WO2004075935A1

WO2004075935A1 - Verfahren zur reinigung eines knochenimplantatmaterials

Info

Publication number: WO2004075935A1
Application number: PCT/AT2004/000056
Authority: WO
Inventors: Aleksandar Vujanic; Christoph Kment; Marek Soucek
Original assignee: Ogms Österreichische Gesellschaft Für Mikrosystemtechnik; Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mit beschränkter Haftung
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2004-02-25
Publication date: 2004-09-10
Also published as: AT413075B; EP1599237A1; ATA2772003A

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Knochenimplantatmaterials, bei welchem zerkleinerte Knochen mit einem Reinigungsmittel gereinigt werden, wird die Zerkleinerung der Knochen durch Zerschneiden in scheibenförmige Teile vorgenommen und das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche der scheibenförmigen Teile versprüht.

Description

VERFAHREN ZUR REINIGUNG EINES KNOCHENIMPLANTATMATERIALS

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Knochenimplantatmaterials, bei welchem zerkleinerte Knochen mit einem Reinigungsmittel gereinigt werden sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens .

Weltweit werden einer überaus großen Zahl von Menschen Knochen implantiert. Da körperverwandtes Material eine relativ hohe Verträglichkeit mit sich bringt eignen sich Knochenstücke im Übrigen auch als Trägermaterial, um Medikamente direkt -an definierte Anwendungssteilen zu bringen. Gewebe- bzw. Knochenbanken wurden eingerichtet, um den Bedarf an Implantatmaterial zu decken. Um eine entsprechende Menge an Implantatmaterial sicher zu stellen wurde bereits vorgeschlagen, spongiöse Knochen einer Reinigung zu unterwerfen. Die in diesem Zusammenhang bekannt gewordenen Reinigungsverfahren sind zumeist zeit- und technologisch aufwändig, wobei mit Rücksicht auf den ge- wünschten Einsatzzweck entsprechend hohe Kriterien an die Reinigung gestellt werden, um eine Infektionsgef hr auszuschließen.

Zum Einsatz gelangt für eine derartige Reinigung bevorzugt die spongiöse Struktur der Knochensubstanz, bei welcher allerdings eine Reinigung durch die hohe Zahl von Kanälen, Kavitäten und Sacklöchern erschwert ist. Eine entsprechende Oberflächenreinigung führt mit Rücksicht auf diese Struktur nicht zu dem gewünschten Ergebnis. Um eine entsprechende Reinigungswirkung sicher zu stellen, wurde beispielsweise eine Granulation von Knochen zu sehr kleinen Stücken mit anschließender Reinigung in einer Trommel unter Einwirkung einer Vielzahl verschiedener flüssiger Chemikalien vorgeschlagen. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass die auf diese Weise erhaltenen Granulate für größere Implantate nicht einfach zu handhaben sind. Knochen- Implantate werden an den jeweiligen Verwendungszweck angepasst und es ist daher vorteilhaft, wenn die jeweils benötigte Form des Implantates durch Schneiden aus einem größeren Knochenstück hergestellt werden kann. Größere Knochenstücke sind aber nun wiederum nur mit höherem Aufwand zu reinigen, wobei die bekannten Reinigungsverfahren zumeist auch derartig zeitaufwändig sind, dass es kaum möglich ist die entsprechende Menge an benötigtem Material auch in wirtschaftlicher Weise bereit zu stellen.

Die Erfindung zielt nun darauf ab, ein Verfahren der Eingangs genannten Art zu schaffen, mit welchem auch größere Knochenstücke effizient und in kurzer Zeit von Verunreinigungen und/oder von Keimen gereinigt werden können und insgesamt ein Implantatmaterial in einer Form bereitgestellt werden kann, welche in einfacher Weise an die jeweilige Anwendungsstelle und den jeweiligen Anwendungsfall adaptiert werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren im Wesentlichen darin, dass die Zerkleinerung der Knochen durch Zerschneiden in scheibenförmige Teile vorgenommen wird und dass das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche der scheibenförmigen Teile versprüht wird. Dadurch, dass zunächst die Zerkleinerung durch Zerschneiden in scheibenförmige Teile vorgenommen wird, lassen sich leicht handzuhabende Knochenstücke ausbilden, welche durch weitere formgebende Bearbeitung leicht an die jeweilige Implantatstelle angepasst werden können. Die Scheibenform bietet re- produzierbare geometrische Voraussetzungen für die Handhabung und Anwendung von Reinigungsmittel, wobei dadurch, dass erfindungsgemäß das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche aufgesprüht wird, auch ein entsprechendes Eindringen in die Kanäle, Kavitäten bzw. Sack- löcher spongiöser Strukturen gewährleistet werden kann. Auf Grund des jeweils durch Druckanwendung aufgebrachten mechanischen Impulses wird zusätzlich zur chemischen Reinigung auch eine mechanische Reinigungen ermöglicht, wobei insbesondere bei Wahl entsprechend leicht verdampfender Reinigungsmittel, wie beispielsweise Diethyläther, nach dem Aufprall des Flüssigkeitsstrahl gemeinsam mit der mechanischen Reinigung durch die Evaporation eine besonders intensive und porentiefe Reinigung der Kavitäten und Sacklöcher sowie ein tiefes Eindringen in Kanäle gewährleistet wird. Dabei wird die Reinigungswirkung be- vorzugt dadurch noch weiter verbessert, dass die Besprühung der Knochen zeitgleich aus zwei oder mehreren Richtungen erfolgt. Abweichend von den bekannten Verfahren eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren bei welchem Reinigungsmittel unter Druck aufgesprüht werden auch für relativ große Knochenteile, wobei, wie es einer bevorzugten Verfahrensweise entspricht, so vorgegangen werden kann, dass die Zerkleinerung auf eine Scheibenstärke von unter 10 mm, vorzugsweise 5 mm bis 7 mm, vorgenommen wird. Derartige Scheiben können in der Folge in besonders ein- facher Weise auf die gewünschten Dimensionen bzw. die gewünschte Form für eine Implantation gebracht werden.

Eine intensive Reinigung auch relativ dicker Scheiben lässt sich erfindungsgemäß dadurch erzielen, dass das Reinigungs- mittel unter einem Druck von 1 bar bis 10 bar, vorzugsweise 2 bar bis 3 bar, ausgestoßen wird, wobei wie bereits eingangs erwähnt mit Vorteil so vorgegangen wird, dass die Scheiben aus einem eine spongiöse Struktur aufweisenden Teil eines Knochens geschnitten werden. Mit einem derartigen vergleichsweise ge- ringen Druck kann die bevorzugt eingesetzte spongiöse Struktur der Knochensubstanz in relativer kurzer Zeit bis zu höchster Reinheit und gegebenenfalls zur Keimfreiheit gereinigt werden, wobei die für das erfindungsgemäße Verfahren einzusetzende Vorrichtung relativ einfach aufgebaut sein kann und nur geringe Investitionen erfordert.

Mit Vorteil wird das Reinigungsmittel über eine Mehrzahl von Düsen mit voneinander verschiedener Achse ihres Strahles ausgestoßen, wodurch der komplexen Ober lächenstruktur spongiöser Knochensubstanzen Rechnung getragen werden kann. Mit entsprechenden Düsenköpfen kann eine derartige Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Düsen in einfacher Weise verwirklicht werden, wobei mit Vorteil so vorgegangen wird, dass als Reinigungsmittel für die Sprühreinigung Diethyläther und/oder Alko- hol eingesetzt wird. Insbesondere die Verwendung von Diethyläther unter einem Druck von etwa 2 bis 3 bar führt beim Aufprall des Reinigungsmittels zu "Mikroexplosionen" und zur Verdampfung, wobei bei maximaler Schonung der Oberflächenstruktur durch die Ausbildung von Turbulenzen in den Mikrohohlräumen eine mechanische und chemische Reinigung in überaus kurzer Zeit gelingt. Die erforderliche Reinigungszeit kann dadurch noch weiter herabgesetzt werden, dass die Knochenscheiben und/oder die Düsen während des Sprühvorganges verschwenkt werden.

Während in einem ersten Reinigungsvorgang zunächst durch Wahl entsprechender Reinigungsmittel eine Lipidfreiheit gewährleistet werden kann, wofür beispielsweise eine mehrfache Behandlung mit Äther und/oder Alkohol zweckmäßig ist, wird in den weiteren Reinigungsschritten mit Oxidantien und Pufferlösungen die Beseitigung von Keimen und ein optisch attraktives Erscheinungsbild der Knochen erzielt. Diese Folgeschritte müssen jedoch nicht durch Sprühen durchgeführt werden, sondern lassen sich auch durch Einlegen der Scheiben in die Lösung und gelegentli- ches Schwenken realisieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Wesentlichen durch eine Pumpe und/oder einen Drucktank für das Fördern von Reinigungsmittel zu einem Düsenkopf und eine Mehrzahl von im Düsenkopf angeordneten Düsen sowie eine Einrichtung zum Festhalten von Scheiben gekennzeichnet. Ein entsprechender Düsenkopf mit einer Mehrzahl von im Düsenkopf angeordneten Düsen bedarf keiner aufwendigen Konstruktion, wobei die Gestaltung in weiten Grenzen frei gewählt werden kann. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, dass die Düsen im Düsenkopf wenigstens teilweise in voneinander verschiedene Richtungen orientiert sind, wobei eine besonders bevorzugte Ausbildung dann erzielt wird, wenn die Düsen mit verstellbarem Sprühwinkel und/oder verstellbarer Sprührichtung ausgebildet sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles einer für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vor- richtung näher erläutert. In dieser zeigen Fig.l eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung und Fig.2 eine Detailansicht der Sprühvorrichtung. In Fig.l ist ein auf Scheiben vorpräpariertes Knochenstück 1 dargestellt, welches durch zeitgleiches Besprühen mit Reinigungsflüssigkeit unter Druckeinwirkung gereinigt wird. Die Besprühung erfolgt dabei durch mehrere Düsen bzw. Düsenblöcke 2, welche in ihrer Orientierung zur Knochenoberfläche beweglich ausgeführt sind. Die Strahlen der aus den Düsen bzw. Düsenblöcken 2 austretenden Reinigungsflüssigkeit sind hierbei mit 3 bezeichnet. In der Detailansicht gemäß F±g.2 ist ersichtlich, dass die einzelnen Düsen bzw. Düsenblöcke 2 schwenkbar gemäß dem Doppelpfeil 4 ausgeführt sein können. Die Bewegung der Düsen bzw. Düsenblöcke kann jedoch auch linear parallel zur Knochenscheibenoberfläche gemäß den Doppelpfeilen 5 erfolgen. Die gleiche Wirkung wird naturgemäß auch dadurch erzielt, wenn die Knochenscheibe 1 relativ zu den Düsen bzw. Düsenblöcken 2 oszillierend bewegt wird.

Claims

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines Knochenimplantatmaterials, bei welchem zerkleinerte Knochen mit einem Reinigungsmittel gereinigt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung der Knochen durch Zerschneiden in scheibenförmige Teile vorgenommen wird und dass das Reinigungsmittel unter Druck über eine oder mehrere Düsen auf die Oberfläche der scheibenförmigen Teile versprüht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Besprühung der Knochen zeitgleich aus zwei oder mehreren Richtungen erfolgt .

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerkleinerung auf eine Scheibenstärke von unter 10 mm, vorzugsweise 5 min bis 7 mm, vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel unter einem Druck von 1 bar bis 10 bar, vorzugsweise 2 bar bis 3 bar, ausgestoßen wird.

5. Verf hren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben aus einem eine spongiöse Struktur aufweisenden Teil eines Knochens geschnitten werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsmittel über eine Mehrzahl von Düsen mit voneinander verschiedener Achse ihres Strahles ausgestoßen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Reinigungsmittel für die Sprühreinigung Diethyläther und/oder Alkohol eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Knochenscheiben und/oder die Düsen während des Sprühvorganges verschwenkt werden.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch eine Pumpe und/oder einen Drucktank für das Fördern von Reinigungsmittel zu einem Düsenkopf und eine Mehrzahl von im Düsenkopf angeordneten Düsen sowie eine Einrichtung zum Festhalten von Scheiben.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen im Düsenkopf wenigstens teilweise in voneinander verschiedene Richtungen orientiert sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen mit verstellbarem Sprühwinkel und/oder verstellbarer Sprührichtung ausgebildet sind.