LV14592B - Calcium phosphate bone cement and method for its preparation - Google Patents

Calcium phosphate bone cement and method for its preparation Download PDF

Info

Publication number
LV14592B
LV14592B LVP-12-81A LV120081A LV14592B LV 14592 B LV14592 B LV 14592B LV 120081 A LV120081 A LV 120081A LV 14592 B LV14592 B LV 14592B
Authority
LV
Latvia
Prior art keywords
bone cement
cement
liquid phase
solid phase
phase
Prior art date
Application number
LVP-12-81A
Other languages
Latvian (lv)
Other versions
LV14592A (en
Inventor
Zilgma Irbe
Līga BĒRZIŅA-CIMDIŅA
Jānis LOČS
Dagnija LOČA
Original Assignee
Rīgas Tehniskā Universitāte
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 Rīgas Tehniskā Universitāte filed Critical Rīgas Tehniskā Universitāte
Priority to LVP-12-81A priority Critical patent/LV14592B/en
Publication of LV14592A publication Critical patent/LV14592A/en
Publication of LV14592B publication Critical patent/LV14592B/en

Links

Abstract

Proposed calcium phosphate bone cement and method for its preparation contributes to the field of medicine and can be used for surgical reconstruction of bone defects.Composition of calcium phosphate bone cement paste consists of a solid and a liquid phase. The solid phase consists of synthesized alpha-tricalcium phosphate (alpha-TCP) and beta-TCP, while the liquid phase consists of aqueous solutions of sodium or potassium dihydrogen phosphates. Molar ratio of calcium (Ca) and phosphorus (P) remains constant in solid phase, while the concentration of sodium (Na+) and potassium (K+) ions are changing in liquid phase.

Description

Izgudrojuma aprakstsDescription of the Invention

Piedāvātais izgudrojums attiecas uz medicīnas nozari un izmantojams kaulu bojājumu rekonstruktīvajā ķirurģijā slodzi nenesošās vietās, kā pamatnes kaulaudu inženierijā vai zāļu ievadīšanas sistēmu izveidei.The present invention relates to the medical field and is useful in the reconstruction of bone damage in non-load-bearing areas, such as bone tissue engineering or drug delivery systems.

Jaunākajos publiski pieejamajos literatūras avotos [1-4] dots kalcija fosfātu (CaP) cementu un to kompozītmateriālu vispārīgs apskats, raksturota šo materiālu daudzveidība, to īpašības un pielietojums biomedicīnas nozarē. Iegūtā informācija apliecina, ka pēdējos 20 gados izvērsti aktīvi un daudzpusīgi pētījumi par CaP kaulu cementu jaunu sastāvu izstrādi un tehnoloģiju pilnveidošanu ar mērķi uzlabot šo materiālu kvalitāti un paplašināt to pielietojamību, nodrošinot to biosaderību un bioaktiviāti, spēju biorezorbēties, spēju tikt aizstātiem ar kaulaudiem, ar ķirurģijas prasībām atbilstošu cementa plastiskās masas kohēziju un piemērotu cietēšanas laiku [3].Recent literature [1-4] provides a general overview of calcium phosphate (CaP) cements and their composite materials, describes their diversity, their properties and their applications in the biomedical field. The information obtained confirms that over the last 20 years there has been active and versatile research into the development of new formulations of CaP bone cement and the development of technologies aimed at improving the quality and applicability of these materials, ensuring their biocompatibility and bioactivity, bioresorbability, bone substitute, surgical requirements for the cementitious mass of cement and suitable curing time [3].

Ir zināmi kalcija fosfātu (CaP) cementi, kuru pagatavošanai kā cietā fāze izmantoti kalciju saturoši sāļi, tajā skaitā kalcija fosfāti, bet kā šķidrā fāze - fosfātu sāļu vai organisku skābju ūdens šķīdumi [5]. Norādīts, ka cietajā fāzē kalcija (Ca) un fosfora (P) attiecība mainās no 1,3:1 līdz 1,8:1.Calcium phosphate (CaP) cements are known to be prepared from calcium-containing salts, including calcium phosphates, as solid phase but aqueous solutions of phosphate salts or organic acids as the liquid phase [5]. In the solid phase, the ratio of calcium (Ca) to phosphorus (P) has been reported to vary from 1.3: 1 to 1.8: 1.

Kā šo materiālu trūkums jāatzīmē tas, ka norādītais Ca:P attiecības plašais diapazons var ietvert praktiski visus CaP, kas dažādi ietekmē cementa plastiskās masas cietēšanas procesa gala produktus un to īpašības. Atkarībā no šķidrās fāzes ķīmiskā sastāva cementa plastiskās masas cietēšanas laiks mainās no 2,5 līdz 14 minūtēm. Kā šo cementu trūkums atzīmējas tas, ka tie raksturojas ar relatīvi zemu izturību uz spiedi - 10,7 ± 0,8 - 6,6 ± 0,7 mPa pēc cietēšanas laika 2 - 4 h.A disadvantage of these materials is that the wide range of Ca: P ratios given can include virtually all CaPs that have various effects on the end products of the cementitious curing process and their properties. Depending on the chemical composition of the liquid phase, the curing time of the cement mass varies from 2.5 to 14 minutes. The disadvantage of these cements is that they are characterized by relatively low compressive strength - 10.7 ± 0.8 - 6.6 ± 0.7 mPa after curing time of 2 - 4 h.

Zināms arī ASV patents, ar kuru patentēta kompozīcija cieto audu aizvietošanai (kaulaudu defektu aizpildīšanai) [6], Kā cietā fāze kompozītmateriāla pagatavošanai izmantoti kalcija fosfāti (CaP) ar mainīgu sastāvu Can+2(PO4)2On.i, kur n= 1,9 - 4,9. Kā šķidrā fāze cementa plastiskās masas pagatavošanai pielietoti dažādu organisko skābju (satur TCA ciklus) vai polimēru un organisko skābju (citron-, vīn-, ābolskābe u.c.) ūdens šķīdumi (25 - 60 masasAlso known is a US patent patenting a composition for replacing hard tissue (filling defects in bone tissue) [6]. Calcium phosphates (CaP) of variable composition Ca n + 2 (PO4) 2 O n .i, where n is used as a solid phase composite material. = 1.9 - 4.9. Aqueous solutions of various organic acids (containing TCA cycles) or polymers and organic acids (citric, tartaric, malic, etc.) (25-60% by weight)

%). Cementa plastiskās masas sacietēšanas laiks atkarīgs no cietās un šķidrās fāzes attiecības cementa masā C/Š = 1-2,2 g/lg un no šķidrās fāzes pH, kas mainās no 6,92 - 7,10. Kā šī materiāla trūkums atzīmējams relatīvi īsais sacietēšanas laiks (no 1-7 min), kā arī, ievadot cementa plastiskās masas sastāvā organisko skābju šķīdumus vai to polimērus, cietēšanas procesā pirms pilnīgas skābes neitralizācijas, to sadalīšanās produkti var izraisīt iekaisumu dzīvajos audos. Bez tam, atkarībā no cietās fāzes izejvielu (CaCO3 un γ - Ca2P2C>7) molārās attiecības (4,8) cementa cietās fāzes Can+2(PO4)2On.i sintēzes temperatūra ir relatīvi augsta 1650°C.%). The curing time of the plastic mass depends on the ratio of solid to liquid phase in the cement mass C / H = 1-2.2 g / lg and the pH of the liquid phase, which varies from 6.92 to 7.10. The disadvantage of this material is the relatively short cure time (1-7 min) and, when the organic acid solutions or their polymers are added to the plastic mass of the cement, their decomposition products can cause inflammation in living tissues before complete acid neutralization. In addition, depending on the molar ratio (4.8) of the solid phase raw materials (CaCO 3 and γ - Ca 2 P 2 C> 7), the cement solid phase Can + 2 (PO 4) 2 O n .i synthesis temperature is relatively high at 1650 ° C. .

Aktuāli izvērsti pētījumi par kaulu cementu ieguvi uz a-trikalcija (α-TCP) bāzes. Tā kā α-TCP ir termodinamiski nestabilāks kā /?-TCP, tad α-TCP raksturojas ar ķīmiski augstu reaģētspēju un cementa pastas cietēšanas reakciju rezultātā pārkristalizējas par nestehiometrisku hidroksilapatītu (HAp) pie Ca/P attiecības cietajā fāzē 1,5 - 1,67 [1,2], Nestehiometriskais HAp ir bioloģiski aktīvs un ar atbilstošu biorezorbciju, dabīgie kaulaudi pilnībā aizstāj implantmateriālu.Topical research on bone cements based on α-tricalcium (α-TCP). Since α-TCP is thermodynamically less stable than β-TCP, α-TCP is chemically highly reactive and recrystallizes from non-stoichiometric hydroxylapatite (HAp) at a solid phase Ca / P ratio of 1.5-1.67 as a result of the cement paste hardening reaction. [1,2], Non-stoichiometric HAp is biologically active and, with appropriate bioresorption, natural bone tissue completely replaces the implant material.

Zināmi ātri cietējošu kalcija fosfātu cementu kompozītmateriāli, kuros kā cietā fāze izmantoti dažādi kalcija fosfāti, tajā skaitā α-TCP, bet kā šķidrā fāze - neorganiskas, organiskas skābes vai to sāļu ūdens šķīdumi [7], Šo cementu cietēšanas laiks atkarīgs no cietās fāzes daļiņu lieluma, šķidrās fāzes ķīmiskā sastāva un koncentrācijas un ir intervālā no 2 līdz 90 minūtēm. Cementa cietēšanas procesā atkarībā no iepriekš minētajiem parametriem kā gala produkti kristalizējas dažādas CaP kristāliskās fāzes, kas raksturojas ar atšķirīgām īpašībām un struktūru. Kā patentēto implantmateriālu trūkums atzīmējams tas, ka pielietojot dažādus šķidrās fāzes sastāvus un dažādas CaP cietās Szes, nenorādot cietās un šķidrās fāzes attiecības, nav iespējams prognozēt noteiktu cementa cietēšanas laiku, kas ir svarīgi praktiskajā ķirurģijā.Known composite materials for fast-setting calcium phosphate cements using various calcium phosphates as solid phase, including α-TCP as solid phase and aqueous solutions of inorganic, organic acids or their salts as liquid phase [7] size, liquid phase chemical composition and concentration, and is in the range of 2 to 90 minutes. Depending on the above parameters, different crystalline phases of CaP, characterized by different properties and structure, crystallize in the cement curing process depending on the above mentioned parameters. A disadvantage of the patented implant materials is that with the use of different liquid phase compositions and different CaP solid Szes without specifying solid to liquid phase ratios, it is not possible to predict a certain cement hardening time, which is important in practical surgery.

Izstrādāta arī cementa kompozīcija uz a- un /TTCP bāzes ar Ca/P molāro attiecību 1,4 1,498 [8], Kā šķidrā fāze cementa plastiskās masas sastāvā izmantoti nātrija sāļu (sukcināti, laktāti, acetilāti, hlorīdi u.c.) vai ūdenī šķīstošu polimēru šķīdumi. Cietās un šķidrās fāzes attiecība cementa kompozīcijas sastāvā ir 1,0 - 2,5 . 1,0, bet cietās fāzes sastāvā a-TCP attiecībā pret //-TCP ir 97 - 50 : 3 - 50 (masas %). Cementa plastiskās masas sacietēšanas laiku reglamentē α-TCP iegūšanas paņēmiens (no Ca2P2C>7, CaCO3, H3PO4 augsttemperatūras sintēzē 1200 °C), un /?-TCP daudzums cementa kompozīcijas sastāvā. Šo cementu plastiskās masas cietēšanas laiks mainās plašā intervālā un ir no 9 min līdz pat 80 min.Cement composition based on a- and / TTCP with a Ca / P molar ratio of 1,4 1,498 [8] has also been developed. Solutions of sodium salts (succinates, lactates, acetylates, chlorides, etc.) or water-soluble polymers have been used as liquid phase in cement . The ratio of solid to liquid phase in the cement composition is 1.0 - 2.5. 1.0, but in the solid phase, α-TCP is 97-50: 3-50 (w / w) in relation to // - TCP. The curing time of the plastic mass of the cement is regulated by the method of preparation of α-TCP (from Ca 2 P 2 C> 7, CaCO 3 , H 3 PO 4 in high temperature synthesis 1200 ° C) and the amount of β-TCP in the cement composition. The curing time of the plastic mass of these cements varies over a wide range from 9 min to 80 min.

Kā šīs cementa kompozīcijas trūkums atzīmējams tas, ka a- un /(-TCP iegūšanas procesā izdalās CO2, kas palielina tā emisiju apkārtējā vidē. Tehnoloģiski process ir laikietilpīgs, jo TCP iegūšanas procesā jākontrolē a- un /(-TCP iegūtās masas attiecības. Kā trūkums jāatzīmē arī tas, ka Ca/P attiecība cietajā fāzē ir <1,5 un tas negatīvi ietekmē cementa kompozīcijas kā implantmateriāla biorezorbciju.These cement compositions lack be noted that the a- and / (- TCP extraction process is released CO 2, which increases the loss to the environment. The technological process is time consuming because TCP extraction process control a- and / (- TCP acquired mass ratio. A disadvantage is that the Ca / P ratio in the solid phase is <1.5, which negatively affects the bioresorption of the cementitious composition as an implant material.

Vēl zināms hidraulisks cements uz kalcija fosfātu bāzes, kas lietojams rekonstruktīvajā ķirurģijā [9], Cementu plastiskās masas pagatavošanai kā cietā fāze izmantoti dažādu sastāvu mehāniski aktivizēti (malšana) cietās fāzes kristāliski pulveri (α-TCP, //-TCP, oksiapatīts Caio(P04)60, tetrakalcija fosfāts - Ca4(PO4)2O u.c.) līdz amorfam kalcija fosfātam. Kā šķidrā fāze pielietoti nātrija hidrogēnfosfāta (0,15 mol/1), nātrija hialuronāta šķīdumi, polivinilspirts, kā arī citi organisko vielu šķīdumi. Ca/P molārā attiecība cementa plastiskajā masā mainās no 1,5 līdz 2,0, bet cietās un šķidrās fāzes attiecība C/Š = 1-2,5.1,0 (tilpuma daļas). Cementa plastiskās masas cietēšanas laiks atkarigs no cietās un šķidrās fāzes ķīmiskā sastāva, to savstarpējās attiecības, kā arī no cietās fāzes sagatavošanas procesa (īpatnējā virsma, temperatūra). Cementa plastiskās masas cietēšanas laiks atkarībā no iepriekšminētajiem faktoriem ir no 5,6 min līdz 11,3 min (37 °C temperatūrā).Also known as calcium phosphate-based hydraulic cement for use in reconstructive surgery [9]. Mechanically activated (grinding) solid phase crystalline powders (α-TCP, // - TCP, oxyapatite Caio (P0)) were used as the solid phase 4 ) 60, tetracalcium phosphate - Ca 4 (PO 4 ) 2 O, etc.) to amorphous calcium phosphate. Sodium hydrogen phosphate (0.15 mol / l), sodium hyaluronate solutions, polyvinyl alcohol and other organic solutions were used as liquid phase. The molar ratio Ca / P in the plastic mass of the cement varies from 1.5 to 2.0, while the ratio of solid to liquid phase C / S = 1-2.5.1.0 (volume fraction). The curing time of the plastic mass of cement depends on the chemical composition of the solid and liquid phases, their interrelationship and the solid phase preparation process (specific surface, temperature). Depending on the factors mentioned above, the curing time of the plastic mass of the cement is between 5.6 min and 11.3 min (at 37 ° C).

Kā šī materiāla trūkums atzīmējams tas, ka biorezorbcija nenotiek materiāla tilpumā, bet tikai uz tā virsmas. Lai sekmētu kaulaudu ieaugšanu tilpumā, cementa plastiskajai masai papildus jāpievieno speciāli izgatavotas granulas no CaSO^HbO, kas pēc zināma laika izšķīst, veidojot poras, kas sekmē jaunu kaulaudu ieaugšanu implantmateriālā.The disadvantage of this material is that bioresorption does not occur in the volume of the material, but only on its surface. In order to facilitate the growth of bone tissue in volume, specially made granules of CaSO4HbO must be added to the plastic mass of the cement, which dissolves over time to form pores that facilitate the growth of new bone tissue in the implant material.

Cietās fāzes iegūšanas tehnoloģiskais process ir laika un energoietilpīgs, kā ari tā ekonomiskos rādītājus (pašizmaksu) sadārdzina, izmantojot kā izejvielu, piem., α-TCP, kura lg komerciālā cena ir no 12,35 EUR līdz 48,70 EUR (ražotājs Sigma-Aldrich) [10],The technological process for obtaining a solid phase is time consuming and energy consuming, as well as making its economic parameters (cost price) more expensive when used as a raw material, such as α-TCP, with a commercial price of lg between 12.35 EUR and 48.70 EUR. Aldrich) [10],

Par prototipu izvēlēta jauna kalcija fosfāta cementa kompozīcija un tās sagatavošanas paņēmiens [11]. Izstrādātā kalcija fosfāta cementa kompozīcijas cietā fāze satur 2 ķīmiski sintezētas sastāvdaļas, no kuram viena ir α-TCP (Ca3(PO4)2, 95 masas %) + stehiometrisks hidroksilapatīts — HAp (Caio(P04)e(OH)2 — 5 masas %. Kā otra cietās fāzes komponente izmantots kalcija hidrogēnfosfāta dihidrāts - DCPD (CaHP0.ļ-2H >0) Ca/P molāra attiecība cietajā fāzē ir 1,35-1,40.The new calcium phosphate cement composition and its preparation method have been chosen as the prototype [11]. The solid phase of the developed calcium phosphate cement composition contains 2 chemically synthesized components, one of which is α-TCP (Ca 3 (PO 4 ) 2, 95% by weight) + stoichiometric hydroxylapatite - HAp (Caio (PO 4 ) e (OH) 2 - 5% by weight Calcium hydrogen phosphate dihydrate - DCPD (CaHP0.1-2H> 0) Ca / P molar ratio in the solid phase of 1.35-1.40 is used as the second solid phase component.

Cietās fāzes vienas sastāvdaļas sintēzei izmantotas sekojošas izejvielas: kalcija nitrāta Ca(NO3)2 šķīdums, amonija hidrogēnfosfata (NHAHPCL šķīdums, amonjaka šķīdums NH4OH. Izejvielu maisījumu sintēzes maksimālā temperatūra ir 1200 °C, sintēzes cikla ilgums — 48h. Cietās fāzes otra komponente tiek pagatavota samaisot divu vielu šķīdumus - Na2HPO4 •2H2O un KH2PO4 ar Ca(NO3)2. Reakcijas gala produkts CaHPO4-2H2O ir otra cementa plastiskās masas cietās fāzes komponente. Abas cietās fāzes sastāvdaļas 95% α-TCP un 5% HAp (komponente A) un CaHPO4-2H2O (komponente B) samaisa ar šķidro fāzi - 3%The following raw materials were used for the synthesis of one component of the solid phase: calcium nitrate Ca (NO 3 ) 2 solution, ammonium hydrogen phosphate (NHAHPCL solution, NH 4 OH ammonia solution). The maximum temperature of synthesis of the raw material mixtures is 1200 ° C. prepared by mixing solutions of two compounds - Na2HPO4 • 2H 2 O and KH2PO4 Ca (NO 3) 2. the reaction end product CAHP 4 -2H 2 O is the second plastic cement weight solids component. the two solids component of 95% α-TCP and 5 % HAp (component a) and CaHPO4-2H 2 O (component B) is mixed with the liquid phase - 3%

Na2HPO4-2H2O, attiecībā cietā fāze pret šķidro fāzi C/Š = 2,5-2,22 g/ml. CaP cementa cietās fāzes daļiņu izmērs <40 pm (100% pulvera tilpuma). Cementa pastas cietēšanas laiks 10-12 min, cements implantējams līdz 10 min.Na 2 HPO 4-2H 2 O, solid phase to liquid phase C / H = 2.5-2.22 g / ml. CaP cement solid phase particle size <40 pm (100% by volume of powder). Cement paste hardening time 10-12 min, cement implantable up to 10 min.

Kā prototipa trūkumi atzīmējami:The shortcomings of the prototype are:

- zemā Ca/P molārā attiecība (1,35 - 1,40) cementa plastiskās masas cietajā fāzē rada risku pārāk ātrai implantmateriāla rezorbcijai, kas nenodrošina kaulaudu reģenerāciju, bet var izraisīt mīksto saistaudu ieaugšanu defekta vietā;- the low Ca / P molar ratio (1.35-1.40) in the solid phase of the cement's plastic mass carries the risk of too rapid resorption of the implant material, which does not ensure bone regeneration but may cause soft connective tissue to grow at the site of the defect;

- šķidrās fāzes koncentrācija ierobežo iespēju regulēt šķidrās fāzes pH, tas savukārt nenodrošina iespēju iegūt cementu ar regulējamu cietēšanas laiku;- the concentration of the liquid phase limits the ability to adjust the pH of the liquid phase, which in turn does not allow the cement to be set with a controlled curing time;

cietās un šķidrās fāzes attiecība cementa plastiskās masas sastāvā (C/Š — 2,5 - 2,22 g/ml) samazina poru veidošanos cementa cietēšanas procesā, kas ierobežo tā pielietojamību kā pamatnes kaulaudu inženierijā vai medikamentu ievadīšanas sistēmu izveidei;the ratio of solid to liquid phase in the plastic mass of cement (C / H - 2.5 - 2.22 g / ml) reduces pore formation in the cement hardening process, which limits its applicability as a backbone for bone engineering or drug delivery systems;

cietās fāzes sintēzes un šķidrās fāzes pagatavošanas process ir laika un energoietilpīgs, kā arī tas ir videi nedraudzīgs.the process of solid phase synthesis and liquid phase preparation is time and energy consuming and environmentally unfriendly.

Piedāvātā izgudrojuma mērķis - izstrādāt kalcija fosfātu (CaP) kaula cementa sastāvu un tā pagatavošanas ekonomisku tehnoloģisko paņēmienu, kas nodrošina šo cementu lietošanu kaulaudu reģenerācijai slodzi nenesošās vietās ar prognozējamu un regulējamu sacietēšanas laiku, kā ari, lai pēc tā iepildīšanas kaula defekta vietā cietēšanas procesā tas būtu līdzvērtīgs dabiskajam kaulam ar labu biosaderību un piemērotu biorezorbciju, kas ietekmē dabiskā kaulauda šūnu ieaugšanu implantmateriālā, kā arī lai tas būtu izmantojams kā pamatnes kaulaudu inženierijā vai medikamentu ievadīšanas sistēmu izveidei.The object of the present invention is to provide a composition of calcium phosphate (CaP) bone cement and an economical technological method for its preparation, which provides the use of these cements for regeneration of bone tissue in non-load bearing areas with predictable and adjustable curing time. would be equivalent to natural bone with good biocompatibility and suitable bioresorption that affects the growth of natural bone cell cells in the implant material, as well as being used as a backbone for bone tissue engineering or drug delivery systems.

Izgudrojuma mērķis tiek sasniegts, izstrādājot cementa plastiskās masas sastāvu ar konstantu cietās (C) un šķidrās (S) fāzes attiecību C/Š= l,75g/ml, nemainīgu kalcija (Ca) un fosfora (P) molāro attiecību cietajā fāzē Ca/P= 1,5, bet maināmu nātrija (Na+) vai kālija (K+) jonu koncentrāciju šķidrajā fāzē.The object of the invention is achieved by developing a composition of cement mass of cement with a constant solid (C) and liquid (S) phase ratio C / S = 1.75 g / ml, constant calcium (Ca) and phosphorus (P) molar ratio in solid phase Ca / P = 1.5 but with variable concentration of sodium (Na + ) or potassium (K + ) ions in the liquid phase.

Izstrādāto CaP cementu plastisko masu sastāvi uzrādīti 1. tabulā.The plastic mass compositions of the developed CaP cements are shown in Table 1.

1. tabulaTable 1

CaP cementu plastisko masu sastaviPlastic mass composition of CaP cement

Šķidras fāzes sastavs Composition of the liquid phase Sastāva apzī- mējums Composition conscious jam Cietas (C) un šķidrās (Š) fāzes attiecība, C/Š = 1,75 g/ml Solid (C) to liquid (N) phase ratio, C / N = 1.75 g / ml Na2HPO4 2H2O vai K2HPO4 2H2O, g/1Na 2 HPO 4 2H 2 O or K 2 HPO 4 2H 2 O, g / l NaH2PO4 2H2O vai KH2PO4 2H2O, g/1NaH 2 PO 4 2H 2 O or KH 2 PO 4 2H 2 O, g / l Fosfāta jonu koncentrācija, mol/1 Phosphate ion concentration, mol / l Nātrija vai kālija jonu koncentrācija, mol/1 Concentration of sodium or potassium ions, mol / l Šķidras fāzes pH Liquids phases pH 1 1 1 g a-TCP uz 0,57 ml 1 g of α-TCP per 0.57 ml 24,1 24.1 56,9 56.9 0,5 0.5 0,64 0.64 6,0 6.0 2 2 1 g a-TCP uz 0,57 ml 1 g of α-TCP per 0.57 ml 41,8 41.8 41,4 41.4 0,5 0.5 0,73 0.73 6,5 6.5 3 3 1 g a-TCP uz 0,57 ml 1 g of α-TCP per 0.57 ml 65,3 65.3 20,8 20.8 0,5 0.5 0,87 0.87 7,0 7.0 4 4 1 g a-TCP uz 0,57 ml 1 g of α-TCP per 0.57 ml 79,6 79.6 8,2 8.2 0,5 0.5 0,95 0.95 7,5 7.5 5 5 1 g a-TCP uz 0,57 ml 1 g of α-TCP per 0.57 ml 85,5 85.5 3,0 3.0 0,5 0.5 0,98 0.98 8,0 8.0

Pie šādiem tehnoloģiskajiem parametriem cementa cietēšanas laiku iespējams prognozēt un regulēt atkarībā no cementa praktiskās pielietojamības specifikas (kaula patoloģija, traumas u.c. kaulaudu bojājumi). Eksperimentāli konstatēts, ka palielinot Na+ (vai K+) jonu koncentrāciju šķidrajā fāzē no 0,64 mol/1 līdz 0,98 mol/1 izmainās cementa plastiskās masas cietēšanas procesa vides pH no 6,0 līdz 8,0, kas savukārt ietekmē cementa cietēšanas laiku. Ja vides sākotnējais pH ir skābs, t.i., pH < 7,0 kā cementa cietēšanas gala produkts nenogulsnējas hidroksilapatīts (HAp) ar Ca deficītu, bet gan oktakalcija fosfāts (Cag(HPO4)2(PO4)4-5H2O), kas varētu aizkavēt apatīta kristālu nukleāciju ar sekojošu nestehiometriska HAp kristalizāciju. Līdz ar to paildzinās cementa plastiskās masas sacietēšanas laiks.At such technological parameters, the curing time of the cement can be predicted and regulated depending on the specifics of the practical application of the cement (bone pathology, injuries, etc. bone damage). Experimentally it was found that increasing the concentration of Na + (or K + ) ions in the liquid phase from 0.64 mol / l to 0.98 mol / l changes the pH of the cementitious plastic curing process from 6.0 to 8.0, which in turn influences cement curing time. If the initial pH of the medium is acidic, ie pH <7.0, the final product of the cement hardening is not precipitated by hydroxylapatite (HAp) with Ca deficiency, but by octa-calcium phosphate (Cag (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4 -5H 2 O), which could delay nucleation of apatite crystals with subsequent non-stoichiometric HAp crystallization. Consequently, the curing time of the plastic mass of the cement is prolonged.

Ja vides pH ir bāzisks (pH>7,0), cietās fāzes «-TCP šķīdība samazinās, kas izraisa kalcija un fosfāta jonu daudzuma samazināšanos šķīdumā un pārkristalizācijas palēnināšanos, kas savukārt pagarina cementa plastiskās masas cietēšanas laiku.If the pH of the medium is basic (pH> 7.0), the solubility of the solid phase «-TCP decreases, which causes a decrease in the calcium and phosphate ions in the solution and a slower recrystallization, which in turn prolongs the curing time of the plastic mass.

CaP kaulu cementa plastiskās masas pagatavošanas tehnoloģiskais process sastāv no sekojošām stadijām:The technological process for the preparation of CaP bone cement plastic mass consists of the following steps:

- cietās fāzes sintēze;- solid phase synthesis;

- cietās fāzes virsmas mehāniska aktivēšana (malšana);- mechanical activation (grinding) of the solid phase surface;

cietās fāzes žāvēšana;solid phase drying;

- šķidrās fāzes pagatavošana;- preparation of the liquid phase;

- cietās un šķidrās fāzes sterilizēšana (atsevišķi);- sterilization of the solid and liquid phases (separately);

- cementa plastiskās masas pagatavošana, samaisot cieto fāzi (C) ar šķidro fāzi (S), pēc nepieciešamības pievienojot medikamentus.- preparing the plastic mass of the cement by mixing the solid phase (C) with the liquid phase (S), adding medication as needed.

Kā pamatizejviela cietās fāzes (C) iegūšanai sintezēts α-TCP (Ca3(PO4)2)- Kā izejvielas cietās fāzes sintēzei izmantots kalcija karbonāts (CaCO3) (Sigma-Aldrich, Cat.Nr. 31208) un kalcija hidrogēnfosfāta dihidrāts (CaHPCL^FLO) (Sigma-Aldrich, CatNr. 307653) molārajās attiecībās 1:2. Sintēzes cikls ilgst 8 h. Sintēzes maksimālā temperatūra - 1400 °C, izturot pie tās 1 h. Maisījumu pēc pulverveida sastāvdaļu apdedzināšanas strauji atdzesē līdz apkārtējās vides temperatūrai, uzberot uz tērauda plāksnes. Sintezētais produkts sastāv no 90% < a-TCP < 99% un /7-TCP <10% (produkta sastāvs aprēķināts izmantojot rentgenstaru difraktometriju ar puskvantitatīvo metodi). Pēc cietās fāzes sintēzes veic pulverveida daļiņu smalcināšanu, maļot 1 h planetārajās bumbu dzirnavās «Pulverisette 5” izopropanola vidē. Eksperimentāli noskaidrotas, ka optimālais cietās fāzes granulometriskais sastāvs, kas sekmē piemērotu un atbilstošu cietēšanas laiku (3-14 min), ir no 10 līdz 3 pm - 50% - 70% no daļiņu tilpuma un daļiņas, kas mazākas par 3 pm - 50% - 30% no daļiņu tilpuma. Ja cietās fāzes pagatavošanai izmanto sintezēto a-, β-TCP pulveri ar daļiņu izmēriem, kas mazākas par 3 pm un to daudzums ir vairāk nekā 50% no masas tilpuma, tad sacietēšanas laiks samazinās zem 3 minūtēm, kas vērtējams kā nepietiekošs, lai cementa plastisko masu varētu kvalitatīvi implantēt. Savukārt, ja šāda izmēru daļiņu (< 3 pm) aizņemtais tilpums cementa plastiskās masas sastāvā ir <30 %, tad sacietēšanas laiks palielinās virs 40 minūtēm pie fosfāta jonu koncentrācijas šķidrajā fāzē 0,4-0,6 mol/1.Α-TCP (Ca3 (PO4) 2) Synthesized as Base Material for Solid Phase (C) Synthesis - Calcium Carbonate (CaCO 3 ) (Sigma-Aldrich, Cat.No. 31208) and Calcium Hydrogen Phosphate Dihydrate (CaHPCL FLO) (Sigma-Aldrich, CatNo. 307653) in a molar ratio of 1: 2. The synthesis cycle lasts 8 h. The maximum synthesis temperature is 1400 ° C for 1 h. After roasting the powdered ingredients, the mixture is cooled rapidly to ambient temperature by pouring on a steel plate. The synthesized product consists of 90% <α-TCP <99% and / 7-TCP <10% (product composition calculated by X-ray diffractometry by semi-quantitative method). After solid phase synthesis, the powder is comminuted by milling for 1 h in a planetary ball mill "Pulverisette 5" in isopropanol medium. Experimentally it has been found that the optimum solid phase granulometric composition, which promotes a suitable and appropriate curing time (3-14 min), is from 10 to 3 pm - 50% - 70% of the particle volume and particles smaller than 3 pm - 50% - 30% by volume of the particles. When synthesized α-, β-TCP powders with a particle size of less than 3 µm and more than 50% by weight are used for the preparation of the solid phase, the curing time is reduced to less than 3 minutes, which is considered insufficient for the mass could be implanted qualitatively. Conversely, if the occupied volume of such size particles (<3 pm) in the plastic mass of cement is <30%, the cure time increases above 40 minutes at the phosphate ion concentration in the liquid phase of 0.4-0.6 mol / l.

Konstatēts arī, ka šāds multimodālu daļiņu sadalījums cementa plastiskās masas cietēšanas procesā nodrošina poru veidošanos cementa tilpumā^ kas sekmē implantmateriāla biorezorbciju un, ja ievadīti cementa plastiskās masas sastāvā medikamenti, tad atvērtā porainība sekmē arī to palēninātu izdalīšanos organismā. Pēc cietās fāzes sasmalcināšanas seko cietās fāzes suspensijas žāvēšana 70 °C temperatūrā. Žāvēšanas ciklu realizē retinājumā un tās ilgst 5 h.It has also been found that such multi-modal particle partitioning in the cementitious plastic mass solidifies pores in the cement volume, which facilitates bioresorption of the implant material and, when medicated in the plastic mass of the cement, open porosity also contributes to their slow release into the body. After solid phase grinding, the solid phase suspension is dried at 70 ° C. The drying cycle is carried out with thinning and lasts for 5 hours.

Šķidrās fāzes pagatavošanai kā izejvielas izmanto nātrija (vai kālija) hidrogēnfosfāta dihidrāta Na2HPO4-2H2O (Enola, Cat.Nr. N-2092) un nātrija (vai kālija) dihidrogēnfosfāta dihidrāta NaH2PO4-2H2O (Enola, Cat.Nr. N-2112) ūdens (dejonizēts, attīrīts ar Crystal E iekārtu, R>0,055) šķīdumus ar mainīgu nātrija jonu (NaĢ vai kālija jonu (K+) koncentrāciju no 0,64 līdz 0,98 mol/1 (1. tabula), bet nemainot fosfāta jonu koncentrāciju šķidrajā fāzē. Na+ vai K+ jonu koncentrācijas maiņa izraisa šķidrās fāzes pH maiņu, palielinoties šo jonu koncentrācijai, cementa pastas šķidrā fāze kļūst bāziskāka un tās pH paaugstinās līdz 8,0.Liquid phase injection as a source of raw material sodium (or potassium) phosphate dihydrate Na2HPO4-2H2O (Enola, Cat.Nr. N-2092) and sodium (or potassium) phosphate monobasic dihydrate NaH 2 PO4-2H 2 O (Enola, Cat.Nr. N -2112) solutions of water (deionised, purified by Crystal E apparatus, R> 0.055) with variable concentrations of sodium ions (NaG or potassium ions (K + ) between 0.64 and 0.98 mol / L (Table 1) but Changing the concentration of Na + or K + ions causes a change in the pH of the liquid phase as the concentration of these ions increases, the liquid phase of the cement paste becomes more basic and its pH rises to 8.0.

Pēc cietās un šķidrās fāzes sagatavošanas realizē to sterilizāciju ar ķirurģijas prasībām atbilstošiem paņēmieniem (paaugstināta temperatūra (~300 °C), jonizējoša radiācija, autoklavēšana u.c.). Cementa plastiskās masas cieto un šķidro fāzi sterilizē atsevišķi. Sterilizācijas procesā jāņem vērā, ka cementa plastiskās masas cietā fāze reaģē ar ūdeni, tāpēc, sterilizējot cieto fāzi, jānodrošina, lai tā nebūtu kontaktā ar mitrumu. Pēc cietās un šķidrās fāzes sterilizācijas pagatavo cementa plastisko masu, samaisot cieto fāzi ar šķidro fāzi attiecībā cietā fāze: šķidrā fāze - C/Š - 1,75 g/ml, kas sekmē porainības veidošanos un piemērotu rezorbcijas ātrumu kaulaudu reģenerācijai. Ja nepieciešams, maisīšanas procesā var pievienot vajadzīgos medikamentus (peptīdi, antibiotikas, morfogēni proteīni u.c ).After preparation of the solid and liquid phases, they are sterilized by surgical techniques (elevated temperature (~ 300 ° C), ionizing radiation, autoclaving, etc.). The solid and liquid phases of the plastic mass of cement are sterilized separately. During the sterilization process it should be taken into account that the solid phase of the cement plastic mass reacts with water, so that during sterilization of the solid phase, it must be ensured that it is not in contact with moisture. After sterilization of the solid and liquid phases, the plastic mass of the cement is prepared by mixing the solid phase with the liquid phase relative to the solid phase: liquid phase - C / H - 1.75 g / ml, which promotes porosity and a suitable rate of bone regeneration. If necessary, the necessary medication (peptides, antibiotics, morphogenetic proteins, etc.) can be added to the mixing process.

Pie kam Ca/P molārā attiecība cementa plastiskajā masāir konstanta - 1,5. Cementa plastiskās masas samaisīšanas laiks 0,5 — 2 min. Tas atkarīgs no pagatavojamās pastas masas daudzuma. Cements veidojas pastas cietās un šķidrās fāzes sacietēšanas procesa fizikāliķīmisko reakciju rezultātā.The molar ratio of Ca / P in the plastic mass of cement is constant - 1.5. Mixing time of cement plastic mass 0.5 - 2 min. It depends on the amount of paste to be prepared. Cement is formed by the physico-chemical reactions of the solid and liquid solidification processes of the paste.

Eksperimentāli pagatavoto CaP kaulu cementu īpašības uzrādītas 2. tabulā.The properties of the experimentally prepared CaP bone cements are shown in Table 2.

2. tabulaTable 2

Izstrādāto CaP kaulu cementu sastāvu īpašībasProperties of developed CaP bone cement compositions

Sastāva apzī- mējums Composition conscious jam Plastiskās masas kohēzijas laiks, min, pie 21 °C Plastic mass cohesive time, min, at 21 ° C Cementa sākotnējais sacietēšanas laiks, min, pie 21 °C Initial setting time of the cement, min, at 21 ° C Cementa beigu sacietēšanas laiks1, min, pie 21 °cCement cure time 1 min, at 21 ° c Spiedes izturība pēc 48 h nobriešanas, MPa Compressive strength after 48 h maturation, MPa Porainība pēc 48 h nobriešanas, % Porosity after 48 h of maturity,% 1 1 7 7th 14 14th 25(7) 25 (7) 8,6 ±1,0 8.6 ± 1.0 54 54 2 2 3 3 5 5 17(7) 17 (7) 9,7 ±1,0 9.7 ± 1.0 54 54 3 3 1 1 3 3 7(7) 7 (7) 9,8 ±1,2 9.8 ± 1.2 55 55 4 4 3 3 6 6th 17(7) 17 (7) 10,3 ±0,9 10.3 ± 0.9 54 54 5 5 7 7th 14 14th 35 (10) 35 (10) 11,2 ±0,9 11.2 ± 0.9 52 52

x- iekavas - maisot pie 21 °C, un pec 2 min sajaukšanas ievietojot 37 °C. x - Brackets - Stirring at 21 ° C and placing at 37 ° C after 2 min of mixing.

No eksperimentāli iegūtajiem rezultātiem secināms, ka, mainot Na+ (vai K+) jonu koncentrāciju šķidrajā fāzē no 0,64 līdz 0,98 mol/1, līdz ar to mainās šķidrās fāzes pH no 6,0 līdz 8,0, un no šiem kritērijiem (parametriem) ir atkarīgs cementa cietēšanas laiks. Cementa sākotnējais sacietēšanas laiks ir 3 min pie pH 7,0. Ja šķidrās fāzes 7,0<pH<7,0 cietēšanas laiks palielinās līdz 14 minūtēm. Cementa cietēšanas laika prognozējamība un regulējamība nodrošina šo cementu praktisko izmantošanu individuālām rekonstruktīvās ķirurģijas vajadzībām un nepieciešamībai atkarībā no kaula defekta rakstura. Konstatēts, ka bioloģiskā organisma (cilvēka) temperatūrā beigu sacietēšanas laiks samazinās, kas vērtējams pozitīvi, jo rada iespēju ātrāk aizvērt brūci. Pēc 48 h nobriešanas izstrādātie CaP kaulu cementi raksturojas ar spiedes izturību no 8,6 ±1,0 līdz 11,2 ± 0,9 MPa. Palielinoties cietēšanas vides bāziskumam, pieaug spiedes izturības rādītāji. Pēc spiedes izturības vērtību rezultātiem izstrādātais CaP kaulu cements izmantojams rekonstrukfivajā ķirurģijā, trabekulārā kaula defektu novēršanai slodzi nenesošās vietās. Atvērtā mikroporainība ir no 52 % līdz 55%. Viszemākā tā ir cementiem, kuriem ir augstāka spiedes izturība. Atvērtā porainība ar savstarpēji savienotām porām sekmē implanta biorezorbciju, kā ari pozitīvi ietekmē lokāli ievadīto medikamentu pakāpenisku izdalīšanos ilgākā laika posmā.From the experimental results it can be concluded that by changing the concentration of Na + (or K + ) ions in the liquid phase from 0.64 to 0.98 mol / l, the pH of the liquid phase changes from 6.0 to 8.0 and these criteria (parameters) depend on the curing time of the cement. The initial setting time of the cement is 3 minutes at pH 7.0. If the curing time of liquid phase 7.0 <pH <7.0 increases to 14 minutes. Predictability and controllability of cement curing time ensures practical use of these cements for individual reconstructive surgery needs and needs, depending on the nature of the bone defect. It has been found that at the temperature of the biological organism (human), the final cure time decreases, which is positive because it allows the wound to be closed faster. CaP bone cements developed after 48 h maturity have a compressive strength of 8.6 ± 1.0 to 11.2 ± 0.9 MPa. As the basicity of the curing medium increases, the compressive strength values increase. Based on the results of compressive strength values, CaP bone cement developed is used in reconstructive surgery to eliminate trabecular bone defects in non-load-bearing areas. Open microporousness is between 52% and 55%. The lowest is for cements with higher compressive strength. Open porosity with interconnected pores contributes to the bioresorption of the implant and positively affects the gradual release of topically applied drugs over time.

Porainība ir atkarīga no cietās un šķidrās fāzes attiecības un cietās fāzes granulometriskā sastāva. Tā kā šie parametri eksperimentālajiem sastāviem ir nemainīgi, tad porainības vērtības atšķirības ir nenozīmīgas.The porosity depends on the ratio of solid to liquid phase and the granulometric composition of the solid phase. As these parameters are constant for experimental compositions, the differences in porosity value are insignificant.

Cementa struktūru pēc izejvielu cietās fāzes izšķīšanas un pārkristalizācijas, ar sekojošu cementa nobriešanu 48 h, veido nestehiometriska hidroksilapatīta (HAp) kristāli plāksnīšu veidā. Eksperimentāli izpētot nestehiometriska HAp struktūras morfoloģiju, konstatēts, ka HAp plāksnītes ir plānākas un ar lielāku virsmas laukumu, ja izmanto skābu šķidro fāzi (pH 6), bet tās kļūst biezākas un mazākas izmēros, ja izmanto bāzisku šķidro fāzi (pH 8). Pie šķidrās fāzes pH=6 plāksnīšu virsmas laukums sasniedz 0,5 pm x 0,5 pm, bet to biezums 0,02 pm. Pie šķidrās fāzes pH=8 plāksnīšu virsmas laukums samazinās līdz 0,1 pm x 0,2 pm, bet biezums palielinās līdz 0,05 pm.The structure of the cement, after dissolution and recrystallization of the solid phase of the raw materials, with subsequent cement maturation for 48 h, is formed by non-stoichiometric hydroxylapatite (HAp) crystals in the form of plates. Experimental investigation of the morphology of the non-stoichiometric structure of HAp has shown that HAp plates are thinner and have a larger surface area when the acidic liquid phase (pH 6) is used, but they become thicker and smaller in size when the basic liquid phase (pH 8) is used. At the liquid phase, the pH = 6 plates have a surface area of 0.5 µm x 0.5 µm and a thickness of 0.02 µm. At the liquid phase pH = 8, the surface area of the plates decreases to 0.1 pm x 0.2 pm but the thickness increases to 0.05 pm.

Cementa struktūras morfoloģijas pētījumi apliecina, ka kristāliskuma pakāpe ir augstāka, ja bāziskāka ir cementa sastāva šķidrā fāze, kā ari to, ka implanta kristāliskās struktūras elementu virsmas laukums ir lielāks un tas paātrina biorezorbciju.Cement structure morphology studies confirm that the degree of crystallinity is higher when the liquid phase of the cement is more basic, and that the surface area of the crystalline structure of the implant is larger and accelerates bioresorption.

Izstrādāto CaP kaulu cementu pārbaudēs in vitro konstatēts, ka dzīvo šūnu (cilvēka osteoblasti) skaits implantmateriālā pēc 72h, salīdzinot ar paraugu kontroles lauciņā, ir sasniedzis 112%. Visefektīvāk šis process konstatēts CaP kaulu cementiem, kuru pagatavošanai šķidrās fāzes pH=7,0, tas ir ar Na+ (vai K+) jonu koncentrāciju 0,87 mol/1. In vitro pētījumi, izmantojot truša modeli ar 4mm kaula defektu, apliecina, ka izstrādāto CaP cementu biorezorbcijas ātrums ir adekvāts kaulaudu reģenerācijas ātrumam.In vitro tests of the developed CaP bone cement showed that the number of live cells (human osteoblasts) in the implant material after 72h compared to the sample in the control plot was 112%. The most effective process was found for CaP bone cements for the preparation of liquid phase pH = 7.0, ie with Na + (or K + ) ion concentration of 0.87 mol / l. In vitro studies using a rabbit model with a 4mm bone defect confirm that the rate of bioresorption of the developed CaP cements is adequate for bone regeneration.

Pētījumi in vivo pierādījuši, ka izstrādātie CaP kaulu cementi uzlabo organisma dzīves kvalitāti pēc relatīvi neilga laika, jo implantmateriāls ir pilnībā rezorbējies pēc 3 mēnešiem un ir identisks dabiskajam kaulam.In vivo studies have shown that the developed CaP bone cements improve the body's quality of life in a relatively short period of time because the implant material is completely absorbed after 3 months and is identical to natural bone.

IZMANTOTĀ LITERATŪRALITERATURE USED

1. T. Kokubo. Bioceramics and their clinical applications. Woodhead Publishing Limited: Cambridge, England, 2008, p 438-463.1. T. Kokubo. Bioceramics and their clinical applications. Woodhead Publishing Limited: Cambridge, England, 2008, pp. 438-463.

2. S. V. Dorozhkin. Calcium orthophosphate cements for biomedical application:// J. Mater. Sci., 43[9], 2008, p 3028-3057.2. S. V. Dorozhkin. Calcium orthophosphate cements for biomedical application: // J. Mater. Sci., 43 [9], 2008, pp. 3028-3057.

3. M. Bohner, U. Gbureck, J. Barralet. Technological issues for the development of more efficient calcium phosphate bone cements:// Biomaterials, 26[33], 2005, p 6423-6429.3. M. Bohner, U. Gbureck, J. Barralet. Technological Issues for the Development of More Efficient Calcium Phosphate Bone Cements: // Biomaterials, 26 [33], 2005, p 6423-6429.

4. C. M. EapHHOB. KepaMHuecKue h κομπο3ηε(ηοηημ6 MaTepaanti Ha ochobc <ļ>oc<ļ)aTOB Kajībima ņjia MeņHn,HHbi:// Ycnexbi χημηη, 79[1 ], 2010, c 15-32.4. C. M. EapHHOB. KepaMHuecKue h κομπο3ηε (ηοηημ6 MaTepaanti Ha ochobc <l> oc <l) aTOB Kajībima ņjia MeņHn, HHbi: // Ycnexbi χημηη, 79 [1], 2010, c 15-32.

5. Patent EP, Ne 0639366Al. Hydroxyapatite cementa as bone or tooth replacement. Int, cl. A61K6/033, A61L27/00, 1995.5. Patent EP, No. 0639366Al. Hydroxyapatite cementa as bone or tooth replacement. Int, cl. A61K6 / 033, A61L27 / 00, 1995.

6. Patent US, Ne 4902649. Hard tissue substitute composition. Int. cl. C04B3 5/00, 1990.6. Patent US, No. 4902649. Hard tissue substitute composition. Int. cl. C04B3 5/00, 1990.

7. Patent EP, Ne 22666634A2. Rapid hardening calcium phosphate cement compositions. Int. cl. A61L27/10, A61L24/02, 2010.7. Patent EP, No. 22666634A2. Rapid hardening calcium phosphate cement compositions. Int. cl. A61L27 / 10, A61L24 / 02, 2010.

8. Patent GB, Ne 2248232A. Cement compositions. Int. cl. C04B12/02, A61K6/06, A61L25/00,1992.8. Patent GB, No. 2248232A. Cement compositions. Int. cl. C04B12 / 02, A61K6 / 06, A61L25 / 00,1992.

9. Patent US, Ne 7670419B2. Hydraulic cement based on calcium phosphate for surgical use. Int. cl. C09K3/00,2010.9. Patent US, No. 7670419B2. Hydraulic cement based on calcium phosphate for surgical use. Int. cl. C09K3 / 00,2010.

10. Sigma-Aldrich Co.: α-tri-CaIcium phosphate /Internets. - http://wwyv.sigmaaldrich.com/catalog/search?interface=All&term =alpha+tncalcium +phosphate&lang=en&region =L V&focus=product&N=0+220003048+219853176+10. Sigma-Aldrich Co .: α-tri-CaClium phosphate / Internets. - http://wwyv.sigmaaldrich.com/catalog/search?interface=All&term = alpha + tncalcium + phosphate & lang = en & region = L V & focus = product & N = 0 + 220003048 + 219853176 +

219853286&mode =match%20partialmax219853286 & mode = match% 20partialmax

11. Patent EP, Ne 1394132A2. A new calcium phosphate cement composition, a method for the preparation thereof. Int cl. C04B12/02, A61L27/12, 2004.11. Patent EP, No. 1394132A2. The new calcium phosphate cement composition is a method for preparing the preparation. Int cl. C04B12 / 02, A61L27 / 12, 2004.

Claims (7)

1. Kalcija fosfātu (CaP) kaulu cements pagatavojams no plastiskās masas, kas sastāv no cietās (C) un šķidrās (S) fāzes, kuru sacietēšanas procesa reakciju gala rezultātā veidojas kaulu cements, un atšķiras ar to, ka cementa plastiskās masas cietā fāze satur sintezētu a-trikalcija fosfātu (α-TCP) arβ-TCP piemaisījumu, bet šķidrā fāze - nātrija vai kālija hidrogēnfosfāta dihidrāta Na2HPO4><2H2O (vai Κ2ΗΡ04χ2Η20) un nātrija vai kālija dihidrogēnfosfāta dihidrāta NaH2PC>4x2H2O (vai KH2PO4X2H2O) ūdens šķīdumus.1. Calcium phosphate (CaP) bone cement is made of a plastic mass consisting of a solid (C) and liquid (S) phase which results in the formation of bone cement as a result of the curing reactions, characterized in that the solid phase of the cement mass synthesized a-tricalcium phosphate (α-TCP) arβ-TCP impurities, and the liquid phase - sodium or potassium hydrogen phosphate dihydrate Na 2 HPO4><2H 2 O (or Κ 2 ΗΡ04 χ 2Η20) and sodium or potassium dihydrogen phosphate dihydrate NaH2PC> 4 x 2H2O (or KH 2 PO 4 X 2H 2 O) aqueous solution. 2. CaP kaulu cements saskaņā ar 1. pretenziju atšķiras ar to, ka kalcija un fosfora molārā attiecība cementa plastiskās masas cietajā fāzē ir 1,5, bet cietās fāzes (C) un šķidrās fāzes (Š) attiecība ir C/Š = 1,75 g/ml.CaP bone cement according to claim 1, characterized in that the molar ratio of calcium to phosphorus in the solid phase of the cement mass is 1.5 and the ratio of solid phase (C) to liquid phase (C) is C / S = 1, 75 g / ml. 3. CaP kaulu cementa plastiskās masas cietās fāzes saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju sintēzes paņēmiens atšķiras arto, ka tās iegūšanai izmanto kalcija karbonāta (CaCO3) un kalcija hidrogēnfosfata dihidrāta (Ca2HPO4x2H2O) maisījumu, to karsējot līdz maksimālai temperatūrai 1400 °C ar cikla ilgumu - ~8h ar sekojošu pulverveida maisījuma strauju atdzesēšanu līdz istabas temperatūrai, malšanu planetārajās bumbu dzirnavās lh izopropanola vidē un iegūtās suspensijas žāvēšanu 70 °C temperatūrā retinājumā 5h.The process for the synthesis of a plastic mass solid phase of CaP bone cement according to claim 1 or 2, characterized in that it is obtained by heating a mixture of calcium carbonate (CaCO 3 ) and calcium hydrogen phosphate dihydrate (Ca 2 HPO 4 x 2 H 2 O). to a maximum temperature of 1400 ° C with a cycle time of ~ 8h followed by rapid cooling of the powder mixture to room temperature, milling in a planetary ball mill lh in isopropanol and drying the resulting slurry at 70 ° C for 5h. 4. CaP kaulu cementa plastiskās masas cietās fāzes sintēzes paņēmiens saskaņā ar 3. pretenziju atšķiras ar to, ka tiek iegūts produkts, kurš satur 90% < α-TCP < 99% unβTCP<10%.The process for the synthesis of a solid phase plastic mass of CaP bone cement according to claim 3, wherein a product containing 90% <α-TCP <99% and βTCP <10% is obtained. 5. CaP kaulu cementa plastiskās masas cietās fāzes sintēzes produkts saskaņā ar 4. pretenziju atšķiras ar to, ka tas satur dažāda izmēra daļiņas (multimodāls daļiņu sadalījums): 10-3 pm = 50-70 % un < 3 pm = 50-30 % no kopējā daļiņu tilpuma.The plastic phase solid state synthesis product of CaP bone cement according to claim 4, characterized in that it contains particles of different sizes (multimodal particle distribution): 10-3 pm = 50-70% and <3 pm = 50-30% of the total volume of particles. 6. CaP kaulu cementa plastiskās masas šķidrās fāzes saskaņā ar 1. vai 2. pretenziju pagatavošanas paņēmiens atšķiras ar to, ka tās iegūšanai izmanto nātrija vai kālija hidrogēnfosfāta vai dihidrogēnfosfāta 8-9% ūdens šķīdumus, ar šķidrās fāzes pH no 6,0 līdz 8,0, kas realizējams mainot nātrija vai kālija jonu koncentrācijas pie konstantas fosfāta jonu koncentrācijas - 0,5 mol/1.The process for preparing the liquid phase of CaP bone cement plastic mass according to claim 1 or 2, characterized in that it is prepared using aqueous solutions of sodium or potassium hydrogen phosphate or dihydrogen phosphate 8-9%, with a liquid phase pH of 6.0 to 8. , 0, which can be achieved by changing the concentration of sodium or potassium ions at constant concentration of phosphate ions - 0.5 mol / l. 7. CaP kaulu cementa plastiskā masa saskaņā ar 1. pretenziju atšķiras ar to, ka tā papildus var saturēt medikamentus.The plastic mass of CaP bone cement according to claim 1, characterized in that it may additionally contain medicaments.
LVP-12-81A 2012-05-18 2012-05-18 Calcium phosphate bone cement and method for its preparation LV14592B (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-12-81A LV14592B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Calcium phosphate bone cement and method for its preparation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
LVP-12-81A LV14592B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Calcium phosphate bone cement and method for its preparation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
LV14592A LV14592A (en) 2012-10-20
LV14592B true LV14592B (en) 2013-01-20

Family

ID=50152921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
LVP-12-81A LV14592B (en) 2012-05-18 2012-05-18 Calcium phosphate bone cement and method for its preparation

Country Status (1)

Country Link
LV (1) LV14592B (en)

Also Published As

Publication number Publication date
LV14592A (en) 2012-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nabiyouni et al. Magnesium-based bioceramics in orthopedic applications
AU2005211732B2 (en) Macroporous, resorbable and injectible calcium phosphate-based cements (MCPC) for bone repair, augmentation, regeneration, and osteoporosis treatment
EP2266634B1 (en) Rapid-hardening calcium phosphate cement compositions
Chow Next generation calcium phosphate-based biomaterials
JP5153046B2 (en) Cement preparation and method of use thereof
US6425949B1 (en) Hydraulic surgical cement
KR20110139246A (en) Galliated calcium phosphate biomaterials
Diez-Escudero et al. Synthetic bone graft substitutes: Calcium-based biomaterials
EP3269399B1 (en) Multiphasic bone graft substitute material
Cama Calcium phosphate cements for bone regeneration
US10357590B2 (en) Bioresorbable ceramic composition for forming a three dimensional scaffold
Graça et al. Calcium phosphate cements in tissue engineering
EP1023032B1 (en) Hydraulic surgical cement
El-Maghraby et al. Preparation, structural characterization, and biomedical applications of gypsum-based nanocomposite bone cements
Rey et al. Tricalcium phosphate-based ceramics
JP2001518359A (en) Surgical hydraulic cement
AU2011272740B2 (en) Fluorapatite-forming calcium phosphate cements
ES2373137A1 (en) Calcium phosphate/calcium silicate cement for biomedical applications
LV14592B (en) Calcium phosphate bone cement and method for its preparation
Dorozhkin Self-Setting Formulations Calcium Orthophosphate (CaPO4)
Borrós et al. Bioactivity evaluation of commercial calcium phosphate-based bioceramics for bone regeneration
SOMRANI Tricalcium phosphate-based ceramics
Borrós i Gómez et al. Bioactivity evaluation of commercial calcium phosphate-based bioceramics for bone regeneration
Çiçek Synthesis characterization and modification of α-tricalcim phosphate based bone supporting systems
Lv et al. Calcium-Phosphate-Based Ceramics for Biomedical Applications