CS272350B1 - Surface bioactive vitreous crystalline material - Google Patents
Surface bioactive vitreous crystalline material Download PDFInfo
- Publication number
- CS272350B1 CS272350B1 CS893317A CS331789A CS272350B1 CS 272350 B1 CS272350 B1 CS 272350B1 CS 893317 A CS893317 A CS 893317A CS 331789 A CS331789 A CS 331789A CS 272350 B1 CS272350 B1 CS 272350B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- glass
- weight
- amount
- oxide
- crystalline material
- Prior art date
Links
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Povrchově bioaktivni skelně krystalický materiál, vhodný zejména pro kostní náhrady a umělé kořeny zubů; obsahuje hmotnostně 20 ai 35 % oxidu křemičitého SiOo,4 30 až 45 % oxidu vápenatého CaO; 2 až 5 % oxidu hořečnatého MgO, 10 až 18 % oxidu fosforečného P20s; 0,1 až 0,*3 % fluoru F a dála oxia zirkoničitý ZrO? a oxid yttritý Yg03 v množství 8 až 40 % hmotnoeti a/nebo oxid hlinitý Al203 v množství 0,4 až 10 % hmotnosti.Surface-bioactive glass-crystalline particularly suitable for bone tooth replacement and artificial roots; contains 20 to 35% silica SiO 2, 4 30 to 45% calcium oxide CaO; 2 to 5% MgO, 10 to 10% 18% phosphorous oxide P 2 O 5; 0.1 to 0.3% fluorine F and other zirconia oxides ZrO? and yttrium oxide YgO3 in an amount of 8 and / or alumina Al 2 O 3 in an amount of 0.4 to 10% by weight.
Description
Vynález ee týká povrchově bioaktivního skelně krystalického materiálu, vhodného zejména pro náhradu kostní tkáně v lidském organismu nebo pro umělé kořeny zubů, na bázi oxidu křemičitého Si02 vápenatého CaO a fosforečného Ρ2θ5*The present invention relates to a surface-bioactive glass-crystalline material, particularly suitable for bone replacement in the human body or for artificial tooth roots, based on silica SiO 2, calcium CaO and phosphorus Ρ 2 θ5 *
Pro náhradu kostní tkáně je známa řada materiálů, zejména ze skupiny kovových materiálů, plastických polymernich látek, keramických korundových nebo zirkoničitých materiálů i jejich kompozitů.Many materials are known for bone replacement, in particular from the group of metallic materials, plastic polymeric substances, ceramic corundum or zirconium materials and their composites.
Všechny skupiny používaných materiálů pro kostní náhrady jsou neustále předmětem intenzivního výzkumu s cílem dosáhnout takových biologických, mechanických a chemických vlastností, aby se co nejvíce blížily vlastnostem nahrazované tkáně. Použitelnost jednotlivých materiálů pro implantace do živého organismu závisí na jejich vlastnostech, zejména tkáňové biokompatibilitě, enzymatické a hydrolytické stabilitě, chemických, fyzikálních, mechanických a dalších vlastnostech.All groups of materials used for bone replacements are constantly the subject of intensive research in order to achieve such biological, mechanical and chemical properties that they are as close as possible to the properties of the replaced tissue. The applicability of individual materials for implantation into a living organism depends on their properties, especially tissue biocompatibility, enzymatic and hydrolytic stability, chemical, physical, mechanical and other properties.
Biokompatibilita každého implantátu je určována především typsm chemických; fyzikálních a biologických interakcí mezi tkání hostitele a implantátem. Organismus ss snaží každé cizí těleso izolovat od okolní tkáně, vytváří kolem něho demarkačni vazivový obal a snaží se jej z těla vyloučit. Tloušíka stěny pouzdra kolem implantátu ja považována za rozhodující pro posouzení stupně snášenlivosti implantátů s tkání. Tenká stěna pouzdra charakterizuje dobrou snášenlivost materiálu, silná signalizuje vysoký stupeň odmítavé reakce. Samozřejmým požadavkem na kompatibilní látky je, že nesmí působit cytotoxicky, vyvolávat tkáňové nekrozy a zánětlivé reakce.The biocompatibility of each implant is determined primarily by the type of chemical; physical and biological interactions between host tissue and the implant. The ss organism tries to isolate every foreign body from the surrounding tissue, creates a demarcating fibrous sheath around it and tries to eliminate it from the body. The wall thickness of the sheath around the implant is considered critical for assessing the degree of tissue compatibility of the implants. The thin wall of the housing is characterized by good compatibility of the material, a strong signal a high degree of rejection. An obvious requirement for compatible substances is that they must not have a cytotoxic effect, cause tissue necrosis and inflammatory reactions.
’ Tvorba více nebo méně silného vazivového pouzdra js charakteristická pro všechny výše uvedené' materiály, což přináší nemalé obtíže při fixaci implantátů v organismu při chirurgické praxi.The formation of a more or less thick fibrous sheath is characteristic of all the above-mentioned materials, which brings considerable difficulties in fixing the implants in the body during surgical practice.
Další skupinou známých materiálů jsou povrchově bioaktivní materiály, například bioD aktivní sklo Bioglass CL.L.BENCH. Proceedings of the 10th International Congress on Glass. Kyoto, Japan, July 1974 Ceramic Society of Oapan, Tokyo, 1974, No. 9. p. 30). U . tohoto typu bioaktivniho skla dochází k chemické vazbě mezi implantátem a kostní tkání bez vzniku vazivového pouzdra, takže ukotvení těchto implantátů v hostitelské tkáni skýtá zcela nové možnosti aplikace. Povrchově bioaktivní skla na bázi sodnovápenatých skel s přídavkem oxidu fosforečného P20g, například o složsní 45 % hmot* oxidu křemičitého Si02, 25,5 % hmot, oxidu vápenatého CaO, 24,5 % hmot, oxidu sodného Na20 a 6 % hmot, oxidu fosforečného ρ2θ5’ ve v°dném prostředí, in vitro nebo in' vivo, vytvářejí nejdříve vyluhováním sodných iontů povrchový film obohacený oxidem křemičitým Si02, na jehož vnější straně se tvoři fosfátovápenatý povlak, zpočátku amorfní, který se během 1 až 6 týdnů mění na polykrystalickou vrstvu apatitových aglomsrátů, které mohou inkorporovat organické složky, například kolagen. Tato vrstva má zásadní význam při fyzikálně chemických procesech, které umožňují vazbu mezi povrchem skla při implantaci do lidského organismu a nově ss tvořící kostní tkání. Neméně důležitou funkcí vytvořených povrchových vrstev je potlačení dalšího rozpouštěni skla a tak zajištění žádoucí stability implantátu při dlouhodobé aplikaci. Tyto materiály přes vysokou bioaktivitu však vykazují nízké mechanické vlastnosti a jsou křehké, takže jejich aplikační možnosti jsou výrazně omezeny.Another group of known materials are surface bioactive materials, for example bioD active glass Bioglass CL.L.BENCH. Proceedings of the 10th International Congress on Glass. Kyoto, Japan, July 1974 Ceramic Society of Oapan, Tokyo, 1974, N o . 9. p. 30). U. This type of bioactive glass undergoes chemical bonding between the implant and the bone tissue without the formation of a fibrous sheath, so that anchoring of these implants in the host tissue offers completely new possibilities of application. Surface bioactive glasses based on soda-lime glasses with the addition of phosphorus oxide P 2 0g, for example with a composition of 45% by weight of silica SiO 2 , 25.5% by weight, calcium oxide CaO, 24.5% by weight, sodium oxide Na 2 0 and 6 % by weight of phosphorus pentoxide ρ 2θ5 ' in the environment, in vitro or in' vivo, first by leaching sodium ions they form a surface film enriched in silica SiO2, on the outside of which a phosphate-calcium coating is formed, initially amorphous, which It changes to a polycrystalline layer of apatite agglomerates, which can incorporate organic components such as collagen, into 6 weeks. This layer is essential in physicochemical processes that allow the bond between the glass surface during implantation into the human body and the newly formed bone tissue. An equally important function of the formed surface layers is to suppress further dissolution of the glass and thus to ensure the desired stability of the implant during long-term application. However, despite their high bioactivity, these materials have low mechanical properties and are brittle, so that their application possibilities are significantly limited.
Známé jsou také povrchově aktivní skalné krystalické materiály, například CERAVITALR CH.BROMER. K.DEU· SHER, B.BLENKE, E.PFEIL and V.STRUNZ, Sci. Ceram. 9 (1977) 219) nebo Sklokeramika A/W na bázi oxidů křemičitého SiO2, vápenatého CaO, fosforečného P20g CT.KOKUBO, S.ITO, M.SHIGEMATSU, S.SAKKA and YAMAMURO, 3. Mater. Sci. 20 (1985) 2001). Tyto bioaktivní sklokeramické materiály vykazují relativně lepší mechanické vlastnosti, ale stále nedosahují požadovaných hodnot, zejména pevnosti v ohybu a lomové houževnatosti, vs srovnání s bioinsrtními materiály, jako je korundová keramika nebo kovy. Další nevýhodou je omezená možnost kontroly, predikce a řízsní, bioaktivity těchto materiálů.Surfactant rock crystalline materials are also known, for example CERAVITAL R CH.BROMER. K.DEU · SHER, B.BLENKE, E.PFEIL and V.STRUNZ, Sci. Ceram. 9 (1977) 219) or Glass ceramics A / W based on oxides of silica SiO 2 , calcium CaO, phosphorus P 2 0 g CT.KOKUBO, S.ITO, M.SHIGEMATSU, S.SAKKA and YAMAMURO, 3. Mater. Sci. 20 (1985) 2001). These bioactive glass-ceramic materials show relatively better mechanical properties, but still do not reach the desired values, in particular flexural strength and fracture toughness, compared to bioinsert materials such as corundum ceramics or metals. Another disadvantage is the limited possibility of control, prediction and control, bioactivity of these materials.
Z experimentů prováděných in vitro a in vivo je známo, že vytvoření pevné vazby mezi povrchově bioaktivním materiálem a živou kostní tkáni závisí na vzájemné rychlosti cheΜ .It is known from in vitro and in vivo experiments that the formation of a strong bond between a surfactant bioactive material and living bone tissue depends on the mutual rate of cheΜ.
CS 272 350 Bl 2 mických procesů; probíhajících na povrchu bioaktivního materiálu, jak byly popsány výše, a na rychlosti tvorby nové kostní tkáně. Probíhají-li tyto procesy s podstatně odlišnou rychlostí, takže reaktivita biologicky aktivního materiálu není schopna sledovat tvorbu nové kostní tkáně, vazba mezi implantátem a kostní tkání je velmi slabá a vmezeřeni vazivového obalu je vysoce pravděpodobné. Na druhé straně vysoká bioaktivita může být příčinou usmrcováni živých buněk organismu a vede k celkově nežádoucímu efektu. Navíc každý živý organismus reaguje specificky a individuálně, takže optimální míra bioaktivity bude odlišná pro různá místa v lidském těle, kde je implantát zaváděn,' a dále bude záviset na věku pacienta a jeho celkové kondici. Tyto podmínky je nutno respektovat, chceme-li dosáhnout optimálního výsledku z hlediska biokompatibility a současně dobrých mechanických vlastností. Proto je nutné mít možnost kontroly a ještě lépe predikce bioaktivního chování skelně krystalického implantátu v závislosti na jeho chemickém i fázovém složeni.CS 272 350 Bl 2 mechanical processes; occurring on the surface of the bioactive material, as described above, and on the rate of new bone formation. If these processes take place at substantially different rates, so that the reactivity of the biologically active material is not able to monitor the formation of new bone tissue, the bond between the implant and the bone tissue is very weak and intermittent sheath intervening is highly likely. On the other hand, high bioactivity can cause the killing of living cells in the body and leads to an overall undesirable effect. In addition, each living organism responds specifically and individually, so that the optimal level of bioactivity will be different for the different sites in the human body where the implant is inserted, and will further depend on the patient's age and general condition. These conditions must be respected if we want to achieve an optimal result in terms of biocompatibility and at the same time good mechanical properties. Therefore, it is necessary to be able to control and even better predict the bioactive behavior of a glass-crystalline implant depending on its chemical and phase composition.
Výše uvedený problém řeší povrchově bioaktivni skelně krystalický materiál podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje oxid křemičitý XiOg v množství 20 až 35 %, oxid vápenatý CaO v množství 30 až 45 %, oxid hořečnatý MgO v množství 2 až 5 %, oxid fosforečný P205 v množství 10 až 18 %, fluor F v množství 0,!l až 0,3 %The above problem is solved by the surface bioactive glass crystalline material according to the invention, the essence of which consists in the fact that it contains silica XiOg in the amount of 20 to 35%, calcium oxide CaO in the amount of 30 to 45%, magnesium oxide MgO in the amount of 2 to 5% , phosphorus pentoxide P 2 0 5 in an amount of 10 to 18%, fluorine F in an amount of 0 ,! 1 to 0.3%
a.dále oxid zirkoničitý ZrO2 a oxid yttritý Y203 v množství 8 až 40 % hmot., a/nebo oxid hlinitý AlgOg v množství 0,4 až 10 % hmot. ' Z důvodů dodržení požadovaných povrchově bioaktivních vlastností skelně krystalického materiálu je výhodné^ když se vnáší surovinami do výsledného skelně krystalického materiálu jako nečistoty maximálně 0,3 % hmot, oxidu sodného Na20, maximálně 0,3 % hmot, oxidu draselného K20 a maximálně 0,05 % hmot, oxidu železitého Fe20g.a. Further, zirconia ZrO 2 and yttrium Y 2 O 3 in an amount of 8 to 40% by weight, and / or alumina AlgOg in an amount of 0.4 to 10% by weight. In order to comply with the desired surface bioactive properties of the glass crystalline material, it is advantageous if no more than 0.3% by weight of sodium oxide Na 2 O, at most 0.3% by weight of potassium oxide K 2 O is introduced into the resulting glass crystalline material as impurities. and a maximum of 0.05% by weight of iron oxide Fe 2 0g.
Hlavni přednosti tohoto povrchově bioaktivního skelně krystalického materiálu, vhodného pro implantace kostních náhrad nebo kořenů zubů v lidském organismu,' je, že jeho povrchová bioaktivita se dá řídit na základě chemického složení.The main advantage of this surface-bioactive glass-crystalline material, suitable for the implantation of bone replacements or tooth roots in the human body, is that its surface bioactivity can be controlled on the basis of its chemical composition.
Podle výsledků řady předběžných pokusů a jak,:je .zřejmé z dále uvedených příkladů, bioaktivita skelně krystalických materiálů je v zásadě určována složením a strukturou zbytkové skelné fáze. Rychlost a charakter chemických procesů na povrchu bioaktivního skelně krystalického materiálu v udaném rozsahu složení, jejichž výsledkem je vytvořeni spoje mezi implantátem a živou kostní tkání, jsou.dány otevřeností struktury zbytkové skelné fáze skelně talického materiálu, což lze kvalitativně postihnout určitou hodnotou rovnovážné konstanty mezi můstkovými kyslíky 0° a nemůstkovými kyslíky O“ ve struktuře skla zbytkové skelné fáze. Tuto rovnováhu lze vyjádřit vztahemAccording to results of a series of preliminary experiments and how: a .zřejmé the examples below, bioactivity glassy crystalline material is essentially determined by the composition and structure of the residual glassy phase. The speed and character of chemical processes on the surface of bioactive glass-crystalline material in the given range of composition, which results in the formation of connections between implant and living bone tissue, are given by the open structure of the residual glass phase of glass-talc material, which can be qualitatively affected by 0 ° oxygens and O “unbridged oxides” in the glass structure of the residual glass phase. This balance can be expressed by the relation
0° + O2 ** 2 070 ° + O 2 ** 2 07
2·· J kde O označuje volné kyslíkové ionty. • i i .2 ·· J where O denotes free oxygen ions. • ii.
Pro první přiblížení lze otevřenost struktury skla vyjádřit pomocí parametrů Y a X, kde udává střední počet můstkových kyslíků 0° a.X střední počet nemůstkových kyslíků O“ vždy na jeden polyedr skelné mříže, Y a X jsoi, definovány vztahy:For the first approximation, the openness of the glass structure can be expressed by the parameters Y and X, where the mean number of bridging oxygen 0 ° a.
Y » 2Z - 2R ·Y »2Z - 2R ·
X - 2R - Z · kde Z je střední počet všech kyslíků na poyedr, tj. střední koordinační číslo sklotvorného kat ion tu,’ a R je poměr celkového počtu kyslíků k celkovému počtu sklotvorných kationtů ve skle. Čím větší je hodnota Y, tím pevněji a kompaktněji ke prostorově sí£ spojena. Naopak při menši hodnotě Y je strukturní spojení sítě volnější,’ s většími dutinami vX - 2R - Z · where Z is the mean number of all oxygens per polymer, i.e. the mean coordination number of the glass-forming cation, ’and R is the ratio of the total number of oxygen to the total number of glass-forming cations in the glass. The larger the value of Y, the more firmly and compactly it is connected to the spatial network. Conversely, with a smaller value of Y, the structural connection of the network is looser, with larger cavities in
2+ prostorech sítě a snazší pohyblivostí modifikátorů iontů hořečnatých Mg a vápenatých 2+ *2+ spaces of the network and easier mobility of modifiers of magnesium Mg and calcium ions 2+ *
Ca , což se odráží ve vlastnostech skla a jeho bioaktivni schopnosti.Ca, which is reflected in the properties of glass and its bioactive ability.
•P ·• P ·
CS 272 350 BlCS 272 350 Bl
Praktický výpočet parametrů Y a X je ukázán na následujících příkladech složení 1 a 3 podle tabulky.The practical calculation of the parameters Y and X is shown in the following examples of compositions 1 and 3 according to the table.
V tabulce je uvedeno molární složení zbytkové skelné fáze pro skelně krystalický materiál v příkladu 3;The table shows the molar composition of the residual glass phase for the glass crystalline material in Example 3;
Z tohoto molárního složení zbytkové skelné fáze lze určit hodnotu R následujícímFrom this molar composition of the residual glass phase, the R value can be determined as follows
190,57 85,91 z toho R - 190,57 : 85,91 « 2,2182 «^tcparametr X = 2R - Z π 4;4365 - 4 = 0,4365190.57 85.91 of which R - 190.57: 85.91 «2.2182« ^ tcparameter X = 2R - Z π 4; 4365 - 4 = 0.4365
-parametr Y = 2Z - 2R a 8.000 - 4,4365 » 3,5635-parameter Y = 2Z - 2R and 8.000 - 4.4365 »3.5635
Střední počat můstkových kyslíků 0° na tstraedr je tedy Y 3,50 a jde tedy o velmi stabilní sklo, v jehož struktuře jsou v průměru více než tři rohy každého tetraedru společ,né. Oak bylo prokázáno experimenty, tento skelně krystalický materiál je inertní a nevykazuje bioaktivní schopnosti,The average number of bridge oxygens 0 ° per tetrahedron is thus Y 3.50 and is therefore a very stable glass, in the structure of which on average more than three corners of each tetrahedra are common. Oak has been shown experimentally, this glassy crystalline material is inert and does not show bioactive properties,
Molární složení zbytkové skelné fáze pro skelně krystalický materiál příkladu 1 je podle tabulky následující:The molar composition of the residual glass phase for the glass crystalline material of Example 1 is as follows according to the table:
Z toho výpočet R : složka celk. počet kyslíků počet sklotvorných kationtůOf which calculation R: component total. number of oxygen number of glass-forming cations
165,23 57,78165.23 57.78
Z toho R - 165,23 : 57,78 > 2,8596 parametr X - 2R - Z 5,'7183 - 4 = 1,7183 parametr Y « 2Z - 2R « 8,0000 - 5,7183 - 2,2817Of which R - 165,23: 57,78> 2,8596 parameter X - 2R - Z 5, '7183 - 4 = 1,7183 parameter Y «2Z - 2R« 8,0000 - 5,7183 - 2,2817
Střední počet můstkových kyslíků 0° je tedy 2,28, což indikuje vysokou bioaktivní schopnost skelně krystalického materiálu, jak bylo potvrzeno experimenty in vitro a in vivo.Thus, the mean number of bridging oxygen 0 ° is 2.28, indicating a high bioactive ability of the glass crystalline material, as confirmed by in vitro and in vivo experiments.
Oe zřejmé, že bipaktivitu skelně krystalického materiálu ve vymezeném složení lze kontrolovat parametrem Y zbytkové skelné fáze s tím, že při nejnižších· doporučených hodnotách Y = 1,8 až 2,0 materiál vykazuje vysokou bioaktivitu a se zvyěující se hodnoCS 272 350 Bl tou Y bioaktivita kleaá, takže při hodnotě Y = 3,5 ja bioinertní. Další výhodou bioaktivniho materiálu podle vynálezu je, že bioaktivni skelně krystalický materiál s kontrolovanou bioaktivitou obsahuje polykrystallcký oxid zirkoničitý Zr02 a oxid yttritý a/ne bo oxid hlinitý AlgOg, což současně umožňuje vadle kontrolované bioaktivity i dosaženi vysoké mechanické pevnosti a houževnatosti při lomu.It is clear that the bipactivity of the glass-crystalline material in the defined composition can be controlled by the Y parameter of the residual glass phase, with the material showing a high bioactivity at an lowest recommended values of Y = 1.8 to 2.0 and an increasing value of 272,350 B the bioactivity is key, so that at Y = 3.5 ja it is bioinert. Another advantage of the bioactive material of the invention is that the bioactive glass crystalline material with controlled bioactivity comprises polycrystalline zirconia Zr0 2 and yttrium oxide and / no bo AlgOg alumina, which also enables the controlled bioactivity agent may also achieve a high mechanical strength and fracture toughness.
Praktické provedeni podle vynálezu je dále popsáno na čtyřech příkladných provedeních, uvedených v tabulce. ·The practical embodiment of the invention is further described in the four exemplary embodiments given in the table. ·
Příklad 1 'Example 1 '
Taveniny o příkladném složení 1, 2, 3, uvedené v tabulce, byly připraveny smísením odpovídajících poměrů křemičitého písku, uhličitanů vápenatého a hořačnatého, fosforečnanu vápenatého, oxidu hlinitého a kazivce a utavsním v platinovém kelímku v elektrické peci při 1 550 °C. Složeni 1, 2, 3 obsahovala vedls složek uvedených v tabulce stopy oxidu sodného Na20 a oxidu železitého Fe203, které byly do taveniny zaneseny nečistotami ze surovin. Pro zlepšení homogenity byly taveniny míchány během tavby platinovým michadlam. Po utavaní byly taveniny vylity mezi kovové válce za vzniku skel požadovaného složení. Suplny zchlazených skel byly drceny v čelistovém drtiči a potom mlety v achátové misce s tloučkem. Třídění drtí bylo prováděno na sítech. Z frakce o velikosti částic menší nsž 40 /Um byly připraveny výlisky izostatickým lisováním při tlacích 80 a 150 Mpa. Jako pojivá bylo použito parafínu nebo vody. Vlastni slinování a krystalizace probíhaly v elektrické peci podle předem určeného teplotního programu plynulým zahříváním rychlostí ,0,5 °C/min s časovou prodlevou při teplotách 750 až 800 °G a 1 050 až 1 100 °C. Získané skelně krystalické materiály byly drobeny RTG-difrakční analýze a stanoveny krystalické fáze a jejich hmotnostní zastoupení, které jsou spolu s určeným složením zbytkově skelné fáze uvedeny v tabulce.The melts of Exemplary Compositions 1, 2, 3 listed in the table were prepared by mixing the appropriate ratios of silica sand, calcium and magnesium carbonates, calcium phosphate, alumina and fluorspar and sealing in a platinum crucible in an electric furnace at 1550 ° C. Compositions 1, 2, 3 contained, in addition to the components listed in the table, traces of sodium oxide Na 2 O and iron oxide Fe 2 0 3 , which were introduced into the melt by impurities from the raw materials. To improve homogeneity, the melts were mixed during melting with platinum stirrers. After melting, the melts were poured between metal cylinders to form glasses of the desired composition. The chilled glass slides were crushed in a jaw crusher and then ground in an agate bowl with a pestle. The crumb sorting was performed on sieves. From the fraction with a particle size of less than 40 .mu.m, compacts were prepared by isostatic pressing at pressures of 80 and 150 MPa. Paraffin or water was used as a binder. The actual sintering and crystallization took place in an electric furnace according to a predetermined temperature program by continuous heating at a rate of 0.5 ° C / min with a time delay at temperatures of 750 to 800 ° C and 1,050 to 1,100 ° C. The obtained glass-crystalline materials were subjected to X-ray diffraction analysis and the crystalline phases and their mass proportions were determined, which are given in the table together with the determined composition of the residual glass-phase.
. Biokompatibilita a bioaktivita skelně krystalických materiálů byla testována jednak implantací v pokusných zvířatech (psech) a jednak laboratorně makrokontaktním a dynamickým testem cytotoxicity, testem na karcinogenitu a testy mutagenní aktivity pomocí Amosova tastu. Tasty cytotoxicity prokázaly, že připravené materiály jsou zcela cytotolerantni s negativní indikací karcinogenity a mutagenní aktivity. Implantace hranolků skelně krystalických materiálů o rozměrech 10x5x5 mm byly prováděny do tible a fomuru kolenních kloubů pokusných psů obojího pohlaví neurčité rasy a hmotnosti 12 _+ 2 kg.. Biocompatibility and bioactivity of glass-crystalline materials were tested on the one hand by implantation in experimental animals (dogs) and on the other hand by laboratory macrocontact and dynamic cytotoxicity test, carcinogenicity test and mutagenic activity tests using Amos taste. Tasty cytotoxicities have shown that the prepared materials are completely cytotolerant with a negative indication of carcinogenicity and mutagenic activity. Implants of french fries of glass-crystalline materials measuring 10x5x5 mm were performed in the tibia and form of the knee joints of experimental dogs of both sexes of indeterminate breed and weighing 12 _ + 2 kg.
Implantáty připravené ze skelně krystalických materiálů složení 1 byly po dvou měsících od implantace ve všech případech pevně spojeny s kostní tkáni bez intermediální vazivové vrstvy. Ve většině případů byl povrch implantátů složení i částečně nebo úplně přerostlý kompaktní kostí. Protože implantované hranolky nelze vyjmout z kosti bez použití násilí, byly pomocí dláta odštěpovány kousky kosti a povrchově bioaktivniho skelně krystalického materiálu o velikosti 1x2x2 mm nebo byl vzorek rozříznut diamantovou pilou tak, aby byla přístupna místa spojení kosti a skelně krystalického materiálu pro detailnější studium na elektronovém mikroskopu a elektronové mikrosondě, které opět potvrdily vytvoření pevně bezprostřední vazby mszi implantátem a kostní tkání. Implantáty skelně krystalického materiálu vykazující parametr Y 3,’5 zbytkové skalné fáze za stejnou dobu od implantace byly obklopeny vazivovým, pouzdrem šířky 0,5 až 1 mm a bylo možno je vyjmout z lůžka pinzetou bez použití násilí, což dokazuje, že nedošlo ke vzniku pevně vazby mezi implantátem a kostní tkání.Implants prepared from glass-crystalline materials of composition 1 were in all cases firmly attached to bone tissue without an intermediate fibrous layer two months after implantation. In most cases, the surface of the implants was even partially or completely overgrown with compact bone. Because the implanted chips cannot be removed from the bone without force, chunks of bone and 1x2x2 mm surface bioactive glassy crystalline material were cleaved with a chisel or the sample was cut with a diamond saw to access the bone-glassy crystalline material sites for more detailed electron study. microscope and electron microprobe, which again confirmed the formation of a tight immediate bond between the implant and the bone tissue. Implants of glassy crystalline material exhibiting a Y 3, 5 residual rock phase parameter at the same time since implantation were surrounded by a 0.5 to 1 mm wide fibrous sheath and could be removed from the bed without forceps, demonstrating that no tight bonds between the implant and the bone tissue.
Schopnost mutuální vazby připravených skelně krystalických materiálů byla testována na srůstu dvou kusů skelně krystalického materiálu o definované ploše styku v simulovaném .roztoku lidské plazmy. Dva vzorky skelně krystalického materiálu, válečky o průměru cca 10 mm a výšce 10 mm, byly zabroušenou plochou přiloženy k sobě a svázány nylonovou nití. Potom byly ponořeny do připraveného roztoku v polyetylénové nádobě o objemu 100 ml. Vzorky byly temperovány při teplotě 37 °C a v Časových intervalech byly odebírány k pozorováni. Těliska složeni 1 vytvořila spoj již po 4 týdnech. Po 8 týdnech byl spoj psvný, takžeThe ability of mutually binding of the prepared glass-crystalline materials was tested on the aggregation of two pieces of glass-crystalline material with a defined contact area in a simulated human plasma solution. Two samples of glass-crystalline material, rollers with a diameter of about 10 mm and a height of 10 mm, were placed together with a ground surface and bound with nylon thread. They were then immersed in the prepared solution in a 100 ml polyethylene container. Samples were tempered at 37 ° C and taken for observation at time intervals. The bodies of composition 1 formed a joint after only 4 weeks. After 8 weeks, the joint was tight, so
CS 272 350 Bl ho nebylo možné namáháním v ruce oddělit. Při improvizovaném zatížení nebyl spoj porušen ani při namáháni cca 10 MPa.CS 272 350 Bl could not be separated by hand strain. Under improvised loading, the joint was not broken even under a stress of about 10 MPa.
Reaktivita a schopnost skalně krystalického materiálu vytvořit spoj pro složení 1 (Y * 2,28), 2 (Y » 2,82) a 3 (Y « 3,56) se zmenšovala s rostoucí hodnotou Y, až opět při Y 3,5 spoj nebyl vytvořen ani po 20 týdnech, takže testovací válečky o složení 3 bylo možné po uvolněni nylonových niti oddělit v ruce.The reactivity and ability of the rock crystalline material to form a bond for compositions 1 (Y * 2.28), 2 (Y »2.82) and 3 (Y« 3.56) decreased with increasing Y value, again at Y 3.5 the joint was not formed even after 20 weeks, so that the test rollers of composition 3 could be separated in the hand after releasing the nylon threads.
Přiklad 2Example 2
Nejdříve byla připravena směs křemičitého písku, uhličitanů vápenatého a hořečnatého, fosforečnanů vápenatého a hořečnatého, hydroxidu hlinitého a fluoridu vápenatého, odpovídajici oxidovému množství 22,42 g oxidu křemičitého SiOg, 30,2 g oxidu vápenatého CaO, 2,80 g oxidu hořečnatého MgO, 11,5 g oxidu fosforečného Pg05, 0,3 9 oxidu hlinitého AlgOg a 0,1 g fluoru F. Směs byla utavena v platinovém kelímku při 1 550 °C na homogenní taveninu a zchlazena mezi kovovými válci. Vzniklé šupiny skla byly rozdrceny na velikost zrna menši než 15 /Um. K takto připravenému prášku skla byla přidána směs 24 g oxidu zirkoničitého ZrOg s přidavksm 2,04 g oxidu yttritého YgOg a 6,5 g oxidu hlinitého AlgOg,' která byla předem tepelně zpracována za zvýšeného tlaku při 1 450 °C po dobu 3,5 hodiny a rozdrcena na prášek s velikosti zrna menši než 20 ^um.First, a mixture of silica sand, calcium and magnesium carbonates, calcium and magnesium phosphates, aluminum hydroxide and calcium fluoride was prepared, corresponding to an oxide amount of 22.42 g of silica SiOg, 30.2 g of calcium oxide CaO, 2.80 g of magnesium oxide MgO, 11.5 g of phosphorus pentoxide Pg0 5 0.3 9 AlgOg alumina and 0.1 g of fluorine F. the mixture was melted in a platinum crucible at 1550 ° C to a homogeneous melt and cooled between metal rolls. The resulting glass flakes were crushed to a grain size of less than 15 .mu.m. To the glass powder thus prepared was added a mixture of 24 g of zirconia ZrOg with the addition of 2.04 g of yttrium oxide YgOg and 6.5 g of alumina AlgOg, which was previously heat-treated at elevated pressure at 1450 ° C for 3.5 hours. hours and ground to a powder with a grain size of less than 20 .mu.m.
Prášky byly dobře promíchány a potom slinovány a krystalovány při zvýšeném tlaku a teplotě 1 100 až 1 150 °C po dobu 2 až 3 hodin. Výsledný materiál byl podroben RTG-difrakční analýze, bylo-určeno zastoupení jednotlivých krystalických fázi a byl určen parametr Y zbytkové skelné fáze, jak je uvedeno v tabulce, složeni 4. Materiál vykazoval vysokou bioaktivitu, odpovidajíci hodnotě parametru zbytkové skelné fáza Y 1,96,’ a mechanickou pevnost v ohybu okolo 400 až 500 MPa.The powders were mixed well and then sintered and crystallized at elevated pressure and a temperature of 1,100 to 1,150 ° C for 2 to 3 hours. The resulting material was subjected to X-ray diffraction analysis, the proportion of the individual crystalline phases was determined and the Y-parameter of the residual glass phase was determined as shown in the table, composition 4. and a mechanical flexural strength of about 400 to 500 MPa.
TabulkaTable
Příklady složení skelně krystalických materiálů.Examples of the composition of glass crystalline materials.
2 3 42 3 4
Chemické hmotnosti složeniChemical weights of the composition
CS 272 350 BlCS 272 350 Bl
Chemické molárni složeni zbytkové skelné fáze v procentechChemical molar composition of the residual glass phase in percent
P K E O M 6 T VYNÁLEZUBACKGROUND OF THE INVENTION
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS893317A CS272350B1 (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Surface bioactive vitreous crystalline material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CS893317A CS272350B1 (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Surface bioactive vitreous crystalline material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CS331789A1 CS331789A1 (en) | 1990-05-14 |
CS272350B1 true CS272350B1 (en) | 1991-01-15 |
Family
ID=5372868
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CS893317A CS272350B1 (en) | 1989-06-01 | 1989-06-01 | Surface bioactive vitreous crystalline material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CS (1) | CS272350B1 (en) |
-
1989
- 1989-06-01 CS CS893317A patent/CS272350B1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CS331789A1 (en) | 1990-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240026296A1 (en) | Lithium disilicate glass-ceramic compositions and methods thereof | |
Kitsugi et al. | Bone bonding behavior of three kinds of apatite containing glass ceramics | |
Vogel et al. | Development of machineable bioactive glass ceramics for medical uses | |
EP0511868B1 (en) | Medical or dental hardening compositions | |
CA2210070C (en) | Novel bioactive glasses and their use | |
Strnad | Role of the glass phase in bioactive glass-ceramics | |
JP2703520B2 (en) | Phosphosilicate glass ceramic containing leucite | |
Tamura et al. | Mechanical and biological properties of two types of bioactive bone cements containing MgO‐CaO‐SiO2‐P2O5‐CaF2 glass and glass—ceramic powder | |
Xu et al. | Calcium phosphate cement containing resorbable fibers for short-term reinforcement and macroporosity | |
Brink et al. | Compositional dependence of bioactivity of glasses in the system Na2O‐K2O‐MgO‐CaO‐B2O3‐P2O5‐SiO2 | |
US7109254B2 (en) | Method for producing a bioactive bone cement and bone cement kit | |
Saadaldin et al. | Synthesis and characterization of wollastonite glass–ceramics for dental implant applications | |
Dimitriadis et al. | Development of novel alumina-containing bioactive glass-ceramics in the CaO-MgO-SiO2 system as candidates for dental implant applications | |
US7582310B2 (en) | Biodegradable and bioactive glass-ceramics, and method for fabricating the same | |
Kansal et al. | Diopside (CaO· MgO· 2SiO 2)–fluorapatite (9CaO· 3P 2 O 5· CaF 2) glass-ceramics: potential materials for bone tissue engineering | |
US20100278902A1 (en) | Strontium doped bioactive glasses | |
EP2451493B1 (en) | Composite bone cement with a pmma matrix, containing bioactive antibacterial glasses or glassceramics | |
US7074730B2 (en) | Bioactive rhenanite glass ceramic | |
Bandyopadhyay‐Ghosh et al. | Osteoconductivity of modified fluorcanasite glass–ceramics for bone tissue augmentation and repair | |
US5634956A (en) | Bioceramics used in artificial bone and artificial dental implants and the process for the preparation thereof | |
García-Páez et al. | Processing and in vitro bioactivity of a β-Ca3 (PO4) 2–CaMg (SiO3) 2 ceramic with the eutectic composition | |
Abo-Mosallam et al. | Influence of ZrO2 oxide on the properties and crystallization of calcium fluoro-alumino-silicate glasses | |
Abd Aladel et al. | Effects of mgo wt.% on the structure, mechanical, and biological properties of bioactive glass-ceramics in the SiO2, Na2O, CaO, P2O5, mgo system | |
CS272350B1 (en) | Surface bioactive vitreous crystalline material | |
de Val et al. | Material characterization and in vivo behavior of dicalcium silicate cement modified with phosphorus |