DE3718963A1 - Traeger fuer ein biomedizinisches implantat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger zur Aufnahme von biomedizinischen Implantaten, wie einen Katheder, für eine peritoneale Dialyse, einen extrakorporalen Shunt für eine Hämodialyse, ein Rohr für einen Aszitesrezirkulationskreislauf, eine Drain­ kanüle, eine Luftkanüle für ein künstliches Herz, einen Schlauch für eine elektrische Einrichtung und ein Arzneimittelreservoir, das unter die Haut eingepflanzt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Träger für solche biomedizinischen Implantate, durch den eine erhöhte Biokompatibilität erzielt wird, und der im Körper über längere Zeiträume verbleiben kann, ohne daß Bakterien eindringen können.

Beispiel für den Träger, wie er üblicherweise zum Befestigen von biomedizinischen Implantaten im Menschenkörper verwendet wird, ist eine Manschette, die mit einem Katheder für eine peritoneale Dialyse verwendet wird. In Fig. 1 wird ein Katheder (1) gezeigt, der durch die Haut (10) des Patienten, die subkutane Fettschicht (11), die Fascia (12), die Muskelhaut (13) und das Peritoneum (14) eingeführt wird. Der Katheder verbleibt im Körper, so daß man eine Dialyselösung durch den Katheder (1) einführen oder ableiten kann. In diesem Fall verwendet man eine Manschette (2), die an dem Katheder (1) angebracht ist, als Träger, um den Katheder (1) funktionell in dem Körper über einem längeren Zeitraum zurückzuhalten, wobei die Manschette im allgemeinen mit dem lebenden Gewebe nach Beendigung des chirurgischen Eingriffs vernäht ist. Die Manschette (2) wird typischerweise aus gewirkten oder ungewirkten Geweben aus synthetischen oder natürlichen Fasern, aus Plastik oder aus Plastikfilmen, hergestellt.

Eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Art eines biomedizinischen Implantats besteht in einem Arzneimittelreservoir für eine subkutane Implantation. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, wird ein Reservoir (15) unterhalb der Hautschicht (10) eingepflanzt und enthält in einer Zelle (16) das Arzneimittel. Löcher (17) an den Vorsprüngen sind für die Befestigung mittels eines Nahtmaterials vorgesehen. Das beabsichtigte Arzneimittel wird in die Zelle (16) durch eine Wand (18) aus Silikon oder synthetischen Kautschuk eingespritzt. Ein Silikonrohr (19) dient als Durchgang zum Einführen des Arzneimittels zu den infrage kommenden Körperstellen, wie Blutgefäße oder Muskel. Das Reservoir (15) muß während eines längeren Zeitraums ausreichend stabil sein, um periodisch das Arzneimittel in das Reservoir durch die Wand (18) mittels einer Spritze einzuführen.

Übliche Träger, wie Manschetten, die aus Zellulose- oder synthetischen Fasern, Plastik, Titan- oder Silikonharzen, hergestellt werden, zeigen eine schlechte Biokompatibilität und eine schlechte Anhaftung an das lebende Gewebe, was auf die Art ihrer Zusammensetzung zurückgeht. Infolgedessen können sie während der längeren Anwendung in einem biomedizinischen Implantat im Körper in ihrer Stellung verschoben werden, oder es kann in dem Spalt zwischen dem Implantat und dem umgebenden Gewebe ein Bakterienbefall eintreten.

Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorerwähnten Probleme bei biomedizinischen Implantaten zu vermeiden.

Eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, einen Träger für ein biomedizinisches Implantat zur Verfügung zu stellen, welches eine verbesserte Anhaftung an das Gewebe zeigt, und durch welches es ermöglicht wird, daß die implantierte biomedizinische Einrichtung in dem Körper stabil beibehalten wird, ohne daß ein Eindringen von Bakterien möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es auch, einen Träger zur Verfügung zu stellen, der nicht nur die verbesserte Anhaftung an das umgebende Gewebe zeigt, sondern es ermöglicht, daß sich das Gewebe in dem Träger verankert, wodurch dann die Stabilität des Trägers im Körper weiter verbessert wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Träger zur Verfügung zu stellen, der eine verbesserte Festigkeit aufweist und eine erhöhte Haftung an das biomedizinische Implantat hat.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch eine biomedizinische Implantateinrichtung gelöst, die als Material an der Oberflächenschicht einen Träger aus einer bioverträglichen Kalziumphosphatverbindung aufweist. Das Kalziumphosphatmaterial kann porös sein, wodurch die Verankerung des Gewebes ermöglicht wird. Um eine aus­ reichende Festigkeit zu erzielen, wird der Träger aus mehrfachen Schichten hergestellt. Der poröse oder feste Träger kann an seiner Oberfläche eine Reihe von Kerben oder Einschnitten, die man durch Ätzen, Ionenmahlen oder andere Verfahren angebracht hat, aufweisen.

Fig. 1 ist eine Skizze eines üblichen Katheders mit einer Manschette im implantierten Zustand.

Fig. 2 ist eine Skizze für ein übliches Arzneimittelreservoir, das subkutan implantiert ist.

Fig. 3, 7, 8A und 8B und 9 sind Querschnittsansichten von Manschetten und entsprechen vier Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4 bis 6 sind Bildausschnitte von Trägern für biomedizinische Implantate, die an das umgebende Gewebe anhaften.

Fig. 10 ist eine Skizze und zeigt einen Querschnitt der Oberflächenschicht einer Manschette gemäß einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform.

Fig. 11A und 11B zeigen eine Aufsicht bzw. einen Querschnitt eines Arzneimittelreservoirs, welches gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter der Haut implantiert ist.

Der Träger für ein biomedizinisches Implantat gemäß der vorliegenden Erfindung wird anschließend ausführlich beschrieben.

Fig. 3 zeigt eine Manschette (2), die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde. Ein aus Plastik oder einem anderen geeigneten Material hergestellter Katheder ist von einer Manschette (2) umgeben, die aus einem biokompatiblen Kalziumphosphatmaterial, wie gesintertem Hydroxyapatit, Bioglas oder gesintertem Trikalziumphosphat (TCP) hergestellt worden ist. Die Manschette (2), die aus gesintertem Hydroxyapatit hergestellt worden ist, kann aus einem Hydroxyapatitpulver nach dem folgenden Verfahren hergestellt werden. Ein Hydroxyapatitpulver aus unregelmäßig geformten Teilchen mit einer Durchschnittsgröße von 0,1 bis 1 µm wird mit einem Hydroxyapatitpulver aus kugelförmigen Teilchen mit einer Durchschnittsgröße von 2 bis 20 µm vermischt. Die Mischung wird gründlich mit Wasser und einem Treibmittel vermischt. Dann wird die Mischung expandiert und in einem thermostatischen Trockner getrocknet. Ein geeignetes Treibmittel ist eine wäßrige Lösung von Wasserstoffperoxid oder Eiweiß.

Der so hergestellte poröse Hydroxyapatit wird dann zu einer manschettenartigen Struktur maschinell verarbeitet, die dann bei einer Temperatur von 1000 bis 1250°C gebrannt wird und die beabsichtigte Manschette (2) ergibt. Die Manschette hat eine Porosität von 5 bis 60% und vorzugsweise 20 bis 40%, wobei die Porengröße auf 0,5 bis 500 Mikrometer und vorzugsweise 5 bis 200 Mikrometer eingestellt wird. Der Wert für die Porosität wird bestimmt, indem man die Dichte des festen Materials mit der des porösen Materials vergleicht. Der prozentuelle Unterschied stellt die Porosität dar und stellt im allgemeinen auch das durch die Hohlräume gegebene Volumen in Prozent dar. Die Manschette (2) wird dann mit dem Katheder (1), der in den Körper eingeführt werden soll, verbunden. Eine solche Manschette zeigt eine gute Biokompatibilität und verbindet sich allmählich im Laufe der Zeit mit dem umgebenden Gewebe. Irgendein Zutritt von Bakterien, die durch die äußere Oberfläche des Katheders eintreten könnten, wird durch die Manschette (2) vollständig verhindert und dies bedeutet, daß der Katheder (1) fest in dem Körper über einen langen Zeitraum implantiert bleiben kann.

Das Einstellen der Porosität und der Porengröße der Manschette auf die vorerwähnten Werte sichert eine spontante Ausbildung von kleinen Hohlräumen an der Oberfläche, wodurch die effektive Oberfläche der Manschette (2) ausreichend erhöht wird, um eine verbesserte Anhaftung an das umgebende Gewebe zu bewirken. Beträgt die Porosität der Manschette weniger als 5 %, so kann man eine feste Haftung des umgebenden Gewebes nicht erzielen. Übersteigt die Porosität 60%, dann nimmt die Festigkeit der Manschette (2) drastisch ab. Beträgt die Porengröße der Manschette weniger als 0,5 Mikrometer, dann können Gewebezellen nicht durch die Hohlräume in die Manschette eintreten. Übersteigt die Porengröße 500 Mikrometer, dann kann man die gewünschte Verankerung des Gewebes in der porösen Struktur der Manschette nicht erzielen.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen, daß die Haftung zwischen der Manschette und dem umgebenden Gewebe in dem Maße zunimmt wie die Porosität der Manschette zunimmt. Ein Vergleich zwischen Fig. 4 (20% Porosität), Fig. 5 (30% Porosität) und Fig. 6 (56% Porosität) zeigt, daß eine starke Haftung zwischen dem Gewebe (gefärbter Teil), welcher in den gesinterten Hydroxyapatit (weißer Teil) eindringt, bewirkt wird.

Fig. 7 zeigt eine Manschette gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Ein Katheder (1) wird einer Manschette (2) verbunden. Die Oberfläche der Manschette (2) weist kleine Vorsprünge (3) (5 bis 1000 Mikrometer hoch) auf, die durch Schneiden oder irgendeine andere Bearbeitungstechnik ausgebildet worden sind. Die Manschette (2) mit diesen kleinen Vorsprüngen (3) an der Oberfläche wirkt wie eine Bremse oder als Hindernis für irgendwelche Bewegung, wenn sie in den Körper implantiert ist. Deshalb wird durch die Manschette (2) mit den Vorsprüngen (3) es ermöglicht, daß der Katheder (1) fest im Körper fixiert ist, nachdem er durch einen chirurgischen Eingriff dort implantiert wurde.

Fig. 8A und 8B zeigen eine Manschette gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Katheder (1) wird mit einer Manschette (2), welche Löcher (3) zur Erleichterung des postoperativen Vernähens aufweist, verbunden. Zwei Variationen einer solchen Manschette (2) werden in den beiden Figuren gezeigt.

Fig. 9 zeigt einen Katheder gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Ein Katheder (1) wird mit einer Manschette (2) umgeben, die aufgebaut ist aus einem Oberflächenschichtteil (4) und einem inneren Schichtteil (5). Der Oberflächenschichtteil (4) wird aus einem biokompatiblen Kalziumphosphatmaterial mit einer verhältnismäßig hohen Porosität hergestellt. Der Innenschichtteil (5) besteht aus einem biokompatiblen Kalziumphosphatmaterial mit einer verhältnismäßig niedrigen Porosität. Der Innenschichtteil (5) kann auch aus einem anderen Material wie Titan, Aluminiumoxid oder Kunststoff hergestellt sein und, wenn man ein Kunststoffmaterial verwendet, wird das Befestigen der Manschette (2) an den Katheder (1) dadurch erheblich erleichtert. Der Vorteil dieser vierten Ausführungsform besteht darin, daß der Innenschichtteil (5) eine höhere Festigkeit der Manschette (2) ergibt, so daß man den Katheder (1) stabil im Inneren des Körpers beibehalten kann.

Fig. 10 zeigt eine Manschette gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Katheder (1) (nicht gezeigt) wird mit einer Manschette (2) verbunden. Die Manschette (2) ist aus gesintertem Hydroxyapatit hergestellt und weist eine Oberflächenbehandlung auf, wobei man die Oberfläche durch Ätzen oder Ionenmahlen so behandelt hat, daß Vertiefungen (7) mit einem Durchmesser von 0,5 bis 500 Mikrometer an der Oberfläche ausgebildet sind. Die zahlreichen Vertiefungen (7) erhöhen die Oberfläche der Manschette (2), so daß dadurch eine erhöhte Haftung an das umgebende Gewebe erzielt wird. Diese Ausführungsform ist nicht nur für eine Manschette (2) geeignet, die eine feste Struktur hat, sondern auch für eine Manschette mit einer porösen Struktur. Wenn die Vertiefungen (7) in der porösen Oberfläche, die nach der vorerwähnten Sintermethode erhalten wurde, vorhanden sind, dann ergibt die Manschette (2) nicht nur eine gute Haftung an das umgebende Gewebe, sondern es wird auch eine Verankerung des Gewebes in der porösen Oberfläche der Manschette (2) erzielt und dadurch ergibt sich eine größere Stabilität des in den Körper implantierten Katheders.

Fig. 11A und 11B zeigen Arzneimittelreservoirs, die gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unterhalb der Haut implantiert sind. Die Komponenten, welche die gleichen sind wie in Fig. 2, werden durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet. Das Reservoir (15) wird durch ein Gehäuse (20) mit Löchern (17) zum Vernähen umgeben. Das Gehäuse (20) besteht aus biokompatiblem Kalziumphosphatmaterial. Alle die bei den vorerwähnten ersten bis fünften Ausführungsformen erwähnten Möglichkeiten sind auch für das Gehäuse (20) möglich, so daß dieses eine ausreichende Biokompatibilität und Anhaftung an das umgebende Gewebe aufweist und dadurch das Reservoir (15) über längere Zeiträume dem Körper stabil beibehalten wird.

Wie vorher dargelegt, besteht der Träger für ein biomedizinisches Implantat gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem biokompatiblen Kalziumphosphatmaterial, und zwar entweder vollständig oder zumindestens an dem Teil, an dem es mit dem umgebenden Gewebe nach dem Implantieren in den Körper in Berührung kommt. Dadurch ergibt sich, daß der Träger eine verbesserte Haftung an das lebende Gewebe hat, um das implantierte biomedizinische Produkt stabil im Körper beizubehalten, ohne daß Bakterien eindringen können.

Claims (17)

1. Biomedizinisches Implantat zum Implantieren in das Körpergewebe umfassend: einen Träger mit einer 0berflächenschicht, die mit dem Gewebe in Berührung kommt und die sich aus einem biokompatiblen Kalziumphosphatmaterial zusammensetzt und einen medizinisch operativen Teil, der wenigstens teilweise von der Oberflächenschicht umgeben ist.

2. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumphosphatmaterial gesinterter Hydroxyapatit ist.

3. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumphosphatmaterial eine Porosität von 5 bis 60% hat.

4. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität im Bereich von 20 bis 40% liegt.

5. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumphosphatmaterial eine Porosität von 5 bis 60% hat.

6. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kaliumphosphatmaterial eine Porosität von 5 bis 60% hat und die Hohlräume eine Durchschnittsporengröße von 0,5 bis 500 Mikrometer haben.

7. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Porengröße 5 bis 200 Mikrometer beträgt.

8. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalziumphosphatmaterial eine Porosität von 5 bis 60% hat und daß die Hohlräume eine Durchschnittsporengröße von 0,5 bis 500 Mikrometer haben.

9. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Porengröße 5 bis 200 Mikrometer beträgt.

10. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger weiterhin wenigstens eine innere Schicht innerhalb der Oberflächenschicht aus einem Material mit einer größeren Festigkeit als die Oberflächenschicht aufweist.

11. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schicht aus gesintertem Hydroxyapatit mit einer wesentlich geringeren Porosität als die Oberflächenschicht besteht.

12. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Vorsprüngen an der Oberfläche mit einer durchschnittlichen Höhe von 5 bis 1000 Mikrometer aufweist.

13. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Oberflächenvorsprüngen mit einer Höhe von 5 bis 1000 Mikrometer aufweist.

14. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Vertiefungen in der Oberfläche mit einem Durchmesser von 0,5 bis 500 Mikrometer aufweist.

15. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht eine Vielzahl von Vertiefungen an der Oberfläche mit einem Durchmesser von 0,5 bis 500 Mikrometer aufweist.

16. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der medizinische operative Teil ein Katheder ist, und daß der Träger als Manschette, welche den Katheder umgibt, dient.

17. Biomedizinisches Implantat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der medizinisch operative Teil ein Arzneimittelreservoir ist, und daß der Träger wenigstens teilweise das Arzneimittelreservoir umgibt.