Патент на изобретение №2297249
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области медицины и касается производства материалов, используемых в травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Способ получения композиционного материала для заполнения костных дефектов заключается в инфильтрации в пористую керамическую матрицу из кальций фосфатной керамики с соотношением Ca/P от 1,5 до 1,67 раствора коллагена, или желатина, или поливинилового спирта концентрацией от 4 до 10% под вакуумом от 0,1 до 3,0 Па с выдержкой от 10 до 30 мин при температуре раствора от 20 до 75°C с последующей сушкой композиции в течение до 24 часов. Предлагаемый способ позволяет повысить прочность керамики в 5-6 раз, а также сокращается длительность технологического процесса. 3 табл.
Изобретение относится к области керамических материалов для медицины, а именно травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для изготовления материалов, предназначенных для заполнения костных дефектов. Применение кальций фосфатной керамики в качестве материала для имплантатов, несущих механические нагрузки, часто невозможно из-за недостаточных прочностных характеристик и трещиностойкости. Поскольку естественная костная ткань является композиционным материалом, состоящим из гидроксиапатита, коллагена и других белков, то значительные перспективы для повышения механических свойств кальций фосфатной керамики, предназначенной для изготовления костных имплантатов, имеет принцип формирования композиционных структур. Известны работы (1-5), направленные на создание композитов гидроксиапатит-биополимер, которые по составу схожи с естественной костью. Композиты могут быть изготовлены посредством смешивания порошка гидроксиапатита с раствором коллагена и последующим затвердеванием смеси под УФ-излучением или прессованием смеси гидроксиапатит-коллаген при температуре 40°С и давлении 200 МПа. Однако полученные материалы имеют низкие прочностные характеристики, например прочность при растяжении равна 6,5 МПа, а модуль Юнга 2 ГПа. Прочностные свойства большинства композитов гидроксиапатит-коллаген неудовлетворительны. В то же время эти материалы имеют более высокую биоактивность, нежели гидроксиапатит и биополимер-коллаген. Используя коллаген, можно создавать материалы с контролируемой резорбируемостью. Коллаген или желатин часто используют как материал-носитель лекарственных средств пролонгированного действия (5). Известен метод, основанный на инфильтрации водного раствора мономера Технический результат предлагаемого изобретения – повышение прочности пористой спеченной керамики фосфата кальция в 5-6 раз и сокращение длительности технологического процесса упрочнения керамики. Для достижения технического результата предлагается осуществлять инфильтрацию в пористую спеченную кальций фосфатную керамическую матрицу с соотношением Ca/P=1,5 (трехкальциевый фосфат) до 1,67 (гидроксиапатит) водных растворов коллагена, желатина и поливинилового спирта концентрацией от 4 до 10% в вакууме от 0,1 до 3,0 Па в течение 10 и 30 мин при температуре раствора от 20 до 75°C с последующей сушкой композиции при комнатной температуре 24 ч. Пример 1. Образцы пористой керамики из гидроксиапатита (Ca/P=1,67) подвергали инфильтрации в 1, 4, 7 и 10%-ных растворах коллагена в дистиллированной воде под вакуумом при остаточном давлении 1,33 Па в течение 10 и 30 мин. Температура раствора варьировалась от 25 до 75°С. Затем полученные образцы извлекались из вакуум-сосуда, удаляли с их поверхности избыточную жидкость влажной хлопчатобумажной тканью и сушили на воздухе 20 часов при комнатной температуре. Пример 2. Образцы пористой керамики из трехкальциевого фосфата (Ca/P=1,5) подвергали инфильтрации в 1, 4, 7 и 10%-ных растворах желатина в дистиллированной воде под вакуумом при остаточном давлении 1,33 Па в течение 10 и 30 мин. Температура раствора варьировалась от 25 до 75°С. Затем полученные образцы извлекались из вакуум-сосуда, удаляли с их поверхности избыточную жидкость влажной хлопчатобумажной тканью и сушили на воздухе 24 часа при комнатной температуре. Пример 3. Образцы пористой керамики из гидроксиапатита (Ca/P=1,67) подвергали инфильтрации в 1, 4, 7 и 10%-ных растворах поливинилового спирта в дистиллированной воде под вакуумом при остаточном давлении 1,33 Па в течение 10 и 30 мин. Температура раствора варьировалась от 25 до 75°С. Затем полученные образцы извлекались из вакуум-сосуда, удаляли с их поверхности избыточную жидкость влажной хлопчатобумажной тканью и сушили на воздухе 24 часа при комнатной температуре. В таблицах 1, 2 и 3 приведены свойства композиционных материалов, полученных при различных режимах процесса. Инфильтрация полимера в керамику приводит к повышению прочности до 6 раз. Эффект повышения прочности зависит от свойств полимера, а также от технологических условий эксперимента. При уровне вакуума менее 0,1 Па резко снижается пористость матрицы, а при уровне более 3,0 Па не происходит существенного упрочнения материала. При концентрации раствора биополимера менее 4% не достигается повышение прочности, а при концентрации более 10% инфильтрация полимера затруднена. При температуре раствора ниже 25°С процесс пропитки не реализуем из-за быстрого твердения раствора, а при температуре выше 75°С происходит частичное разложение биополимера. Длительность сушки 24 часа вполне достаточна для удаления воды из композиционного материала.
Источники информации 6. Walsh D., Furuzono Т., Tanaka J. Preparation of porous composite implant materials by in situ polymerization of porous apatite containing
Формула изобретения
Способ получения композиционного материала для заполнения костных дефектов, заключающийся в инфильтрации в пористую керамическую матрицу из кальций фосфатной керамики с соотношением Ca:P от 1,5 до 1,67 раствора коллагена или желатина или поливинилового спирта концентрацией от 4 до 10% под вакуумом от 0,1 до 3,0 Па с выдержкой от 10 до 30 мин при температуре раствора от 20 до 75°C с последующей сушкой композиции в течение до 24 ч.
Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями
Изменения:
Номер и год публикации бюллетеня: 11-2007
Извещение опубликовано: 10.01.2010 БИ: 01/2010
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
-капролактон в пористый апатитовый цемент под высоким вакуумом с последующей его in situ полимеризацией при температуре 120 или 80°С и выдержкой 10 или 60 дней соответственно. Способ позволяет повысить прочность при растяжении пористого апатитового цемента лишь максимально в 3,7 раза. Недостатком способа является также длительность технологического процесса (6).