CZ142997A3 - Process for producing spongy bone ceramics poor in calcium oxide - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby spongiosní kostní keramiky chudé na oxid vápenatý.

Dosavadní stav techniky

Už déle je známo, že mineralizované výborně hodí jako keramiky existuje složení, strukturní sintrované kosti se náhrady. U kostní souhlas chemického pevnosti s přírodní materiál na kostní přirozeně největší stavby a mechanické kostí. Spongiosní kostní keramika se mimoto osvědčuje jako obzvlášť osteokonduktivní. Otevřená, navzájem propopjená trámcovitá struktura spongiosní kostní keramiky podporuje narůstání a vrůstání nové kostní základní hmoty, takže v průběhu př i hojování dochází k intensivnímu prorůstání a tím k integraci keramického implantátu. Proto se zesílenou měrou používá kostní keramiky, zhotovené ze zvířecích kostí, jako náhradního kostního materiálu při osteosynthese a při rekonstituci kostních vad podmíněných chorobou nebo úrazem.

Výroba kostní keramiky ze zvířecích kostí probíhá zpravidla tak, že se vybrané kusy kostí zbaví napřed mechanicky měkkých částí, pak se řezáním zhruba upraví na kusy vhodného tvaru a velikosti a pak se mineralizují za odstranění všech ostatních organických podílů. Postup mineralizace začíná několikanásobným vyvařením ve vodě. Další zpracování může probíhat za použití rozpouštědel tuků, případně bílkovin a/nebo pomocí peroxidu vodíku, jak je to například popsáno v patentovém spise číslo EP 0 141 004. Jako obzvlášť účinné se osvědčily pyrolytické mineralizační postupy. Při nich se působením horka rozloží organický podíl kosti a vzniklá kostní hmota se pak vypálí za nepřítomnosti kyslíku. Při kostní pyrolyse jsou obvyklé teploty 500 až 1000 ‘C. Po minerál izaci kosti následuje sintrování na keramiku, přičemž jsou běžné teploty 800 až 1400 *C. Teprve sintrováním získá materiál žádoucí konečnou pevnost. Při vyjmenovaných operacích je třeba dbát zejména toho, aby zůstala po možnosti zachována porézní struktura původní kosti. Při přeměně spongiosního kostního materiálu na spongiosní kostní keramiku lze s výhodou postupovat podle německého patentového spisu číslo DE 3727606, kterým je specielním průběhem teplot a redukčním, případně oxidačním charakterem prostředí umožněna obzvlášť šetrná pyrolysa.

Ukázalo se, žé kostní keramika má sklon k nekontrolovatelné nestabilitě, pokud se vedle hlavní hydroxylapatitové fáze vyskytují patrné podíly oxidu vápenatého, které mohou být prokázány též rentgenografíčky, Je tomu tak v případě obsahu oxidu vápenatého vyšším než 5 %, Za přístupu vody, například ze vzdušné vlhkosti při nechráněném skladování nebo v organismu po implantaci, dochází k postupné přeměně oxidu vápenatého na hydroxid vápenatý, doprovázené značným zvětšením objemu, Podle velikosti podílu může při tom dojít až k úplnému rozpadu keramiky. Podíl oxidu vápenatého v kostní keramice je podmíněn přírodou a může kolísat podle druhu zvířete a podle individuelního chovu. Oxid vápenatý vzniká tím, že při pyrolyse a sintrování se přeměňuje uhličitan vápenatý, přirozeně v kosti obsažený, na oxid vápenatý.

V německém patentovém spise číslo DE 40 28 683 je navrženo, podrobit mineralizovaný kostní materiál před sintrováním zpracování vodným roztokem organické kyseliny, zejména kyseliny citrónové. Touto operací se podaří vyplavit podíly oxidu vápenatého z kosti, takže po sintrování se získá kostní keramika sestávající rengenografíčky z více než 99 X hydr oxylapat itu..

I když je tento postup velmi účinný a vede k použitelné kostní keramice, jsou s ním spojené ještě některé nedostatky.

£ Jde jednak o operativní oblast provádění postupu. Při pyrolytické mineralizaci musí být materiál napřed znovu ochlazen na teplotu místnosti, aby bylo možno provést zpracování kyselinou a nutné oplachy. Pak se musí k sintrování znovu od základu zahřát. Tyto pochody jsou časově a energeticky náročné. Kromě toho prodražuje příprava a spotřeba kyselinových roztoků i spotřeba oplachové vody výrobní náklady. Kromě toho se jeví řízení a sledování operace zpracování kyselinami jako ne zcela jednoduché. Jednak při tom musí být zaručeno, že prakticky veškerý oxid vápenatý se vyplaví, jednak nesmí být hydroxylapatitová matrice kyselinou napadena, nebo smí být jen velmi málo napadena. Spongiosní jemná struktura není ve stavu po této výrobní operací ještě dostatečně zpevněna a je tudíž silně choulostivá. Úkolem vynálezu je zmírnit nedostatky dosavadních postupů.

S překvapením se nyní zjistilo, že se podíly oxidu vápenatého, obsažené v mineralizované kostní základní hmotě, dají bez potíží odstranit, jestliže se kostní základní hmota podrobí vymývacímu postupu demineralizovanou vodou při teplotě 10 až 80 *C po dobu 4 hodin až 7 dnů. Vyplavení oxidu vápenatého kyselinou, obzvláště vodným roztokem kyseliny citrónové se tím ukázalo jako zbytečné.

Podstata vynálezii

Způsob výroby spongiosní kostní keramiky chudé na oxid vápenatý, při kterém se kusy upravených spongiosních kostí mineralizují zbavením organických podílů a pak se minerální základní kostní hmota sintruje na keramiku, spočívá podle vynálezu v tom, že se k odstranění podílů oxidu vápenatého z mineralizované základní kostní hmoty základní kostní hmota podrobuje vymývání demíneralizovanou vodou při teplotě 10 až 80 C po dobu 4 hodin až 7 dnů.

Způsobem podle vynálezu se dá uspořit nikoli nepodstatné množství kyseliny, dosud potřebné k dosažení porovnatelného výsledku. Kromě toho odpadají dodatečné oplachové operace nutné k vyprání materiálu do neutrální reakce, takže tím lze uspořit také náklady a čas. Kromě toho je způsob podle vynálezu šetrnější, jelikož demineralizovanou vodou se bydroxylapatitová základní hmota nenaruší.

Po ukončení vytnývací operace se kusy usuší způsobem sintrují.

a obvyklým

Vynález blíže objasňuje, nijak následující příklad praktického provedení.

však neomezuje,

Příklad provedení vynálezu

Kloubové hlavice čerstvě poraženého hovězího dobytka, zbavené měkkých částí, se pilou rozřežou na hranolky o rozměrech 30x30x100 mm a vyvaří se třikrát ve vodě.

Pak se kusy kostí suší 100 hodin při teplotě 110’C. V prostředí dusíku se pak během 9 hodin zahřejí na teplotu 450 ’C. Během následující periody ohřevu na teplotu 450 až 600 ’C se prostředí přemění lineárně na vzdušný kyslík a po dobu 5 hodin se udržuje na teplotě 900 ‘C. Po vychladnutí se kusy vloží do lázně demineralizované vody (10 1 na 1 kg kostního materiálu) a v míchané lázni se při teplotě 20 ’C zpracovávají po dobu 48 hodin-. Po tomto zpracování se kusy dodatečně třikrát propláchnou demíneralizovanou vodou.

- 5 Ke konečnému sintrování se kusy zahřejí během 21 hodin na teplotu 1250 ’C, s výdrží 3 hodiny na této teplotě a pak se nechají volně vychladnout.

Kusy kostí vykazují nezměněnou porézní strukturu aspongiosní kosti. Rentgenograficky sestává keramika z přibližně 99 X z hydroxylapatitu.

Průmyslová využitelnost

Způsob výroby spongiosní kostní keramiky chudé na oxid vápenatý, hodící se na kostní náhrady.

Claims (1)

1. PATENTOVÉNÁROKY

   Způsob výroby spongiosní kostní keramiky chudé na oxid vápenatý, při kterém se kusy upravených spongiosních kostí mineralizují zbavením organických podílil a pak se minerální základní kostní hmota sintruje na keramiku, vyznačující se tím, že se k odstranění podílu ox i vápenatého.,-z. minerál i z o van é-*».zák ladní kostní ' hmoty základní kostní hmota podrobuje vymývání deminerali zovanou vodou při teplotě 10 až 80 ’C po dobu 4 hodin až 7 dnů.