FI91712C - Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation - Google Patents

Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation Download PDF

Info

Publication number
FI91712C
FI91712C FI913420A FI913420A FI91712C FI 91712 C FI91712 C FI 91712C FI 913420 A FI913420 A FI 913420A FI 913420 A FI913420 A FI 913420A FI 91712 C FI91712 C FI 91712C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
composite
ceramic
glass
calcium phosphate
bioactive
Prior art date
Application number
FI913420A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI91712B (en
FI913420A (en
FI913420A0 (en
Inventor
Ilkka Kangasniemi
Oerjan Andersson
Original Assignee
Axidental Oy
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 Axidental Oy filed Critical Axidental Oy
Priority to FI913420A priority Critical patent/FI91712C/en
Publication of FI913420A0 publication Critical patent/FI913420A0/en
Publication of FI913420A publication Critical patent/FI913420A/en
Publication of FI91712B publication Critical patent/FI91712B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI91712C publication Critical patent/FI91712C/en

Links

Description

91712 BIOAKTIIVISEN LASIN JA KALSIUMFOSFAATTIKERAAMIN MUODOSTAMA KOMPOSIITTI JA SEN VALMISTUSMENETELMÄ91712 COMPOSITE OF BIOACTIVE GLASS AND CALCIUM PHOSPHATE CERAMIC AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURE

Keksinnön kohteena on bioaktiivisen lasin ja kalsiumfos-faattikeraamin muodostama komposiitti, joka on tarkoitettu käytettäväksi esimerkiksi lääketieteellisiin tarkoituksiin, sekä komposiitin valmistusmenetelmä ja komposiittia sisäl-5 tävä implantaatti.The invention relates to a composite of bioactive glass and calcium phosphate ceramic for use, for example, for medical purposes, to a method of manufacturing the composite and to an implant containing the composite.

Lasi-kalsiumfosfaattikeraamikomposiittien aineosina ovat bioaktiivit lasit ja eri liukoisuuden omaavat kalsium-fosfaattikeraamit. Komposiiteille pyritään saamaan toivotut biologiset ominaisuudet ja niiden liukoisuusominaisuuk-10 siä pyritään muuttamaan halutuiksi. Tällaisia materiaaleja käytetään luuntäytemateriaaleina, nivelimplantaatteina sekä ihonalaisina lääkeaineimplantaatteina.The components of glass-calcium phosphate ceramic composites are bioactive glasses and calcium phosphate ceramics with different solubilities. The aim is to obtain the desired biological properties of the composites and to make their solubility properties desirable. Such materials are used as bone filler materials, joint implants, and subcutaneous drug implants.

Tällä hetkellä on olemassa kolmenlaista keinotekoista luunkorvikemateriaalia: 15 - kudoksessa reagoimatonta esim. titaanimetallia, alumii- nioksidikeraamia.At present, there are three types of artificial bone substitute material: 15 - tissue-unreactive e.g. titanium metal, alumina ceramic.

pintareaktiivia, bioaktiivia tai liukenevaa, kuten kal-siumkeraameja, pintareaktiiveja tai bioaktiiveja laseja ja lasikeraameja.surface reactive, bioactive or soluble, such as calcium ceramics, surface reactants or bioactive glasses and glass ceramics.

-·· 20 - komposiitteja, joita valmistetaan edellisen ryhmän mate riaaleista ja jostakin muusta ei-bioaktiivisesta materiaalista, kuten metalleista, keraameista, polymeereistä ja orgaanisista aineista.- ·· 20 - composites made from materials of the foregoing group and from other non-bioactive materials, such as metals, ceramics, polymers and organic materials.

Bioaktiivisten materiaalien suuri etu on niiden kyky rea-. 25 goida luukudokseen implantoituna siten, että luu yhdistyy biokemiallisesti, kemiallisesti ja mekaanisesti implan-taatin pintaan. Tästä reaktiosta johtuen bioaktiivit im-plantaatit paranevat nopeammin leikkausoperaation jälkeen ja niiden sidosvoimakkuus luukudokseen on suurempi. Kyseis-30 ten materiaalien kyky liittyä luuhun johtuu niiden koostumuksen samanlaisuudesta luun mineraaliosan kanssa tai 91712 2 niiden kyvystä muodostaa luumineraalin koostumuksen omaava pinnoitus itsensä pintaan luukudokseen implantoituna. Ryhmä luun mineraaliosan kanssa samankaltaisia materiaaleja ovat kalsiumfosfaattikeraamit. Niistä tunnetuin on hydroksyyli-5 apatiitti, joka on luumineraalin synteettinen muoto. Bioaktiivisilla laseilla ja lasikeraameilla lasin koostumus ja sen liukoisuus määrää reaktioiden lopputuloksen luukudok-sessa.A major advantage of bioactive materials is their ability to rea-. Implanted in bone tissue such that the bone biochemically, chemically and mechanically associates with the surface of the implant. Due to this reaction, bioactive implants heal faster after surgery and have a higher binding strength to bone tissue. The ability of these materials to adhere to bone is due to the similarity of their composition to the mineral part of the bone or their ability to form a coating having a bone mineral composition when implanted in the surface itself in bone tissue. A group of materials similar to the bone mineral moiety are calcium phosphate ceramics. The best known of these is hydroxyl-5 apatite, a synthetic form of bone mineral. With bioactive glasses and glass-ceramics, the composition of the glass and its solubility determine the outcome of the reactions in the bone tissue.

Vaikka kalsiumfosfaattikerroksen muodostusmekanismia lasin 10 pintaan ei ole täysin pystytty selvittämään on seuraavat johtopäätökset voitu vetää: 1) Lasin koostumuksen on oltava sellainen, että vesiliuoksessa tai kudosnesteessä lasin pintaan muodostuu pii-rikas kerros osittaisen liukenemisen seurauksena.Although the mechanism for forming the calcium phosphate layer on the surface of the glass 10 has not been fully elucidated, the following conclusions can be drawn: 1) The composition of the glass must be such that a silicon layer forms on the glass surface in aqueous solution or tissue fluid.

15 2) (Ca11)- ja (Pv)-ionien konsentraatiolla lasin pinnan läheisyydessä on vaikutusta kalsiumfosfaattikerroksen muodostumisnopeuteen ja siten bioaktiivisuuteen. Siksi CaO ja P205 ovat haluttuja lisäaineita lasin koostumuksessa .2) The concentration of (Ca11) and (Pv) ions in the vicinity of the glass surface has an effect on the rate of formation of the calcium phosphate layer and thus on the bioactivity. Therefore, CaO and P 2 O 5 are the desired additives in the glass composition.

20 3) Jos lasiin lisätään liikaa muita piitä korvaavia ok sideja lasista tulee liian voimakkaasti liukeneva ja se ei kykene muodostamaan piirikasta eikä kalsiumfosfaat-tikerrosta pinnalleen.20 3) If too many other silicon substitute oxides are added to the glass, the glass becomes too soluble and is unable to form a circuit or a layer of calcium phosphate on its surface.

: . 4) Jos lisäaineita ei ole tarpeeksi liukoisuus on liian 25 alhainen ja piirikasta kerrosta ei synny ollenkaan tai se ei ole tarpeeksi avoin voidakseen yhdistyä kalsiumfosf aattiyhdisteiden kanssa.:. 4) If there are not enough additives, the solubility is too low and the circuit layer is not formed at all or is not transparent enough to combine with calcium phosphate compounds.

5) Lasikoostumus on rajoitettava tiettyjen koostumusrajo-jen sisäpuolelle, jotta se olisi bioaktiivinen. Kyseis- 30 ten koostumusrajojen sisäpuolella voidaan määrittää optimoituja lasikoostumuksia, joiden bioaktiiviset ominaisuudet on maksimoitu.5) The glass composition must be limited within certain composition limits in order to be bioactive. Within these composition limits, optimized glass compositions with maximized bioactive properties can be determined.

6) Puhtaiden lasien bioaktiivisuuden maksimointi on siis rajoitettu toisaalta liukenemisnopeuden ja toisaalta 35 kalsiumfosfaatti-ionien konsentraation maksimoinnin saavuttamisella.6) The maximization of the bioactivity of pure glasses is thus limited by achieving on the one hand the dissolution rate and on the other hand the maximization of the concentration of calcium phosphate ions.

91712 391712 3

Bioaktiivisten materiaalien suurin heikkous on niiden alhainen mekaaninen lujuus. Siksi niitä ei voida käyttää massiivisina kappaleina tarkoituksiin, joissa niihin kohdistetaan rasitusta jatkuvana tai jaksottaisena. Siksi 5 bioaktiiviset materiaalit on pyritty yhdistämään muiden materiaalien kanssa tarpeellisen lujuuden ja bioaktiivi-suuden aikaansaamiseksi samanaikaisesti.The main weakness of bioactive materials is their low mechanical strength. Therefore, they cannot be used as massive bodies for purposes where they are subjected to continuous or intermittent stress. Therefore, efforts have been made to combine bioactive materials with other materials to provide the necessary strength and bioactivity at the same time.

Tarkoitukseen on käytetty lähinnä kahta lähestymistapaa: 1. Bioaktiivilla materiaalilla pinnoitus tai 10 2. Lujittavan faasin lisääminen bioaktiiviin materiaaliin.There are mainly two approaches to this purpose: 1. Coating with a bioactive material or 10 2. Adding a reinforcing phase to the bioactive material.

Molemmissa lähestymistavoissa on esiintynyt heikkouksia. Pinnoituksina bioaktiivit materiaalit ovat kokonaan liukenevia, kuten hydroksyyliapatiitti, tai niiden bioaktiiviset ominaisuudet eivät ole muuten olleet tyydyttäviä. Toisaal-15 ta lujittavan faasin lisääminen on lähes kaikissa tapauksissa aiheuttanut bioaktiivisuuden vähenemisen puhtaaseen bioaktiiviseen materiaaliin verrattuna. Nämä takaiskut ovat johtaneet komposiittimateriaalien luotettavuuden vähenemiseen. Teoriassa bioaktiivisuutta voidaan parantaa lisäämäl-20 lä kalsiumfosfaatti-ionien konsentraatiota maksimaalisen bioaktiivisuuden omaavan lasin läheisyydessä.There have been weaknesses in both approaches. As coatings, bioactive materials are completely soluble, such as hydroxylapatite, or their bioactive properties have not otherwise been satisfactory. On the other hand, the addition of a reinforcing phase has in almost all cases resulted in a decrease in bioactivity compared to pure bioactive material. These setbacks have led to a decrease in the reliability of composite materials. In theory, bioactivity can be enhanced by increasing the concentration of calcium phosphate ions in the vicinity of the glass with maximum bioactivity.

Tämän keksinnön tarkoituksena on aikaansaada uusi komposiitti ja menetelmä sen valmistamiseksi uudella tavalla.The object of the present invention is to provide a new composite and a method for manufacturing it in a new way.

Keksinnön mukaiselle komposiitille on tunnusomaista se, 25 että komposiitin lasifaasi koostuu seuraavista aineosista, ' joiden painoprosenttimäärät on ilmoitettu aineiden yhtey dessä suluissa:The composite according to the invention is characterized in that the glass phase of the composite consists of the following components, the weight percentages of which are indicated in parentheses for the substances:

Si02 (35-60 paino-%) -Na20 (15-35 paino-%) -CaO (0-40 paino-%) -P205 (0-15 paino-%) -B203 (2-5 paino-%) -Al203 30 (0-1.5 paino-%).SiO 2 (35-60% by weight) -Na 2 O (15-35% by weight) -CaO (0-40% by weight) -P 2 O 5 (0-15% by weight) -B 2 O 3 (2-5% by weight) - Al 2 O 3 30 (0-1.5% by weight).

91712 491712 4

Keksinnön mukaan komposiitin valmistusmenetelmälle on tunnusomaista se, että komposiitti valmistetaan lähtöaineistaan, bioaktiivisesta lasista ja kalsiumfosfaatti-keraamista siten, että tiivis komposiitti muodostetaan 5 polttamalla alle 680°C lämpötilassa lähtöainefaasien reagoimatta olennaisesti keskenään. Menetelmän avulla on mahdollista tuottaa maksimaalisen bioaktiivisuuden ja hallitut liukoisuusominaisuudet omaavia kalsiumfosfaat-tikeraamin ja bioaktiivisen lasin muodostelmia komposiit-10 teja.According to the invention, the process for the preparation of the composite is characterized in that the composite is prepared from its starting materials, bioactive glass and calcium phosphate-ceramic, so that a dense composite is formed by firing at a temperature below 680 ° C without substantially reacting between the starting phases. The method makes it possible to produce composites of calcium phosphate tiger ceramic and bioactive glass formations with maximum bioactivity and controlled solubility properties.

Aikaisemmat yritykset tuottaa kyseisiä komposiitteja ovat epäonnistuneet, koska lasit ovat reagoineet kalsiumfosfaat-tikeraamifaasin kanssa, tuhoten siten komposiitti järjestelmän. Epäonnistumiset johtuvat siitä, että yli 700°C lämpö-15 tilassa Na-ionit diffundoituvat Ca,F-faasiin. Tällöin Ca,P-faasi läpikäy faasimuutoksen samanaikaisesti kun lasi muuttuu piirikkaaksi ja usein myös kristallisoituu. Sen vuoksi lasi-keraamiseoksen poltto yli 700°C lämpötilassa ei anna toivottua tulosta.Previous attempts to produce such composites have failed because the glasses have reacted with the calcium phosphate tiger ceramic phase, thus destroying the composite system. The failures are due to the fact that at temperatures above 700 ° C Na ions diffuse into the Ca, F phase. In this case, the Ca, P phase undergoes a phase change at the same time as the glass becomes circular and often also crystallizes. Therefore, firing the glass-ceramic mixture at a temperature above 700 ° C does not give the desired result.

20 US-patentissa 4,708,652 on esitetty eräs ratkaisu haitallisen reaktion estämiseksi. Ratkaisu perustuu toisen reaktion stabilisoivaan vaikutukseen. Lopputulosta ei voida muuttaa muuten kuin faasisuhteita muuttamalla. Patentissa ;· väitetään, että hydroksyyliapatiitti tuhoutuu 400-500°CU.S. Patent 4,708,652 discloses a solution for preventing an adverse reaction. The solution is based on the stabilizing effect of the second reaction. The end result cannot be changed other than by changing the phase relationships. The patent · claims that hydroxylapatite is destroyed at 400-500 ° C

25 lämpötilassa lasin (Si02-Ca0-P205-Na20) kanssa poltettaessa.At 25 with glass (SiO 2 -CaO-P 2 O 5 -Na 2 O).

Keksinnön mukaisessa valmistusmenetelmässä lasifaasin Nationit eivät reagoi Ca,P-keraamipartikkeleiden kanssa lämpö-ί. tilan ollessa alle 680°C. Olennaista keksinnölle on myös oikea lasifaasikoostumus, jotta lasi-keraamiseokseksen 30 poltto tuotaa.tiivistä materiaalia.In the production process according to the invention, the Nations of the glass phase do not react with the Ca, P-ceramic particles thermally. at a temperature below 680 ° C. Also essential to the invention is the correct glass phase composition to produce a dense material by firing the glass-ceramic mixture.

Keksintöä selostetaan seuraavassa esimerkkien avulla viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa li 91712 5The invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which li 91712 5

Kuvio 1 esittää lohkokaaviona esimerkin bioaktiivisen lasin valmistuksesta.Figure 1 is a block diagram of an example of the manufacture of bioactive glass.

Kuvio 2 esittää lohkokaaviona esimerkin kalsiumfosfaatti-keraamin valmistuksesta.Figure 2 is a block diagram of an example of the preparation of calcium phosphate ceramic.

5 Kuvio 3 esittää lohkokaaviona esimerkin komposiitin valmistuksesta .Figure 3 is a block diagram of an example of a composite fabrication.

Kuvio 4 esittää poikkileikkauksena esimerkkiä keksinnön mukaisella menetelmällä valmistetusta komposiitista .Figure 4 shows in cross-section an example of a composite made by the method according to the invention.

10 Kuviossa 1 on esitetty lohkokaaviona sovellutusesimerkki keksinnön mukaisen komposiitin ensimmäisen komponentin eli bioaktiivisen lasin valmistusmenetelmästä. Viitenumerolla 10 on merkitty raaka-aineiden sekoitusvaihe. Tällöin sekoitetaan komposiitin lasifaasin raaka-ainekoostumuk-15 sessa välttämättömät, seuraavat aineosat:Figure 1 is a block diagram of an application example of a method of manufacturing a first component of a composite according to the invention, i.e. bioactive glass. Reference numeral 10 denotes the mixing step of the raw materials. In this case, the following essential ingredients are mixed in the raw material composition of the glass phase of the composite:

Si02 on lasin perusrakennusaine, joka muilla ainesosilla modifioituna mahdollistaa edellämainitut bioaktiiviset ja liukenemisominaisuudet. Lasin piipitoisuutta voidaan vaihdella 35-60 painoprosent-20 tiin.SiO 2 is a basic glass building material which, when modified with other ingredients, enables the above-mentioned bioactive and dissolution properties. The silicon content of the glass can be varied from 35 to 60% by weight.

Na20 Lisäämällä natriumia voidaan lasin sulamislämpö- tilaa laskea niin, että lasi-keraamiseoksen poltto : on mahdollinen alle 680°C lämpötilassa. Natrium lisää myös lasin liukoisuutta ja sen bioak-25 tiivisuutta. Lasin natriumpitoisuutta voidaan vaihdella 0-35 painoprosenttiin.Na 2 O By adding sodium, the melting temperature of the glass can be lowered so that the firing of the glass-ceramic mixture is possible at a temperature below 680 ° C. Sodium also increases the solubility of glass and its bioactivity. The sodium content of the glass can be varied from 0 to 35% by weight.

CaO vaikuttaa myös lasin liukoisuuteen, mutta on : ainoastaan tärkeä bioaktiivisuden lisääjänä. CaO- pitoisuutta voidaan vaihdella 0-40 painoprosent-30 tiin.CaO also affects the solubility of glass, but is: only important as an enhancer of bioactivity. The CaO content can be varied from 0 to 40% by weight.

P205 on myös olennainen ainesosa bioaktiivisuuden kannalta. Kuten natriumin ja kalsiumin myös fosforin voi jättää yksistään lasista poirs, mutta 91712 6 niiden lisäämisellä aikaansaadaan lasin maksimaalinen bioaktiivisuus.P205 is also an essential ingredient for bioactivity. Like sodium and calcium, phosphorus can be left alone in glass poirs, but 91712 6 their addition achieves maximum bioactivity in glass.

B203 Olennainen ainesosa lasi-keraamiseoksen polton kannalta. Kahden prosentin lisäys on riittävä 5 materiaalin lopullisen tiiviyden saamiseksi yli 95%. Ilman booria komposiittiin voidaan sisällyttää vain n. 10% Ca,P-keraamipartikkeleita ilman, että tiiviys putoaa alle 95%.B203 Essential component for the firing of glass-ceramic alloys. An addition of 2% is sufficient to obtain a final tightness of the material of more than 95%. Without boron, only about 10% Ca, P-ceramic particles can be incorporated into the composite without the density dropping below 95%.

Al203 Vaikuttaa lasin poltto-ominaisuuksiin myönteisesti 10 ja liukoisuuteen rajoittavasti. Toisaalta yli 1.5% pitoisuus tuhoaa lasin bioaktiiviset ominaisuudet. Siksi lasin alumiinipitoisuus on pidettävä alle puolentoista painoprosentin.Al203 Has a positive effect on the combustion properties of glass 10 and limits its solubility. On the other hand, a concentration of more than 1.5% destroys the bioactive properties of glass. Therefore, the aluminum content of the glass must be kept below one and a half percent by weight.

Kuvion 1 sovellutusesimerkissä on viitenumerolla 11 merkit-15 ty lasifaasin sulatusvaihe, jonka kesto on kolme tuntia 1300 °C lämpötilassa. Puhtaina lähtöaineina käytetään esim. Si02, CaC03, Na2C03, CaHP04»2H20, BH303 ja Al203. Sula lasi jäähdytetään vaiheessa 12 esim. deionisoituun veteen, jonka jälkeen seuraa lasimurskan huuhtelu 100% etanolilla vai-20 heessa 13 ja jauhatus vaiheessa 14. Syntyneen bioaktiivisen lasijauheen 15 partikkelien koko on edullisimmin pienempi kuin 10 μιη.In the application example of Fig. 1, the glass phase melting step denoted by reference numeral 11 has a duration of three hours at 1300 ° C. SiO2, CaCO3, Na2CO3, CaHPO4 »2H2O, BH3O3 and Al2O3 are used as pure starting materials. The molten glass is cooled in step 12 to e.g. deionized water, followed by rinsing the cullet with 100% ethanol in step 13 and grinding in step 14. The particle size of the resulting bioactive glass powder 15 is most preferably less than 10 μιη.

• >•>

Kuvion 2 sovellutusesimerkissä on esitetty lohkokaavio kalsiumfosfaattikeraamifaasin valmistuksesta. Ca,P-keraa-25 mifaasi (20) on esimerkiksi hydroksyyliapatiittiaThe application example of Figure 2 shows a block diagram of the preparation of the calcium phosphate ceramic phase. The Ca, P-cera-25 miphase (20) is, for example, hydroxylapatite

Ca10(PO4)6(OH)2, fluorapatiittia, oxyapatiittia, rhenaniittia CaNaP04, trikalsiumfosfaattia Ca3P04, tetrakalsiumfosfaattia ·. tai muuta samaan ryhmään kuuluvaa keräämiä. Viitenumerolla 20 on merkitty komposiitin keraamifaasin raaka-aineiden 30 sekoitus. Esimerkiksi rhenaniitin koostumuksessa ovat välttämättömiä seuraavat aineosat:Ca10 (PO4) 6 (OH) 2, fluorapatite, oxyapatite, rhenanite CaNaPO4, tricalcium phosphate Ca3PO4, tetracalcium phosphate. or other collections belonging to the same group. Reference numeral 20 denotes a mixture of raw materials 30 for the ceramic phase of the composite. For example, the following ingredients are essential in the composition of rhenanite:

Puhtaista CaHP04 ja Na2C03 jauheista sekoitetaan oikeissa moolisuhteissa kaavan tl 91712 7 2CaHP04 + Na2C03 — > 2 CaNaP04 + C02 + H20 mukaisesti .Pure CaHPO 4 and Na 2 CO 3 powders are mixed in the correct molar ratios according to the formula tl 91712 7 2CaHPO 4 + Na 2 CO 3 -> 2 CaNaPO 4 + CO 2 + H 2 O.

Sen jälkeen seuraa keraamifaasin valmistusprosessissa ensimmäinen puristusvaihe 21, jossa sekoitetut jauheet 5 puristetaan 100 MPa paineessa uniaksiaalisesti. Ensimmäisessä polttovaiheessa 22 puristettu materiaali poltetaan 1100 °C:ssa normaalissa ilmanpaineessa kolme tuntia. Ensimmäisessä hiontavaiheessa 23 poltettu materiaali hiotaan pinnasta ja ensimmäisessä murskausvaiheessa 24 materiaali 10 murskataan niin, että partikkelien raekoko on pienempi kuin 45 μπι.This is followed by a first pressing step 21 in the ceramic phase manufacturing process, in which the mixed powders 5 are pressed uniaxially at a pressure of 100 MPa. In the first firing step 22, the compressed material is fired at 1100 ° C under normal atmospheric pressure for three hours. In the first grinding step 23, the burned material is ground from the surface, and in the first crushing step 24, the material 10 is crushed so that the particle size of the particles is less than 45 μπι.

Tämän jälkeen seuraa toinen puristusvaihe 21 ja vastaavasti sitä seuraavat toinen polttovaihe 22, hiontavaihe 23 ja murskausvaihe 24. Sama toistetaan vielä uudelleen kolmannen 15 kerran, mutta nyt kolmas polttovaihe 22 tapahtuu 1300 °C lämpötilassa 16 tunnin ajan. Sitä seuraavat hiontavaihe 23 ja murskausvaihe 24 ovat samanlaiset kuin edellä. Lopuksi keraamimateriaali jauhetaan jauhatusvaiheessa 25 Ca,P-keraamijauheeksi 26, jonka partikkelikoko on pienempi kuin 20 10 μπι. Olennaista keraamin valmistukselle on se, että keraami on poltettu tiiviiksi ja murskattu.This is followed by a second pressing step 21 followed by a second firing step 22, a grinding step 23 and a crushing step 24. The same is repeated a third time 15 times, but now the third firing step 22 takes place at 1300 ° C for 16 hours. The subsequent grinding step 23 and crushing step 24 are similar to the above. Finally, in the grinding step 25, the ceramic material is ground to a Ca, P-ceramic powder 26 with a particle size of less than 20 10 μπι. Essential to the manufacture of ceramics is that the ceramic is fired tightly and crushed.

• • l k.• • l k.

Kuviossa 3 on esitetty lohkokaaviona sovellutusesimerkki komposiitin valmistusprosessista. Esitetyssä esimerkissä lasi- ja keraamijauheet sekoitetaan sekoitusvaiheessa 30 25 siten, että bioaktiivista lasijauhetta 15 otetaan 7 pairfo-osaa ja Ca,P-keraamijauhetta 26 otetaan 3 paino-osaa.Figure 3 is a block diagram of an application example of a composite manufacturing process. In the example shown, the glass and ceramic powders are mixed in a mixing step 30 25 so that 7 pairs of bioactive glass powder 15 and 3 parts by weight of Ca, P-ceramic powder 26 are taken.

V Sekoitetut jauheet puristetaan puristusvaiheessa 31 uniak siaalisesti 100 MPa paineessa ilman sidonta- tai muita lisäaineita. -Puristetut pillerit poltetaan polttovaiheessa 30 32 ilmassa 600-650°C lämpötilassa 60 minuutin ajan. Synty neen materiaalin annetaan hitaasti jäähtyä uunissa huone-lämpötilaan jäähdytysvaiheessa 33. Lopputuotteena saadaan lasi-kalsiumfosfaattikeraamikomposiitti 34.V In the compression step 31, the mixed powders are compressed uniaxially at a pressure of 100 MPa without binders or other additives. -The compressed pills are fired in combustion step 30 32 in air at 600-650 ° C for 60 minutes. The resulting material is allowed to slowly cool in an oven to room temperature in the cooling step 33. The final product is a glass-calcium phosphate ceramic composite 34.

91712 891712 8

Kuva 4 esittää poikkileikkauksena esimerkkiä materiaalista, joka on tehty edellä mainitulla menetelmällä. Materiaalin tiiviys on 96%. Röntgendiffraktio ja pyyhkäisyelektroni-mikroskooppianalyysit osoittivat, ettei reaktioita lasifaa-5 sin (40) ja kalsiumfosfaattikeraamipartikkelin (41) välillä ole merkittävästi tapahtunut.Figure 4 shows in cross-section an example of a material made by the above-mentioned method. The density of the material is 96%. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyzes showed no significant reactions between the glass phase (40) and the calcium phosphate ceramic particle (41).

· • i.· • i.

» < I;»<I;

Claims (5)

1. Komposit (34) bestäende av bioaktivt glas (15) och kalciumfosfatkeram (26), vilken är avsedd att användas till exempel för medicinska ändamäl, i vilken kompositens (34) utgängsämnen, det bioaktiva glaset (15) och kalciumfosfat- 5 keramet (26), bildar en tät komposit utan att utgängsämnes-fasema (15, 26) likväl väsentligt reagerar med varandra, och i kompositens bioaktiva glasmatris finns kalciumfosfat-kerampartiklar kännetecknad därav, att kompositens (34) glasfas (10) best&r av följande beständsde-10 lar, vilkas mängder i viktprocent har angivits i samband med ämnena inom parentes: Si02 (35-60 vikt-%) -Na20 (15-35 vikt-%) -CaO (0-40 vikt-%) -P20s (0-15 vikt-%) -B203 (2-5 vikt-%) -Al203 (0-1.5 vikt-%) 15 och att kompositens (34) kalciumfosfatkeram (26) har förtä-tats genom bränning och finfördelats innan den blandats med det bioaktiva glaset (15).A composite (34) consisting of bioactive glass (15) and calcium phosphate ceramic (26), which is intended for use, for example, for medical purposes, in which the starting materials of the composite (34), the bioactive glass (15) and the calcium phosphate ceramic ( 26), form a dense composite without the starting phases (15, 26) reacting substantially with each other, and in the bioactive glass matrix of the composite, calcium phosphate ceramic particles are characterized in that the glass phase (10) of the composite (34) is composed of the following constituents. , whose amounts in weight percentages have been stated in connection with the substances in brackets: SiO 2 (35-60 wt%) -Na 2 O (15-35 wt%) -CaO (0-40 wt%) -P 2 Os (0-15 and that the calcium phosphate ceramic (26) of the composite (34) has been densified by firing and comminuted prior to mixing with the bioactive glass (wt%) -B2 O3 (2-5 wt%) (15). 2. Komposit enligt patentkravet 1 kännetecknad därav, att kompositens (34) Ca,P-keramfas (20) är hydroxyl- 20 apatit Ca10(POA)6(OH)2, fluorapatit, oxiapatit, rhenanit CaNaPO*, trikalciumfosfat Ca3P04, tetrakalciumfosfat eller nägot annat keram som hör till samma grupp.Composite according to claim 1, characterized in that the Ca, β-ceramic phase (20) of the composite (34) is hydroxyl apatite Ca10 (POA) 6 (OH) 2, fluorapatite, oxyapatite, rhenanite CaNaPO *, tricalcium phosphate Ca3 PO4, tetracalcate or tetracalcate something else ceramic that belongs to the same group. 3. Förfarande för framställning av en komposit (34) enligt patentkraven 1 eller 2 kännetecknat därav, att 25 kompositen (34) framställs av sinä utgängsämnen, det bioaktiva glaset (15) och kalciumfosfatkeramet (26) sälunda, att . en tät komposit bildas genom bränning vid en temperatur under 680°C utan att utgängsämnesfaserna (15, 26) väsentligt reagerar med varandra. 30A process for making a composite (34) according to claims 1 or 2, characterized in that the composite (34) is made of its starting materials, the bioactive glass (15) and the calcium phosphate ceramic (26), in particular. a dense composite is formed by firing at a temperature below 680 ° C without the starting phases (15, 26) substantially reacting with each other. 30 4. Förfarande för framställning av en komposit enligt patentkravet 3 kännetecknat därav, att bioaktivt, ytreaktivt Si02 (35-60 vikt-%) -Na20 91712 (15-35 vikt-%) -CaO (0-40 vikt-%) -P2O5 (0-15 vikt-%) -B203 (2-5 vikt-%) -AI2O3 (0-1.5 vikt-%) glaspulver (15) och Ca,P-kerampulver (26) omblandas, pressas och bränns vid en temperatur under 680°C vid vilket tryck som heist utan att 5 utgängsämnesf asema väsentligt reagerar med varandra.Process for the preparation of a composite according to claim 3, characterized in that bioactive, surface-reactive SiO 2 (35-60 wt%) -Na20 91712 (15-35 wt%) -CaO (0-40 wt%) -P2O5 (0-15% by weight) -B2 O3 (2-5% by weight) -Al2O3 (0-1.5% by weight) glass powder (15) and Ca, P ceramic powder (26) are mixed, pressed and burned at a temperature below 680 ° C at any pressure, without the starting substances reacting substantially with each other. 5. Implantat, som utgörs av en komposit (34) bestäende av bioaktivat glas och kalciumfosfatkeram, samt eventuellt ett substrat kännetecknat därav, att kompositen (34) är en komposit enligt patentkravet 1 och att implanta-10 tet - framställts i granulform, eller - utgörs av ett med kompositen (34) ytbelagt metall-, polymer- eller keramsubstrat, eller - bestär av en i partikel- eller pulverform befintlig 15 blandning, som utgörs av kompositen (34) och ett annat material säsom keram, metall eller polymer, eller - är fullständigt löslig. « » · « fImplant consisting of a composite (34) consisting of bioactive glass and calcium phosphate ceramics, and optionally a substrate characterized in that the composite (34) is a composite according to claim 1 and that the implant - is manufactured in granular form, or - is a metal, polymer or ceramic substrate coated with the composite (34), or - consists of a particle or powder form mixture which is the composite (34) and another material such as ceramic, metal or polymer, or - is completely soluble. «» · «F
FI913420A 1991-07-16 1991-07-16 Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation FI91712C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI913420A FI91712C (en) 1991-07-16 1991-07-16 Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI913420 1991-07-16
FI913420A FI91712C (en) 1991-07-16 1991-07-16 Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI913420A0 FI913420A0 (en) 1991-07-16
FI913420A FI913420A (en) 1993-01-17
FI91712B FI91712B (en) 1994-04-29
FI91712C true FI91712C (en) 1995-06-26

Family

ID=8532897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI913420A FI91712C (en) 1991-07-16 1991-07-16 Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation

Country Status (1)

Country Link
FI (1) FI91712C (en)

Also Published As

Publication number Publication date
FI91712B (en) 1994-04-29
FI913420A (en) 1993-01-17
FI913420A0 (en) 1991-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2695623B1 (en) Bioactive glass compositions, their applications and respective preparation methods
US4376168A (en) Phosphate of calcium ceramics
US7214635B2 (en) CaO-MgO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate glass using same
US5232878A (en) Process for producing inorganic biomaterial
US4871384A (en) Process for surface modification of inorganic biomaterial
CA1332495C (en) In situ calcium phosphate minerals -- method and composition
US20090208428A1 (en) Bioactive Glass
JPS60166247A (en) Phosphate glass ceramic material
Vogel et al. Development, structure, properties and application of glass-ceramics for medicine
FI91712C (en) Bioactive glass composite and calcium phosphate ceramic and its method of preparation
Itatani et al. Effect of metal-oxide addition on the sintering of β-calcium orthophosphate
EP0577342A1 (en) Sintered hydroxyapatite compositions and method for the preparation thereof
US4943541A (en) Glass ceramics
RU2395303C1 (en) Method for making biodegradable ceramic composite of double potassium calcium phosphate
EP3156082B1 (en) Production of monticellite (camgsio4) based bioactive ceramics from boron waste
Gross et al. Calcium phosphate bioceramics research in Latvia
EP1189851B1 (en) Sintered hydroxyapatite compositions and method for the preparation thereof
WO1988001256A1 (en) Glass ceramics composition
KR20090077650A (en) Bio-active glass composition and method for manufacturing a crystallized glass using the bio-active glass composition
JPH0622574B2 (en) Inorganic biomaterial and method for producing the same
Kumta Ceramic biomaterials
JPH0191865A (en) Inorganic biomaterial and its manufacture
Ferreira et al. Alkali-free bioactive glass composition, US Patent 9,238,044
JPH05161707A (en) In vivo implant material
JPS6044268B2 (en) High strength calcium phosphate sintered body

Legal Events

Date Code Title Description
BB Publication of examined application
MM Patent lapsed