WO2001028920A1 - Knochenersatzmaterial und vorstufen hierfür - Google Patents

Knochenersatzmaterial und vorstufen hierfür Download PDF

Info

Publication number
WO2001028920A1
WO2001028920A1 PCT/EP2000/010118 EP0010118W WO0128920A1 WO 2001028920 A1 WO2001028920 A1 WO 2001028920A1 EP 0010118 W EP0010118 W EP 0010118W WO 0128920 A1 WO0128920 A1 WO 0128920A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
bone cement
bone
calcium
algae
cement powder
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/010118
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Margarita Jordanova-Spassova
Original Assignee
Spassova, Else
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 Spassova, Else filed Critical Spassova, Else
Priority to AU77876/00A priority Critical patent/AU7787600A/en
Publication of WO2001028920A1 publication Critical patent/WO2001028920A1/de

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/02—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing inorganic materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
    • C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
    • C01B25/26—Phosphates
    • C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
    • C01B25/325—Preparation by double decomposition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS 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
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Definitions

  • Bone replacement material and precursors therefor
  • the invention relates to a bone substitute material which is extremely well tolerated and easy to process, which is excellently absorbed in the body and which leads to accelerated new bone formation.
  • the invention further relates to a bone cement as a component of the bone replacement material and to a new type
  • Tetracalcium phosphate which is part of the bone cement.
  • a bone cement is known under the name "Bone Source ⁇ ", which consists of tetracalcium phosphate (Ca 4 (P0 4 ) 2 ; TTCP) and calcium hydrogen phosphate (CaHP0 4; DCP).
  • “Bone Source ⁇ ” is available from Pfizer.
  • the TTCP contained in the bone cement is produced by reacting calcium hydrogen phosphate and calcium carbonate in powder form and in a molar ratio of 2: 1.8 at approx. 1400 ° C. The powder mixture is heated for about six hours, then immediately cooled under anhydrous conditions and then stored anhydrous.
  • the bone cement powder is obtained by mixing powdered TTCP in a 1: 1 molar ratio with DCP powder.
  • the bone cement powder is mixed with approx. C, 25 ml of liquid per g Mix the powder to obtain a paste that can be applied to the bone.
  • the bone cement should set about 30 to 45 minutes after mixing. It gradually converts to hydroxyapatite (HA) in the body under the influence of moisture.
  • HA hydroxyapatite
  • the chemical composition of hydroxyapatite is particularly close to that of bone.
  • a disadvantage of the known bone cement is that its microstructure and porosity do not correspond to the natural bones.
  • the known bone cement lacks the high interconnectivity porosity that natural bone has. Because of these differences between the bone cement and the natural bone material, the growth and new bone formation are not satisfactory.
  • the object of the invention is therefore to provide a bone replacement material and components thereof, in particular a bone cement, which are as similar as possible to natural bone tissue in terms of their chemical and physical properties, in particular with regard to their pore structure.
  • the materials should also be as easy to process as possible, fit well into the bone skeleton and accelerate the formation of new bone.
  • Invention further relates to a process for the preparation of this tetracalcium phosphate as claimed in claim 6 and to a A method for producing the bone replacement material according to claim 19. Preferred embodiments and process variants are described in the subclaims.
  • the bone substitute material according to the invention and the above-mentioned precursors are distinguished from the known bone cement-containing bone substitute materials by an increased biological activity, which is particularly due to the improved pore structure of the inventive
  • the improved porosity means that the materials according to the invention are more similar to the natural bone tissue and are therefore more easily integrated into the bone skeleton and replaced by natural bone tissue. Because of the improved
  • the materials according to the invention are also more suitable than carriers for active substances, such as bone morphogenic proteins, than the conventional materials.
  • the main reason for the advantageous properties of the materials according to the invention is the novel tetracalcium phosphate (Ca 4 (P0 4 ) 2 ; TTCP), in the production of which, instead of calcium carbonate in powder form, granulated algae hard tissue freed from organic constituents is used as the calcium carbonate starting material.
  • This calcium carbonate obtained from algae - hereinafter referred to as algae CaC0 3 - retains the pore structure in the algae skeleton with a large number of interconnecting micropores even when reacted with calcium hydrogen phosphate (CaHP0 4 , DCP) at over 1400 ° C.
  • the TTCP according to the invention differs in its crystal structure from the previously known tetracalcium phosphate materials.
  • the TTCP according to the invention not only has an extraordinarily large specific surface area, but also a high connective porosity, as a result of which it contains natural bone tissue in its Structure is very similar. It is therefore much more suitable for use in bone replacement materials than the previously known tetracalcium phosphates.
  • the algae hard tissue used as CaC0 3 starting material is known in principle. It is used as the starting material of the hydroxylapatite material described in DE 35 42 744 Cl and DE 37 09 897 C2. All types of lime-encrusting algae can be used to produce the algae hard tissue. Are particularly suitable
  • Marine algae such as those of the species Amphiroa Ephedra, Corallmacea or Codiacea.
  • the organic components contained in the algae are removed by maceration or pyrolysis.
  • red algae are preferably used, which are pyrolyzed at a temperature of ⁇ 700 ° C.
  • the algae CaC0 3 obtained in this way consists predominantly of calcium carbonate. It also contains small amounts of calcium oxide and magnesium oxide as well as traces of other metal oxides. However, these do not interfere with the implementation of the TTCP.
  • Preferred average particle sizes are in the range of ⁇ 0.25 mm and in particular ⁇ 0.1 mm.
  • DCP and algae CaC0 3 are preferably implemented in a molar ratio of 2: 1.5 to 1.7.
  • the proportion of algae CaC03 is calculated on the assumption that 100 of the material consists of calcium carbonate.
  • the proportions of CaO, MgO etc. in the algae material are neglected. It is therefore preferred to use the calcium carbonate content in the ⁇ er TTCP- To reduce production compared to the process known for producing "Bone Source®". In this way, the proportion of free calcium in the TTCP can be kept very low. This has a positive effect on the quality of the TTCP, particularly with regard to maintaining the interconnecting micropores.
  • the replacement of DCP and algae CaC0 3 is expediently carried out at a temperature of 1450 to 1550 ° C.
  • a temperature range between 1460 and 1500 ° C. has proven to be particularly suitable.
  • Implementation advantageously takes at least 10 hours.
  • the TTCP obtained is expediently cooled immediately under anhydrous conditions. It is also recommended to store the TTCP in the absence of moisture.
  • the TTCP obtainable in the manner described above is part of the bone cement powder according to the invention.
  • all materials which are normally used in known bone cements are possible as further components of the bone cement.
  • the bone cement according to the invention particularly advantageously contains a mixture of tetracalcium phosphate and calcium hydrogen phosphate (DCP).
  • the weight ratio of these components is advantageously 60 to 70% to 40
  • a granular filler made of tricalcium phosphate-containing hydroxyapatite material, which is obtainable by reacting an algae hard tissue freed from organic compounds in an alkaline aqueous phosphate solution with the addition of Mg 2+ ions at elevated temperature ,
  • a granular filler made of tricalcium phosphate-containing hydroxyapatite material, which is obtainable by reacting an algae hard tissue freed from organic compounds in an alkaline aqueous phosphate solution with the addition of Mg 2+ ions at elevated temperature
  • the proportion of the calcium-containing granular filler in the bone cement powder is expediently 10 to 90 and in particular 60 to 80 percent by weight.
  • the bone cement powder according to the invention is excellently suitable as a carrier for active substances, such as growth-promoting or growth-inhibiting compounds,
  • Bone-morphogenic proteins can be mentioned as an example of the latter.
  • the bone cement powders can be impregnated with these compounds.
  • the bone cement powder according to the invention is mixed with at least one liquid.
  • the bone replacement material according to the invention is obtained.
  • Water or, for example, are suitable for this Blood.
  • the mixing ratio is expediently about 0.1 to 0.4 ml of liquid per gram of bone cement powder.
  • TTCP-containing mixture and filler-containing mixture are expediently used in a volume ratio of 20 to 30% to 80 to 70%.
  • the hard algae tissue obtained is crushed and classified through a sieve with a pore size of 0.1 mm. In this way, algae CaC03 with an average particle size of less than 0.1 mm is obtained.
  • Calcium hydrogen phosphate (CaHP0 4 ) and the algae CaC03 obtained in Example la) are mixed in a molar ratio of 2: 1.6.
  • the proportion of algae CaC0 3 is determined on the assumption that the algae CaC0 3 consists of 100% calcium carbonate.
  • the powder mixture is transferred to an oven and heated there at about 1500 ° C. for 10 hours.
  • the reaction product is then cooled to such an extent that it is no longer red-hot.
  • it is transferred to a desiccator, where it is further cooled to room temperature under anhydrous conditions.
  • the TTCP obtained in this way is stored under strict exclusion of water.
  • Example 1 Production of Bone Cement Powder
  • the TTCP obtained in Example 1 is mixed in a weight ratio of 70 to 30 with anhydrous calcium hydrogen phosphate (CaHP0 4 ; DCP). In this way, a bone cement powder is obtained, which is stored under anhydrous conditions.
  • CaHP0 4 anhydrous calcium hydrogen phosphate
  • a hydroxylapatite material in granular form produced from limestone-encrusting algae according to DE 37 09 897 C2 is mixed with 0.25 ml of blood per ml of granulate (mixture 1).
  • the bone cement powder produced in Example 2 is mixed with 0.2 ml of water per gram of powder (mixture 2).
  • mixture 1 70 volume percent of mixture 1 are mixed with 30 volume percent of mixture 2.
  • a bone substitute material is obtained in the form of a spreadable paste. This paste can be applied immediately after mixing and sets within about 40 minutes.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Knochenersatzmaterial sowie ein Knochenzement-Pulver als Bestandteil desselben. Das Knochenzement-Pulver wiederum enthält ein neuartiges Tetracalciumphosphat, welches erhältlich ist durch Umsetzen von Calciumhydrogensulfat und Calciumcarbonat bei einer Temperatur von über 1400 °C und anschließendes Abkühlen unter wasserfreien Bedingungen, wobei als Calciumcarbonat-Ausgangsmaterial granuliertes und von organischen Bestandteilen befreites Algen-Hartgewebe verwendet wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieses Tetracalciumphosphats sowie ein Verfahren zur Herstellung des Knochenersatzmaterials.

Description

Knochenersatzmaterial und Vorstufen hierfür
Die Erfindung betrifft ein Knochenersatzmaterial, welches außerordentlich gut verträglich und gut verarbeitbar ist, welches ausgezeichnet im Körper resorbiert wird und zu einer beschleunigten Knochenneubildung führt. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Knochenzement als Bestandteil des Knochenersatzmaterials sowie ein neuartiges
Tetracalciumphosphat , welches Bestandteil des Knochenzements ist.
Unter der Bezeichnung "Bone Source©" ist ein Knochenzement bekannt, welcher aus Tetracalciumphosphat (Ca4(P04)2; TTCP) und Calciumhydrogenphosphat (CaHP04; DCP) besteht. "Bone Source©" ist von der Firma Pfizer erhältlich. Das im Knochenzement enthaltene TTCP wird hergestellt durch Umsetzung von Calciumhydrogenphosphat und Calciumcarbonat in Pulverform und in einem Molverhältnis von 2 : 1,8 bei ca. 1400°C. Die Pulvermischung wird etwa sechs Stunden lang erhitzt, dann sofort unter wasserfreien Bedingungen abgekühlt und anschließend wasserfrei gelagert. Das Knochenzementpulver wird erhalten, indem pulverisiertes TTCP in einem Molverhältnis von 1 : 1 mit DCP-Pulver gemischt wird. Unmittelbar vor der Anwendung wird das Knochenzementpulver mit ca. C,25 ml Flüssigkeit pro g Pulver angerührt, wodurch eine Paste erhalten wird, die auf den Knochen aufgetragen werden kann. Der Knochenzement soll etwa 30 bis 45 Minuten nach dem Mischen abbinden. Er setzt sich im Korper unter Feuchtigkeitsemfluss allmählich zu Hydroxylapatit (HA) um. Hydroxylapatit kommt m seiner chemischen Zusammensetzung dem Chemismus von Knochen besonders nah. Als Referenz für diesen Stand der Technik können bezüglich des Tetracalciumphosphates die DE 41 24 898 AI und die US-PS-5 652 016, bezuglich der Knochenzementmischung die US-PS 4 612 053, die DE 40 16 135 AI unc die DE 41 32 331 C2 genannt werden .
Em Nachteil des bekannten Knochenzements besteht jedoch darin, dass dessen MikroStruktur und Porosität nicht den enigen naturlicher Knochen entsprechen. Insbesondere fehlt dem bekannten Knochenzement die hohe interkonnektive Porosität, welche natürlicher Knochen aufweist. Wegen dieser Unterschiede des Knochenzements zum naturlichen Knochenmaterial sind das Anwachsen und die Knochenneubildung nicht zufriedenstellend.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Knochenersatzmaterial und Bestandteile desselben, insbesondere einen Knochenzement, anzugeben, welche bezuglich ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich ihrer Porenstruktur, natürlichem Knochengewebe möglichst ähnlich sind. Die Materialien sollten zudem möglichst gut verarbeitbar sein, sich gut in das Knochenskelett einfugen und zu einer beschleunigten Knochenneubildung fuhren.
Die Lesung dieser Aufgabe gelingt mit dem Knochenersatzmaterial nach Anspruch 16, welches ein Knochenzement-Pulver nach Anspruch 9 als Bestandteil enthalt. Das Knochenzement-Pulver wiederum enthalt ein neuartiges Tetracalciumphosphat nach Anspruch 1. Die
Erfinαung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieses Tetracalciumphosphats naen Anspruch 6 sowie ein Verfahren zur Herstellung des Knochenersatzmaterials nach Anspruch 19. Bevorzugte Ausfuhrungsformen und Verfahrensvarianten sind in den Unteranspruchen beschrieben .
Das erfmdungsgemaße Knochenersatzmaterial und die genannten Vorstufen zeichnen sicn gegenüber den bekannten knochenzementhaltigen Knochenersatz aterialien durch eine erhöhte biologische Aktivität aus, die insbesondere durch die verbesserte Porenstruktur der erfmdungsgemaßen
Materialien bedingt ist. Die verbesserte Porosität fuhrt dazu, dass die erfmdungsgemaßen Materialien dem natürlichen Knochengewebe ahnlicher sind und daher leichter in das Knochenskelett integriert und durch natürliches Knochengewebe ersetzt werden. Aufgrund der verbesserten
Porenstruktur sind die erfmdungsgemaßen Materialien zudem als Trager für Wirkstoffe, wie beispielsweise knochenmorphogene Proteine, besser geeignet als die herkömmlichen Materialien.
Hauptursache für die vorteilhaften Eigenschaften der erfin- dungsgemaßen Materialien ist das neuartige Tetracalciumphosphat (Ca4(P04)2; TTCP), bei dessen Herstellung statt Calciumcarbonat m Pulverform granuliertes und von organischen Bestandteilen befreites Algen-Hartgewebe als Calciumcarbonat-Ausgangsmatenal verwendet wird. Dieses aus Algen gewonnene Calciumcarbonat - im folgenden Algen-CaC03 genannt - behalt auch bei der Umsetzung mit Calciumhydrogenphosphat (CaHP04, DCP) bei ber 1400°C die im Algenskelett vorhandene Porenstruktur mit einer Vielzahl interkonnektierender Mikroporen bei. Entsprechend unterscheidet sich das erfmdungsgemaße TTCP in seiner Kristallstruktur von den bisher bekannte Tetracalciumphosphat-Mateπalien. Das erfmdungsgemaße TTCP besitzt nicht nur eine außerordentlich große spezifische Oberflache, sondern auch eine hohe terkonnektive Porosität, wodurch es natürlichem Knochengewebe in seiner Struktur sehr ahnlich ist. Für die Verwendung in Knochenersatzmaterialien ist es deshalb erheblich besser geeignet als die bisher bekannten Tetracalciumphosphate .
Das als CaC03-Ausgangsmateπal verwendete Algen-hartgewebe ist grundsatzlich bekannt. Es wird als Ausgangsmaterial des in der DE 35 42 744 Cl und DE 37 09 897 C2 beschriebenen Hydroxylapatit-Materials verwendet. Für die Herstellung des Algen-Hartgewebes können alle Arten kalkmkrustierender Algen verwendet werden. Besonders geeignet sind
Meeresalgen, wie solche der Spezies Amphiroa Ephedra, Corallmacea oder Codiacea. Die m den Algen enthaltenen organischen Bestandteile werden durch Mazeration oder Pyrolyse entfernt. Zu den Einzelheiten dieser Verfahren kann auf die genannten Druckschriften sowie die weiterfuhrenden Literaturhinweise m diesen verwiesen werden.
Für die Herstellung des erfmdungsgemaßen TTCP wird vorzugsweise von Rotalgen ausgegangen, welche bei einer Temperatur von < 700°C pyrolisiert werden. Das auf diese Weise erhaltene Algen-CaC03 besteht überwiegend aus Calciumcarbonat. Daneben sind m geringen Anteilen Calciumoxid und Magnesiumoxid sowie Spuren anderer Metalloxide enthalten. Diese stören die Umsetzung zum TTCP jedoch nicht.
Vor der Umsetzung mit DCP wird das Algen-CaC03 zerkleinert. Bevorzugte mittlere Teilchengroßen liegen im Bereich von < 0,25 mm und insbesondere < 0,1 mm.
DCP und Algen-CaC03 werden bevorzugt m einem molaren Verhältnis von 2 : 1,5 bis 1,7 umgesetzt. Der Anteil an Algen-CaC03 wird dabei unter der Annahme berechnet, dass das Material zu 100 aus Calciumcarbonat besteht. Die Anteile an CaO, MgO usw. im Algenmaterial werden vernachlässigt. Es ist also bevorzugt, den Calciumcarbonatanteil in den
Figure imgf000005_0001
αer TTCP- Herstellung gegenüber dem zur Herstellung von "Bone Source®" bekannten Verfahren zu verringern. Auf diese Weise kann αer Anteil freien Calciums im TTCP sehr gering gehalten werden. Dies wirkt sich auf die Qualität des TTCP, insbesondere bezüglich αer Erhaltung der mterkonnektierenden Mikroporen positiv aus.
Die Urrsetzung von DCP und Algen-CaC03 erfolgt zweckmäßig bei einer Temperatur von 1450 bis 1550°C. Als besonders geeignet hat sich em Temperaturbereich zwischen 1460 und 1500°C erwiesen. Von Vorteil dauert die Umsetzung mindestens 10 Stunden. Nach Abschluß der Reaktion wird das erhaltene TTCP zweckmäßig sofort unter wasserfreien Bedingungen abgekühlt. Außerdem empfiehlt es sich, das TTCP unter Ausschluss von Feuchtigkeit zu lagern.
Das auf die oben beschriebene Weise erhältliche TTCP ist Bestandteil des erfmdungsgemaßen Knochenzement-Pulvers. Als weitere Bestandteile des Knochenzements kommen grundsätzlich alle Materialien in Frage, welche üblicherweise in bekannten Knochenzementen verwendet werden. Bevorzugt ist es, unlösliche Calcium-Verbmdungen einzusetzen, die zu einem Ca : P-Verhaltnis im Knochenzement-Pulver von etwa 1,67 fuhren. Dieses Ca:P- Verhältnis stellt sicher, dass sich der Knochenzement im Korper vollständig in Hydroxylapatit umwandelt.
Besonders zweckmäßig enthalt der erfmdungsgemaße Knochenzement em Gemisch von Tetracalciumphosphat und Calciumhydrogenphosphat (DCP) . Das Gewichtsverhaltnis dieser Komponenten liegt vorteilhaft bei 60 bis 70 % zu 40
Es ist weiterhin vorteilhaft, dem erfmdungsgemaßen Knochenzement-Pulver einen Calcium-haltigen granulären
Füllstoff beizufügen. Handelt es sich bei diesem Füllstoff um em als kalkmkrustierenden Algen gewonnenen Hydroxylapatit-Mateπal, wie es beispielsweise m den eingangs erwähnten Patentschriften beschrieben ist, kann die Porosität des Knochenersatzmateπals demjenigen naturlichen Knochengewebes noch mehr angenähert werden.
Besonαers geeignet für die Verwendung im erfmdungsgemaßen Knochenzement ist auch em granulärer Füllstoff aus Tricalciumphosphat-haltigern Hydroxylapatit-Mateπal, welches erhältlich ist durch Umsetzen eines von organischen Verbindungen befreiten Algen-Hartgewebes m einer alkalischen wassrigen Phosphatlosung unter Zusatz von Mg2+-Ionen bei erhöhter Temperatur. Diesbezüglich wird auf die Parallelanmeldung "Tncalciumphosphat-haltiges Hydroxylapatit-Mateπal mit mikroporöser Struktur" sowie die Pr loπtatsanmeldung DE 199 50 113 verwiesen, deren
Offenbarungsgehalt in Referenz in diese Anmeldung vollem Umfang eingefügt werden.
Der Anteil des Calcium-haltigen granulären Füllstoffs im Knochenzement-Pulver liegt zweckmäßig bei 10 bis 90 und insbesondere 60 bis 80 Gewichtsprozent.
Das erf dungsgemaße Knochenzement-Pulver eignet sich ausgezeichnet als Trager für Wirkstoffe, wie wachstumsfordernde oder wachstumshemmende Verbindungen,
Antibiotika, Chemotherapeutika, tumorhemmende Verbindungen oder knocheninduktive Verbindungen. Als Beispiel für letztere können knochenmorphogene Proteine genannt werden. Die Knochenzement-Pulver können mit diesen Verbindungen imprägniert werden. Andererseits ist es ebenfalls möglich, die Wirkstoffe erst beim Anmischen des erfmdungsgemaßen Knochenzements zuzusetzen.
Vor der Verwendung wird das erfmdungsgemaße Knochenzement- Pulver mit wenigstens einer Flüssigkeit angemischt. Auf diese Weise wird das erfmdungsgemaße Knochenersatzmaterial erhalten. Geeignet hierfür sind beispielsweise Wasser oder Blut. Zweckmäßig betragt das Mischungsverhältnis etwa 0,1 bis 0,4 ml Flüssigkeit pro Gramm Knochenzement-Pulver. Beim nmιschen des erfmdungsgemaßen Knochenersatzmaterials ist es grundsätzlich möglich, zunächst alle festen Komponenten miteinander zu vermischen und dann diese mit Flüssigkeit anzurühren. Von der praktischen Handhabung her kann es in einigen Fallen jedoch zweckmäßiger sein, einzelne feste Bestandteile des erfmdungsgemaßen Knochenzement-Pulvers gesondert mit Flüssigkeit zu vermischen und erst zum Schluss die jeweils mit Flüssigkeit verrührten Mischungen miteinander zu mischen. Zweckmäßig kann es beispielsweise sein, den calciumhaltigen granulären Füllstoff mit Flüssigkeit, beispielsweise Blut, zu vermischen und gesondert hiervon eine Mischung aus Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, und TTCP-haltigem Pulver herzustellen und anschließend beide Mischungen grundlich miteinander zu vermengen. Dies gilt besonders dann, wenn als granulärer Füllstoff em aus Algen gewonnenes Hydroxylapatit-Mateπal verwendet wird. Zweckmäßig werden TTCP-haltige Mischung und Fullstoff-haltige Mischung in einem Volumenverhaltnis von 20 bis 30 % zu 80 bis 70% verwendet .
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen naher erläutert werden.
Beispiel 1
a) Herstellung von Algen-CaC03
1 kg Potalgen wird mehrfach mit destilliertem Wasser gewaschen und getrocknet. Anschließend werden die Rotalgen bei etwa 630°C sechs bis sieben Stunden lang pyrolisiert und anschließend abgekühlt.
Das sc ernaltene, von organiscnen Bestandteilen befreite Algen-Hartgewebe besteht je nach Charge zu etwa 90 bis 95 Gewichtsprozent aus Calciumcarbonat. Die restlichen Anteile bestehen überwiegend aus Calcium- und Magnesiumoxid.
Das sc erhaltene Algen-Hartgewebe wird zerkleinert und durch em Sieb mit einer Porengroße von 0,1 mm klassiert. Auf diese Weise wird Algen-CaC03 mit einer mittleren Teilchengroße von unter 0,1 mm erhalten.
b) Umsetzung zu Tetracalciumphosphat (Ca4(P04)2; TTCP)
Calciumhydrogenphosphat (CaHP04) und das m Beispiel la) erhaltene Algen-CaC03 werden in einem molaren Verhältnis von 2 : 1,6 gemischt. Der Anteil an Algen-CaC03 wird dabei unter der Annahme bestimmt, dass das Algen-CaC03 zu 100 % aus Calciumcarbonat besteht. Das Pulvergemisch wird in einen Ofen überfuhrt und dort bei etwa 1500 °C 10 Stunden lang erhitzt. Anschließend wird das Reaktionsprodukt so weit abgekühlt, dass es nicht mehr rotglühend ist. Dann wird es in einen Exsikkator überfuhrt und dort unter wasserfreien Bedingungen auf Raumtemperatur weiter abgekühlt. Das so erhaltene TTCP wird unter striktem Ausschluss von Wasser gelagert.
Beispiel 2
Herstellung von Knochenzement-Pulver Das in Beispiel 1 erhaltene TTCP wird in einem Gewichtsverhaltnis von 70 zu 30 mit wasserfreiem Calciumhydrogenphosphat (CaHP04; DCP) grundlich gemischt. Auf diese Weise wird em Knochenzement-Pulver erhalten, was unter wasserfreien Bedingungen gelagert wird.
Beispiel 3
Herstellung eines Knochenersatzmaterials Ein nach DE 37 09 897 C2 aus kalkinkrustierenden Algen hergestelltes Hydroxylapatit-Material in Granulatform mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 mm wird mit 0,25 ml Blut pro ml Granulat gemischt (Mischung 1).
Das in Beispiel 2 hergestellte Knochenzementpulver, wird mit 0,2 ml Wasser pro Gramm Pulver vermengt (Mischung 2) .
Anschließend werden 70 Volumenprozent der Mischung 1 mit 30 Volumenprozent der Mischung 2 vermischt. Auf diese Weise wird ein Knochenersatzmaterial in Form einer streichfähigen Paste erhalten. Diese Paste ist sofort nach dem Anrühren applizierbar und bindet innerhalb von etwa 40 Minuten ab.

Claims

Patentansprüche
1. Tetracalciumphosphat, erhältlich durch Umsetzen von Calciumhydrogenphosphat und Calciumcarbonat bei einer Temperatur von über 1400°C und anschließendes Abkühlen unter wasserfreien Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, dass als Calciumcarbonat-Ausgangsmaterial granuliertes und von organischen Bestandteilen befreites Algen-Hartgewebe, insbesondere aus den Spezies Amphiroa Ephedra, Corallinacea oder Codiacea, verwendet wird.
2. Tetracalciumphosphat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumcarbonat-Ausgangsmaterial eine mittlere Teilchengröße von < 0,25 mm, insbesondere < 0,1 mm, aufweist.
3. Tetracalciumphosphat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das von organischen Bestandteilen befreite Algen-Hartgewebe durch Pyrolyse von Rotalgen bei einer Temperatur von < 700°C erhalten wurde.
4. Tetracalciumphosphat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumhydrogenphosphat und
Algen-Calciumcarbonat, berechnet als 100 % CaC03, in einem molaren Verhältnis von 2 : 1,5 bis 1,7 umgesetzt werden.
5. Tetracalciumphosphat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung bei 1450 bis 1550°C, insbesondere 1460 bis 1500°C, für wenigstens 10 Stunden erfolgt.
6. Verfahren zur Herstellung von Tetracalciumphosphat, in welchem Calciumhydrogenphosphat und Calciumcarbonat bei einer Temperatur von über 1400 °C umgesetzt und das Reaktionsprodukt anschließend unter wasserfreien
Bedingungen abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Calciumcarbonat-Ausgangsmaterial granuliertes und von organischen Bestandteilen befreites Algen-Hartgewebe verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Calciumcarbonat-Ausgangsmaterial durch Pyrolyse von Rctalgen bei einer Temperatur von < 700 °C und an schließendes Zerkleinern auf eine mittlere Teilchengroße von < 0,25 mm, insbesondere < 0,1 mm, erhalten wurde.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Calciumhydrogenphosphat und Algen-Calciumcarbonat , berechnet als 100 % CaC03, in einem molaren Verhältnis von 2 : 1,5 bis 1,7 bei einer Temperatur von 1450 bis 1550°C, insbesondere 1460 bis 1500°C, mindestens 10 Stunden lang umgesetzt werden.
9. Knochenzement-Pulver, dadurch gekennzeichnet, dass es Tetracalciumphosphat nach einem der Ansprüche 1 bis 5 enthalt .
10. Knochenzement-Pulver nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass es Tetracalciumphosphat und Calciumhydrogenphosphat in einem Gewichtsverhaltnis von 60 bis 70 % zu 40 bis 30 % enthalt.
11. Knochenzement-Pulver nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin einen Calcium-haltigen granulären Füllstoff enthalt.
12. Knochenzement-Pulver nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es als granulären Füllstoff em Hydrolylapatit-Material enthalt, welches aus kalkinkrustierenden Algen gewonnen wurde.
13. Knochenzement-Pulver nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als granulärer Füllstoff em Tricalciumphosphat-haltiges Hydroxylapatit-Mateπal dient, welches erhältlich ist durch Umsetzen eines von organischen Verbindungen befreiten Algen-Hartgewebes m einer alkalischen wassrigen Phosphat-Losung unter Zusatz von Mg2+-Ionen bei erhöhter Temperatur.
14. Knochenzement-Pulver nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Calcium-haltige granuläre Füllstoff im Knochenzementpulver in einem Anteil von 10 bis 90 und insbesondere 60 bis 80 Gewichtsprozent vorhanden ist.
15. Knochenzement-Pulver nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch einen Gehalt an wenigstens einem
Wirkstoff, insbesondere einer wachstumsfordernden oder wachstumshemmenden Verbindung, einem Antibiotikum, einem Chemotherapeutikum, einer tumorhemmenden Verbindung oder einer knocheninduktiven Verbindung, insbesondere wenigstens einem knochenmorphogenen Protein.
16. Knochenersatzmaterial, welches em Knochenzement-Pulver nach einem der Ansprüche 9 bis 15 im Gemisch mit wenigstens einer Flüssigkeit umfasst.
17. Knochenersatzmaterial nach Anspruch 16, worin die wenigstens eine Flüssigkeit ausgewählt ist aus Wasser oder Blut.
18. Knochenersatzmaterial nach Anspruch 16 oder 17, worin pro g Knochenzement-Pulver 0,1 bis 0,4 ml Flüssigkeit enthalten sind.
19. Verfahren zur Herstellung eines Knochenersatzmaterials, dadurch gekennzeichnet, dass ein Knochenzement-Pulver nach Anspruch 9 oder 10 mit einer ersten Flüssigkeit zu einer Knochenzement-Paste vermengt wird, ein Calcium-haltiger granulärer Füllstoff mit einer zweiten Flüssigkeit vermischt wird und beide Mischungen miteinander vermischt werden.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Flüssigkeit Wasser und die zweite Flüssigkeit Elut ist.
21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Calcium-haltige granuläre Füllstoff ein aus kalkinkrustierenden Algen, insbesondere der Spezies Amphiroa Ephedra, Corallinacea oder Codiacea, gewonnenes Hydroxylapatit-Material ist.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenzement-Paste und die den Calcium-haltigen granulären Füllstoff enthaltende Mischung in einem Volumenverhältnis von 20 bis 30 % zu 80 bis 70 % miteinander vermischt werden.
PCT/EP2000/010118 1999-10-18 2000-10-13 Knochenersatzmaterial und vorstufen hierfür WO2001028920A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU77876/00A AU7787600A (en) 1999-10-18 2000-10-13 Bone substitute material and precursors therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19950114A DE19950114A1 (de) 1999-10-18 1999-10-18 Knochenersatzmaterial und Vorstufen hierfür
DE19950114.9 1999-10-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001028920A1 true WO2001028920A1 (de) 2001-04-26

Family

ID=7926023

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/010118 WO2001028920A1 (de) 1999-10-18 2000-10-13 Knochenersatzmaterial und vorstufen hierfür

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU7787600A (de)
DE (1) DE19950114A1 (de)
WO (1) WO2001028920A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200147260A1 (en) * 2014-09-01 2020-05-14 Kyushu University, National University Corporation Method of producing product inorganic compound and product inorganic compound
CN112479173A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 中山职业技术学院 一种3d打印用高孔隙连通性磷酸四钙纳米粉体及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10347232A1 (de) * 2003-10-10 2005-05-12 Bego Semados Gmbh & Co Kg Anordnung zur Rückbildung eines parodontosebedingten Knochendefektes

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3542744C1 (de) * 1985-12-03 1987-05-27 Ewers Rolf Poroeses Hydroxylapatit-Material
JPS63294863A (ja) * 1987-05-28 1988-12-01 Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd 骨欠損部及び骨空隙部充填材
DE4016135A1 (de) * 1989-05-19 1990-11-22 Tokuyama Soda Kk Haertendes gemisch
DE4032570A1 (de) * 1990-10-13 1992-04-16 Therm Aix Ges Fuer Tech Kerami Verfahren zum herstellen von implantaten
US5652016A (en) * 1990-07-27 1997-07-29 Osaka Cement Co., Ltd. Tetracalcium phosphate-based materials and processes for their preparation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3929971A (en) * 1973-03-30 1975-12-30 Research Corp Porous biomaterials and method of making same
US4612053A (en) * 1983-10-06 1986-09-16 American Dental Association Health Foundation Combinations of sparingly soluble calcium phosphates in slurries and pastes as mineralizers and cements
DE3709897A1 (de) * 1987-03-26 1988-10-06 Ewers Rolf Verfahren zur herstellung eines hydroxylapatitmaterials
JP2621622B2 (ja) * 1990-09-27 1997-06-18 三菱マテリアル株式会社 水硬性リン酸カルシウムセメント

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3542744C1 (de) * 1985-12-03 1987-05-27 Ewers Rolf Poroeses Hydroxylapatit-Material
JPS63294863A (ja) * 1987-05-28 1988-12-01 Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd 骨欠損部及び骨空隙部充填材
DE4016135A1 (de) * 1989-05-19 1990-11-22 Tokuyama Soda Kk Haertendes gemisch
US5652016A (en) * 1990-07-27 1997-07-29 Osaka Cement Co., Ltd. Tetracalcium phosphate-based materials and processes for their preparation
DE4032570A1 (de) * 1990-10-13 1992-04-16 Therm Aix Ges Fuer Tech Kerami Verfahren zum herstellen von implantaten

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE WPI Section Ch Week 198903, Derwent World Patents Index; Class A96, AN 1989-019347, XP002158505 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200147260A1 (en) * 2014-09-01 2020-05-14 Kyushu University, National University Corporation Method of producing product inorganic compound and product inorganic compound
US11730856B2 (en) * 2014-09-01 2023-08-22 Kyushu University National University Corporation Method of producing product inorganic compound and product inorganic compound
CN112479173A (zh) * 2020-12-02 2021-03-12 中山职业技术学院 一种3d打印用高孔隙连通性磷酸四钙纳米粉体及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE19950114A1 (de) 2001-04-26
AU7787600A (en) 2001-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0984901B1 (de) Hydroxylapatit-gel
DE2724972C2 (de)
DE60300666T2 (de) Verfahren zur Herstellung poröser Calciumphosphatstückchen und -granulaten aus der Gelatineverarbeitung
DE3038047C2 (de) Füllmaterial
DE4236285C2 (de) Granularer Calciumphosphatzement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69534789T2 (de) Reaktive tricalciumphosphatzusammensetzungen und anwendungen
DE3424291C2 (de)
DE4124898A1 (de) Mit apatit ueberzogene tetracalciumphosphat-teilchen
DE2416087A1 (de) Poroese biomaterialien und verfahren zur herstellung derselben
EP1153621A1 (de) Biozemente auf TCP-PHA-Basismischung mit verbesserter Kompressionsfestigkeit
DE4020893A1 (de) Verfahren zur herstellung eines anorganischen, biologisch vertraeglichen materials
DE4029969A1 (de) Verfahren zur herstellung von knochenprothesen
EP0436499A2 (de) Verfahren zur Herstellung eines kalziumphosphatartigen Pulvers
EP0414252B1 (de) Offenporige Formkörper, ihre Herstellung und ihre Verwendung
DE10063119B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Füllmaterials und temporärer Knochendefektfüller
EP0541546B1 (de) Glasiges oder glasig-kristallines material mit schneller löslichkeit und verfahren zu seiner herstellung
WO2001028920A1 (de) Knochenersatzmaterial und vorstufen hierfür
EP1240102B1 (de) Tricalciumphosphat-haltiges hydroxylapatit-material mit mikroporöser struktur
DE2022498A1 (de) Prostetische Strukturen als Derivate von Kollagen
EP0237043B1 (de) Calciumphosphathaltiger, biokompatibler Schichtkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3616365C2 (de)
EP0116298A1 (de) Keramischer Knochenersatzwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
EP1413323B1 (de) Glas als Sinterhilfsmittel und offenporiger Formkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10261992B4 (de) Verwendung eines Glases als Sinterhilfsmittel und offenporiger Formkörper sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10249627A1 (de) Knochenersatzwerkstoff mit kristallinen und amorphen Phasen

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP