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WO2012032146A1 - Implantat zur anwendung bei einer photo-dynamischen behandlung - Google Patents

Implantat zur anwendung bei einer photo-dynamischen behandlung Download PDF

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Publication number
WO2012032146A1
WO2012032146A1 PCT/EP2011/065619 EP2011065619W WO2012032146A1 WO 2012032146 A1 WO2012032146 A1 WO 2012032146A1 EP 2011065619 W EP2011065619 W EP 2011065619W WO 2012032146 A1 WO2012032146 A1 WO 2012032146A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
implant
bone
substance
photo
light
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/065619
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Delfosse
Thomas Oberbach
Henning Glasser
Original Assignee
Mathys Ag Bettlach
Biolitec Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mathys Ag Bettlach, Biolitec Ag filed Critical Mathys Ag Bettlach
Priority to US13/822,203 priority Critical patent/US20130266909A1/en
Priority to EP11754873.5A priority patent/EP2613730A1/de
Publication of WO2012032146A1 publication Critical patent/WO2012032146A1/de

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    • B05D—PROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
    • A61L2300/102—Metals or metal compounds, e.g. salts such as bicarbonates, carbonates, oxides, zeolites, silicates

Definitions

  • the invention relates to an implant for
  • Bone having a bone area in contact with the bone and a non-bone covered area of light suitable for the application of a photo-dynamic treatment.
  • the invention relates to a method for producing an interface between bone and implant.
  • DE 197 13 012 AI describes, for example, a dental implant, which consists of an implantable
  • Implant body e.g. made of titanium and a body part, which is screwed into a thread of the implant body is constructed.
  • the body itself is also made of titanium or a titanium alloy and is made of a
  • Bacterial infections are also in hip, shoulder, knee or disc implantations, for example by so-called hospital germs are possible and occur through increasingly frequent, complicated and difficult
  • Antibiotic use also occur increasingly resistance of various bacterial strains against antibiotics or antibiotic intolerances.
  • the implant according to the invention for implantation in a human or animal bone has a bone area in contact with the bone and a light area not covered by the bone. It also has a photoactivatable substance which is activated upon irradiation with light and subsequently destroys microbes and bacteria.
  • the implant is made of a material that is at least one
  • Activation wavelength of the photo-activatable substance is transparent, wherein the photo-activatable substance is applied at least on the surface of the bone region of the implant. Due to the transparency of the implant for at least the activation wavelength, it is possible to illuminate the implant and in particular the applied on the bone region of the implant photo-activatable substance even after insertion into the animal or human bone and thus to activate their anti-bacterial effect. In the case of a dental implant, this is easily possible since the implant is not finally covered by a dental prosthesis until the bone has healed, or it can at least simply be removed. Thus, the activation of the pre-implantation
  • the photoactivatable substance is used up, this may be e.g. nachappli emerge over an injection.
  • the intervertebral disc implant can, via an arthroscopic procedure, light, in particular light generated by a laser, by means of an optical waveguide via the
  • Light region of the implant can be initiated.
  • the implant of a ceramic material since ceramic as a bioinert prosthetic material extremely favorable properties in terms of
  • Compatibility in the human body has low abrasion and is extremely resistant to breakage. Furthermore, implants made of a ceramic material have long been proven in endoprosthetics.
  • the ceramic material consists of a zirconia ceramic, an alumina ceramic or a dispersion ceramic as a mixture of zirconium oxide and aluminum oxide.
  • the ceramic material is advantageously by yttrium oxide, cerium oxide,
  • Stabilized calcium oxide, magnesium oxide or other oxides This thus increases its strength and reduces cracks during the cooling of the ceramic after sintering.
  • the ceramic material is made of a nanopowder whose particles have a size smaller than 500 nm.
  • particle sizes smaller than 200 nm are in use, so that an extremely fine structure with grain sizes smaller than 500 nm is formed during sintering.
  • the grain size is thus below the wavelength that is irradiated to activate the photo-activatable substance and thus allows this light to pass.
  • light e.g. generated by a laser, pass through the implant and activate the applied on the surface in the bone area photoactivatable substance.
  • the photoactivatable substance is by spraying onto the implant or by immersing the implant in the photoactivatable substance
  • the implant is made of a material that is transparent at least for the activation wavelength of the photoactivatable substance and is coated on the surface of the bone area with a photoactivatable substance. It is light of the activation wavelength over the light range in the
  • Fig. 1 shows an effect of a photo-dynamic
  • 3a shows an inventive embodiment of a
  • Fig. 4a shows a first embodiment of a
  • 4b shows a second embodiment of a
  • Treatment method according to the invention during annealing in a block diagram Treatment method according to the invention during annealing in a block diagram.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of
  • a photo-activatable substance also called photo-sensitizer
  • human tissue brought in which usually oxygen molecules are contained in a variety of ways.
  • this substance Upon irradiation of the photo-sensitizer, this substance in particular absorbs light 2 of a specific one
  • Wavelength the so-called activation wavelength
  • this singular photo-sensitizer 3 transitions into a triplet state by intercombination and produces an excited photo-sensitizer 4. Since the energy of the excited
  • Sensitizer molecule 4 is greater than the energy required for a transition from oxygen to an excited singlet state
  • Gram stain may cause them to attach to gram-positive and / or gram-negative bacteria.
  • FIG. 2 shows this using the example of a dental implant 10 that is inserted into a jawbone 11
  • the implant 10 has a light region 13 projecting beyond the bone 11 and a bone region 12 which is in contact with the bone 11.
  • the dental implant 10 itself consists of a
  • the green body is made of a nanopowder having a particle size of less than 500 nm and in particular less than 200 nm
  • the nanopowder itself is in one
  • the photo-activatable substance 14 is applied to the
  • Bone portion 12 of the implant 10 applied.
  • Such a coating can take place by spraying the photoactivatable substance onto the bone area 12 or by immersing the bone area 12 in the photoactivatable substance 14.
  • This is preferably as a photo-sensitizer-containing gel or
  • this activation wavelength is about 530 nm, in particular 532 nm.
  • the activation wavelength of most photo-sensitizers is in the visible
  • the laser light source is placed directly on the light region 13.
  • the light beam 2 penetrates the transparent ceramic implant 10 and exits the implant 10 from the inside in the bone region 12.
  • the light meets the photoactivatable substance 14 lying on the surface of the cooking region 12.
  • the photoactivatable substance connected to the cell envelope of the microbes and / or absorbed into the microbe is excited by the light 2.
  • the described photo ⁇ chemical process is triggered.
  • the irreversible change of bacterial components leads to the selective destruction of the microbes and, as a result, to a substantial reduction of the infection
  • Activation by laser light may also be performed in the course of the healing process after implantation in the event of an acute infection.
  • the implanted with the photo-activatable substance bone area of the implant is also irradiated with light 2 of the activation wavelength.
  • this can easily be applied externally by removing a possibly attached temporary tooth crown proviso.
  • transparent ceramic implants which do not allow direct access from the outside, e.g. a hip, shoulder or
  • the light 2 is e.g. via an optical waveguide by an arthroscopic procedure ii introduced the light region of the implant.
  • FIGS. 3a and 3b such a transparent ceramic acetabular implant 20 is shown.
  • 3a shows a transparent ceramic hip implant 20 inserted into a hip bone 21 in a sectional representation.
  • the photoactivatable substance 24 is applied to a bone region 22 of the acetabular implant 20 which corresponds approximately to the entire outer surface of the hip socket implant 20 facing the bone.
  • Fig. 3b the same implant 20 is shown in plan view.
  • the photo-activatable substance 24 Coated bone area 22 is not visible here or only when viewed through the implant. Only the uncoated light region of the acetabulum 20 can be seen. This is embedded in the dashed line
  • Light 2 penetrates through the transparent acetabulum implant 20 and / or is at the interface to the femoral head or on the
  • Boundary surface to the hip bone reflects and hits the photo-activatable substance 24 and triggers there
  • the diagram 30 in FIG. 4a shows the individual steps of a photo-dynamic treatment applied to a transparent ceramic implant 10, 20.
  • a transparent implant according to the invention which is in a bone region 12, 22 with a photoactivatable substance 14, 24 is provided coated.
  • this transparent implant 10, 20 is inserted into a bone 11, 21.
  • step 33 either during the implantation or only at a time thereafter light 2 of
  • Implant 10, 20 irradiated.
  • the light 2 penetrates the transparent implant 10, 20 and strikes the photoactivatable substance 14, 24, which is applied to the surface in the bone region 12, 22 of the implant.
  • the bacteria are in the around the bone area 12, 22 adjacent tissue, with the photo-activatable
  • step 34 the treatment is completed. If necessary, activation by light, see step 33, may be repeated, especially if the implant 10, 20 was coated with a larger amount of photoactivatable substance 14, 24, which was not activated exclusively at a Clearbestrahlung and thus consumed.
  • 4b shows a method for the treatment with photoactivatable substances, in particular for implants which are at least partially surrounded by softer tissue. As a prerequisite for this method, a transparent implant, eg a dental implant 10, is inserted in step 41, and the surrounding tissue shows a
  • step 42 photo-activatable substance 14, for example in gel form or as an aqueous solution, is applied to the surface of the bone region 12 of the implant 10.
  • photo-activatable substance 14 for example in gel form or as an aqueous solution
  • step 43 a possible cover of the implant 10 is removed and light 2 of the activation wavelength is irradiated via the light region 13 of the implant. It is subsequently determined in step 44 that the

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Abstract

Ein Implantat (10) zur Implantation in einen menschlichen oder tierischen Knochen (11) weist einen mit dem Knochen (11) in Berührung stehenden Knochenbereich (12) und einen nicht vom Knochen (10) überdeckten Lichtbereich auf. Es weist ebenfalls eine photo-aktivierbare Substanz (14) auf, die bei Beleuchtung mit Licht (2) aktiviert wird und anschließend Mikroben und Bakterien zerstört. Das Implantat (10) ist aus einem Werkstoff, der bei mindestens einer Aktivierungswellenlänge der photo-aktivierbaren Substanz (14) transparent ist, wobei die photo-aktivierbare Substanz (14) zumindest auf die Oberfläche des Knochenbereichs (12) des Implantats aufgebracht ist.

Description

Implantat zur Anwendung bei einer photo-dynamisehen
Behandlung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Implantat zur
Implantation in einem menschlichen oder tierischen
Knochen, das einen mit dem Knochen in Berührung stehenden Knochenbereich und einen nicht vom Knochen überdeckten Lichtbereich aufweist und das sich zur Anwendung einer photo-dynamischen Behandlung eignet. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Grenzfläche zwischen Knochen und Implantat.
Derzeit werden häufig metallische Implantate aus Titan bzw. Titanlegierungen im Bereich der Dentalprothetik verwendet. Die DE 197 13 012 AI beschreibt beispielsweise ein Dentalimplantat, das aus einem implantierbarem
Implantatkörper, z.B. aus Titan und einem Aufbauteil, das in ein Gewinde des Implantatkörpers eingeschraubt wird, aufgebaut ist. Das Aufbauteil selbst besteht ebenfalls aus Titan oder einer Titanlegierung und wird von einem
Keramikkörper umgeben. Ebenso werden Dentalimplantate, die nur aus Keramik hergestellt sind, in steigendem Umfang eingesetzt. Vorteil der Keramik ist die bessere
ästhetische Wirkung, vor allem im Frontzahnbereich und ein besseres Anwachsen des Weichgewebes, wie z.B. Zahnfleisch, an das Implantat.
Ein Problem in der Zahnheilkunde, insbesondere auch nach Implantation eines Implantates, stellt die Periimplantitis dar. Diese wird durch Bakterien und Bakterienbeläge verursacht, die sich in der natürlichen Mundflora/-fauna befinden und sich bei der Implantation in die Grenzfläche zwischen Knochen und Implantat einlagern. Dies führt langfristig zu Entzündungen dieser Grenzfläche und steht der dauerhaften Integration des Implantates entgegen.
Bakterielle Infektionen sind auch bei Hüft-, Schulter-, Knie- oder Bandscheibenimplantationen z.B. durch sogenannte Krankenhauskeime möglich und treten durch immer häufiger werdende, komplizierte und schwierige
Operationen, sowie komplizierte apparative, invasive
Maßnahmen immer zahlreicher auf. Treten solche
bakteriellen Infektionen im Zahnbereich oder auch in den anderen genannten Bereichen auf, ist eine anti-bakterielle Behandlung notwendig, die bisher oftmals nur durch eine Revision, also Herausnahme des Implantats, durchgeführt werden kann. Durch einen immer häufiger werdenden
Antibiotika-Einsatz treten zudem zunehmend Resistenzen verschiedener Bakterienstämme gegen Antibiotika oder aber Antibiotika-Unverträglichkeiten auf .
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Implantat zu
schaffen, das bei einer eventuellen bakteriellen Infektion bei oder nach der Implantation eine Behandlung durch eine photo-dynamische Therapie erlaubt.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Implantat gemäß Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Grenzfläche zu dem Implantat wird in Anspruch 12 aufgezeigt. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Implantats dargestellt.
Das erfindungsgemäße Implantat zur Implantation in einen menschlichen oder tierischen Knochen weist einen mit dem Knochen in Berührung stehenden Knochenbereich und einen nicht vom Knochen überdeckten Lichtbereich auf. Es weist ebenfalls eine photo-aktivierbare Substanz auf, die bei Bestrahlung mit Licht aktiviert wird und anschließend Mikroben und Bakterien zerstört. Das Implantat ist aus einem Werkstoff, der bei mindestens einer
Aktivierungswellenlänge der photo-aktivierbaren Substanz transparent ist, wobei die photo-aktivierbare Substanz zumindest auf die Oberfläche des Knochenbereichs des Implantats aufgebracht ist. Durch die Transparenz des Implantats für zumindest die Aktivierungswellenlänge ist es möglich, das Implantat und insbesondere die auf dem Knochenbereich des Implantats aufgebrachte photo-aktivierbare Substanz auch nach dem Einsetzen in den tierischen oder menschlichen Knochen zu beleuchten und damit ihre anti-bakterielle Wirkung zu aktivieren. Im Falle eines Dentalimplantats ist dies einfach möglich, da das Implantat bis zur Ausheilung des Knochens nicht endgültig von einem Zahnersatz überdeckt ist oder dieser zumindest einfach entfernt werden kann. Somit ist die Aktivierung des vor der Implantation
aufgetragenen photo-aktivierbaren Stoffes in
unterschiedlichen Zeitintervallen möglich. Ist die photo- aktivierbare Substanz aufgebraucht, so kann diese z.B. über eine Injektion nachappliziert werden.
Im Fall von nicht direkt zugänglichen Implantaten, wie z.B. Hüftpfannen-, Schultergelenk- oder
Bandscheibenimplantat kann über einen arthroskopischen Eingriff Licht, insbesondere von einem Laser erzeugtes Licht, mit Hilfe eines Lichtwellenleiters über den
Lichtbereich des Implantats eingeleitet werden. Eine
Behandlung mit Antibiotika und die Revision des Implantats sind somit nicht notwendig. Dies bedeutet für den
Patienten eine erheblich geringere Belastung und spart die Kosten für eine Revisionsoperation und ein neues
Implantat .
Vorteilhafterweise ist das Implantat aus einem Keramik- Werkstoff, da Keramik als bioinerter Prothesenwerkstoff äußerst günstige Eigenschaften in Bezug auf
Verträglichkeit im menschlichen Körper besitzt, geringen Abrieb aufweist und äußerst bruchfest ist. Des Weiteren haben sich Implantate aus einem Keramik-Werkstoff seit langer Zeit in der Endoprothetik bewährt.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Keramik-Werkstoff aus einer Zirkonoxid-Keramik, einer Aluminiumoxid-Keramik oder einer Dispersionskeramik als Mischung aus Zirkonoxid und Aluminiumoxid besteht. Dabei ist der Keramik-Werkstoff in vorteilhafter Weise durch Yttriumoxid, Ceroxid,
Calciumoxid, Magnesiumoxid oder andere Oxide stabilisiert. Dies erhöht somit seine Festigkeit und vermindert Risse während der Auskühlung der Keramik nach dem Sintern.
Vorteilhafterweise ist der Keramik-Werkstoff aus einem Nanopulver hergestellt, dessen Partikel eine Größe kleiner als 500 nm aufweisen. Insbesondere sind Partikelgrößen kleiner als 200 nm in Verwendung, sodass beim Sintern ein extrem feines Gefüge mit Korngrößen kleiner als 500 nm entsteht. Die Korngröße liegt somit unter der Wellenlänge, die zur Aktivierung der photo-aktivierbaren Substanz eingestrahlt wird und lässt somit dieses Licht passieren. Somit kann Licht, z.B. durch einen Laser erzeugt, durch das Implantat hindurchtreten und die an der Oberfläche im Knochenbereich aufgebrachte photo-aktivierbare Substanz aktivieren .
Vorteilhafterweise ist die photo-aktivierbare Substanz durch Aufsprühen auf das Implantat oder durch Eintauchen des Implantats in die photo-aktivierbare Substanz
aufgebracht .
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer
Grenzfläche zwischen einem Knochen und einem Implantat mit einer photo-aktivierbaren Substanz verwendet ein
Implantat, das einen mit dem Knochen in Berührung
stehenden Knochenbereich und einen nicht von Knochen überdeckten Lichtbereich aufweist. Das Implantat ist aus einem zumindest für die Aktivierungswellenlänge der photo- aktivierbaren Substanz transparenten Werkstoff und ist an der Oberfläche des Knochenbereichs mit einer photo- aktivierbaren Substanz beschichtet. Es wird Licht der Aktivierungswellenlänge über den Lichtbereich in das
Implantat eingespeist und die photo-aktivierbare Substanz an der Grenzfläche zwischen Knochenbereich des Implantats und dem Knochen aktiviert. Somit kann nach dem Einsetzen des Implantats in den Knochen eine anti-bakterielle
Behandlung erfolgen, ohne Antibiotika einzusetzen und insbesondere ohne das Implantat ausbauen zu müssen.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Implantats des Verfahrens sind in den Zeichnungen beispielhaft
dargestellt und werden anhand der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Wirkungsweise einer photo-dynamischen
Behandlung in schematischer Darstellung; ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Dentalimplantats in schematischer Darstellung;
Fig. 3a ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer
Hüftpfannenimplantats in schematischer Darstellung;
Fig. 3b das erfindungsgemäße Hüftpfannenimplantat aus
Fig. 3a in Draufsicht auf den Lichtbereich;
Fig. 4a ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens in
Blockdarstellung und
Fig. 4b ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens während der Ausheilung in Blockdarstellung.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung des
Wirkungsprinzips einer photo-dynamischen Behandlung. Dabei wird eine photo-aktivierbare Substanz, auch Photo- Sensibilisator genannt, in Kontakt mit menschlichem Gewebe gebracht, in dem üblicherweise Sauerstoffmoleküle in vielfältiger Weise enthalten sind.
Bei der Bestrahlung des Photo-Sensibilisators absorbiert dieser Stoff insbesondere Licht 2 einer spezifischen
Wellenlänge, der sogenannten Aktivierungswellenlänge, und geht in einen ersten angeregten Singulett-Zustand über. Bei weiterer Bestrahlung geht dieser singuläre Photo- Sensibilisator 3 durch Interkombination in einen Triplett- Zustand über und es entsteht ein angeregter Photo- Sensibilisators 4. Da die Energie des angeregten
Sensibilisator-Moleküls 4 größer ist als die Energie, die für einen Übergang von Sauerstoff in einen angeregten Singulett-Zustand erforderlich ist, kann dieser
Energieaustausch stattfinden. Der dabei entstehende
Singulett-Sauerstoff schädigt auf Grund seiner chemischen Reaktionsfreudigkeit Zellbestandteile in der Umgebung und führt zu einer intrazellulären Oxidation 5. Dies wiederum führt zu einer Nekrose, d.h. einer Zerstörung der Zellen 6.
Bei der Verwendung von Erythrosin B oder Safranin 0 als Photo-Sensibilisator kann eine gezielte Zerstörung von Bakterien erreicht werden, da diese Stoffe bei einer
Verwendung zur Gram-Färbung dazu führen, dass sie sich an gram-positive und/oder gram-negative Bakterien anzulagern.
Diese photo-chemische Reaktion wird zur anti-bakteriellen Behandlung an der Kontakt fläche zwischen Implantat und Knochen eingesetzt. Fig. 2 zeigt dies am Beispiel eines Dentalimplantats 10, das in einen Kieferknochen 11
implantiert ist. Das Implantat 10 weist dabei einen über den Knochen 11 herausstehenden Lichtbereich 13 und einen im Kontakt mit dem Knochen 11 stehenden Knochenbereich 12 auf.
Das Dentalimplantat 10 selbst besteht aus einem
transparenten Keramik-Werkstoff, vorzugsweise aus transparenter Zirkonoxid-Keramik, die durch Aluminiumoxid verstärkt und mit Yttriumoxid stabilisiert ist. Für die Herstellung einer solchen transparenten Keramik ist der Grünkörper aus einem Nanopulver mit einer Partikelgröße kleiner 500 nm und insbesondere kleiner als 200 nm
hergestellt. Das Nanopulver selbst ist in einem
synthetischen Verfahren hergestellt und wird nach
Aufbereitung mit Wasser, Binder und Additiven zu einem Schlicker durch Pressen oder in einem
Naßformgebungsverfahren, wie Schlickerguss- oder
Druckschlickerguss-Verfahren zu einem Grünkörper geformt. Das nach der Sinterung resultierende Gefüge weist
Korngrößen auf, die kleiner als die
Aktivierungswellenlänge sind und somit die
Aktivierungswellenlänge passieren lassen.
Die photo-aktivierbare Substanz 14 wird auf den
Knochenbereich 12 des Implantats 10 aufgebracht. Eine solche Beschichtung kann durch Aufsprühen der photo- aktivierbaren Substanz auf den Knochenbereich 12 erfolgen oder durch Eintauchen des Knochenbereichs 12 in die photo- aktivierbare Substanz 14 erfolgen. Diese liegt dabei bevorzugt als Photo-Sensibilisator-haltiges Gel oder
Photo-Sensibilisator-haltige Lösung vor. Nach einer
Verankerung des Implantats 10 im Kieferknochen 11 und einer Primär-Fixation erfolgt die Bestrahlung mit
Laserlicht einer definierten Wellenlänge. Bei den
genannten Photo-Sensibilisatoren Erythrosin B und Safranin 0 liegt diese Aktivierungswellenlänge bei etwa 530 nm, insbesondere bei 532 nm. Die Aktivierungswellenlänge der meisten Photo-Sensibilisatoren liegt im sichtbaren
Spektralbereich, insbesondere im roten Spektralbereich von ca. 630nm bis 750nm. Zur Bestrahlung wird die Laserlichtquelle direkt auf den Lichtbereich 13 aufgesetzt. Der Lichtstrahl 2 durchdringt das transparente Keramik-Implantat 10 und tritt von innen im Knochenbereich 12 aus dem Implantat 10 aus. Das Licht trifft auf die an der Oberfläche des Kochenbereichs 12 liegende photo-aktivierbare Substanz 14. Die mit der Zellumhüllung der Mikroben verbundene und/oder in die Mikrobe aufgenommene photo-aktivierbare Substanz wird durch das Licht 2 angeregt. Der beschriebene photo¬ chemische Prozess wird ausgelöst. Durch die irreversible Veränderung von bakteriellen Komponenten kommt es zur selektiven Zerstörung der Mikroben und in Folge dessen zu einer wesentlichen Reduktion der die Infektion
verursachenden Mikrobenanzahl. Die Infektion wird
verringert bzw. gestoppt.
Eine Aktivierung durch Laserlicht kann auch im Lauf des Ausheilungsprozesses nach der Implantation bei akutem Auftreten einer Infektion durchgeführt werden. In diesem Fall wird der mit der photo-aktivierbaren Substanz beschichtete Knochenbereich des Implantats ebenfalls mit Licht 2 der Aktivierungswellenlänge bestrahlt. Bei einem Dentalimplantat 10 kann dies ohne Weiteres von außen, durch Entfernen einer eventuell angebrachten Zahnkronen- Provisorium, appliziert werden. Im Fall von transparenten Keramik-Implantaten die keinen direkten Zugang von außen erlauben, wie z.B. ein Hüft-, Schulter- oder
Bandscheibenimplantat, wird das Licht 2 z.B. über einen Lichtwellenleiter durch einem arthroskopischen Eingriff ii den Lichtbereich des Implantats eingebracht.
In den Figuren 3a und 3b ist ein solches transparentes keramisches Hüftpfannenimplantat 20 dargestellt. Fig. 3a zeigt ein transparentes keramisches Hüftimplantat 20 eingesetzt in einen Hüftknochen 21 in Schnittdarstellung In einen Knochenbereich 22 des Hüftpfannenimplantats 20, der in etwa der gesamten dem Knochen zugewandten äußeren Oberfläche des Hüftpfannenimplantats 20 entspricht, ist die photo-aktivierbare Substanz 24 aufgebracht.
In Fig. 3b ist das gleiche Implantat 20 in Draufsicht dargestellt. Der mit photo-aktivierbarer Substanz 24 beschichtete Knochenbereich 22 ist hier nicht bzw. nur in Durchsicht durch das Implantat sichtbar. Lediglich der nicht beschichtete Lichtbereich der Hüftpfanne 20 ist zu sehen. Dieser ist eingebettet in den gestrichelt
dargestellten Hüftknochen 21. Das Licht 2 wird nun
beispielsweise durch einen Lichtwellenleiter, der auf den Lichtbereich, insbesondere auf den Pfannenrand 23, aufgesetzt ist, eingestrahlt. Licht 2 dringt durch das transparente Hüftpfannenimplantat 20 hindurch und/oder wird an der Grenzfläche zum Hüftkopf bzw. an der
Grenzfläche zum Hüftknochen reflektiert und trifft auf die photo-aktivierbare Substanz 24 und löst dort den
beschriebenen photo-chemischen Effekt aus. Somit können Bakterien oder Mikroben im Grenzbereich zwischen Implantat 20 und Knochen 21 zerstört werden.
Das Diagramm 30 in Fig. 4a zeigt die einzelnen Schritte einer photo-dynamischen Behandlung angewandt an einem transparenten Keramikimplantat 10, 20. Beim ersten Schritt 31 wird ein erfindungsgemäßes transparentes Implantat, das in einem Knochenbereich 12, 22 mit einer photo- aktivierbaren Substanz 14, 24 versehen ist, beschichtet. Im nächsten Schritt 32 wird dieses transparente Implantat 10, 20 in einen Knochen 11, 21 eingesetzt. Im Schritt 33 wird entweder bereits während der Implantation oder aber auch erst zu einem Zeitpunkt danach Licht 2 der
Aktivierungswellenlänge am Lichtbereich 13, 23 des
Implantats 10, 20 eingestrahlt. Das Licht 2 durchdringt das transparente Implantat 10, 20 und trifft auf die photo-aktivierbare Substanz 14, 24, die auf der Oberfläche im Knochenbereich 12, 22 des Implantats aufgebracht ist.
Die Bakterien werden in dem um den Knochenbereich 12, 22 benachbarten Gewebe, das mit der photo-aktivierbaren
Substanz in Kontakt getreten ist, abgetötet. Danach, im Schritt 34, ist die Behandlung abgeschlossen. Bei Bedarf kann die Aktivierung durch Licht, siehe Schritt 33, wiederholt werden, insbesondere wenn das Implantat 10, 20 mit einer größeren Menge an photo-aktivierbarer Substanz 14, 24 überzogen wurde, das nicht ausschließlich bei einer Erstbestrahlung aktiviert und damit verbraucht wurde. Fig. 4b zeigt ein Verfahren zur Behandlung mit photo- aktivierbaren Substanzen, insbesondere bei Implantaten, die von weicherem Gewebe zumindest teilweise umgeben sind. Als Voraussetzung für dieses Verfahren ist in Schritt 41 ein transparentes Implantat, z.B. ein Dentalimplantat 10 eingesetzt, und das umgebende Gewebe zeigt eine
entzündliche Reaktion. Zur Bekämpfung einer bakteriellen Entzündung wird in Schritt 42 photo-aktivierbare Substanz 14 beispielsweise in Gel-Form oder als wässrige Lösung an die Oberfläche des Knochenbereichs 12 des Implantats 10 appliziert. Bei einem Dentalimplantat 10 ist dies z.B. durch das Zahnfleisch hindurch per Injektion. Im Schritt 43 wird eine eventuelle Abdeckung des Implantats 10 abgenommen und Licht 2 der Aktivierungswellenlänge über den Lichtbereich 13 des Implantats eingestrahlt. Wird nachfolgend in Schritt 44 festgestellt, dass die
Entzündung ausgeheilt ist, kann die Behandlung beendet werden, siehe Schritt 45. Ist die Entzündung noch
vorhanden, so kann durch die Wiederholung der
Verfahrensschritte 42 und 43 die photo-dynamische
Behandlung wiederholt werden.
Alle beschriebenen und/oder gezeichneten Merkmale können im Rahmen der Erfindung vorteilhaft miteinander kombiniert werden. Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Implantat zur Implantation in einen menschlichen oder tierischen Knochen, das einen mit dem Knochen (11, 21) in Berührung stehenden Knochenbereich (12, 22) und einen nicht von Knochen (11, 21) überdeckten Lichtbereich (13, 23) und eine photo-aktivierbaren Substanz (14, 24) ), die bei Beleuchtung mit Licht (2) einer
Aktivierungswellenlänge aktiviert wird und anschließend Mikroben und Bakterien zerstört, aufweist,
wobei das Implantat (10, 20) einen Werkstoff aufweist, der bei mindestens der Aktivierungswellenlänge der photo- aktivierbaren Substanz transparent ist.
2. Implantat nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die photo-aktivierbare Substanz zumindest auf dem Knochenbereich (12, 22) des Implantats (10, 20)
aufgebracht ist.
3. Implantat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Implantat (10, 20) zumindest teilweise aus einem Keramik-Werkstoff besteht.
4. Implantat nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Keramik-Werkstoff eine Zirkonoxid-Keramik oder eine Aluminiumoxid-Keramik oder eine Keramik aus einer Mischung aus Zirkonoxid und Aluminiumoxid ist.
5. Implantat nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Keramik-Werkstoff mit Y2O3, CeC>2, CaO, MgO oder anderen Oxiden stabilisiert ist.
6. Implantat nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Keramik-Werkstoff aus Nanopulver mit einer
Partikelgröße kleiner als 500 nm, insbesondere kleiner als 200 nm, gefertigt ist.
7. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass Erythrosin B und/oder Safranin 0 als photo- aktivierbare Substanz (14, 24) appliziert ist.
8. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die photo-aktivierbare Substanz (14, 24) durch
Aufsprühen auf das Implantat (10, 20) oder Eintauchen des Implantats (10, 20) in die photo-aktivierbare Substanz (14, 24) aufgebracht ist.
9. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die photo-aktivierbare Substanz (14, 24) in einem Gel oder in einer Lösung vorliegt.
10. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Implantat (10) ein Dentalimplantat zum Einsetzen in den Kieferknochen (11) ist.
11. Implantat nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass das Implantat ein Hüftgelenk-, ein Schultergelenkoder Wirbelsäulen-Implantat ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer Grenzfläche zwischen einem Knochen (11, 21) und einem Implantat (10, 20) mit einer photo-aktivierbaren Substanz (14, 24),
wobei das Implantat (10, 20) einen mit dem Knochen (11, 21) in Berührung stehenden Knochenbereich (12, 22) und einen nicht von Knochen (11, 21) überdeckten Lichtbereich (13, 23) aufweist, und
wobei das Implantat (10, 20) aus einem zumindest für eine Aktivierungswellenlänge der photo-aktivierbaren Substanz (14, 24) transparenten Werkstoff hergestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet
dass zumindest auf der Oberfläche des Knochenbereichs (12, 22) des Implantats (10, 20) eine photo-aktivierbare
Substanz (14, 24) aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet
dass Licht der Aktivierungswellenlänge über den
Lichtbereich (13, 23) in das Implantat (10, 20)
eingestrahlt wird und dadurch die photo-aktivierbare
Substanz (14, 24) an einer Grenzfläche zwischen
Knochenbereich (12, 22) des Implantats (10, 20) und dem Knochen aktiviert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die photo-aktivierbare Substanz (14, 24) in einem Gel oder in einer Lösung gelöst hergestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass Licht (2) durch eine Beleuchtung mit einem Laser appliziert wird.
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