DE102005033210A1

DE102005033210A1 - Polymethylmethacrylat-Knochenzement

Info

Publication number: DE102005033210A1
Application number: DE102005033210A
Authority: DE
Inventors: Klaus-Dieter Dr. Kühn; Sebastian Dr. Vogt
Original assignee: Heraeus Kulzer GmbH
Current assignee: Kulzer GmbH
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2005-07-13
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: ES2374830T3; EP1736179B1; US20060293407A1; CA2549304C; CA2549304A1; PL1736179T3; JP4886381B2; US7655706B2; BRPI0602320B1; PT1736179E; DK1736179T3; BRPI0602320A; JP2007000636A; AU2006202509A1; DE102005033210B4; EP1736179A3; EP1736179A2; BRPI0602320B8; ATE531398T1; AU2006202509B2

Abstract

Ein Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente enthält in der Monomerflüssigkeit z. B. 0,001-1,00 Masseprozent eines in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslichen Farbstoffs oder Farbstoffgemisches und z. B. 0,001-2,00 Masseprozent eines synthetisch hergestellten, proteinfreien, hydrophoben, niedermolekularen oder oligomeren Lösungsvermittlers, für den Farbstoff oder das Farbstoffgemisch. Der Lösungsvermittler ist bevorzugt bei Raumtemperatur flüssig oder pastös. Die Monomerflüssigkeit ist bei Raumtemperatur sichklar. Bevorzugt 0,001-1,00 Masseprozent eines in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslichen Farbstoffs oder Farbstoffgemisches und vorzugsweise 0,001-2,00 Masseprozent eines synthetisch hergestellten, proteinfreien, hydrophoben, niedermolekularen oder oligomeren Lösungsvermittlers, der bei Raumtemperatur flüssig oder pastös ist, sind homogen im Polymethacrylat oder Polymethylacrylat der Pulverkomponente gelöst.

Description

Der Gegenstand der Erfindung ist ein Polymethylmethacrylat-Knochenzement.

Polymethylmethacrylat-Knochenzemente (PMMA-Knochenzemente) finden seit Jahrzehnten breite Anwendung in der Medizin zur Verankerung von Endoprothesen im Knochen (Klaus-Dieter Kühn: Knochenzemente für die Endoprothetik: ein aktueller Vergleich der physikalischen und chemischen Eigenschaften handelsüblicher PMMA-Zemente. Springer Verlag Berlin Heidelberg New York, 2001). Polymethylmethacrylat-Knochenzemente sind im Allgemeinen aus einer flüssigen Monomerkomponente und einer Pulverkomponente aufgebaut. Die flüssige Monomerkomponente besteht aus Methylmethacrylat und einem Aktivator. Als Aktivator wird N,N-Dimethyl-p-toluidin bevorzugt verwendet. Die Pulverkomponente besteht aus Polymethylmethacrylat oder Polymethyl-co-acrylmethacrylat, einem Röntgenkontrastmittel und einem radikalischen Initiator. Als Röntgenkontrastmittel sind Zirkoniumdioxid und Bariumsulfat üblich. Dibenzoylperoxid wird als radikalischer Initiator bevorzugt eingesetzt. Nach Vermischen der Monomerkomponente und der Pulverkomponente härtet der Knochenzement durch radikalische Polymerisation des Monomers innerhalb weniger Minuten aus.

Übliche Polymethylmethacrylat-Knochenzemente liegen nach dem Anmischen als weiße bis schwach gelbliche pastöse Massen vor. Dadurch ist mitunter eine optische Differenzierung zwischen dem Knochenzement und dem Knochengewebe problematisch. Es ist jedoch wünschenswert, dass der Knochenzement visuell problemlos vom umliegenden Knochengewebe unterschieden werden kann. Aus diesem Grund werden die PMMA-Knochenzemente der Firma Heraeus Kulzer seit ungefähr 30 Jahren mit Chlorophyll grün gefärbt. Chlorophyll ist jedoch in dem verwendeten Monomer Methylmethacrylat in nur sehr geringem Umfang löslich. Deshalb wird zur Verbesserung der Löslichkeit raffiniertes Erdnussöl zugesetzt. Das raffinierte Erdnussöl ist proteinfrei. Problematisch sind jedoch, wie bei jedem komplexen Naturprodukt, Schwankun gen in der Zusammensetzung. Bisher wurden noch keine Alternativen zum raffinierten Erdnussöl gefunden.

Wichtig bei der Färbung von PMMA-Knochenzementen ist neben der toxikologischen Unbedenklichkeit des Farbstoffs die homogene Verteilung des Farbstoffs im gesamten Zement. Aus diesem Grund haben bisher Knochenzemente, die in der Monomerflüssigkeit oder im der Pulverkomponente Farbstoffpigmente enthalten, keine breite Anwendung gefunden. Farbstoffpigmente sind mit der prinzipiellen Gefahr verbunden, dass sich die Pigmentpartikel aus der Zementmatrix herauslösen und migrieren können. Es ist deshalb besonders wichtig, dass der Farbstoff homogen im Knochenzement verteilt und fest eingeschlossen ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen gefärbten PMMA-Knochenzement zu entwickeln. Die flüssige Monomerkomponente des PMMA-Knochenzements soll keine komplexen Naturprodukte als Löslichkeitsvermittler für in Methylmethacrylat nicht oder nur gering lösliche Farbstoffe enthalten. Die flüssige Monomerkomponente soll einen homogen verteilten, sichtklar gelösten Farbstoff enthalten.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch einen Knochenzement gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugt sind in der Monomerflüssigkeit 0,001–1,00 Masseprozent eines in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslichen Farbstoffs oder Farbstoffgemisches und 0,001–2,00 Masseprozent eines synthetisch hergestellten, proteinfreien, hydrophoben, niedermolekularen oder oligomeren Lösungsvermittlers für den Farbstoff oder das Farbstoffgemisch gelöst.

Die Monomerflüssigkeit ist bei Raumtemperatur sichtklar.

Vorzugsweise sind 0,001–1,00 Masseprozent eines in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslichen Farbstoffs oder Farbstoffgemisches und 0,001–2,00 Masseprozent eines synthetisch hergestellten, proteinfreien, hydrophoben, niedermolekularen oder oligomeren Lösungsvermittlers, der bei Raumtemperatur flüssig oder pastös ist, homogen im Polymethacrylat oder Polymethylacrylat der Pulverkomponente gelöst.

Zur Erfindung gehört dabei auch die Verwendung von Copolymeren, die durch Polymerisation von Acrylsäureestern und/oder Methacrylsäureestern und Styren oder Styrenderivaten hergestellt wurden.

Erfindungsgemäße Knochenzemente können zusätzlich Wirkstoffe wie Antibiotika enthalten – oder aber von solchen Wirkstoffen frei sein.

Es können auch zwei synthetisch hergestellte, proteinfreie, hydrophobe, niedermolekulare oder oligomere Lösungsvermittler eingesetzt werden, um einen Farbstoff in der Monomerflüssigkeit lösen zu können.

Es ist zweckmäßig, dass der Farbstoff/Farbstoffgemisch und der synthetisch hergestellte, proteinfreie, hydrophobe, niedermolekulare oder oligomere Lösungsvermittler mit dem Farbstoff/Farbstoffgemisch in der Monomerflüssigkeit lösliche Addukte bildet. Im Rahmen der Erfindung ist dabei besonders die Adduktebildung auf Grund von unpolaren Wechselwirkungen und die Bildung von Addukten durch Addition von Aminogruppen oder Thiolgruppen an Doppelbindungen im Sinne einer Michael-Addition. Ebenfalls im Sinne der Erfindung ist die Ausbildung von Addukten durch kovalente Verknüpfung durch Bildung von Carbonsäureamiden, Carbonsäureestern, Ethern, Azomethinen und Chelaten.

Außerdem ist zweckmäßig, dass Ölsäureester und/oder Elaidinsäureester und/oder Linolsäureester und/oder Linolensäureester der aliphatischen Alkohole mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Oligomere dieser Ölsäureester als Löslichkeitsvermittler bevorzugt sind.

Zweckmäßig ist, dass Methacrylsäureester oder Acrylsäureester der aliphatischen Alkohole mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen oder Oligomere dieser Methacrylsäureester mit einer Molmasse kleiner 3000 g/mol als Löslichkeitsvermittler bevorzugt sind. Im Sinne der Erfindung ist ebenfalls die Verwendung von Maleinsäureestern, Fumarsäureestern, Itaconsäureestern und Sorbinsäureestern als Löslichkeitsvermittler.

Weiterhin ist zweckmäßig, dass Glycerintrioleat, Glycerintrilinolat, Glycerintrilinolenat und Glycerintrielaidinat als Löslichkeitsvermittler bevorzugt sind. Im Rahmen der Erfindung ist auch die Verwendung von Glycerinmischestern dieser ungesättigten Fettsäuren.

Es ist außerdem zweckmäßig, dass der Löslichkeitsvermittler radikalisch polymerisierbare Doppelbindungen enthält. Es können ein oder mehrere Doppelbindungen im Löslichkeitsvermittler enthalten sein. Der besondere Vorteil ist darin zu sehen, dass der Löslichkeitsvermittler während der Aushärtung des PMMA-Knochenzementes an der radikalischen Polymerisation des Methylmethacrylates mit teilnimmt und dadurch in die entstehenden Polymerketten mit eingebaut wird. Dadurch ist eine Migration des Löslichkeitsvermittlers aus dem ausgehärteten PMMA-Knochenzement nicht möglich.

Als Farbstoffe sind Chlorophyll, Indigo, Malachitgrün, Kristallviolett, Kupferphthalocyanin, Kobaltphthalocyanin, Vitamin B12 und davon abgeleitete Derivate als Farbstoffe bevorzugt. Ebenfalls können weitere medizinisch zugelassene grünen, blaue, violette oder rote Farbstoffe verwendet werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Chloropyllin (E141), Brilliant grün BS (E142) und Brilliant blau (E133).

Die Erfindung wird durch nachstehende Beispiele erläutert, ohne jedoch die Erfindung dadurch zu beschränken.
Beispiel 1
In einem 100 ml Erlenmeyerkolben werden 1,00 g Kupfer-Chlorophyllin (Farbstoff E141) mit 1,00 g Ölsäureethylester (Ph. Eu., Fluka) und 18,00 Methylmethacrylat (Fluka) unter Rühren innerhalb von 10 Minuten vermischt. Es entsteht eine tiefgrüne, klare Lösung. Diese Lösung wird dann mit 980 g Methylmethacrylat vermischt. Es entsteht eine sichtklare, intensiv grüne Lösung. Diese Lösung wird dann in 20 ml Ampullen überführt und die Ampullen werden zugeschmolzen. Die Ampullen werden als Monomerkomponente für einen PMMA-Knochenzement bereitgestellt.
Beispiel 2
Eine grüne gefärbte Methylmethacrylat-Lösung, hergestellt entsprechend dem Beispiel 1, wurde mit Dibenzoylperoxid versetzt und bei 60 °C in Wasser unter intensivem Rühren zu Polymerperlen polymerisiert. Das entstandene Perlpolymerisat wird mit 30,0 Masseprozent Zirkoniumoxid und 1,0 Masseprozent Dibenzyolperoxid vermischt und als Pulverkomponente für einen PMMA-Knochenzement bereitgestellt.

Claims

Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente, dadurch gekennzeichnet, dass in der Monomerflüssigkeit ein in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslicher(s) Farbstoff/Farbstoffgemisch und ein synthetisch hergestellter, proteinfreier, hydrophober, niedermolekularer oder oligomerer Lösungsvermittler für den Farbstoff oder das Farbstoffgemisch gelöst sind, dass die Monomerflüssigkeit bei Raumtemperatur sichtklar ist und dass ein in Methacrylsäuremethylester nicht oder gering löslicher(s) Farbstoff/Farbstoffgemisch und ein synthetisch hergestellter, proteinfreier, hydrophober, niedermolekularer oder oligomerer Lösungsvermittler, homogen im Polymethacrylat oder Polymethylacrylat der Pulverkomponente gelöst ist.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement nach Anspruch 1, wobei in der Monomerflüssigkeit bzw. im Polymethacrylat oder Polymethylacrylat der(das) Farbstoff/Farbstoffgemisch zu 0,001–1,00 Masseprozent, und der Lösungsvermittler zu 0,001–2,00 Masseprozent vorhanden sind.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement nach Anspruch 1, wobei der Lösungsvermittler bei Raumtemperatur flüssig oder pastös ist.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Farbstoff/Farbstoffgemisch und der synthetisch hergestellte, proteinfreie, hydrophobe, niedermolekulare oder oligomere Lösungsvermittler mit dem Farbstoff/Farbstoffgemisch in der Monomerflüssigkeit lösliche Addukte bildet.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass Ölsäureester und/oder Elaidinsäureester und/oder Linolsäureester und/oder Linolensäureester der aliphatischen Alkohole mit 1 bis 22 Kohlenstoffatomen oder Oligomere dieser Ölsäureester als Löslichkeitsvermittler verwendet werden
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass Methacrylsäureester oder Acrylsäureester der aliphatischen Alkohole mit 4 bis 16 Kohlenstoffatomen oder Oligomere dieser Methacrylsäureester oder Acrylsäureester mit einer Molmasse kleiner 3000 g/mol als Löslichkeitsvermittler verwendet werden.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponente und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass Glycerintrioleat, Glycerintrilinolat, Glycerintrilinolenat und Glycerintrielaidinat als Löslichkeitsvermittler verwendet werden.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponete und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass der Löslichkeitsvermittler radikalisch polymerisierbare Doppelbindungen enthält.
Polymethylmethacrylat-Knochenzement mit einer flüssigen Monomerkomponete und einer Feststoffkomponente nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass als Farbstoffe Chlorophyllin, Indigo, Malachitgrün, Kristallviolett, Kupferphthalocyanin, Kobaltphthalocyanin, Vitamin B12 und davon abgeleitete Derivate als Farbstoffe verwendet werden.