DE69825911T2

DE69825911T2 - Knochersatzmaterial

Info

Publication number: DE69825911T2
Application number: DE69825911T
Authority: DE
Inventors: R. James JOHNSON; G. Jeffrey MARX; D. Wesley JOHNSON
Original assignee: Philips Origen Ceramic Technology LLC
Current assignee: Philips Origen Ceramic Technology LLC
Priority date: 1997-10-01
Filing date: 1998-09-30
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: DE69825911D1; EP1024841B1; TW482688B; JP2001518321A; AU754630B2; CA2305430C; US6527810B2; US6296667B1; CN1280508A; WO1999016478A1; AU9673698A; US20010053937A1; CA2305430A1; EP1024841A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Knochenersatzmaterial, das ein zusammenhängendes, steifes, stützendes, tragendes Rahmenwerk umfaßt, und ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Knochenersatzmaterials.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Im Falle eines Bruchs oder einer anderen Verletzung des Knochens hängt die richtige Knochenheilung und der anschließende günstige Knochenumbau in hohem Maße von der Bewahrung der Stabilität zwischen Knochenbruchstücken und, im Falle des entkalkten Knochens, von der Bewahrung physiologischer Beanspruchungsgrade ab. Äußere strukturelle Stützung kann durch Benutzen von äußeren Klammern, Gipsverbänden und dergleichen erreicht werden. Innere strukturelle Stützung wird gewöhnlich durch innere Befestigungsvorrichtungen, wie z.B. Knochenplatten, Schrauben, Markkanalstäbe usw., bereitgestellt, von denen einige zu einem späteren Zeitpunkt auf chirurgischem Weg entfernt werden müssen und die sich alle als für einen Patienten beschwerlich und traumatisch erweisen können.
Ein erfolgreiches Knochentransplantat benötigt eine osteokonduktive Matrix, die ein Gerüst für das Einwachsen des Knochens bereitstellt, osteoinduktive Faktoren, die chemische Mittel bereitstellen, welche die Knochenregeneration und -reparatur anregen, osteogene Zellen, welche durch ihre Fähigkeit, in Osteoblasten und Osteoklasten zu differenzieren, die grundlegenden Bausteine für die Knochenregeneration bereitstellen, und strukturelle Unversehrtheit, die dem Transplantationsort bereitgestellt wird, welche für die Belastungen geeignet ist, die von dem Transplantat aufgenommen werden müssen.
Zu gegenwärtigen Knochentransplantatmaterialien gehören Eigentransplantate (die Benutzung von Knochen des Patienten), Spendertransplantate (die Benutzung von Leichenknochen) und eine Vielzahl künstlicher oder synthetischer Knochenersatzmaterialien. Eigentransplantate bestehen aus Spongiosa und/oder Kompakta. Spongiosa-Transplantate liefern praktisch keine strukturelle Unversehrtheit. Die Knochenfestigkeit nimmt zu, wenn das Implantat eingebunden und neuer Knochen abgelagert wird. Hinsichtlich Kompakta sorgt das Transplantat anfänglich für eine gewisse strukturelle Festigkeit. Wenn das Transplantat von dem Wirtsknochen eingebunden wird, wird jedoch avitaler Knochen durch Resorption entfernt, was die Festigkeit des Transplantats bedeutend verringert. Die Benutzung von Eigentransplantatknochen kann beim Patienten zu starken Schmerzen an der Entnahmestelle führen, und es besteht natürlich eine Grenze hinsichtlich der Menge an solchem Knochen, die dem Patienten entnommen werden kann. Spendertransplantate sind Eigentransplantaten darin ähnlich, daß sie aus Spongiosa und/oder Kompakta bestehen, wobei größere Mengen und Formate verfügbar sind. Sterilisationstechniken für Spendertransplantate können die strukturellen und biochemischen Eigenschaften des Transplantats beeinträchtigen. Die Benutzung von Spendertransplantatknochen trägt mindestens ein gewisses Risiko der Übertragung von Krankheit und das Risiko, daß das Transplantat nicht gut eingebunden wird, in sich.
Damit strukturelle Knochenreparaturmaterialien in zweckdienlicher Weise benutzt werden können, müssen sie zu komplexen Formteilen geformt werden können, die so gestaltet sind, daß sie sich den Umrissen der Reparaturstelle anpassen. Ein Transplantat mit genauen Umrissen wird die Einbindung von natürlichem Knochen verbessern und bessere Tragfähigkeit bereitstellen. Ein inniger tragender Kontakt zwischen dem natürlichen Knochen und dem Knochenersatzmaterial ist oftmals erforderlich, um den Knochenumbau sowie die Knochenregeneration zu begünstigen, was zur Einbindung des Transplantats durch den Wirtsknochen führt. Idealerweise sollten die Festigkeit und Steifigkeit und Elastizität (d.h. sein Ansprechen auf Belastung und Belastungsgeschwindigkeit) des Knochenersatzmaterials denjenigen von natürlichem Knochen ähnlich sein.
Ein allgemeiner Überblick über orthopädisch implantierbare Materialien ist in Damien, Christopher J. und Parsons, Russel J. „Bone Graft and Bone Graft Substitutes: A Review of Current Technology and Applications" Journal of Applied Biomaterials, Bd. 2, S. 187 bis 208 (1991) gegeben.
Eine Vielfalt an Materialien ist zur Benutzung als Knochenersatzmaterialien vorgeschlagen worden, und sie reichen einerseits von geformten porösen Metallgegenständen, die zum Auffüllen von Defekten um Knie- und Hüftgelenkersatz geeignet sind, bis zu geformten keramischen Materialien andererseits. Keramische Materialien werden im großen und ganzen durch ein Sinterverfahren gebildet, wobei ein Pulver eines keramischen Materials, wie z.B. Zirkoniumdioxid, in einer Preßform zu einer gewünschten Form zusammengepreßt und dann auf Sintertemperaturen erhitzt wird. Die Porosität des resultierenden Materials ist gewöhnlich ziemlich gering. Materialien, bei denen Kalziumphosphate (z.B. Fluorapatit, Hydroxylapatit und Trikalziumphosphat) eingesetzt werden, können ebenfalls in dieser Weise gesintert werden, wobei das Kalziumphosphat die Fähigkeit aufweist, als ein Substrat für das Knochenwachstum (Osteokonduktivität) zu wirken.
Es ist vorgeschlagen worden, keramische Pulver, wie z.B. Zirkoniumdioxid und Hydroxylapatit oder Fluorapatit und Spinell, zu mischen und die Mischung dann in einer Preßform zusammenzupressen und entweder zu sintern oder heißisostatisch zu pressen, um einen etwas porösen keramischen Stoff aus Zirkoniumdioxid zu erzeugen, dessen Poren mindestens teilweise mit Hydroxylapatit gefüllt sind. Es wird auf Tamari et al., US-Patentschrift 4,957,509, und auch auf Aksaci, D. et al., Porous Fluorapatite/spinel Osteucoramic for Bone Bridges, Ceramic Transactions, Bd. 48, S. 283 (1995) verwiesen. Es ist auch vorgeschlagen worden, keramische Gegenstände zu benutzen, die sowohl Teile hoher Porosität als auch geringer Porosität aufweisen, und es wird hier auf Hakamatsuka et al., US-Patentschrift 5,152,791, Johansson, US-Patentschrift 5,464,440 und Borom, US-Patentschrift 4,237,559 verwiesen. Siehe auch Klawitter et al., US-Patentschrift 4,000,525. Die letztgenannte Literaturangabe betrifft die Benutzung eines Al203-Schlickers, der zu einem Schwamm geschäumt wird, gefolgt vom Brennen.
Metallische oder keramische Materialien, die als Knochenersatz vorgeschlagen worden sind, sind im großen und ganzen von geringer Porosität gewesen und haben im wesentlichen dichte Metalle und keramische Materialien mit halbporösen Oberflächen umfaßt, die mit einem Material auf Basis von Kalziumphosphat gefüllt oder überzogen waren. Die resultierende Struktur weist einen dichten metallischen oder keramischen Kern und eine Oberfläche, die ein Verbundstoff aus dem Kernmaterial und einem Kalziumphosphat ist, oder eine Oberfläche auf, die im wesentlichen aus einem Kalziumphosphat besteht. Die Knochenersatzmaterialien dieses Typs sind gewöhnlich schwer und dicht und oftmals von bedeutend steiferer Struktur als Knochen. Hier wird auf die US-Patentschriften 5,306,673 (Hermansson et al.), 4,599,085 (Riess et al.), 4,626,392 (Kondo et al.) und 4,967,509 (Tamari et al.) verwiesen.
Während natürlicher Knochen allmählich versagt, wenn er druckbeansprucht wird (wobei einige Komponenten des Knochens dazu dienen, die Belastung zu verteilen), versagen Knochenersatzmaterialien, wie z.B, diejenigen, die oben beschrieben wurden, gewöhnlich plötzlich und katastrophal.
WO 95/28973 beschreibt eine poröse prothetische Vorrichtung, die eine poröse, gewebebildende Oberfläche aufweist, die mit einem biologisch abbaubaren keramischen Stoff imprägniert ist. Die prothetische Vorrichtung ist an der Oberfläche mit einem mehrlagigen wulstigen Überzug oder maschenartigen Überzug versehen. Der Überzug ermöglicht, daß die Knochen/Gewebe-Zellen in Tiefen von 3 bis 4 mm in die Vorrichtung einwachsen. Der poröse Überzug ist kein tragendes Rahmenwerk.
In DE-A 96 1075 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Knochenersatzmaterials aus einem hochporösen keramischen Block offenbart, der mit mehreren parallelen Kanälen in zwei Gruppen versehen ist. Die Kanäle der einen Gruppe befinden sich im rechten Winkel zu den Kanälen der anderen Gruppe, ohne diese Kanäle zu schneiden. Die Kanäle werden mit biologisch resorbierbaren Polymerkörnchen gefüllt. Der keramische Block wird anschließend auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Polymerkörnchen erhitzt.
US-A-5 522 894 betrifft ein Knochenersatzmaterial, das aus einer dreidimensionalen Stützstruktur mit elementaren kugelförmigen Körpern besteht, die miteinander verbunden sind und umgrenzte Räume dazwischen umgeben und umhüllen, die für das Einwachsen und Eindringen von Knochen vorgesehen sind. Die kugelförmigen Körper werden von Fäden zusammengehalten, die aus absorbierbaren organischen Polymeren und/oder nichtabsorbierbaren Fäden oder Drähten hergestellt sind. In dieser Struktur ist kein verbundenes Hohlraumvolumen vorhanden.
Somit besteht ein Bedarf an einem Produkt, das ein Knochenersatzprodukt und ein Knochentransplantatmaterial ist und das auch eine strukturelle Stützung bereitstellt. Dies trifft besonders für den Ersatz oder die Reparatur von langen Knochen der unteren Gliedmaßen und für die Benutzung bei Wirbelsäulenversteifungstechniken zu. Trauma, Osteoporose, schwere Osteoarthritis oder rheumatoide Arthritis, Gelenkersatz und Knochenkrebs können eine Behandlung, in welche die Benutzung von strukturellen Knochenersatzmaterialien einbezogen ist, erfordern. Das Knochenersatzmaterial soll porös und in der Lage sein, das Einwachsen von Knochen in seine Poren zu unterstützen und anzuregen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt einen Gegenstand bereit, der als Knochenersatzmaterial nützlich ist und ein zusammenhängendes, steifes, stützendes, tragendes Rahmenwerk umfaßt, das Verstrebungen aufweist, die mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, die eine 3-3-Vernetzungsstruktur aufweisen, wobei die Verstrebungen, um für Rest-Drucksteifigkeit zu sorgen und bei Verstrebungsversagen die Bewahrung der physikalischen Unversehrtheit des Gegenstandes zu begünstigen, mit einem elastischen Überzug überzogen sind, der ein biologisch resorbierbares Polymer umfaßt.
Vorzugsweise enthält der Gegenstand in den Zwischenräumen und durch das elastische Material von den Verstrebungen getrennt ein osteokonduktives Material. Der Gegenstand kann Materialien enthalten, die das Einwachsen von Knochen fördern.
In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen festen Gegenstand bereit, der als ein Knochenersatzmaterial nützlich ist. Der Gegenstand weist ein zusammenhängendes, festes, stützendes Rahmenwerk, das Verstrebungen aufweist, die im Hauptvolumen des Gegenstandes mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, ein osteokonduktives Material, das in den Zwischenräumen enthalten ist, und eine verhältnismäßig elastische Zwischenschicht auf, die biologisch resorbierbar ist und zwischen dem stützenden Rahmenwerk und dem osteokonduktiven Material enthalten ist und diese mindestens teilweise trennt. Die Zwischenschicht dient dazu, unter Ansprechen auf physikalische Beanspruchung, welcher der Gegenstand unterworfen wird, Belastungen in dem Gegenstand zu übertragen und zu verteilen, einschließlich des hydraulischen Versteifens der Verstrebungen, in einer Weise, die dem Ansprechen von natürlichem Knochen auf angewendete Beanspruchung ähnlich ist. Das Versagen des Gegenstandes erfolgt nicht plötzlich und katastrophal, sondern vielmehr allmählich. In dieser Ausführungsform kann die Erfindung so aufgefaßt werden, daß sie einen festen Verbundgegenstand bereitstellt, der als ein Knochenersatzmaterial nützlich ist, wobei der Gegenstand aus einem stützenden offenen Gerüst oder Rahmenwerk besteht, in dessen Körper sich osteokonduktive Materialien befinden, die durch biologisch resorbierbare elastische Materialien eingebunden sind oder von diesen umgeben sind. Der Gegenstand kann Materialien enthalten, die das Einwachsen von Knochen fördern.
Das stützende Rahmenwerk besteht vorzugsweise aus einem keramischen Material, das Verstrebungen aufweist, die im Hauptvolumen des Gegenstandes mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, und einer osteokonduktiven Zusammensetzung, die von dem stützenden Rahmenwerk getragen wird und den verbundenen Öffnungen ausgesetzt ist. Die osteokonduktive Zusammensetzung nimmt mindestens einen Teil desselben Hauptvolumens wie die Rahmenwerkkomponente ein. Das stützende Rahmenwerk weist wünschenswerterweise Hohlraumvolumina auf, die in dem Bereich von 20% bis 90% liegen und vorzugsweise mindestens 50 betragen. Ferner beträgt die mittlere Weite der Öffnungen der stützenden Rahmenwerkkomponente wünschenswerterweise mindestens 50 μm und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 200 μm bis 600 μm.
Das Polymermaterial ist ein biologisch resorbierbares Polymer, das eines oder eine Kombination sein kann von: Kollagen, Polymilchsäure, Polyglykolsäure, Copolymeren von Milchsäure und Glykolsäure, Chitosan, Chitin, Gelatine oder einem beliebigen anderen resorbierbaren Polymer. Dieses Polymermaterial kann allein benutzt werden oder mit einem biologisch verträglichen Feststoff oder Faserstoff verstärkt sein, und der Verbundstoff kann ein biologisches Mittel enthalten, das bekanntermaßen die Knochenbildung anregt. Dieses Polymermaterial wird resorbiert, wenn der Wirtsknochen in die Zwischenräume einwächst und dieses ersetzt.
Obwohl die osteokonduktive Zusammensetzung ebenfalls ein zusammenhängender, verbundener Körper sein kann, weist sie ein kleineres Volumen auf als die Räume in den Rahmenwerkzwischenräumen; daher befindet sich zwischen ihr und den Rahmenwerkverstrebungen ein Spalt. Dieser Spalt ist mit einem biologisch resorbierbaren, elastischen Material gefüllt, um eine energieabsorbierende Grenzfläche bereitzustellen, die dazu dient, für eine Belastungsverteilungs- und eine hydraulische Stoßdämpfungsfunktion zu sorgen. Die osteokonduktive Zusammensetzung kann auch während eines chirurgischen Vorgangs in die Zwischenräume eines stützen den Rahmenwerkes gegeben werden, dessen Verstrebungen mit einem elastischen Material überzogen worden sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das stützende Rahmenwerk, die osteokonduktive Zusammensetzung und das elastische, biologisch resorbierbare Material jeweils zusammenhängende dreidimensionale Strukturen, die 3-3-Vernetzung zeigen und mindestens einen Teil und vorzugsweise die Gesamtheit desselben Hauptvolumens einnehmen, wobei jede zusammenhängende Struktur verbundene Öffnungen aufweist, die mit den Öffnungen der anderen verbunden sind. Hier dient die elastische Schicht, Belastung von dem stützenden Rahmenwerk auf das osteokonduktive Material zu übertragen und zu verteilen, wodurch die Festigkeit der Struktur erhöht und gewöhnlich Sprödbruchverhalten unter Materialgrenzbedingungen verhindert wird. Es wird angenommen, daß der resultierende Gegenstand Beanspruchung auf den umgebenden Knochen in einer stärker physiologischen Weise überträgt, als dies ein dichter keramischer oder metallischer Körper tut. Diese Beanspruchungsübertragung ist wichtig beim Anregen des Knochenwachstums und -umbaus um das Transplantat herum und zum Verhindern einer „Beanspruchungsabschirmung", die bekanntermaßen ein ungünstiges Knochenumbauansprechen auslöst.
In einer noch anderen Ausführungsform bestehen die Verstrebungen aus einer Mischung oder einem Verbundstoff, die bzw. der das stützende Material sowie das osteokonduktive Material enthält, wobei das Stützmaterial dem Gegenstand Festigkeit verleiht und das osteokonduktive Material mindestens teilweise an der Oberfläche der Zwischenräume getragen wird, damit es den verbundenen Öffnungen ausgesetzt ist, um für eine osteokonduktive Umgebung zu sorgen, die das Knochenwachstum begünstigt. Die Verstrebungen sind mit einem biologisch resorbierbaren, elastischen Material überzogen, oder die Zwischenräume enthalten ein solches.
In einer weiteren Ausführungsform weist das stützende Rahmenwerk Verstrebungen auf, die mit einem biologisch resorbierbaren, elastischen Material überzogen sind, so daß Zwischenräume umgrenzt sind, die zu Oberflächen des Gegenstandes hin offen sind und während eines chirurgischen Vorgangs mit einem Kalziumphosphatzement gefüllt werden können. In dieser Ausführungsform härtet der Kalziumphosphatzement innerhalb der Zwischenräume aus, und das elastische Material, welches das stützende Rahmenwerk von dem ausgehärteten Kalziumphosphatzement trennt, wirkt, indem es Kräfte dämpft, die durch Belastungen von außen auf das Rahmenwerk erzeugt werden.
In einer noch anderen Ausführungsform sind die Zwischenräume des festen Rahmenwerkes mit einem Verbundstoff aus einem biologisch verträglichen, biologisch resorbierbaren, elastischen Material als einer Matrix, die Teilchen von Kalziumphosphat oder eines anderen osteokonduktiven Materials enthält, gefüllt.
In einer noch anderen Ausführungsform umfaßt die Erfindung einen offenzelligen Gegenstand eines beliebigen der verschiedenen Typen, die oben beschrieben sind, und weist eine zweite, im wesentlichen dichte, zusammenhängende Materialkomponente auf, die an einer Oberfläche des Hauptvolumens des ersten Materials angefügt ist, wobei die zweite Komponente eine Porosität aufweist, die nicht mehr als 10% ihres Hauptvolumens beträgt. Diese im wesentlichen dichte Phase kann entweder ein keramisches, ein polymeres, ein metallisches oder ein Verbundmaterial sein.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, der als Knochenersatzmaterial genutzt wird und ein steifes, stützendes, tragendes Rahmenwerk umfaßt, das Verstrebungen aufweist, die mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, die eine 3-3-Vernetzungsstruktur aufweisen, umfaßt folgende Schritte:
Bereitstellen eines netzförmigen, offenzelligen Materials,
Bereitstellen eines Schlickers von keramischem Material oder einer Aufschlämmung von Metallpulver,
Eintauchen des netzförmigen, offenzelligen Materials in den Schlicker von keramischem Material oder in die Aufschlämmung von Metallpulver, so daß das keramische Schlickermaterial bzw. das Aufschlämmungsmaterial völlig durch die Öffnungen des netzförmigen Materials dringt,
Entfernen jeglichen überschüssigen Schlickers,
Trocknen, um das Schlickerlösemittel zu entfernen,
Erhitzen des netzförmigen Materials auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um die organischen Bestandteile des netzförmigen Materials zu pyrolysieren oder abzubrennen und das keramische Material oder das Metallpulver zu einem Rahmenwerk zu sintern,
und Inberührungbringen des Rahmenwerkes mit einem biologisch resorbierbaren Polymer, wodurch die Verstrebungen des Rahmenwerkes mit dem biologisch resorbierbaren Polymer umhüllt werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Zeichnung, die ein keramisches Rahmenwerk veranschaulicht, das beim Herstellen von Gegenständen der Erfindung nützlich ist.
2 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Zeichnung, die das keramische Rahmenwerk der 1 veranschaulicht, dessen Zwischenräume ein osteokonduktives Material enthalten.
3 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Zeichnung, die das keramische Rahmenwerk der 2 veranschaulicht und ein elastisches Material zeigt, das in die Räume zwischen dem keramischen Rahmenwerk und dem osteokonduktiven Material eingebunden ist.
4 ist eine abgesonderte schematische Zeichnung, die eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine teilweise aufgebrochene schematische Zeichnung, die eine andere Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
6 ist eine graphische Darstellung der Belastung gegen die Verformung, die den Modus des allmählichen Versagens eines Gegenstandes der Erfindung veranschaulicht.
7 ist eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer Oberschenkelknochenprothese, bei der eine Ausführungsform der Erfindung benutzt wird.
8 ist eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer Tibialplateauprothese, bei der eine Ausführungsform der Erfindung benutzt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Beim Herstellen von Gegenständen der Erfindung wird vorzugsweise mit der Bildung eines stützenden, offenen Rahmenwerkes begonnen, das Zwischenräume in dem Größenbereich von etwa 50 μm bis etwa 1.000 μm und vorzugsweise von etwa 200 μm bis etwa 600 μm und Hohlvolumina von mindestens etwa 30%, vorzugsweise mindestens etwa 50 und am stärksten bevorzugt mindestens etwa 70% aufweist. Das Material des Rahmenwerkes kann ein beliebiges festes, hartes, biologisch verträgliches Material enthalten, wie z.B. keramische Materialien, Metalle und Verbundstoffe, wie z.B. Zirkoniumdioxid, Zirkoniumdioxid/Hydroxylapatit-Kombinationen und mit Zirkoniumdioxid verstärktes Aluminiumoxid. Die Rahmenwerkkomponente besteht vorzugsweise aus einem keramischen Material, wobei Zirkoniumdioxid, Aluminiumoxid und Kalziumphosphate und Kombinationen davon bevorzugt sind.
In einem bevorzugten Verfahren wird ein Schlicker von keramischem Material hergestellt, indem ein keramisches Pulver, wie z.B. Zirkoniumdioxid, mit einem organischen Bindemittel und Wasser zusammengegeben wird, um eine Dispersion zu bilden. Die Verstrebungsoberflächen eines organischen netzförmigen Schaumes, wie z.B. eines der verschiedenen handelsüblichen Schäume, die aus Polyurethan, Polyester, Polyether oder dergleichen hergestellt sind, werden angefeuchtet und mit dem keramischen Schlicker überzogen. Das netzförmige Material wird in den Schlicker getaucht, daraus entfernt und abtropfen gelassen, um überschüssigen Schlicker zu entfernen. Falls gewünscht, kann weiterer überschüssiger Schlicker durch ein beliebiges einer Vielfalt an Verfahren entfernt werden, einschließlich dem Hindurchführen des Materials zwischen einem Walzenpaar mit geringem Abstand. Durch Beaufschlagen des Materials mit einem Luftstrahl kann zurückgebliebener Schlicker, der aufgrund der Oberflächenspannung die Zwischenräume füllen kann, beseitigt werden. Durch Variieren der Schlickerkonzentration, der Viskosität und der Oberflächenspannung kann die Menge an Schlicker, die an den Schaumverstrebungsoberflächen zurückgehalten wird, reguliert werden. Zu diesem Zweck können auch Benetzungsmittel und Viskositätsregulierungsmittel benutzt werden. Eine breite Vielfalt an netzförmigen, offenzelligen Materialien kann eingesetzt werden, einschließlich natürlicher und synthetischer Schwammaterialien und gewebter und nichtgewebter Materialien, wobei es in dieser Ausführungsform nur notwendig ist, daß das offenzellige Material es dem keramischen Schlickermaterial ermöglicht, im wesentlichen vollständig durch die Öffnungen in der Struktur einzudringen.
Nachdem die netzförmigen Verstrebungen mit dem Schlicker überzogen sind, wird das Schlickerlösemittel durch Trocknen, wünschenswerterweise begleitet von mildem Erhitzen, entfernt und die Struktur dann auf Sintertemperaturen gebracht, bei denen die keramischen Teilchen mindestens teilweise sintern und eine steife, leichte Rahmenwerkstruktur bilden, welche die Anordnung der netzförmigen Verstrebungen nachahmt. Bevor der mit Schlicker behandelte Schwamm Sintertemperaturen erreicht, wird er wünschenswerterweise auf einer Temperatur gehalten, bei der das organische Material pyrolysiert oder abbrennt und eine unvollständig gesinterte keramische Rahmenwerkstruktur zurückläßt, die dann auf die geeignete Sintertemperatur gebracht wird.
Die Pyrolyse- oder Oxidationstemperaturen für die meisten organischen Stoffe befinden sich in dem Bereich von etwa 200°C bis etwa 600°C, und die Sintertemperaturen für die meisten keramischen Materialien, die in dieser Erfindung von Bedeutung sind, befinden sich in dem Bereich von etwa 1.100°C bis etwa 1.600°C. Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid oder Verbundstoffe auf Basis von Zirkoniumdioxid und Aluminiumoxid sind die bevorzugten keramischen Materialien für die Strukturelemente, falls nicht vorgesehen ist, daß die Verstrebungen ebenfalls biologisch resorbierbar sind, in welchem Fall auch Kalziumphosphate benutzt werden können. Beispiele für keramische Materialien für den osteokonduktiven Teil sind Kalziumphosphate, wie z.B. Hydroxylapatit, Fluorapatit, Trizalziumphosphat und Mischungen davon, biologisch aktive Gläser, osteokonduktive Zemente und Zusammensetzungen, die Kalziumsulfat oder Kalziumcarbonat enthalten. In den 1 bis 5 ist ein kleiner abgesonderter und stark vergrößerter Teil des stützenden Rahmenwerkes 10 schematisch gezeigt, wobei das Rahmenwerk Verstrebungen 12 aufweist, die offene Zwischenräume 14 umgrenzen, wie in 1 gezeigt.
Zu Metallen, die benutzt werden können, um die harte, feste, zusammenhängende Rahmenwerkkomponente zu bilden, gehören Titan, rostfreier Stahl, Kobalt/Chrom-Legierungen, Tantal, Titan-Nickel-Legierungen, wie z.B. Nitinol, und andere superelastische Metallegierungen. Es wird auf Itin et al., „Mechanical Properties and Shape Memory of Porous Nitinol", Materials Characterization [32] S. 179 bis 187 (1994), Bobyn et al., „Bone Ingrowth Kinetics and Interface Mechanics of a Porous Tantalum Implant Material", Transactions of the 43rd Annual Meeting, Orthopaedic Research Society, S. 758, 9. bis 13. Februar 1997, San Francisco, CA und Pederson et al., „Finite Element Characterization of a Porous Tantalum Material for Treatment of Avascular Necrosis", Transactions of the 43rd Annual Meeting, Orthopaedic Research Society, S. 598, 9. bis 13. Februar 1997, San Francisco, CA verwiesen, deren aller Lehren durch Bezugnahme eingebunden werden.
Metalle können durch eine Vielfalt an Herstellungsverfahren, einschließlich Verbrennungssynthese, Plattieren auf ein „Schaum"-Substrat, chemische Abscheidung aus der Gasphase (siehe US-Patentschrift 5,282,861), Verlorene-Form-Techniken (siehe US-Patentschrift 3,616,841), Aufschäumen von geschmolzenem Metall (siehe US-Patentschriften 5,281,251, 3,816,952 und 3,790,365) und Nachbildung netzförmiger Polymerschäume mit einer Aufschlämmung von Metallpulver, wie für keramische Pulver beschrieben, zu harten, festen zusammenhängenden Rahmenwerken ausgebildet werden.
Die osteokonduktiven und osteoinduktiven Materialien, die zur Benutzung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind biologisch unbedenklich und umfassen solche osteokonduktiven Materialien wie Kollagen und die verschiedenen Formen von Kalziumphosphaten, einschließlich Hydroxylapatit, Trikalziumphosphat und Fluorapatit, und solche osteoinduktiven Substanzen wie knochenbildungsanregende Proteine (z.B. rhBMP-2), entmineralisierte Knochenmatrix, umformende Wachstumsfaktoren (z.B. TGF-β), Osteoblastzellen und verschiedene andere organische Spezies, die bekanntermaßen die Knochenbildung anregen. Die osteokonduktiven und osteoinduktiven Eigenschaften können durch Knochenmark, Blutplasma oder zerkleinerten Knochen des Patienten oder handelsübliche Materialien bereitgestellt werden. Osteoinduktive Materialien, wie z.B. BMP, können auf Gegenstände der Erfindung z.B. durch Eintauchen des Gegenstandes in eine wässrige Lösung dieses Materials in einer verdünnten Suspension von Typ-I-Kollagen aufgebracht werden. Osteoinduktive Materialien, wie z.B. TGF-β, können auf einen Gegenstand der Erfindung aus einer Salzlösung, die eine wirksame Konzentration an TGF-β enthält, aufgebracht werden oder können in dem elastischen Material mitgeführt werden.
Das zusammenhängende, stützende Rahmenwerk, das miteinander verbundene Zwischenräume oder Öffnungen aufweist, kann als das hauptsächliche tragende Element angesehen werden, und das osteokonduktive Material ist gewöhnlich schwächer als das stützende Rahmenwerk. Das stützende Rahmenwerk wird, wie oben erwähnt, vorzugsweise aus einem keramischen Material, wie z.B. Zirkoniumdioxid, gebildet. Die Rahmenwerkstruktur wird so gebildet, daß die Zwischenräume oder Öffnungen selbst durchschnittlich weiter sind als die Dicken der Verstrebungen, die benachbarte Zwischenräume trennen. Das tragende Rahmenwerk ist im wesentlichen völlig zusammenhängend und in drei Dimensionen verbunden, und der Hohlraumteil ist ebenfalls im wesentlichen völlig zusammenhängend und in drei Dimensionen verbunden. Diese beiden dreidimensional verbundenen Teile sind ineinander verschachtelt. Dies kann als eine 3-3-Vernetzungsstruktur bezeichnet werden, wobei sich die erste Zahl auf die Zahl der Dimensionen bezieht, in denen das tragende Rahmenwerk verbunden ist, und die zweite Zahl sich auf die Zahl der Dimensionen bezieht, in denen der Hohlraumteil verbunden ist. Das Konzept der Vernetzung ist ausführlicher in Newnham et al., „Connectivity and Piezoelectric-Pyroelectric Composites", Materials Research Bulletin, Bd., 13 S. 525 bis 536 (1978) erläutert, dessen Lehren durch Bezugnahme hierin eingebunden werden. Dem stützenden Rahmenwerk selbst, das hierin beschrieben ist, wird eine 3 zugeteilt, da es in 3 Dimensionen verbunden ist, und der Hohlraumteil wird in der gleichen Weise behandelt. Im Gegensatz dazu enthalten teilweise gesinterte Ansammlungen von Pulvern ausnahmslos isolierte Poren oder Hohlräume, die nicht mit allen anderen Hohlräumen verbunden sind. Ein Material, in dem sich alle isolierten Poren (d.h. ohne Öffnung) in einer dichten Matrix befinden, wiese eine 3-0-Vernetzung auf. Ein Material, das Poren aufweist, die in einer Dimension völlig durch die Matrix hindurchgehen, ergibt eine 3-1-Vernetzung, und ein Material, das Poren aufweist, die zwei rechtwinklige Flächen, jedoch nicht die dritte verbinden, weist eine 3-2-Vernetzung auf.
In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die Hohlräume des Rahmenwerkes ein dreidimensionales zusammenhängendes Netzwerk eines osteokonduktiven Materials, wie z.B. eines Kalziumphosphats, und auch ein dreidimensionales zusammenhängendes Netzwerk eines elastischen, wünschenswerterweise biologisch absorbierbaren Materials zwischen den Verstrebungen des Rahmenwerkes und dem osteokonduktiven Material, wobei diese Anordnung eine 3-3-3-Vernetzung bereitstellt.
Die Öffnungsweiten in dem stützenden Rahmenwerk betragen vorzugsweise mindestens etwa 50 μm und liegen vorzugsweise in der Größenordnung von 200 μm bis etwa 600 μm. Vorzugsweise sollten im wesentlichen keine Poren oder Hohlräume von kleiner als 50 μm vorhanden sein. Es versteht sich, daß die Öffnungen in dem stützenden Rahmenwerk aus unzähligen unregelmäßigen Formen bestehen. Die verbundenen Öffnungen oder Zwischenräume, durch die hindurch biologische Einwachsvorgänge stattfinden können, legen in drei Dimensionen ein Labyrinth fest, in dem das Einwachsen von Knochen und Gefäßneubildung erfolgen können, d.h., die Öffnungen weisen viele Verbindungsstellen zu anderen Öffnungen auf und legen so gewundene Bahnen durch das Rahmenwerk fest. Im allgemeinen wird angenommen, daß, um das Einwachsen von Knochen in die Rahmenwerköffnungen angemessen zu unterstützen, die Öffnungen in der Lage sein müssen, den Durchgang von Gewebe zu ermöglichen, das Querabmessungen von mindestens etwa 50 μm aufweist. Es ist zweckmäßig, sich gedanklich vorzustellen, daß eine Öffnung von 50 μm in Materialien der Erfindung in der Lage ist, den Durchgang eines „Wurms" zu ermöglichen, der einen runden Querschnitt und einen Querdurchmesser von 50 μm aufweist. Anders ausgedrückt sollte eine Öffnung von 50 μm den Durchgang einer Kugel ermöglichen, die einen Durch messer von 50 μm aufweist. Obwohl keine völlig befriedigende Weise bekannt ist, die Öffnungsweiten zu messen, ist es möglich, eine Rasterelektronenmikrographie eines Querschnitts eines Gegenstandes der Erfindung zu untersuchen und ihn als eine ebene Projektion der Struktur zu betrachten, indem mehrere Linien über die Mikrographie gezogen werden, die Öffnungen gemessen werden, die von den Linien geschnitten werden und Techniken zur Bildung von Mittelwert und Standardabweichung benutzt werden, um zu ermöglichen, die Weite der Öffnungen zu berechnen.
Zirkoniumdioxid und andere keramische Materialien, wenn sie benutzt werden, um das stützende Rahmenwerk zu bilden, sind übermäßig hart und viel steifer als Knochen. Obwohl es wünschenswert wäre, als das stützende Rahmenwerk ein Material einzusetzen, das einen Elastizitätsmodul aufweist, der näher bei demjenigen von Knochen liegt, erfüllen Knochenersatzmaterialien der Erfindung, bei denen steife Materialien eingesetzt werden, gut ihre Funktion. Es wird angenommen, daß die letztendliche Vereinigung von Knochen mit derartigen Gegenständen während des Heilungsprozesses über einen großen Oberflächenbereich und -tiefe erfolgt, wenn der übergreifende Knochen in das biologisch absorbierbare, elastische Material und die osteokonduktiven Teile des Gegenstandes eindringt. Die stoffliche Knochen/Keramikmaterial-Grenzfläche, die resultiert, ermöglicht, daß Kräfte von dem keramischen Rahmenwerk und auf dieses leicht übertragen werden können, bei bedeutend weniger Beanspruchungskonzentration im Vergleich zur Struktur, die aus einer Vereinigung von Knochen und keramischem Material resultiert, die in einem kleinen Bereich von Oberfläche-zu-Oberflächen-Kontakt und mit geringer oder keiner Eindringung von Knochen in den Gegenstand erfolgt.
Wenn das benutzte osteokonduktive Material ein keramisches Material ist, z.B. ein Kalziumphosphat, und das tragende Rahmenwerk ein keramisches Material ist, wie z.B. Zirkoniumdioxid, können bei der Herstellung des Gegenstandes der Erfindung mehrere Verfahren angewendet werden. Die stützende Zirkoniumdioxid-Rahmenwerkstruktur kann, wie oben angegeben, durch Überziehen der Oberfläche der Verstrebungen eines netzförmigen organischen Materials, wie z.B. eines Schaums von Polyurethan, Polyester, Polyether oder dergleichen, mit einem Schlicker von Zirkoniumdioxid und anschließendes Erhöhen der Temperatur des überzogenen Schaums, um Schlickerlösemittel auszutreiben, das organische Schaummaterial zu pyrolysieren oder abzubrennen, und abschließend den keramischen Stoff zu erhitzen, damit die keramischen Teilchen mindestens teilweise sintern, hergestellt werden.
Nachdem das keramische Rahmenwerk abgekühlt ist, können seine Zwischenräume unter Benutzung eines organischen Bindemittels mit einem Kalziumphosphat gefüllt werden, und das resultierende Produkt kann ein zweites Mal gesintert werden, wodurch innerhalb der Zwischenräume des keramischen Rahmenwerkes ein einbezogenes Netzwerk aus osteokonduktivem Material gebildet wird. Beim Erhitzen des Kalziumphosphatmaterials schrumpft dieses und bildet einen Zwischenraum zwischen den Verstrebungen, die das keramische Rahmenwerk bilden, und dem eingebundenen Kalziumphosphat-Netzwerk. Um sicherzustellen, daß das Kalziumphosphatmaterial beim Schrumpfen von dem Rahmenwerk sauber abgehoben wird, kann das Rahmenwerk zuerst dünn mit einem Trennmittel, wie z.B. Paraffin, überzogen werden. 2 veranschaulicht innerhalb der Zwischenräume des stützenden Rahmenwerkes 12 das geschrumpfte Kalziumphosphatmaterial 16 und den Raum oder Spalt 18 zwischen den Verstrebungen des stützenden Rahmenwerkes und dem Kalziumphosphat-Netzwerk.
Der Raum 18 wird dann mit einem elastischen, vorzugsweise biologisch resorbierbaren Material wie oben beschrieben gefüllt. In dieser Anordnung ist das stützende Rahmenwerk von einer Oberfläche zur anderen zusammenhängend und das eingebundene osteokonduktive Netzwerk zusammenhängend und verbunden und mit den Zwischenräumen des stützenden Rahmenwerkes flächengleich. In einigen Ausführungsformen ist ferner das dazwischenliegende elastische Material ebenfalls zusammenhängend und mit dem Rahmenwerk und dem osteokonduktiven Netzwerk flächengleich. 3 veranschaulicht schematisch die elastische Zwischenschicht 20, die zwischen dem Rahmenwerk und dem Kalziumphosphat-Netzwerk gebildet ist.
Wie oben erwähnt, kann das oben beschriebene, zusammenhängende, feste Rahmenwerk, z.B. aus gesintertem Zirkoniumdioxid, benutzt und innerhalb der Zwischenräume des Rahmenwerkes eine etwas kleinere Struktur eines zweiten keramischen Materials, wie z.B. Kalziumphosphat, gebildet werden. Bevor ein Schlicker oder eine Paste des zweiten keramischen Materials zu dem völlig ausgebildeten und gesinterten Rahmenwerk gegeben wird, können die Verstrebungsoberflächen mit einem Material, wie z.B. Wachs, überzogen werden, um zu verhindern, daß das zweite keramische Material an die Verstrebungen gebunden wird, und um das zweite keramische Material von dem stützenden Rahmenwerk zu isolieren. Da keramische Materialien, wie z.B. Kalziumphosphat, schrumpfen, wenn sie gesintert werden, wird das zweite Material einen Raum einnehmen, der etwas kleiner ist als der Raum, der von den umgebenden Zwischenräumen des stützenden Rahmenwerkes festgelegt ist. Die resultierenden Räume zwischen den Verstrebungen, welche die Zwischenräume des stützenden Rahmenwerkes umgrenzen, und dem Kalziumphosphat können mit einem elastischen, biologisch unbedenklichen Material, wie z.B. einem Copolymer von Glykolsäure und L-Milchsäure, gefüllt werden. Der resultierende Gegenstand weist dann ein zusammenhängendes, festes, stützendes Rahmenwerk, das Verstrebungen aufweist, die mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, ein zweites Rahmenwerk, das innerhalb der Zwischenräume des ersten Rahmenwerkes enthalten ist, und eine elastische Zwischenschicht zwischen den Rahmenwerken und diese trennend auf. Es wird angenommen, daß die Zwischenschicht das zweite Rahmenwerk von dem ersten mindestens teilweise isoliert und aufgrund ihrer elastischen Beschaffenheit (im Vergleich zu dem verhältnismäßig steifen ersten und zweiten Rahmenwerk) dazu dient, innere Belastungen der Rahmenwerke zu verteilen.
6 veranschaulicht eine typische Belastungs-Verformungs-Kurve (Kurve A), die aus der Druckprüfung eines Gegenstandes der Erfindung resultiert. Die Kurve veranschaulicht, daß der Prüfkörper nicht katastrophal versagte. Die elastische Zwischenschicht ermöglicht vielmehr, daß Beanspruchungen innerhalb des Prüfkörpers, die vom Versagen von Teilen des Rahmenwerkes resultierten, auf andere Teile des Rahmenwerkes verteilt werden. Das Versagen des Prüfkörpers erfolgt allmählich und ist dem Versagen ähnlich, das beobachtet wird, wenn natürlicher Knochen in ähnlicher Weise beansprucht wird. Zu Vergleichszwecken veranschaulicht die Kurve B in der 6 das katastrophale Versagen ähnlicher Materialien ohne elastisches Material. Das allmähliche Versagen zeigt sich auch, wenn Verstrebungen mit elastischem Polymer überzogen sind und kein zweites Rahmenwerk vorhanden ist.
Wünschenswerterweise ist das stützende, erste Rahmenwerk aus einem festen Material, wie z.B. Zirkoniumdioxid, hergestellt und besteht das zweite Rahmenwerk aus einem Material, wie z.B. einem Kalziumphosphat, das osteokonduktive Eigenschaften bereitstellt; wo jedoch völlige biologische Resorption gewünscht wird, kann das stützende, erste Rahmenwerk auch eine Kalziumphosphatzusammensetzung sein.
Wenn die Rahmenwerkkomponente aus Metall besteht, kann das zweiteilige System mit verbundenen Poren in derselben Weise gebildet werden, als bestünde die Rahmenwerkkomponente aus keramischen Material, d.h. das osteokonduktive Material kann in die Verstrebungen eingebunden werden oder in den Zwischenräumen der metallischen Verstrebungen gebildet werden oder in die Zwischenräume eingeschäumt und gesintert werden, gefolgt von Infusion der elastischen Grenzfläche.
Das „elastische" Material, auf das sich hierin bezogen wird, ist wünschenswerterweise von polymerer Beschaffenheit und vorzugsweise biologisch resorbierbar. „Elastisch" bezeichnet die Fähigkeit des Materials, wenn es beansprucht wird, verformt zu werden, ohne dabei Sprödversagen zu zeigen, wobei durch die Verformung die Beanspruchung gewöhnlich innerhalb des Gegenstandes verteilt wird. Das elastische Material dient auch dazu, die Verstrebungen während des Verstrebungsversagens zu umhüllen, um Rest-Drucksteifigkeit bereitzustellen und die Bewahrung physikalischer Unversehrtheit des Gegenstandes zu begünstigen. Das Polymermaterial ist vorzugsweise ein biologisch resorbierbares Polymer, das eines oder eine Kombination sein kann von: Kollagen, Polymilchsäure, Polyglykolsäure, Copolymeren von Milchsäure und Glykolsäure, Chitin, Chitosan, Gelatine oder einem beliebigen anderen resorbierbaren Polymer. Dieses Polymermaterial kann allein benutzt werden oder mit einem biologisch verträglichen Feststoff oder Faserstoff verstärkt sein und kann ein oder mehrere biologische Mittel enthalten, die in der Lage sind, die Knochenbildung anzuregen. Kollagen und andere Polymermaterialien können als geeignete Träger für osteoinduktive Materialien, wie z.B. BMP und verschiedene Knochenwachstumsproteine, dienen. Biologisch resorbierbare Polymermaterialien werden resorbiert, wenn der Wirtsknochen in die Zwischenräume einwächst und die Polymermaterialien ersetzt.
Beim Bilden eines Rahmenwerkes, das einen Überzug aufweist, kann es wünschenswert sein, die Zirkoniumdioxid-Rahmenwerkkomponente auf eine Temperatur zu erhitzen, bei der das flüssige Schlickervehikel im wesentlichen vollständig ausgetrieben worden ist und teilweises Sintern begonnen hat, wobei dieser Zustand als eine Teilsinterstufe bezeichnet wird. Zu diesem Zeitpunkt kann ein Hydroxylapatit-Schlicker oder ein Verbundstoff von Zirkoniumdioxid und Hydroxylapatit-Schlicker aufgebracht werden, das Schlickerlösemittel durch Hitze ausgetrieben werden und das Zirkoniumdioxid und der Hydroxylapatit auf eine Sintertemperatur erhitzt und zusammen gesintert werden. Dem Schlicker von Kalziumphosphat können Viskositätsregulierungsmittel und ein Treibmittel, wie z.B. Wasserstoffperoxid oder komprimiertes Gas, zugesetzt worden sein. In ihn können auch zellulosische Fasermaterialien eingebunden sein. Nach dem Einbringen des Hydroxylapatit-Schlickers in die stützende Zirkoniumdioxid-Rahmenwerkstruktur verursacht Erhitzen das Sprudeln und Schäumen des Schlickers, derart, daß in dem Kalziumphosphat eine Anzahl von kleineren Poren gebildet wird. Durch weiteres Erhitzen werden die zellulosischen Materialien abgebrannt, wobei eine erhöhte Vernetzung der Poren miteinander auftritt.
In einer anderen Ausführungsform enthält der Schlicker, der benutzt wird, um das Polymernetz zu überziehen und das keramische Netz zu erzeugen, Fraktionen sowohl des stützenden Rahmenwerkmaterials (wie z.B. Zirkoniumdioxid) als auch des osteokonduktiven Materials (wie z.B. Kalziumphosphat). Das netzförmige Polymersubstrat wird mit Schlicker überzogen, und der Überschuß wird abfließen gelassen. Weiterer überschüssiger Schlicker wird entfernt, indem der Gegenstand zwischen Quetschwalzen hindurchgeführt wird oder der Gegenstand mit Druckluft beaufschlagt wird. Das resultierende Material wird erhitzt, um Lösemittel auszutreiben, die organischen Bestandteile zu pyrolysieren und die beiden Komponenten des Verbundstoffes gemeinsam zu sintern. In dem Zirkoniumdioxid-Kalziumphosphat-System ist das osteokonduktive Material (Kalziumphosphat), bezogen auf das Zirkoniumdioxid/Kalziumphosphat-Gesamtvolumen, vorzugsweise in einem Bereich von 10 bis 90 Volumenprozent und besonders bevorzugt von etwa 10 bis 25 Volumenprozent oder 75 bis 90 Volumenprozent enthalten, wobei genügend osteokonduktives Material benutzt wird, um in Hinblick auf wachsenden Knochen eine osteokonduktive Oberfläche bereitzustellen. Für geeignete Strukturen können z.B. 25 Volumenprozent Kalziumphosphat und 75% YSZ (mit Yttriumoxid stabilisiertes Zirkoniumdioxid) benutzt werden. Der resultierende netzförmige Gegenstand weist Verstrebungen auf, die aus einer innigen Mischung der beiden Materialien bestehen. Das Kalziumphosphat kann an der Oberfläche der Zirkoniumdioxidverstrebung als sehr kleine Inseln auftreten. Jedenfalls bleibt in dieser Ausführungsform das osteokonduktive Material im Hinblick auf vordringenden Knochen den Öffnungen in dem Gegenstand ausgesetzt, um eine osteokonduktive Wirkung bereitzustellen. Falls gewünscht kann die stützende Struktur natürlich zu 100 aus osteokonduktivem Material, wie z.B. einem Kalziumphosphat, bestehen.
Die Knochenersatzmaterialien der Erfindung können durch mehrere Verfahren in die zur Benutzung als ein Knochenersatz geeigneten Konfigurationen gebracht werden. In einem bevorzugten Verfahren wird ein organisches Material mit offenen Zwischenräumen, wie z.B. ein netzförmiger Polyurethanschaum, unter Benutzung gewöhnlicher Schneidewerkzeuge, wie z.B. Scheren, Skalpellen, Hitzdrahtschneidern und dergleichen, einfach in die gewünschte Konfiguration gebracht. Das konfigurierte Schaummaterial wird in einem beliebigen der vorhergehenden Verfahren benutzt, um den Gegenstand der Erfindung herzustellen. In einem anderen Verfahren wird ein organischer Schaum, wie z.B. der früher genannte, mit einem Zirkoniumdioxidschlicker oder einem anderen keramischen Schlicker überzogen und erhitzt, um Lösemittel auszutreiben und das keramische Material in den „grünen" Zustand umzuwandeln, zu welchem Zeitpunkt es in die gewünschte Konfiguration gebracht werden kann. In einem weiteren Verfahren kann ein Knochenersatz der Erfindung, der vollständig gesintert worden ist, durch normale maschinelle Bearbeitungsverfahren, wie z.B. Sägen und Schleifen, Wasserstrahl- oder Laserschneiden usw., geformt werden.
Wenn das stützende Rahmenwerk des Gegenstandes aus Metall besteht, kann es durch geeignetes maschinelles Bearbeiten in die gewünschte Form gebracht werden, bevor ein osteokonduktives oder osteoinduktives Material eingebracht wird. Es ist vorgesehen, daß die Poren eines metallischen Materials zuerst mit Wachs gefüllt werden können und die resultierende Struktur eingefroren wird, derart, daß das Wachs die metallische Struktur während des maschinellen Bearbeitens stützt, wonach das Wachs einfach geschmolzen wird, damit es ablaufen kann. Diese Vorgehensweise kann insbesondere nützlich sein, wenn die metallische Rahmenwerkkomponente eine Struktur mit sehr dünnen Wänden und großen Hohlraumöffnungen aufweist, deren Verstrebungen dementsprechend unbeabsichtigterweise leicht verbogen werden können.
In einer weiteren Ausführungsform weisen Gegenstände der Erfindung ein stützendes Rahmenwerk mit hinzugefügten elastischen Materialien auf, wobei das Rahmenwerk selbst verhältnismäßig große Öffnungen und ein großes Hohlraumvolumen aufweist und z.B. durch Ansintern an ein zweites, dichteres Strukturelement angefügt ist, das aus demselben oder einem anderen Material bestehen kann, das jedoch kleinere Öffnungen und ein kleineres Hohlraumvolumen aufweist. Dieser dichtere Teil ist vorzugsweise im wesentlichen hochdicht, d.h., er weist ein Hohlraumvolumen von weniger als 10% auf. Der dichtere Teil kann die Form einer halbröhrenförmigen Platte, eines Stabes, der als ein Schaft nützlich ist, der für einen vollständigen Hüft- oder Knieersatz in dem Markkanal eines langen Knochens aufgenommen werden kann, oder einer Platte annehmen, die als ein Tibialplateau einer Knieprothese usw. nützlich ist. Das letztgenannte Material kann zu einer im Verhältnis zu dem ersten Teil dünnen Schicht gebildet werden, und die resultierende Struktur ahmt natürlichen Knochen derart nach, daß der zweite Teil der Kompakta, der harten, dichten Außenschicht eines Knochens, ähnlich sein kann, wohingegen der erste Teil etwas offener und poröser sein kann und infolgedessen stärker der Spongiosa ähnelt.
7 zeigt eine Oberschenkelknochen-Hüftschaftprothese 30, die völlig aus keramischem Material hergestellt ist, wobei die Prothese einen dichten Schaftteil 32, einen gewinkelten Hals 34, der in einer Gelenkkugel 36 endet, und einen gewinkelten Schulterteil 38 aufweist. Wie in 7 gezeigt, weist der Schulterteil eine dicke Schicht 40 eines Gegenstandes der Erfindung auf, der ein Rahmenwerk mit verhältnismäßig großen Öffnungen aufweist, das von dem dichteren Teil 42 der Prothese getragen wird. Der Überzug 38 begünstigt das Einwachsen von Knochen, wenn die Prothese im Oberschenkelknochen eines Patienten implantiert worden ist.
8 veranschaulicht eine Tibialschale 50, die eine obere Platte 52 aus Polyethylen mit extrem hohem Molekulargewicht und eine obere gelenkbildende Oberfläche 54 aufweist. Die Platte aus Polyethylen mit extrem hohem Molekulargewicht wird von einer Platte 56 aus dem dichten Material der Erfindung getragen, wobei die Platte 56 mit einem sich nach unten erstreckenden Schaft 58 eine Einheit formt. Das offene Rahmenwerkmaterial der Erfindung ist in der Form einer Platte 60 gezeigt, die in einer nach unten offenen Aussparung 62 aufgenommen ist, die in dem Boden der Platte 56 gebildet ist, wobei das Rahmenwerkmaterial 64 sich nach unten um das untere Ende des Schaftes herum, in einer verhältnismäßig dicken Schicht erstreckt, um das Einwachsen von Knochen in diesem Bereich zu begünstigen.
Der dichte Teil dieser Konstruktion kann durch eine beliebige der gewöhnlichen Keramikformgebungstechniken, wie z.B. Schlickergießen, Foliengießen oder Überziehen und Trocknen aufeinanderfolgender Schichten aus Schlicker auf einer Oberfläche eines „Schaums", bis eine dichte Schicht gebildet ist, hergestellt werden. Trockenpressen, Spritzgießen und Extrusionstechniken können ebenfalls zweckdienlich sein. Der „grüne" dichte Teil wird durch die Benutzung eines Keramikschlickers mit im wesentlichen ähnlicher Zusammensetzung wie der Schlicker, der bei der Bildung des Teils mit niedriger Dichte benutzt wird, oder mit einer im wesentlichen ähnlichen Zusammensetzung wie der Schlicker, der bei der Bildung des dichten Teils in dem Fall des schlickergegossenen dichten Teils benutzt wurde, mit dem „grünen" Teil niedriger Dichte zusammengefügt. „Grün" bezieht sich hier auf den Zustand eines keramischen Gegenstandes, der zu einer selbsttragenden Struktur gebildet und getrocknet worden ist, aus dem jedoch die organischen Bestandteile noch nicht entfernt worden sind. Der dichte Teil kann außer aus den oben aufgezählten Materialien alternativ aus einem resorbierbaren Polymermaterial, einem resorbierbaren keramischen Material oder einem resorbierbaren Verbundmaterial bestehen.
Die obige Beschreibung hat vollständig ausgebildete Knochenersatzgegenstände in den Mittelpunkt gestellt, die ein stützendes, offenes Rahmenwerk, ein osteokonduktives Material, das im allgemeinen mit dem stützenden Rahmenwerk flächengleich und in diesem enthalten ist, und ein elastisches, vorzugsweise biologisch resorbierbares Polymer zwischen dem stützenden Rahmenwerk und dem osteokonduktiven Material aufweisen. Falls gewünscht, braucht das osteokonduktive Material in den Zwischenräumen des stützenden Rahmenwerkes nicht zusammenhängend zu sein. Hier kann stattdessen das osteokonduktive Material aus Teilchen 22 bestehen, wie in 5 gezeigt, und kann von dem elastischen Material 20 getragen werden oder in dieses eingebettet sein. Zudem betrifft die Erfindung auch die Ausführungsform, die in der 4 veranschaulicht ist, in der die Zwischenräume des stützenden Rahmenwerkes [Lakune], wie oben beschrieben, dessen Zwischenräume mit einem elastischen, wünschenswerterweise biologisch resorbierbaren Material überzogen sind, wobei die überzogenen Zwischenräume 24 zu Oberflächen des Gegenstandes hin offen sind. In dieser Ausführungsform können die überzogenen Zwischenräume während eines chirurgischen Vorgangs mit einem Kalziumphosphatzement gefüllt werden. Der Kalziumphosphatzement härtet innerhalb der Zwischenräume aus, und das elastische Material, welches das stützende Rahmenwerk von dem ausgehärteten Kalziumphosphatzement trennt, wirkt, indem es Kräfte, die durch Belastungen von außen auf das Rahmenwerk erzeugt werden, verteilt. Das stützende, offene Rahmenwerk kann alternativ mit elastischem Material überzogen sein, wobei die Zwischenräume nicht gefüllt sind.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgenden nichteinschränkenden Beispiele weiter erläutert:
Beispiel I

Ein Zirkoniumdioxidschlicker kann durch Zusammengeben der folgenden Bestandteile und gründliches Mischen dieser durch Kugelmahlen in einem Polyethylenbehälter unter Benutzung von Zirkoniumdioxidmedium hergestellt werden:

150 Gramm	teilweise stabilisiertes Zirkoniumdioxidpulver (Zirconia Sales America)
2,25 Gramm	Dispergiermittel (Rohm and Haas, Produkt D-3021)
15 Gramm	Bindemittel (Rohm and Haas, Produktbezeichnung B-1000)
0,375 Gramm	Tensid/Benetzungsmittel (Air Products Surfynol^TM TG)
0,26 Gramm	Schaumverhinderungsmittel (Henkel Nopco^TM NXZ)
36 ml	entionisiertes Wasser.

Stücke von netzförmigem Polyester-Polyurethan-Schaum, 10 bis 80 Poren pro 2,54 cm (Zoll) (Stephenson and Lawyer), werden in den obigen Schlicker eingetaucht und wiederholt zusammengepreßt, um Luftblasen zu entfernen, die darin eingeschlossen sind. Die Schäume werden aus dem Schlicker entfernt, und der überschüssige Schlicker wird abfließen gelassen. Weiterer überschüssiger Schlicker wird entfernt, indem die Schäume mehrmals zwischen einem Quetschwalzenpaar aus rostfreiem Stahl hindurchgeführt werden. Die Durchgänge werden ebenfalls gereinigt, indem Luft durch sie hindurchgeblasen wird. Die resultierenden Stücke werden bei Raumtemperatur trocknen gelassen, gefolgt vom Trocknen in Luft bei Temperaturen von bis zu 100°C. Wenn die Stücke trocken erscheinen, werden sie erhitzt, um organische Bestandteile (Bindemittel, Dispergiermittel, Tensid, Schaumverhinderungsmittel und netzförmigen Polymerschaum) zu pyrolysieren und zu entfernen, und dann eine Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 1.400°C gesintert. Der bevorzugte thermische Zyklus für obiges beinhaltet das Erhöhen der Temperatur der Stücke auf 600°C mit einer Geschwindigkeit von 2°C pro Minute, Halten der Temperatur auf 600°C für zwei Stunden und dann Erhöhen der Temperatur mit der Geschwindigkeit von 5°C pro Minute auf 1.400°C, mit einstündigem Halten auf dieser Temperatur. Der Ofen wird dann mit einer Geschwindigkeit von etwa 10°C pro Minute auf Raumtemperatur abgekühlt. Das resultierende Produkt ist ein festes, leichtgewichtiges, poröses Zirkoniumdioxid-Rahmenwerk oder Netz aus Zirkoniumdioxid, das ein Hohlraumvolumen von etwa 76% aufweist.

Das Rahmenwerk wird dann in geschmolzenes Paraffinwachs getaucht und vollständig abtropfen gelassen, so daß ein dünner Wachsüberzug auf den Verstrebungen des Rahmenwerkes zurückbleibt. Eine einspritzbare Kalziumphosphatpaste wird durch Zusammengeben und Mischen der folgenden Bestandteile hergestellt:

29 Gramm	Kalziumphosphat (Pulver)
3,5 Gramm	Polyethylenoxid-Bindemittel
2 Gramm	Dispergiermittel (Darvan^TM C, R. T. Vanderbilt)
3 Tropfen	Verdickungsmittel (Rohm and Haas T-5000)
2 Tropfen	Schaumverhinderungsmittel (Henkel Nopco^TM NXZ)
30 ml	entionisiertes Wasser.

Die Paste wird in die Zwischenräume des Zirkoniumdioxid-Rahmenwerkes eingespritzt und in Luft bei 60°C trocknen gelassen. Der Gegenstand wird dann 1 Stunde lang bei 1.300°C in Stickstoff gesintert. Das resultierende Produkt weist zwei verschachtelte Netzwerke aus Zirkoniumdioxid und Kalziumphosphat mit einem Zwischenraum an ihrer Grenzfläche auf.
Ein Gel von Kollagen, Typ I, wird durch Mischen von 20 Teilen 50 mM Essigsäure mit einem Teil Kollagen und Rührmischen hergestellt. Dazu wird ein gleiches Volumen 4%iger Chitosanlösung in verdünnter Essigsäure gegeben. Diese Mischung wird unter Druck in den Zwischenraum zwischen den verschachtelten Netzwerken gepreßt und bildet beim Trocknen zwischen diesen Netzwerken eine elastische Kollagen/Chitosan-Zwischenschicht.
Beispiel II
Das Beispiel I wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Grenzflächenraum mit einer dünnen Paste eines Copolymers von Glykolsäure und Milchsäure (Alkermes „Medisorb" 85/15 PGA/PLLA) in Essigsäureethylester, gemischt mit einem gleichen Volumen des Kollagengels, das in dem Beispiel I erwähnt wurde, gefüllt wird. Das Lösemittel wird verdunsten gelassen, so daß sich zwischen diesen Netzwerken eine elastische Zwischenschicht bildet. In Abhängigkeit von der Konzentration der Lösung kann dieses Verfahren wiederholt werden, um die Polymergrenzfläche aufzubauen.
Der resultierende Gegenstand wurde einer Druckbeanspruchungsprüfung unterworfen und lieferte eine Kraft-Weg-Kurve A, die in 6 gezeigt ist. Die Kurve B in 6 veranschaulicht das Sprödversagen desselben Produktes ohne die Hinzufügung der elastischen Zwischenschicht.
Beispiel III
Ein Zirkoniumdioxid-Rahmenwerk wird wie in dem Beispiel I ohne das anschließende Überziehen mit Wachs hergestellt. Die Zwischenräume werden mit einer Paste gefüllt, die aus einer Suspension von Typ-I-Kollagen in 50 mM Essigsäure in einem Verhältnis von 1 Teil Kollagen zu 20 Teilen Säure hergestellt wird, in der aus den Vorläufern Tetrakalziumphosphat (Ca₄(PO₄)₂O und Monetit (CaHPO₄) Hydroxylapatitkristalle mit Kalziummangel gezüchtet werden (gemäß einem Verfahren, das von TenHuisen et al., J. Biomed. Materials Res., Bd. 29, S. 803 bis 810 (1995) beschrieben ist, das durch Bezugnahme hierin eingebunden wird), um einen Gegenstand bereitzustellen, der demjenigen ähnlich ist, der in der 5 veranschaulicht ist.
Beispiel IV
Ein Zirkoniumdioxid/Hydroxylapatit-Verbundrahmenwerk wurde wie in dem Beispiel I mit 25 Volumenprozent Hydroxylapatit ohne das anschließende Überziehen mit Wachs hergestellt. Die Verstrebungen wurden mit der Lösung eines Copolymers von Glykolsäure und Milchsäure (Alkermes „Medisorb" 75/25 PLLA/PGA) überzogen, um einen Überzug mit einer Dicke von etwa 0,38 mm (= 0,015 Zoll) bereitzustellen.
In die Zwischenräume des Gegenstandes wird Kalziumphosphatzementpaste eingespritzt, wie z.B. diejenige, die durch ein Verfahren (beschrieben von Constantz et al., SCIENCE, Bd. 267 (1995), dessen Lehren hierin durch Bezugnahme eingebunden werden) hergestellt wird, wobei die Paste eine Mischung aus Monokalziumphosphatmonohydrat, Kalziumphosphat und Kalziumcarbonat in einer Natriumphosphatlösung umfaßt. Die ausgehärtete Paste stellt ein Biomaterial bereit, das für Implantate geeignet ist und das nun durch das Gerüstrahmenwerk mit seiner elastischen Grenzfläche gefestigt ist.
Beispiel V
Ein Kalziumphosphat-Rahmenwerk wurde durch Überziehen eines netzförmigen Polyester-Polyurethan-Schaums mit einem Schlicker von Kalziumphosphat hergestellt, wie in dem Beispiel I beschrieben. Die resultierenden Stücke wurden bei bis zu 100°C in Luft getrocknet. Im Anschluß an das Trocknen wurden die Stücke erhitzt, um organische Bestandteile zu pyrolysieren und zu entfernen, und eine Stunde lang bei einer Temperatur von etwa 1.300°C unter Stickstoff gesintert. Das resultierende Kalziumphosphat-Rahmenwerk wurde dann mit einer Lösung eines Copolymers von Milchsäure und Glykolsäure (Alkermes „Medisorb" 75/25 PLLA/PGA) in Methylenchlorid überzogen. Das Lösemittel wurde mittels Vakuum entfernt.
Beispiel VI
Ein stützendes Rahmenwerk wurde wie in dem Beispiel I hergestellt, jedoch unter Benutzung eines Schlickers von Zirkoniumdioxid und Hydroxylapatit. Die Verstrebungen wurden überzogen und die Zwischenräume teilweise mit einer Lösung eines Copolymers von Glykolsäure und Milchsäure in Methylenchlorid gefüllt. Im Anschluß an das Überziehen wurde das Lösemittel mittels Vakuum entfernt.
Beispiel VII
Das „grüne" keramische Netz, gebildet wie in dem Beispiel I, wurde vor dem Sintern mit einem Schlicker angefeuchtet, der Zirkoniumdioxid derselben Zusammensetzung, Bindemittel und Zirkoniumdioxidpulver enthielt, und wurde an ein grünes keramisches Zirkoniumdioxidmaterial derselben Zusammensetzung geklebt, das durch ein herkömmliches Keramikschlickergießverfahren durch Sintern hergestellt wurde, wobei das letztgenannte Material bogenförmige Kompakta nachbildete und das Netz angefügte Spongiosa nachbildete. Die Verstrebungen des netzförmigen Teils werden dann wie in dem Beispiel II mit einem Copolymer von Glykolsäure und Milchsäure überzogen. Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, versteht es sich, daß daran verschiedene Änderungen, Anpassungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Erfindungsgedanken und den Umfang der angefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

Gegenstand, der als Knochenersatzmaterial nützlich ist, umfassend ein zusammenhängendes, steifes, stützendes, tragendes Rahmenwerk, das Verstrebungen aufweist, die mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, die eine 3-3-Vernetzungsstruktur aufweisen, wobei die Verstrebungen, um für Rest-Drucksteifigkeit zu sorgen und bei Verstrebungsversagen die Bewahrung der physikalischen Unversehrtheit des Gegenstandes zu begünstigen, mit einem elastischen Überzug überzogen sind, der ein biologisch resorbierbares Polymer umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Gegenstand ferner ein osteokonduktives Material umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das tragende Rahmenwerk aus einem Verbundstoff aus Zirkoniumdioxid und Kalziumphosphat gebildet ist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der elastische Überzug ein Polymer umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kollagen, Chitosan, Chitin, Polyglykolsäure, Polymilchsäure, einem Copolymer von Glykolsäure und Milchsäure und Mischungen davon besteht.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der elastische Überzug, der die Verstrebungen umhüllt, allein benutzt wird oder mit einem biologisch verträglichen Feststoff oder Faserstoff verstärkt ist und ein oder mehrere biologische Mittel umfaßt, die in der Lage sind, die Knochenbildung anzuregen.
Gegenstand nach Anspruch 5, wobei das Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kollagen, Chitosan, Chitin und Mischungen davon besteht.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der elastische Überzug zusammenhängend und mit dem Rahmenwerk flächengleich ist.
Gegenstand nach Anspruch 2, wobei das osteokonduktive Material in den Zwischenräumen, jedoch durch den elastischen Überzug von den Verstrebungen getrennt, enthalten ist.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das stützende Rahmenwerk ein keramisches Material umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das stützende Rahmenwerk Zirkoniumdioxid umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das stützende Rahmenwerk ein Metall umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 11, wobei das Metall rostfreier Stahl ist.
Gegenstand nach Anspruch 8, wobei das osteokonduktive Material Kalziumphosphat umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 8, wobei das osteokonduktive Material aus Teilchen besteht und von dem elastischen Überzug getragen wird.
Gegenstand nach Anspruch 8, wobei das osteokonduktive Material ein keramisches Material umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 1 und 2, wobei das stützende Rahmenwerk und das osteokonduktive Material aus Kalziumphosphat bestehen.
Gegenstand nach Anspruch 2, wobei das osteokonduktive Material in den Zwischenräumen, jedoch von den Verstrebungen getrennt, enthalten ist und der elastische Überzug die Verstrebungen überzieht.
Gegenstand nach Anspruch 17, wobei der elastische Überzug ein Polymer umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 18, wobei das Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kollagen, Chitosan, Chitin, Polyglykolsäure, Polymilchsäure, einem Copolymer von Glykolsäure und Milchsäure und Mischungen davon besteht.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Zwischenräume Öffnungsweiten von 50 bis 600 μm aufweisen.
Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die Zwischenräume zu einer Oberfläche des Gegenstandes hin offen sind, um mit einem Kalziumphosphatzement gefüllt zu werden.
Gegenstand nach Anspruch 21, der in den Zwischenräumen ein Kalziumphosphat-Knochenzement enthält.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 22, der ferner ein Strukturelement umfaßt, das kleinere Öffnungen und ein kleineres Hohlraumvolumen als das Rahmenwerk aufweist, das an das Strukturelement angefügt ist.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 22, der ferner ein Strukturelement umfaßt, das durch Ansintern an das Rahmenwerk gebunden ist, welches dichter als der Gegenstand ist.
Gegenstand nach Anspruch 23, wobei das Strukturelement einen Stab umfaßt, der als ein Schaft nützlich ist, der in dem Markkanal eines langen Knochens aufgenommen werden kann.
Gegenstand nach Anspruch 23, wobei das Strukturelement eine Platte umfaßt, die als Tibialplateau einer Knieprothese nützlich ist.
Gegenstand nach einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei der Gegenstand, wenn er mit einer Kraft druckbeansprucht wird, die bei einem identischen Gegenstand ohne den elastischen Überzug ein katastrophales Sprödversagen verursachen würde, durch Verformung allmählich versagt, wobei der elastische Überzug die Beanspruchung durch die Verformung über den gesamten Gegenstand verteilt.
Gegenstand nach Anspruch 1, 4, 5, 6, 7, 8, 17, 18, 19, 25, 26, 27, wobei ein Verbundstoff aus einem biologisch resorbierbaren elastischen Material als eine Matrix, die Teilchen von Kalziumphosphat oder anderem osteokonduktiven Material enthält, die Zwischenräume ausfüllt.
Gegenstand nach Anspruch 2, wobei das osteokonduktive Material in den Zwischenräumen, jedoch von den Verstrebungen getrennt, enthalten ist und ein fortlaufender in sich zusammenhängender Körper ist und der elastische Überzug die Räume zwischen den Verstrebungen und dem osteokonduktiven Material vollständig ausfüllt.
Gegenstand nach Anspruch 29, wobei der elastische Überzug ein Polymer umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Kollagen, Chitosan, Chitin, Polyglykolsäure, Polymilchsäure, einem Copolymer von Glykolsäure und Milchsäure und Mischungen davon besteht.
Verfahren zum Herstellen eines Gegenstandes, der als ein Knochenersatzmaterial nützlich ist, umfassend ein steifes, stützendes, tragendes Rahmenwerk, das Verstrebungen aufweist, die mehrere miteinander verbundene Zwischenräume umgrenzen, die eine 3-3-Vernetzungsstruktur aufweisen, wobei das Verfahren umfaßt: Bereitstellen eines netzförmigen, offenzelligen Materials, Bereitstellen eines Schlickers von keramischem Material oder einer Aufschlämmung von Metallpulver, Eintauchen des netzförmigen, offenzelligen Materials in den Schlicker von keramischem Material oder in die Aufschlämmung von Metallpulver, so daß das keramische Schlickermaterial bzw. das Aufschlämmungsmaterial völlig durch die Öffnungen des netzförmigen Materials dringt, Entfernen jeglichen überschüssigen Schlickers, Trocknen, um das Schlickerlösemittel zu entfernen, und Erhitzen des netzförmigen Materials auf eine Temperatur, die ausreichend ist, um die organischen Bestandteile des netzförmigen Materials zu pyrolisieren oder abzubrennen und das keramische Material oder das Metallpulver zu einem Rahmenwerk zu sintern, und Inberührungbringen des Rahmenwerks mit einem biologisch resorbierbaren Polymer, wodurch die Verstrebungen des Rahmenwerks mit dem biologisch resorbierbaren Polymer umhüllt werden.