DE3718963C2 - - Google Patents
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- A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
- A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
- A61F2310/00179—Ceramics or ceramic-like structures
- A61F2310/00293—Ceramics or ceramic-like structures containing a phosphorus-containing compound, e.g. apatite
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Träger zur
Aufnahme von biomedizinischen Implantaten, wie einen
Katheter, 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 Katheter für eine peritoneale Dialyse
verwendet wird. In Fig. 1 wird ein Katheter (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 Katheter
verbleibt im Körper, so daß man eine Dialyselösung
durch den Katheter (1) einführen oder ableiten kann.
In diesem Fall verwendet man eine Manschette (2), die
an dem Katheter (1) angebracht ist, als Träger, um den
Katheter (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.
Aus der GB-A 21 39 095 ist ein Semi-Implantat bekannt, welches
in der Hauptsache aus einem bioinerten Material, wie Titan
oder Al₈O₃-Keramik besteht; dieses Semi-Implantat wird im Kno
chengewebe verankert, und weist im Kontaktbereich mit der Haut
oder der Gingiva an der Oberfläche einen Ring aus einem bio
aktiven Material auf.
Aus der EP-A 00 06 544 sind implantierbare Knochenersatzwerk
stoffe bekannt, insbesondere ein Füllmaterial für die Behand
lung von Knochenschäden, welches aus einem massiven Kern, wie
Titan, besteht und in seiner Randzone eine Einlageschicht aus
grob- oder feinpartikulärer Calziumphophat-Keramik aufweist.
Auch die DE-A 35 31 144 beschreibt ein künstliches Knochener
satzmaterial, das als Füllmaterial für Knochenhohlräume oder
als geformtes Prothesen-Knochenersatzteil eingesetzt wird.
Aus der EP-A 00 03 979 ist ein implantierbares Pharmaka-Depot
zur Behandlung von Knochen- bzw. Knochenmarkerkrankungen be
kannt, das aus einer Matrix aus resorbierbaren, gesinterten
Calziumphosphaten besteht, die den Wirkstoff sowie einen
Hilfsstoff zur Steuerung der Pharmaka-Abgabe-Kinetik enthält;
das verwendete Calziumphosphatmaterial ist nicht in Form eines
Trägers für ein Implantat ausgebildet, sondern dient in Form
einer kontinuierlichen Matrix zur Aufnahme des Wirkstoffs und
eines Hilfsstoffes zur Steuerung der Abgabe-Kinetik.
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 einen Träger zur
Aufnahme eines biomedizinische Implantats gemäß Anspruch 1
gelöst.
Zweckmäßige Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der Ansprü
che 2 bis 10.
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, Ionenätzen 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 Katheter 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
Katheter (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 Katheters eintreten könnten, wird durch die Manschette
(2) vollständig verhindert und dies bedeutet, daß der
Katheter (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 Katheter (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 Katheter (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 Katheter
(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 Katheter gemäß einer vierten
Ausführungsform der Erfindung. Ein Katheter (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 Katheter (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
Katheter (1) stabil im Inneren des Körpers beibehalten
kann.
Fig. 10 zeigt eine Manschette gemäß einer fünften
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Katheter
(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 Ionenätzen 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
Katheters.
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 (10)
1. Träger zur Aufnahme eines biomedizinischen Implantats,
der mit dem Körpergewebe in Berührung kommt, in Form einer
einen Katheter umgebenden Manschette oder einer Umhüllung,
die zumindest teilweise ein Arzneimittelreservoir umgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß sich dieser
zumindestens an dem Teil, an dem er mit dem Gewebe nach dem
Implantieren in Berührung kommt, aus einem biokompatiblen
Calciumphosphatmaterial zusammensetzt.
2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Calciumphosphatmaterial
gesinterter Hydroxyapatit ist.
3. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Calciumphosphatmaterial eine
Porosität von 5 bis 60% hat.
4. Träger nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Porosität im Bereich von 20 bis
40% liegt.
5. Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Calciumphosphatmaterial eine
Porosität von 5 bis 60% hat und die Hohlräume eine Durch
schnittsporengröße von 0,5 bis 500 Mikrometer haben.
6. Träger nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die durchschnittliche Porengröße
5 bis 200 Mikrometer beträgt.
7. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieser weiterhin mindestens eine
innere Schicht innerhalb einer Oberflächenschicht aus einem
Material mit einer größeren Festigkeit als die Oberflächen
schicht aufweist.
8. Träger nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß die innere Schicht aus gesintertem
Hydroxyapatit mit einer wesentlich geringeren Porosität
als die Oberflächenschicht besteht.
9. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieser auf seiner Oberfläche eine
Vielzahl von Vorsprüngen mit einer durchschnittlichen Höhe
von 5 bis 1000 Mikrometer aufweist.
10. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß dieser in seiner Oberfläche eine
Vielzahl von Vertiefungen mit einem Durchmesser von 0,5 bis
500 Mikrometer aufweist.
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