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Patent Searching and Data


Title:
BIOCOMPATIBLE BARRIER MEMBRANE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/052489
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to provide a biocompatible barrier membrane for maintaining, improving, reconstructing and recreating the hard and/or soft tissue of parts of the human or animal body, especially of the mouth region. To this end, the membrane consists of micro-perforated titanium, tantalum, platinum or cobalt, or a titanium, tantalum, platinum, or cobalt alloy.

Inventors:
RISTIC DUSAN (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/002955
Publication Date:
November 26, 1998
Filing Date:
May 20, 1998
Export Citation:
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Assignee:
RISTIC DUSAN (DE)
International Classes:
A61C8/00; A61K6/00; A61K6/04; A61L31/02; (IPC1-7): A61C8/00; A61B17/80; A61F2/28; A61L31/00
Foreign References:
EP0621018A11994-10-26
US4219015A1980-08-26
US4842517A1989-06-27
FR2713090A11995-06-09
EP0622052A11994-11-02
DE19605485A11997-08-21
Attorney, Agent or Firm:
Meinke, Dabringhaus Und Partner (Dortmund, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Biokompatible Barrieremembran zur Erhaltung, Verbesserung, Wiederherstellung und Neuschaffung des harten und/oder weichen Gewebes von Teilen des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere des Mundbereiches, aus Titan, Tantal, Platin, Kobalt und/oder einer Titan, Tantal, Platinoder Kobaltlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) mikroperforiert ist.
2. Biokompatible Barrieremembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) aus der biokompatiblen Metallegierung Syntacoben besteht.
3. Biokompatible Barrieremembran nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) mikroperforiert mit wenigstens 100, vorzugsweise 12.000 und mehr Perforationen (3) pro mmZ ausgebildet ist.
4. Biokompatible Barrieremembran nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) Perforationen (3) von < 50 Mikrometern, vorzugsweise < Mikrometern Mikrometern.
5. Biokompatible Barrieremembran nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (1) Perforationen (3) aufweist, die ledig lich von Proteinen (4), nicht jedoch von Bakterien (5) oder Gewebezellen (6) passierbar sind.
6. Verfahren zur Herstellung einer biokompatiblen Barriere membran nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Perforationen (3) mechanisch und/oder durch gebün delte Lichtenergie, insbesondere Laser, und/oder durch che mische Verfahren, insbesondere Ätzen oder dergl., und/oder durch Beschießen mit Protonen oder anderen Teilchen herge stellt werden.
Description:
"Biokompatible Barrieremembran" Die Erfindung betrifft eine biokompatible Barrieremembran zur Erhaltung, Verbesserung, Wiederherstellung und Neu- schaffung des harten und/oder weichen Gewebes von Teilen des menschlichen oder tierischen Körpers, insbesondere des Mundbereiches.

Nicht resorbierbare, universale Barrieremembrane haben sich in der Vergangenheit zu einem wichtigen Hilfsmittel in der Paradontologie und Implantologie entwickelt. Sie werden in der Humanmedizin und Oralchirurgie sowohl zur gesteuerten Geweberegeneration wie auch zur gesteuerten Knochenregene- ration eingesetzt, dabei wird-auch für die spätere Im- plantation-verwendbares Knochenprofil in Höhe und Breite gewonnen. Gattungsbildende Membrane werden bislang aus PTFE (Polytetrafluoräthylen) hergestellt. Dieses Material ist mikroporös und nach dem Einsatz wieder aus dem menschlichen Körper entfernbar.

Nachteilig bei dem bekannten PTFE-Material ist es jedoch, daß sich bei der spontanen Öffnung der angenähten Schleim- hautlappen oder dergl. Bakterien auf dem Material vermehrt ansiedeln können, und daß hierdurch ausgelöst, es zu einer verstärkten Plaquebildung kommt. Auch ist das Material re- lativ weich, und für einige Anwendungsbereiche nicht aus- reichend steif, so daß bereits versucht wurde, es durch Einlegung von Titanstreifen zu armieren.

Auch ist das PTFE-Material optisch schwer von natürlichem Gewebe zu unterscheiden. Membrane aus biokompatiblen Metal- len bzw. Metallegierungen sind hingegen gut zu erkennen und vom menschlichen bzw. tierischen Gewebe zu trennen.

Auch sind bereits Folien aus Titan für die gesteuerte Ge- weberegeneration, insbesondere für die Behandlung des Mund- bereiches, bekannt, so aus der FR 2 713 090 und der EP 0 622 052 sowie aus der DE-OS 196 05 485. Dabei werden ins- besondere die knocheninduktiven Eigenschaften des Titans genutzt, durch die eine relativ rasche Knochenbildung er- reicht wird. Mit derartigen Titanmembranen erfolgt eine Ab- schirmung des Defektbereiches gegenüber dem umgebenden Ge- biet. Durch die Auswahl eines harten, zähen, elastischen, dehnbaren und polierbaren, walz-und schmiedbaren Metalls bzw. einer derartigen Metallegierung, wie z. B Titan, Tan- tal, Platin, Kobalt und/oder deren Legierungen, kann je nach Auswahl der Folienstärke und/oder des entsprechenden Metalls oder der Metallegierung immer die gewünschte Stei- figkeit erreicht werden. Dabei ist es z. B. möglich, über dem jeweiligen Defekt im menschlichen oder tierischen Kör- per ein Zelt zu bilden, was mit dem PTFE-Material ohne zu- sätzliche Armierungen nicht möglich ist. Auch überziehen sich die genannten unedlen Metalle unter anderem mit einer schützenden Oxidschicht und sind gegen biologische und che- mische Angriffe auberordentlich widerstandsfähig, es be- steht bei ihnen daher nicht die Gefahr einer erhöhten oder vermehrten Bakterienansiedlung mit nachfolgender Plaquebil- dung. Allerdings besteht bei ihnen bisher der Nachteil, daß sie eine vollständige Abschirmung darstellen und auch für die Heilung durchaus erwünschte Stoffe, wie Körpersäfte und/oder Blutzellen, nicht durchlassen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaf- fen, bei der eine verstärkte Bakterienansiedlung mit nach- folgender Plaquebildung vermieden wird, und bei der gleich- zeitig eine ausreichende, höhere Steifigkeit der Membran erreicht wird. Zugleich sollen körpereigene Säfte, insbe- sondere auch Blutzellen, die Membran passieren können.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Membran aus Titan, Tantal, Platin, Kobalt und/oder einer Titan-, Tantal-, Platin-oder Kobaltlegierung mikro- perforiert ist.

Der wesentliche Vorteil einer derartigen mikroperforierten Metallmembran besteht darin, daß unerwünschte Bakterien oder Zellen von dem abzudeckenden Bereich abgehalten wer- den, während beispielsweise Körpersäfte oder Blutzellen die Membran passieren können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß anders als bei PTFE-Materialien erfindungsge- mae, mikroperforierte Metallfolien unbegrenzt anwendbar bzw. haltbar sind, da sie insbesondere auch resterilisier- bar sind und keinem natürlichen Verfall unterworfen sind.

Vorzugsweise besteht die Membran aus der besonders geeig- neten biokompatiblen Metallegierung SyntacobenG, aus der unter anderem auch Hüftgelenksprothesen und dergl. herge- stellt werden. Es handelt sich dabei um eine duktile Ko- baltlegierung (ca. 45 % Co, 18 % Ca, 3,8 Mo, 3,8 W, 5 % Fe, 1 % Ti, Rest Nickel), die sich warm und kalt umformen und mit verschiedenen Festigkeitsgraden herstellen läßt. Dieses Material ist als duktile Kolbalt-Nickel-Chrom-Molybdän- Wolfram-Eisen-Legierung in der Schweiz unter SNV 056510- 1975 und in Amerika unter ASTM F 563/78 als chirurgischer Implantatwerkstoff normiert. Auch eine internationale Norm (ISO) ist in Vorbereitung. Der Werkstoff zeichnet sich durch hohe Zähigkeit, Festigkeit, Duktilität und Korro- sionsresistenz aus und ist besonders geeignet für die Her- stellung von Implantaten kleiner Dimensionen, die hohe Kräfte aufnehmen müssen. Die kristallographische Struktur von Syntacoben entspricht derjenigen des rostfreien Stah- les, jedoch übertreffen Korrosionsfestigkeit, Ermüdungsfe- stigkeit, Härte und Zugfestigkeit dieser Kolbaltlegierung die entsprechenden Eigenschaften selbst des rostfreien Stahles vom Typ V4A oder AISI 316 L bester Qualität, wobei ausgezeichnete Duktilität gewährleistet ist.

In Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Membran mikroper- foriert ist mit wenigstens 100 Perforationen pro mm2, vor- zugsweise mit 12.000 Perforationen und mehr pro mm2. Wird eine derartige Barrieremembran zwischen Knochen-und Schleimhaut eingesetzt, ist es möglich, daß die Membran bei etwa 100 Perforationen pro mm2 gut von weichem Gewebe durchwachsen wird, so daß anschließend ganze Hautlappen an der Membran haftend hochgezogen und vom Operateur vernäht werden können. Es kann der Lappen und die Membran gemeinsam gehoben werden. Bei 12.000 Mikroperforationen pro mm2 ist hingegen ein Durchwachsen unmöglich, es kann ein mit derar- tigem Material abgedeckter Defektbereich vollständig vor unerwünschten Bakterien und Zellen geschützt werden.

Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung vor, daß die Membran Perforationen von < Mikrometern, vorzugsweise '5 Mikrometern aufweist. Hiermit können die vorstehend be- schriebenen Ergebnisse noch besser erreicht werden. Erkenn- bar werden je nach Porenausbildung, wie oben schon angedeu- tet, zwei Behandlungsstrategien möglich : wenige und größere Perforationen pro Flächeneinheit ermöglichen es, daß das Gewebe durch die erfindungsgemäße Membran hindurchwachsen kann, so daß diese Membran als eine Art Armierung von Weichgewebe benutzt werden kann, derart, daß beispielsweise dieses Gewebe von der Oberfläche eines Zahnes solange abge- halten werden kann, bis sich darunter genügend viel langsa- mer wachsende Knochensubstanz gebildet hat. Diese"Weichge- webearmierung"durch die erfindungsgemäße Membran verhin- dert ein Einreißen dieses Weichgewebes und unterstützt da- bei den gewünschten Effekt des Nachwachsens von beispiels- weise Knochensubstanz. Wie oben angegeben, ist der zweite Effekt darin zu sehen, daß eine Vielzahl von Mikroperfora- tionen mit kleinem Durchmesser das Durchwachsen von Gewebe- zellen ebenso verhindert wie den Durchtritt von Bakterien, gleichwohl aber den Durchtritt von beispielsweise Proteinen ermöglicht. Bei Perforationen von : 5 1 Mikrometer können nur noch körpereigene Säfte und Blutzellen die Membran passie- ren.

So sieht die Erfindung auch vor, daß die Membran lediglich von Proteinen, nicht jedoch von Bakterien oder Gewebezellen passierbar ist. Dadurch wird der Aufbau des jeweils ge- wünschten Materials, insbesondere der zu regenerierenden Gewebe-oder Knochensubstanz, ermöglicht. Bakterien und weiche Gewebezellen müssen nämlich beispielsweise fernge- halten werden, damit sich Knochenmaterial entwickelt. Zur Bildung von Knochenmaterial bedarf es andererseits der Zu- führung von Proteinen.

Die Erfindung schlägt auch ein Verfahren zur Herstellung einer biokompatiblen Barrieremembran vor. Die Perforationen werden mechanisch und/oder durch gebündelte Lichtenergie, insbesondere Laser und/oder durch chemische Verfahren, ins- besondere Ätzen oder dergl., und/oder durch Beschießen mit Protonen oder anderen Teilchen hergestellt. Hiermit können besonders feine Perforationen von < 5 Mikrometern erzielt werden. So hat sich beispielsweise herausgestellt, daß bei einer Perforation durch Laser-Licht zwar die Größe der ein- zelnen Perforationen auf der dem Laser zugewandten Bearbei- tungsseite zunächst relativ groß ist, der Laser jedoch so genau justiert werden kann, daß auf der dem Laser abgewand- ten Seite der zu bearbeitenden Membran nur noch eine winzig kleine Öffnung verbleibt, so daß die angestrebten Werte von < 5 Mikrometern pro Perforation auf diese Weise erreichbar sind.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei- spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in : Fig. 1 eine erfindungsgemäße Membran aus Titan, Tantal, Platin, Kobalt oder einer entsprechenden Metall- legierung, Fig. 2 eine erfindungsgemäße biokompatible Barrieremembran in der Anwendungslage.

Eine-stark vergrößerte-allgemein mit 1 bezeichnete er- findungsgemäße Membran aus Titan, Tantal, Platin, Kobalt oder einer entsprechenden Metallegierung weist einen Zu- schnitt 2 mit Mikroperforationen 3 auf. Diese Mikroperfora- tionen 3 werden erfindungsgemäß mechanisch, und/oder durch gebündelte Lichtenergie, insbesondere Laser, und/oder durch chemische Verfahren, insbesondere Ätzen oder dergl., und/oder durch Beschießen mit Protonen oder anderen Teil- chen hergestellt. Dabei ist es möglich, z. B. wenigstens 100, vorzugsweise jedoch 12.000 Perforationen und mehr pro mm2 auszubilden, so daß die einzelnen Perforationen'50 Mikrometer, vorzugsweise jedoch < Mikrometer groß sind.

Derartige Mikroperforationen 3 bieten den Vorteil, daß sie lediglich von Proteinen 4, nicht jedoch von Bakterien 5 oder Gewebezellen 6 passierbar sind.

Bei einer anderen Anwendung wird ein mit einer entsprechen- den Membran 2 abgedeckter Defektbereich 7 geschützt, und abzuhebendes Weichgewebe 9 armiert, um ein Zerreißen zu verhindern, so daß sich darunter neues, langsamer wachsen- des Knochenmaterial 8 bilden kann. Die Membran 2 bildet so beispielsweise eine Barriere zwischen dem gingivalen Weich- gewebe 9 und dem Defektbereich (Hohlraum) 7 über der Wur- zeloberfläche 10. Das gingivale Gewebe 9 und das Epithel 11 proliferieren nicht mehr nach apikal, was die Bildung neuen Desmodonts, Zahnzements und Knochengewebes (Alveoleninnen- kortikalis) begünstigt. Auf diese Weise kann ein neues Attachement erreicht werden. Bereits nach kurzer Zeit ist neues Zement bzw. neuer Knochen zu erkennen. Erfahrungsge- mäß vergeht nur ein Zeitraum von 2 bis 6 Monaten, bis der Knochenaufbau deutlich verbessert ist. Nach einem Zeitraum von 10 bis 12 Monaten ist der notwendige Knochenaufbau in der Regel vollständig abgeschlossen.

Vor allem in der Implantologie kann die erfindungsgemäße Membran genutzt werden, um nach dem Aufbau entsprechenden Knochenmaterials eine ausreichende Haltbarkeit für neu ein- gesetzte Implantate zu erreichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Wesentlich ist nur, die entsprechenden Flächen 10 bzw. Hohlräume 7 gegen die Anla- gerung unerwünschter Gewebestrukturen zu schützen, damit sich dort Zellen selektiv ansiedeln, die beispielsweise Zement und desmodontales Bindegewebe bilden. Dagegen sollen das Epithel 11 und gingivales Bindegewebe 9 ebenso wie Bak- terien 5 daran gehindert werden, die zu schützenden Flächen 11 bzw. Bereiche 7 zu besiedeln und dort zu wachsen. Im an- deren Fall hat die erfindungsgemäße Membran 2 die Funktion, ggf ein Anwachsen des neuen, weichen Gewebes zu erreichen, um dieses mit den umgebenden Lappen anzuheben, um für das gewünschte Knochengewebe mehr Platz zu schaffen.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen.