DE2724814B2 - Vorprodukt für die Zubereitung von Knochenzement - Google Patents

Vorprodukt für die Zubereitung von Knochenzement

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Description

Die Erfindung betrifft ein pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methylacrylat enthaltendes Knochenzement-Vorprodukt für die Zubereitung einer durch Zusatz von Peroxiden härtenden Polymer-Monomer-Mischung.
Knochenzemente werden z. B. zum Einzementieren von Implantaten, zur Verankerung von Gelenk-Endoprothesen, bei der Versorgung von Schädeldefekten und zur festen Verbindung von Wirbelknochen miteinander verwendet. Sie werden durch Vermischen von Vorprodukten aus pulverförmigen Methylmethacrylat-Homo- μ oder -Copolymerisaten, geeigneten flüssigen Monomeren, meist Methylmethacrylat, einem Katalysator-System und gegebenenfalls Röntgenkonirastmittein, wie
z. B. Zirkoniumdioxid, und Farbstoffen zum Erkennen des Zementes im Körper zunächst in Form eines plastischen Teigs erhalten, der dann in den Körper eingebracht wird und dort durch Polymerisation des Monomers aushärtet Als Katalysator-System wird ein sogenanntes Redox-System aus einer organischen Peroxy-Verbindung, meist Dibenzoylperoxtd, als Katalysator und einer reduzierenden Komponente (Beschleuniger), wie z. B. Dimethyl-p-toluidin, verwendet So wird beispielsweise der aus der DE-AS 22 29 702 bekannte Knochenzement aus Polymethylmethacrylat und einem Monomer-Gemisch aus Methylmethacrylat und Methacrylsäureestern höherer Alkohole und einem aus Dibenzoylperoxid und Dimethyl-p-toluidin bestehenden Katalysator-System zubereitet
Aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 01 683 ist ein bioaktives Verbundmaterial und seine Verwendung als bioaktiver Knochenzement bekannt Dieses Verbundmaterial besteht aus einer Kunststoffmatrix auf Methacrylat-Basis und einem bioaktiven Material, das ein Anwachsen des Knochens bewirkt und eine Glaskeramik mit Apatit-Kristallphase aus 20 bis 60 Gewichts-% SiO2,5 bis 40 Gewichts-% P2O5,2,7 bis 20 Gewichts-% Na2O, 0,4 bis 20 Gewichts-% KA 23 bis 30 Gewichts-% MgO und 5 bis 40 Gewichts-% CaO, wie in der deutschen Patentschrift 23 26 100 beschrieben, sein kann.
Dem aus der deutschen Offenlegungsschrift 25 01 683 bekannten Verbundmaterial kann zur Verbesserung seiner mechanischen Eigenschaften ein Fasermaterial, beispielsweise Glasfasern, zugesetzt werden. Soll das Verbundmaterial als Knochenzement verwendet werden, so wird beispielsweise dem flüssigen Methylmethacrylat der Härter und danach die feinkörnige bioaktive Glaskeramik zugesetzt Nach Auspolymerisation zu einer knetfähigen teigigen Masse kann diese an der Oberfläche mit Glaskeramik-Pulver angereichert und in den Körper eingebracht werden.
Im Gegensatz zu den bekannten unter Verwendung von Polymer und Monomer angerührten Knochenzementen ist die für die Polymerisation zu einer knetfähigen Masse benötigte Zeit bei dem in der Offenlegungsschrift 25 01 683 beschriebenen Glaskeramik enthaltenden, aber nicht unter Verwendung von Polymeren zubereiteten Knochenzement zu lang, als daß dieser in der chirurgischen Praxis zu verwenden wäre. Bei bekannten Knochenzementen auf der Basis von Polymer und Monomer ist die Zeit, die benötigt wird, um nach dem Anrühren eine Mischung mit zum Einbringen in den Knochen geeigneter Viskosität entstehen zu lassen, wesentlich kürzer.
Da bei dem bekannten Glaskeramik enthaltenden Knochenzement der Monomer-Gehalt höher ist als bei den üblichen Knochenzementen auf der Basis von Polymer und Monomer, ist auch die Gefahr, daß das Monomer in die Blutbahn eingeschwemmt wird, größer.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Knochenzement-Vorprodukt, das pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methylacrylat enthält, für die Zubereitung einer durch Zusatz von Peroxiden härtenden Polymer-Monomer-Mischung mit günstigerem Verarbeitungsverhalten, guten mechanischen Eigenschaften nach dem Aushärten und einer das Anwachsen von Knochengewebe begünstigenden Zusammensetzung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein Knochenzement-Vorprodukt erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß es 15 bis 75 Gewiclus-% eines anorganischen Füllstoffs aus
a) 90 bis 99 Gewichts-% einer pulverförmiger! bioaktiven Glaskeramik mit einer Teilchengröße von 10 bis 200 Mikrometer und
b) 1 bis 10 Gewichts-% glasiger Mineralfasern mit einer Länge von 1 bis 20 Millimeter
enthält.
Vorzugsweise besitzt die bioaktive Glaskeramik eine Teilchengröße von 90 bis 125 Mikrometer.
Besonders bewährt hat sich ein Faser-Gehalt von 5 bis 10 Gewichts-% und eine Faser-Länge von 1 bis 10 Millimeter, vorzugsweise von 2 bis 5 Millimeter. Die glasigen Mineralfasern können aus Glas bestehen, vorzugsweise jedoch aus bioaktiver Glaskeramik. Die Zusammensetzung der bioaktiven Glaskeramik entspricht vorteilhafterweise der des aus der DE-PS 23 26 100 bekannten glaskeramischen Materials.
Dem erfindungsgemiBen Vorprodukt kann auch noch ein Antibiotikum, z.B. Gentamicin, zugesetzt werden. Der Zusatz von Antibiotika zu Knochenzementen ist z.B. aus der DE-OS 2022 117 bekannt Das Vorprodukt kann auch ein Röntgenkontrastmittel, z. B. Zirkoniumdioxid, enthalten.
Aus dem erfindungsgemäßen Vorprodukt durch Zusatz eines Peroxids und Vermischen mit monomerem Methylmethacrylat und Dimethyl-p-toluidin und Aushärten erhaltene Prüfkörper besitzen eine höhere Druckfestigkeit, eine bessere Schlagzähigkeit und einen höheren Elastizitätsmodul als aus Polymer-Monomer-Mischungen beziehungsweise aus bioaktive Glaskeramik oder glasige Mineralfasern enthaltenden Polymer-Monomer-Mischungen zubereitete Prüfkörper.
Es war überraschend, daß das erfindungsgemäße Vorprodukt mit der Kombination aus pulverförmigen Copolymerisaten, bioaktiver Glaskeramik und glasigen Mineralfasern zu einem Knochenzement mit verbesserten mechanischen Eigenschaften führte.
In den folgenden Beispielen wird die- Herstellung von Prüfkörpern aus Knochenzement-Mischungen ohne und mit Glaskeramik- und/oder Glasfaser-Zusatz beschrieben.
Beispiel 1
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
70,00 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße
von 90 bis 125 Mikrometer,
26,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
3,00 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid,
0,24 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid
werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus
98,00.Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
2,00 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt. Die nach einer Minute plastische teigförmige Mischung wird in einer dreiteiligen Metallform unter Druck (3 bar) zu porenfreien Prüfkörpern gepreßt. Die Polymerisation ist nach etwa zehn Minuten beendet.
Beispiel 2
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
65,00 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße
von 90 bis 125 Mikrometer,
5,00 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge von 3 mrrii
26,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
3,00 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid,
03 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid
werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus
98,00 Gewichtsteilen Methylmethaerylat,
2,00 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet
Beispiel 3
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
60,00 Gewichtsteilen Glaskeramik mit einer Korngröße
von 90 bis 125 Mikrometer,
10,00 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge
von 3 mm,
26,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
3,00 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid,
03 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid
werden mit 3 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus
98,00 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
2,00 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in
Prüfkörpern verarbeitet
Beispiel 1 beschrieben, zu Beispiel 4
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
96,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
3,00 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid,
0,24 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid
werden mit 5 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus
98,00 Gewichtsteilen Methylmethacrylat,
2,00 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet
Beispiel 5
10 Gewichtsteile eines Pulvers aus
91,76 Gewichtsteilen Gemisch aus Copolymerisaten des Methylmethacrylats mit Methylacrylat,
5,00 Gewichtsteilen Glasfasern mit einer Faserlänge
von 3 mm,
3,00 Gewichtsteilen Zirkoniumdioxid,
0,24 Gewichtsteilen Dibenzoylperoxid
werden mit 5 Gewichtsteilen einer Flüssigkeit aus
98,00 Gewichtsteilen Methylmethacrylat
2,00 Gewichtsteilen Dimethyl-p-toluidin
vermischt und, wie in Beispiel 1 beschrieben, zu Prüfkörpern verarbeitet
Die in der Tabelle angegebenen Werte einiger mechanischer Eigenschaften der Prüfkörper zeigen, daß die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Vorproduktes hergestellten Prüfkörper diehöchsten Werte für Schlagzähigkeit und Elastizitätsmodul aufweisen.
1 27 24 814 Druck Elasti
Tabelle 2 festig zitäts
Prüfkörpsr Schlag Biege keit modul
zähig festig (MPa) (N/mm2)
3 keit keit 76 45 -102
(kJ/m2) (N/mm2) 87 52 · 102
Nach Beispiel 0,78 38,3
Nach Beispiel 4 7,50 59,8
(gemäß der 5 96 67 · 102
Erfindung)
Nach Beispiel 11,6 70,0
(gemäß der 82-85 20 · 102
Erfindung) - -
Nach Beispiel 4-5 60-80
Nach Beispiel 6,0 71,0

Claims (9)

Patentansprüche:
1. Pulverförmige Copolymerisate aus Methylmethacrylat und Methy'acrylat enthaltendes Kno- s chenzement-VoφΓodukt für die Zubereitung einer durch Zusatz von Peroxiden härtenden Polymer-Monomer-Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß es 15 bis 75 Gewichts-% eines anorganischen Füllstoffs aus ι ο
a) 90 bis 99 Gewichts-% einer pulverförmiger! bioaktiven Glaskeramik mit einer Teilchengröße von 10 bis 200 Mikrometer und
b) 1 bis 10 Gewichts-% glasiger Mineralfasern mit einer Länge von 1 bis 20 Millimeter
enthält
2. Knochenzement-Vorprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füllstoff zu 5 bis 10 Gewichts-% aus glasigen Mineralfasern besteht
3. Knochenzement-Vorprodukt nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die glasigen Mineralfasern eine Länge von 2 bis 5 Millimeter besitzen.
4. Knochenzement-Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die pulverförmige bioaktive Glaskeramik eine Teilchengröße von 90 bis 125 Mikrometer besitzt
5. Knochenzement-Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern aus Glas oder aus einer bioaktiven Glaskeramik bestehen.
6. Knochenzement-Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bioaktive Glaskeramik aus 20 bis 60 Gewichts-% SiO2, 5 bis 40 Gewichts-% P2O5, 2,7 bis 20 Gewichts-% Na2O, 0,4 bis 20 Gewichts-% K20,2,9 bis 30 Gewichts-% MgO und 5 bis 40 Gewichts-% CaO besteht.
7. Knochenzement-Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Röntgenkontrastmittel enthält
8. Knochenzement-Vorprodukt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Antibiotikum enthält.
9. Verwendung des Vorproduktes nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von implantierbaren Formkörpern.
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