0.3 mikrometer (50 vol.% hydrat samt 0.3 mikrometers komstorlek för faser som ej är hydrat) Materialframställning Materialen framställdes genom att vatten och pulverblandning blandades i sådana förhållanden att den slutliga volymen fylldes med 50 vol% hydrat. Metoden för att blanda material beskrivs nedan och i figur 5. Resterande volymen av den hydratiserade kroppen bestod då av icke hydrat faser (oreagerad cement samt inert filler). Den cement fas som användes var CaOAl203 vilket gav gibbsit samt katoit som hydratfaser (kontrollerat med röntgendiffraktion). Den inerta fillem var en blanding av olika apatiter samt dentalglas. Materialblandningama förvarades i 37 grader vatten i 2 veckor innan mätning av hårdhet (vickershårdhet) samt styvhet (e-modul). Resultaten redovisas i tabellen nedan. Komstorlekarna hos de kemisktbundna keramerna mättes som den linjära intercept komstorleken i en dimension. Omräknat till tre dimensioner blev komstorlekarna samt då också Ä. något större (ekvationer enligt Fullman).

Material Hårdhet (HV O. 1) Styvhet (GPa) a 120 15 b 132 15,7 c 146 17 d 1 5 1 17,6 Resultaten visar att lägre k ger en högre hårdhet samt ett styvare material.

Metoden för att blanda materialen i försök a-där beskriven i figur 5.

När kulan vibrerar slås vattenbehållaren sönder och pulverblandningen blandas med vatten. Eftersom pulverbladningen är under vakuum sker blandningen momentant. När en god bladning och viskositet uppnåtts dräneras slamman genom hålet 4 som kan öppnas utifrån. Slamman appliceras sedan i en volym som skall fyllas. Halten pulver och vätska är optimerad så att de upplyller patentkraven enligt ekvationen. Pulvret föreligger med fördel som granuler med hög kompaktgrad.

Exemepl 4.

Hållfasthetens variation med Zl, och d, hållfasthet i MPa. Hållfasthet mätt med ball on disc metod. »nnnv P1726 524 494 . - o » .u 12-*2-1 '--' Material med Diameter d = 6 pm Diameter d = 4 pm Diameter d = 2 pm Ä. 8pm 58 65 74 k 4 pm 70 81 92 7» 2 pm 89 102 120 Exemepl 5.

Translucensens variation med Å och d, translucens i %.

Material med Diameter d = 6 pm Diameter d = 4 pm Diameter d = 2 pm Ä. 8pm 18 23 27 Ä 4 pm 25 29 32 Ä 2 pm 33 36 42

Claims (14)

10 15 20 25 30 524 4g4 Pl726 Patentkrav

1. Kemiskt bundet biomaterialelement bestående av ett Oorganisk cement med minimal dimensionsförändring vid härdning och långtidsanvändning, förbättrade mekaniska egenskaper, samt förbättrad translucens, k ä n n e t e c k n a t av en algoritm för beskrivning av mikrostrukturen som uttrycks genom Å : d *(1 _ VF) (VF) där Ä. är avståndet mellan fillerkom av medelstorleken d och VF är volymhalten oreagerad cement samt tillsatt filler, och där Ä understiger 8 um.

2. Biomaterialelement enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n at av att Ä understiger 4 um, mer föredraget understiger 2 um.

3. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n at av att det ger ett utövat tryck eller drag på omgivande volym av <5 MPa, < 2 MPa än mer Föredraget <1 MPa.

4. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n at av att Oorganisk fas består av Ca- aluminat och/eller Ca-silikat och/eller Ca-fosfat.

5. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att oorganisk fas består av faser i systemet CaO-Al2O3,dvs CaO, (CaO)3Al2O3, (CaO)12(Al2O3)7, CaOAlgOg, (CaO)(Al2O3)2, (CaO)(Al2O3)6 och/eller ren AJ2O3 med varierande inbördes halter, där föredragna huvudfaser är CaOAlgOg och (CaO)(Al2O3)2 och mest föredragna huvudfas är CaOAlzOg, varvid kornstorlek hos utbildade hydrat av dessa faser understiger 3 mikrometer, än mer föredraget under 1 mikrometer och mest föredraget under 0.5 mikrometer..

6. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av det även innefattar en organisk fas av företrädesvis polyakrylater och/eller polykarbonater. 10 15 20 25 30 524 494 Pl726 14 - ; o ~ | n

7. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n at av att tillsatta inerta fillerpartiklar har en komstorlek som understiger 5 mikrometer, än mer föredraget under 2 mikrometer.

8. Biomaterialelement enligt patentkrav 7, k ä n n e t e c k n a t av att tillsatta inerta fillerpartiklar består av glaspartiklar, apatiter, brushite och/eller böhmit.

9. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n at av att det innefattar in-situ bildad apatit eller annan fas som separerar huvudsystemets bildade hydrat.

10. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av att totala porositeten understiger 10 %, än mer föredraget 5 %, fördelade på miniporer med diameter understigande 0.5 mikrometer, än mer föredraget under 0.1 mikrometer med en omfattning av minst 90 % av total porositet.

11. ll. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a t av det utgöres av ett dentalt material, företrädesvis ett tandfyllnadsmaterial eller rotfyllnadsmaterial.

12. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k å n n e t e c k n a t av det utgöres av ett ortopediskt implantatmaterial eller bencement.

13. Biomaterialelement enligt något av ovanstående patentkrav, k ä. n n e t e c k n a t av det utgöres av en komponent eller att det föreligger i granulform, företrädesvis som bârarmaterial för drug delivery.

14. Anordning vid framtagande av kemiskt bundet biomaterialelement enligt något av ovanstående krav från ett pulvermaterial innefattande en bindefas, samt en med bindefasen reagerande vätska, kan net eckna d av att sagda anordning innefattar en första behållare (5) vilken innehåller pulvermaterialet, samt en andra behållare (3) vilken innehåller sagda med bindefasen reagerande vätska, samt en öppningsbar förslutning (3) mellan behållarna (5, 3).