DE69702610T2

DE69702610T2 - Verfahren zur herstellung von hydroxylapatit-beschichtungen

Info

Publication number: DE69702610T2
Application number: DE69702610T
Authority: DE
Inventors: Xavier Ranz; Christian Rey
Original assignee: CASTI ALDO; CHIBO Srl; Biocoatings Srl
Current assignee: CASTI ALDO; CHIBO Srl; Biocoatings Srl
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2017-04-22
Also published as: WO1997041273A1; EP0904421A1; US6280789B1; ITPR960021A0; ITPR960021A1; DE69702610D1; IT1288038B1; EP0904421B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten einer Substratfläche mit einer Schicht aus Karbonat-Hydroxyapatit, eine Struktur enthaltend eine Substratfläche, beschichtet mit einer durch das genannte Verfahren erhältlichen Beschichtung, sowie eine die genannte Struktur enthaltende orthopädische oder dentale Prothese oder ein Implantat.
Es ist bekannt, dass Mineralbestandteile von Tierknochen und -zähnen im wesentlichen aus Kalziumphosphaten bestehen, insbesondere aus Phosphaten, die zu der Klasse der Hydroxyapatite gehören, welche durch die Formel Ca&sub1;&sub0;(PO&sub4;)&sub6;(OH)&sub2; dargestellt sind, in denen das Molekülverhältnis von Kalzium-Ionen zu Phosphat-Ionen 1.67 ist.
Es ist ebenfalls bekannt, dass jene die Tierknochen und -zähne bildenden Hydroxyapatite (auch "biologische Hydroxyapatite" genannt) keine stöchiometrischen Hydroxyapatite sind, welche fremde Ionen wie Karbonat, Natrium, Kalium, Magnesium und Fluor enthalten und durch ein niedrigeres Molekülverhältnis als 1.67 von Kalzium-Ionen zu Phosphat-Ionen gekennzeichnet sind.
Es können synthetische Hydroxyapatite zur Herstellung von orthopädischen und dentalen Prothesen und Implantaten verwendet werden (ein Verfahren zum Aufbringen Hydroxyapatit-Beschichtungen ist aus US-A-5 188 670 bekannt). Um für den genannten Zweck geeignet zu sein, müssen die synthetischen Hydroxyapatite eine Struktur und eine Komposition von ähnlicher Art haben wie die der biologischen Hydroxyapatite, dürfen dem Tierkörper gegenüber nicht toxisch sein, müssen köperverträglich sein (das heisst verträglich mit dem Tierkörper ohne Gegenreaktionen im Verhältnis zu den Körperfunktionen hervorzurufen), knochenbindend (das heisst in der Lage, fest an dem Tierknochen anzuhaften und dessen Heilung und Wachstum zu fördern), bioresorbierbar oder bioabbaubar (das heisst in der Lage, in dem Tierkörper aufgenommen zu werden) sowie bioaktiv (das heisst in der Lage, die Zellaktivität und die Heilung von lebenden Geweben zu erleichtern).
Bei der Herstellung von Prothesen und Implantaten werden synthetische Hydroxyapatite zum Beispiel in Form von Beschichtungen angewandt, welche auf metallene oder keramische Substratflächen aufgebracht werden. Solche Beschichtungen werden erhalten durch Trockenverfahren bei hoher Temperatur, so wie mit Plasma-Sprühverfahren, was jedoch die Zersetzung des Materials, die Bildung von anderen Phasen und das Vorhandensein von Unreinheiten in der Beschichtung bewirkt; ausserdem bestehen die so erhaltenen Beschichtungen aus Kristallen, haben eher grosse Abmessungen und weisen einen eher kleinen spezifischen Oberflächenbereich und Oberflächenreaktionsfähigkeit auf. Folglich ist die Aufnahme von Protein, welches zur Förderung des Anhaftens von knochenbildenden Zellen und deren Vermehrung notwendig ist, unzureichend. Daher sind Langzeitstabilität, Knochenbindefähigkeit, Bioresorbierbarkeit und Bioaktivität der genannten Beschichtungen nicht zufriedenstellend.
Es sind Verfahren zum Erhalten von Hydroxyapatit-Beschichtungen durch Ablagerung aus Kalzium- und Phosphat-Ionen enthaltenden Lösungen angeboten worden. Solche Verfahren sind jedoch langsam, kompliziert und schwierig zu überwachen. Ausserdem sehen sie Beschichtungen vor, welche eine geringe Haftung an der Substratfläche haben, nicht zufriedenstellend in Zusammensetzung und kristalliner Struktur sind und somit nicht den Anforderungen in bezug auf Knochenbindefähigkeit, Bioresorbierbarkeit und Bioaktivität entsprechen.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher der ein Verfahren vorzusehen, welches leicht durchzuführen und zu kontrollieren ist, und das die Bildung von Hydroxyapatit- Beschichtungen erlaubt, die eine hervorragende Haftung haben, eine geringe Kristallinität aufweisen (zum Beispiel aus Kristallen von eher kleinen Abmessungen bestehend), einen hohen spezifischen Oberflächenbereich und Oberflächenreaktionsfähigkeit haben und auf hervorragende Weise den Anforderungen in bezug auf Körperverträglichkeit, Knochenbindung, Bioresorbierbarkeit und Bioaktivität entsprechen. Diese und weitere Zwecke sind erreicht durch die vorliegende Erfindung, welche ein Verfahren zum Beschichten einer Substratfläche vorsieht, die im wesentlichen aus Karbonat-Hydroxyapatit besteht.
Mit dem Ausdruck "Karbonat-Hydroxyapatit" ist ein Hydroxyapatit gemeint, in welchem die Phosphat- und/oder Hydroxy-Ionen teilweise durch HCO&supmin;&sub3; - Bikarbonat-Ionen ersetzt sind.
Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung enthält wie folgt: Eintauchen der zu beschichtenden Substratfläche in eine wässrige Lösung enthaltend Kalzium-Ionen in einer Konzentration von 1 bis weniger 3.8 m Grammoleküle/Liter, Phosphat-Ionen in einer Konzentration von 1 bis weniger als 3.8 m Grammoleküle/Liter und Bikarbonat-Ionen in einer Konzentration von 0.8 bis 0.25 Moleküle/Liter, mit einem Molekülverhältnis zwischen Kalzium-Ionen und Phosphat-Ionen von 0.8 bis 2.0, einem pH-Wert von 6.8 bis 8.0 und einer Temperatur geringer als 50ºC; Erhitzen von wenigstens dem Teil der Lösung, der sich im Kontakt mit der Substratfläche befindet, auf eine Temperatur von 50 bis 80ºC bis zum Erreichen eines höheren pH-Wertes als 8; die Substratfläche im Kontakt mit der erhitzten, übersättigten Alkalilösung halten, erhalten in der Phase (b), um somit die Bildung einer Karbonat-Hydroxyapatit-Beschichtung zu bewirken, welche spontan direkt beim Kontakt mit der Substratoberfläche erfolgt; und Herausnehmen der Substratfläche aus der Lösung, nachdem die gewünschte Dicke der Beschichtung erreicht worden ist, und die Beschichtung einem Trockenvorgang unterziehen. Ein anderer Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine Struktur, enthaltend eine aus metallenem oder keramischen Material bestehende Substratfläche, welche mit einer durch das oben erwähnte Verfahren erhältliche Beschichtung versehen ist. Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist eine orthopädische oder dentale Prothese oder ein Implantat, enthaltend die genannte Struktur. Substratflächen, bei denen das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung angewandt werden kann, können aus metallenem oder keramischen Material sein. Vorzugsweise sollte die Substratoberfläche eine gewisse Porosität und/oder Rauheit haben. Wenn notwendig, können die Porosität und/oder Rauheit der Oberfläche mit Hilfe von geeigneten Behandlungen verstärkt werden, wie zum Beispiel eine Laserbehandlung, Sandstrahlung oder durch ein Plasma-Sprühverfahren. Zum Beispiel können die Substratflächen aus einem Metall hergestellt sein, ausgewählt aus Titan, Titanlegierungen, Zirkon, Zirkonlegierungen, Vanadium und Vanadiumlegierungen, oder aus einem Material, dass mit einem Überzug aus den genannten Metallen oder Metallegierungen versehen ist. Andere Beispiele sind Substratflächen aus keramischem Material, ausgewählt aus Hydroxyapatit, fluoridiertem Hydroxyapatit und anderen Kalzium-Phosphaten, oder Substratflächen bestehend aus einem metallenen Material mit einer Beschichtung aus den genannten keramischen Materialien, wobei die genannte Beschichtung durch ein Trocknungsverfahren bei hoher Temperatur erhalten worden ist, beispielsweise durch ein Plasma-Sprühverfahren.
Mit dem Ausdruck "fluoridiertes Hydroxyapatit" ist ein Hydroxyapatit gemeint, in welchem die Hydroxy-Ionen teilweise durch Fluor-Ionen ersetzt worden sind, um den Auflösungs- und Abbaugrad des Hydroxyapatits beim Kontakt mit anderen Substanzen zu reduzieren, welche in dem Tierkörper vorhanden sind.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung besonders geeignet und vorteilhaft zum Beschichten von Substratflächen ist, welche vorher durch ein Plasma-Sprühverfahren mit Hydroxyapatit beschichtet worden sind.
Insbesondere haben die Anmelder herausgefunden, dass mehrschichtige Strukturen, enthaltend eine metallene Substratfläche, die mit einer ersten Beschichtung aus metallenem Material, vorzugsweise aus dem gleichen metallenen Material wie das der Substratfläche, mit einer zweiten Beschichtung aus Hydroxyapatit, wahlweise fluoridiert, und mit einer dritten Beschichtung aus Karbonat-Hydroxyapatit, letztere erhalten durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, versehen ist, durch ausgezeichnete mechanische und andere Eigenschaften gekennzeichnet sind, wie zum Beispiel Körperverträglichkeit, Knochenbindefähigkeit, Bioresorbierbarkeit und Bioaktivität. Folglich können die genannten mehrschichtigen Strukturen vorteilhafterweise verwendet werden, um orthopädische und dentale Prothesen und Implantate herzustellen.
Besonders vorteilhaft sind mehrschichtige Strukturen, in welchen sei es die genannte erste metallene Beschichtung (mit einer Dicke von vorzugsweise 30-100 um) wie auch die genannte zweite Hydroxyapatit-Beschichtung durch ein Plasma-Sprühverfahren unter Vakuum oder in einer trägen Atmosphäre erhalten werden. Bevor die genannte zweite Beschichtung aufgetragen wird, kann vorteilhafterweise die Porosität und/oder Rauheit der metallenen Oberfläche durch geeignete Behandlungen der zuvor erwähnten Arten erhöht werden.
Die wässrige Lösung der Phase (a) ist eine Lösung, die stabil ist und leicht bei Raumtemperatur zubereitet und ohne besondere Vorsichtsmassnahmen gehandhabt werden kann.
In der Phase (a) wird die Lösung vorzugsweise bei Raumtemperatur verwendet und kann durch Auflösen jeder beliebigen Zusammensetzung der erforderlichen Ionen in entionisiertem Wasser zubereitet werden. Vorzugsweise werden die Kalzium-Ionen in Form von Kalziumnitrat Ca(NO&sub3;)&sub2; eingegeben, Phosphat-Ionen in Form von Ammonium- Wasserstoffphosphat (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; und Bikarbonat-Ionen in Form von doppelkohlensaurem Natron NaHCO&sub3;.
Andere Ionen, wie zum Beispiel Fluor, Natrium, Kalium und Magnesium können wahlweise der Lösung zugegeben werden, um einige spezifische Eigenschaften der zu erhaltenden bioaktiven Beschichtung zu verbessern. Vorzugsweise enthält die Lösung aus der Phase (a) Kalzium-Ionen in einer Konzentration von 1 bis 2 m Grammoleküle/Liter, Phosphat-Ionen in einer Konzentration von 1 bis 2 m Grammoleküle/Liter und Bikarbonat-Ionen in einer Konzentration von 0.10 bis 0.18 Moleküle/Liter. Noch besser ist es, wenn die Lösung aus der Phase (a) Kalzium-Ionen in einer Konzentration von 1.4 bis 1.8 m Grammoleküle/Liter und Phosphat-Ionen in einer Konzentration von 1.2 bis 1.7 m Grammoleküle/Liter enthält. Das Molekülverhältnis Kalzium-Ionen zu Phosphat-Ionen in der Lösung aus der Phase (a) ist vorzugsweise von 0.9 bis 1.6.
Der pH-Wert der Lösung aus Phase (a) ist vorzugsweise von 7.2 bis 7.6, besser noch um 7.4. Der pH-Wert kann auf den gewünschten Wert korrigiert werden, und zwar durch Hinzufügen von sauren Lösungen.
Als Beispiel kann die Lösung, welche in der Phase (a) verwendet wurde, durch die vorherige Zubereitung von zwei konzentrierten Lösungen in entionisiertem Wasser erhalten werden, die erste enthaltend Kalzium-Ionen (Lösung A) und letztere enthaltend Phosphat- und Bikarbonat-Ionen (Lösung B), und durch folgendes Vermischen der Lösungen A und B in einer Menge von entionisiertem Wasser, so dass die für das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erforderlichen Konzentrationen und Proportionen erhalten werden.
In der Phase (b) des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung wird die Lösung vorzugsweise auf eine Temperatur von 60 bis 78ºC erhitzt, besser noch von 65 bis 75ºC und noch besser von 68 bis 72ºC. Das genannte Erhitzen kann auf jede beliebige und bekannte Weise ausgeführt werden.
Die Lösung aus den Phasen (b) und (c) wird vorzugsweise in Bewegung gehalten, um die Ablagerung auf der Substratoberfläche zu homogenisieren. Solch eine Bewegung kann erzeugt werden sei es durch Umrühren der Lösung oder durch Bewegen der zu beschichtenden Substratfläche oder auch beide.
Die Anmelder haben herausgefunden, dass aufgrund der rückläufigen Löslichkeit von Hydroxyapatit (im Sinne, dass Hydroxyapatit weniger bei einer hohen Temperatur als bei einer niedrigen Temperatur löslich ist) und dank der Instabilität der Bikarbonatlösung, welche sich unter Freigabe von Kohlendioxyd zersetzt, die genannte Erhitzen zu einer Erhöhung des pH-Wertes und einer hoch übersättigten Alkalilösung führt, wodurch beim Kontakt mit der Substratoberfläche das Ausfällen von Karbonat-Hydroxyapatit in Form von kristallisierten Kernen bewirkt wird.
Ausserdem haben die Anmelder herausgefunden, dass Bikarbonat-Ionen als Hemmer des Kornwachstums wirken, und dass die sich in der Phase (c) des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung bildende Beschichtung eine nur schwach kristalline Struktur hat, das heisst eine Struktur gekennzeichnet durch Kristalle, welche Defekte enthalten, die nicht stöchiometrisch sind und eher kleine Abmessungen aufweisen.
Generell gesehen haben die Kristalle der durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen Beschichtung eine Länge von 10-40 nm und eine Breite von 3-10 nm.
Die Anmelder haben ausserdem herausgefunden, dass die durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltene Beschichtung perfekt an der Substratfläche anhaftet und einen hohen spezifischen Oberflächenbereich und Oberflächenreaktionsfähigkeit hat. Die Substratfläche wird aus der Lösung herausgenommen, sobald die Beschichtung die gewünschte Dicke erreicht hat.
Die Dauer, bei welcher die Substratfläche in der Lösung in der Phase (c) eingetaucht gehalten wird, beträgt vorzugsweise von 3 Minuten bis 2 Stunden.
Die Dicke der mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen Beschichtung beträgt vorzugsweise von 1 bis 10 um und die Konzentration der Bikarbonat-Ionen ist vorzugsweise 10 bis 22 Gewichtsprozent im Verhältnis zu dem Gesamtgewicht der Beschichtung.
Nachdem die Substratfläche aus der Lösung genommen worden ist, wird die Beschichtung zum Beispiel an der Luft getrocknet.
Die mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhaltenen Beschichtungen wurden verschiedenen physisch-chemischen Analysen unterzogen so wie auch Tests in vitro und in vivo. Alle Ergebnisse zeigen, dass die Beschichtungen nach der vorliegenden Erfindung perfekt körperverträglich, stark knochenbindend. (zum Beispiel beschleunigen sie das Knochenwachstum dicht am Implantat), hoch bioaktiv (das heisst sie steigern deutlich die Zellaktivität) und hoch bioabbaubar (bioresorbierbar).
Die folgenden Beispiele sollen einige Ausführungen der Erfindung zeigen, ohne den Zweck derselben zu begrenzen.

Beispiel 1

Musterstücke, bestehend aus Scheiben (15 mm Durchmesser, 3 mm Dicke), hergestellt aus TA6V-Legierung (einer Titanlegierung mit einem Gehalt von 6% Gewicht an Vanadium) und versehen mit einer Hydroxyapatit-Beschichtung von 100-130 um Stärke, wurden von der italienischen Firma Flametal S. p. A. durch Plasma-Sprühverfahren in träger Argon- und Stickstoffatmosphäre vorbereitet, wobei ein stöchiometrisches Hydroxyapatit-Pulver verwendet wurde (zum Beispiel mit einem Molekülverhältnis zwischen Kalzium und Phosphat von 1.67). Die genannten Musterstücke werden verwendet, ohne dass sie irgendeiner Behandlung zum Erhöhen der Porosität und/oder Rauheit unterzogen worden wären.
Eine konzentrierte Lösung A wird zubereitet durch Auflösen von 4.57 g Ca(NO&sub3;)&sub2; (98% Reinheit zum Gewicht) in 500 ml entionisiertem Wasser, wodurch man eine Konzentration an Kalzium-Ionen entsprechend 38 m Grammolekülen/Liter erhält. Dann wird die Lösung B durch Auflösen von 2.53 g (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; (99,5% Reinheit zum Gewicht) in 500 ml entionisiertem Wasser zubereitet, wodurch man eine Konzentration an Phosphat-Ionen entsprechend 38 m Grammolekülen/Liter erhält. Jede der beiden Lösungen A und B wird 5-fach mit entionisiertem Wasser verdünnt, so dass man eine Konzentration von 7.6 m Grammolekülen/Liter erhält. Danach werden 10 g NaHCO&sub3; der Lösung B zugegeben und der pH-Wert dieser Lösung wird auf 7.4 korrigiert, indem man verdünnte Salpetersäure zugibt.
200 ml der Lösung A und 200 ml der Lösung B, die so erhalten sind, werden verdünnt und gemischt, indem sie in 600 ml von entionisiertem Wasser gegossen werden. Auf diese Weise wird eine Lösung erhalten, welche 1.52 m Grammoleküle/Liter von Kalzium-Ionen, 1.52 m Grammoleküle von Phosphat-Ionen und 0.12 Moleküle/Liter von Bikarbonat- Ionen, wobei das Molekülverhältnis Kalzium/Phosphat gleich 1 ist.
Der pH-Wert der Lösung wird erneut auf 7.4 korrigiert und die Musterstücke werden in die Lösung eingetaucht und bei Raumtemperatur und unter Bewegung darin gehalten. Indem die Lösung stets in Bewegung gehalten wird und auch die Musterstücke bewegt werden, wird die Lösung auf 70ºC erhitzt, was eine Erhöhung des pH-Wertes auf 8.7 und eine spontane Ausfällung/Kristallisierung von Karbonat-Hydroxyapatit im Kontakt mit der Oberfläche der Musterstücke bewirkt.
Nach 5 Minuten ab Beginn der Ausfällung werden die Musterstücke aus der Lösung herausgenommen und an der Luft getrocknet. Auf der Oberfläche der Musterstücke hat sich nun eine sehr dünne weisse Schicht von etwa 5 um gebildet.

Beispiel 2

Hier wird das Beispiel 1 wiederholt mit dem einzigen Unterschied, dass anstatt des Erhitzens der gesamten Lösungsmasse nur die Musterstücke durch Hochfrequenzheizung erhitzt werden. Ausserdem wird ein Umlaufsystem für die übersättigte Lösung angewandt, um zu vermeiden, dass die gesamte Lösungsmasse erhitzt wird, und um zu bewirken, dass nur die Lösung dicht an der Substratfläche auf 70ºC erhitzt wird. Der Umlauf und die ständige Erneuerung der Lösung erlauben es, die Stärke und die Gleichmässigkeit der Beschichtung zu kontrollieren.
Nach 5 Minuten ab Beginn der Ausfällung hat sich auf der Oberfläche der Musterstücke eine sehr dünne weisse Schicht von etwa 8 um gebildet. Bei es das Beispiel 1 wie auch das Beispiel 2 wurden einer Reihe von Kennzeichnungen unterzogen.
Aufnahmeanalysen mit Infrarot-Spektrum, die mit einem Perkin-Elmer FTIR 1760 durchgeführt worden sind, haben gezeigt, dass sich in den Beschichtungen Karbonat- Hydroxyapatit gebildet hat, und durch eine chemische quantitative Analyse hat man festgestellt, dass die Konzentration von Bikarbonat-Ionen 20 Gewichtsprozent im Verhältnis zum Gesamtgewicht der Beschichtung beträgt. Die Kennzeichnung unter X-Strahlen, ausgeführt unter Verwendung eines Diffraktometers CPS120 von Inel und einer Kobaltwellenlänge (1.78897 Å), zeigt das Vorhandensein einer gering kristallinen Struktur, ähnlich wie die von Tierknochen.
In dem Falle des Beispiels 1 haben die Kristalle eine durchschnittliche Länge von 15 nm und eine durchschnittliche Breite von 5 nm. Im Falle des Beispiels 2 beträgt die durchschnittliche Länge der Kristalle 13 nm und die durchschnittliche Breite 4 nm. Vor der Behandlung nach der vorliegenden Erfindung wurden die Musterstücke den gleichen Kennzeichnungen wie den oben erwähnten unterzogen. Beim Vergleichen der Ergebnisse hat man festgestellt, dass im Durchschnitt die Abmessungen der Kristalle der nach den Beispielen 1 und 2 aufgebrachten Beschichtung um 15 bis 18% kleiner sind als die der Kristalle der durch Plasma-Sprühverfahren aufgebrachten Beschichtungen. Beim Vergleichen der Messungen des spezifischen Oberflächenbereichs, ausgeführt mit dem BET-Verfahren vor und nach der Behandlung nach der vorliegenden Erfindung, hat man festgestellt, dass nach der Behandlung der spezifische Oberflächenbereich um 12- 14% zugenommen hat.
Weiterhin sind biologische Kennzeichnungen in vitr vorgenommen worden, und zwar nach den Normen AFNOR S91-145 und S91-142 (AFNOR = Association Française de Normalisation). Das Zellverhalten von menschlichen Knochenbildnern in bezug auf Dichte beim Anhaften an dem Beschichtungsmaterial, der Aspekt des Zellplasmas, die Zellvermehrung und die Körperverträglichkeit bei den behandelten Musterstücken sind erheblich verbessert im Vergleich mit den unbehandelten Musterstücken. Ausserdem hat man keiner Zellgiftigkeit der Beschichtungen nach der vorliegenden Erfindung gefunden.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten einer Substratfläche mit einer Schicht bestehend im wesentlichen aus Karbonat-Hydroxyapatit, welches Verfahren wie folgt umfasst:

a) Eintauchen der zu beschichtenden Substratfläche in eine wässrige Lösung enthaltend Kalzium-Ionen in einer Konzentration von 1 bis weniger 3.8 m Grammoleküle/Liter, Phosphat-Ionen in einer Konzentration von 1 bis weniger 3.8 m Grammoleküle/Liter und Bikarbonat-Ionen in einer Konzentration von 0.08 bis 0.25 Grammoleküle/Liter, mit einem Molekülverhältnis zwischen Kalzium- Ionen und Phosphat-Ionen von 0.8 bis 2.0, ein pH-Wert von 6.8 bis 8.0 und einer Temperatur geringer als 50ºC;

b) Erhitzen von wenigstens dem Teil der Lösung; der sich im Kontakt mit der Substratfläche befindet, auf eine Temperatur von 50 bis 80ºC bis zum Erreichen eines höheren pH-Wertes als 8;

c) Substratfläche im Kontakt mit der erhitzten, übersättigten Alkalilösung halten, erhalten in der Phase (b), um somit die Bildung einer Karbonat-Hydroxyapatit- Beschichtung zu bewirken, welche spontan direkt beim Kontakt mit der Substratoberfläche erfolgt; und

d) Herausnehmen der Substratfläche aus der Lösung, nachdem die gewünschte Dicke der Beschichtung erreicht worden ist, und die Beschichtung einem Trockenvorgang unterziehen.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die zu beschichtende Substratfläche aus Keramik- oder Metallmaterial besteht.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die zu beschichtende Substratfläche aus einem Keramikmaterial besteht, ausgewählt aus Hydroxyapatit, fluoridiertem Hydroxyapatit und anderen Kalzium-Phosphaten.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die zu beschichtende Substratfläche aus einem Metallmaterial besteht, ausgewählt aus Titan, Titanlegierungen, Zirkon, Zirkonlegierungen, Vanadium und Vanadiumlegierungen.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die zu beschichtende Substratfläche eine Beschichtung aus Keramik- oder Metallmaterial ist, die vorher auf eine Trägerfläche aufgebracht wurde.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, bei welchem die zu beschichtende Substratfläche eine Beschichtung aus Hydroxyapatit ist, welche vorher durch ein Plasma-Sprühverfahren auf eine metallene Trägerfläche aufgebracht wurde.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die wässrige Lösung aus der Phase (a) Kalzium-Ionen in einer Konzentration von q bis 2 m Grammoleküle/Liter, Phosphat-Ionen in einer Konzentration von 1 bis 2 m Grammolekülen/Liter und Bikarbonat-Ionen in einer Konzentration 0.10 bis 0.18 Molekülen/Liter, und das Molekülverhältnis zwischen Kalzium-Ionen und Phosphat-Ionen ist in der genannten Lösung von 0.9 bis 1.6.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die Kalzium-Ionen in die wässrige Lösung aus Phase (a) in Form von Kalziumnitrat Ca(NO&sub3;)&sub2; eingegeben werden.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die Phosphat-Ionen in die wässrige Lösung aus Phase (a) in Form von Ammonium-Wasserstoffphosphat (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; eingegeben werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die Bikarbonat-Ionen in die wässrige Lösung aus Phase (a) in Form von doppelkohlensaurem Natron NaHVO&sub3; eingegeben werden.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die wässrige Lösung aus Phase (a) einer, pH-Wert von 7.2 bis 7.6 und Raumtemperatur hat.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche, bei welchem die wässrige Lösung in der Phase (b) auf eine Temperatur von 60 bis 78ºC erhitzt wird.

13. Struktur enthaltend eine Substratfläche, die mit einer Schicht überzogen ist, welche im wesentlichen aus Karbonat-Hydroxyapatit besteht, wobei die genannte Beschichtung durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Patentansprüche erhaltbar ist.

14. Struktur nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine mehrschichtige Struktur ist, enthaltend eine metallene Trägerfläche, die mit einer ersten Beschichtung aus Metallmaterial, mit einer zweiten Beschichtung aus Hydroxyapatit und mit einer dritten Beschichtung aus Karbonat-Hydroxyapatit versehen ist, wobei die genannte dritte Beschichtung durch ein Verfahren nach einem oder mehreren der Patentansprüche von 1 bis 12 erhalten wird.

15. Struktur nach Patentanspruch 14, bei welcher die genannten ersten und zweiten Beschichtungen durch das Aufbringen mit einem Plasma-Sprühverfahren erhalten sind.

16. Orthopädische oder Zahnprothese oder Implantation, enthaltend eine Struktur nach einem oder mehreren Patentansprüchen von 13 bis 15.