PL190486B1

PL190486B1 - Sposób wytwarzania wysokoreaktywnych proszków fosforanów wapnia

Info

Publication number: PL190486B1
Application number: PL99331907A
Authority: PL
Inventors: Anna Ślósarczyk; Zofia Paszkiewicz
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 1999-03-09
Filing date: 1999-03-09
Publication date: 2005-12-30
Also published as: PL331907A1

Abstract

1. Sposób wytwarzania wysokoreaktywnych proszków fosforanów wapnia, polega- jacy na syntezowaniu proszków fosforanów wapnia z CaO i H3PO4 w warunkach intensyw- nego mieszania, suszeniu ich i prazeniu, znamienny tym, ze wytraca sie jednostopniowo osady fosforanów wapnia dodajac powoli do zawiesiny Ca(OH)2 roztwór H3PO4, przy czym ilosc wyjsciowych reagentów jest taka, aby stosunek molowy CaO: P2O5 wynosil 1,55 : 1,66, pH srodowiska reakcyjnego utrzymuje sie w granicach 7-11, natomiast tempera- ture w granicach 18-90°C, równoczesnie intensywnie miesza sie zawiesine reakcyjna, fos- forany wapnia wytracaja sie w postaci galaretowatych, amorficznych osadów, w których stosunek molowy Ca/P wynosi 1,55-1,66, osady te poddaje sie nastepnie procesowi doj- rzewania przez kilkadziesiat godzin, w nastepstwie czego ulegaja przemianie w nieste chiometryczny hydroksyapatyt, w którego strukturze obecne sa jony HPO4-2, po odfiltro- waniu, wysuszeniu, rozdrobnieniu prazy sie je w temperaturze 700-900°C, uzyskujac wy sokoreaktywne proszki bedace mieszanina hydroksyapatytu i fosforanu trójwapniowego. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wysokoreaktywnych proszków fosforanów wapnia, stanowiących materiał wyjściowy do otrzymywania biozgodnych tworzyw implantacyjnych, przeznaczonych zwłaszcza na implanty kości.

Do wypełnień ubytków tkanki kostnej mogą być stosowane zarówno materiały nieresorbowalne np. stopy metaliczne, polimery, niektóre bioszkła, ceramika hydroksyapatytowa, jak i resorbowalne materiały implantacyjne jak np. ceramika whitlockitowa, niektóre bioszkła, sterylizowana kość gąbczasta czy odwapniona lub nie odwapniona kość liofilizowna.

Z polskiego opisu patentowego nr 154 957 znany jest sposób otrzymywania ceramicznego tworzywa implantacyjnego polegający na tym, że do zawiesiny 0,5 molowego wodorotlenku wapnia Ca(OH)₂ dodaje się w ciągu 3 godzin 0,3 molowy roztwór kwasu ortofosforowego H3PO4, przy ciągłym intensywnym mieszaniu i utrzymywaniu pH roztworu powyżej 6, powstały osad po odfiltrowaniu suszy się, kalcynuje w temperaturze 973-1173 K, po czym rozdrabnia do uziamienia poniżej 0,06 mm, a następnie z rozdrobnionego hydroksyapatytu w ilości 15-25% masowych sporządza się masę, z niej formuje się kształtki, które następnie suszy się i wypala w temperaturze 1423-1523 K.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr EP 052508 Al pt .„Process for producing hydroxyapatite” znany jest sposób otrzymywania hydroksyapatytu i fosforanu trójwapniowego (TCP) na drodze dwustopniowej syntezy. Z amerykańskiego opisu patentowego nr 4,195,366

190 486 znane jest tworzywo pozbawione porów składające się głównie z whitlockitu, zawierające w obrębie sieci krystalicznej 0,1 do 2,2% masowych jonów siarczanowych i charakteryzujące się średnim rozmiarem kryształów w zakresie 0,3-3 pm oraz o gęstości powyżej 98% gęstości teoretycznej β-whitlockitu (PTCP-pCa₃(PO₄)2)

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytwarzania prekursorów proszków fosforanów wapnia, stanowiących materiał wyjściowy do otrzymywania wysoce biozgodnego tworzywa implantacyjnego.

Istota sposobu według wynalazku polega na jednostopniowym procesie syntezowania proszków fosforanów wapnia z CaO i H3PO4. Do zawiesiny Ca(OH)2 dodaje się powoli, kroplami roztwór H3PO4, przy czym ilość wyjściowych reagentów jest taka aby stosunek CaO : P2O5 wynosił 1,5:1,66, pH środowiska reakcyjnego utrzymuje się za pomocą roztworu amoniaku w granicach 5-11, natomiast temperaturę w granicach 18-90°C, równocześnie intensywnie miesza się zawiesinę reakcyjną. Fosforany wapnia wytrącają się w postaci galaretowatych, amorficznych osadów, w których stosunek molowy Ca/P wynosi 1,50-1,66, Osady te poddaje się następnie procesowi dojrzewania przez kilkadziesiąt godzin. W następstwie tego procesu osady ulegają przemianie w niestechiometryczny hydroksyapatyt, w którego strukturze obecne sąjony HPO4’². Powstałe osady z kolei odfiltrowuje się, suszy, rozdrabnia i praży w temperaturze 700-900°C, uzyskując wysokoreaktywne proszki, będące mieszaniną hydroksyapatytu (HAp) i fosforanu trójwapniowego (TCP whitlockitu), w których zawartość fosforanu trójwapniowego-TCP zmienia się od 5 do 95% masowych lub monofazowy proszek o zawartości 100% masowych TCP, przy czym proszek będący mieszaniną hydroksyapatytu (HAp) i fosforanu trójwapniowego (TCP-whitlockitu) otrzymuje się przy pH 7-11 i stosunku Ca/P = 1,55-1,66, natomiast monofazowy proszek fosforanu trójwapniowego otrzymuje się przy pH 5-7 i stosunku Ca/P 1,50-1,54. Proszki przeznaczone są do wytwarzania bioceramicznych implantów.

Sposobem według wynalazku otrzymuje się, w zależności od zastosowanych warunków, proszki, z których po zaformowaniu i wypaleniu otrzymuje się kompozytowe, dwufazowe tworzywa hydroksyapatytowo- whitlockitowe o zawartości od 5% masowych do 95% masowych zawartości fosforanu trójwapniowego (TCP-Ca3(PO)4) lub monofazową ceramikę whitlockitową o zawartości 100% masowych fosforanu trójwapniowego (TCP). Powstałe tworzywa po zaimplantowaniu do żywego organizmu charakteryzują się różną, możliwą do regulacji, skłonnością do resorpcji.

Przykład 1

Do zawiesiny Ca(OH)2 sporządzonej z 0,6M CaO oraz 1 1 wody destylowanej podaje się wolno roztwór H3PO4 sporządzony z 0,4M H3PO4 na litr wody destylowanej. Zawiesinę reakcyjną o temperaturze 25°C poddaje się intensywnemu mieszaniu. pH środowiska utrzymuje się poniżej 7 przy użyciu NH4OH. Po zakończeniu podawania kwasu całość miesza się nadal przez 4 godziny. Wytrącony osad poddaje się, trwającemu kilkadziesiąt godzin, procesowi dojrzewania, a po czym odsącza się, przemywa wodą destylowaną suszy w temperaturze 90°C i rozdrabnia do uziarnienia poniżej 63 pm. Powstały osad charakteryzuje się stosunkiem molowym Ca/P_x = 1,50. Osad następnie praży się w temperaturze 700°C. Proszek zawiera czysty fazowo TCP. Z proszku formuje się kształtki pod ciśnieniem 150 MPa i wypala się je w temperaturze 1200°C.

Przykład 2

Do zawiesiny Ca(OH)₂ sporządzonej z 0,55M CaO oraz 1 1 wody destylowanej podaje się wolno roztwór H3PO4 sporządzony z 0,34M H3PO4 na litr wody destylowanej .Zawiesinę reakcyjną o temperaturze 35°C poddaje się intensywnemu mieszaniu. pH środowiska utrzymuje się powyżej 7 przy użyciu NH4OH. Po zakończeniu podawania kwasu całość miesza się nadal przez 2 godziny. Wytrącony osad poddaje się, trwającemu kilkadziesiąt godzin, procesowi dojrzewania, a po czym odsącza się, przemywa wodą destylowaną suszy się w temperaturze 95°C i rozdrabnia do uziarnienia poniżej 63 pm. Powstały osad charakteryzuje się stosunkiem molowym Ca/P= 1,6. Osad następnie praży się w temperaturze 900°C. Proszek zawiera mieszaninę HAp i TCP, przy czym zawartość tych faz zmienia się w zakresie od 60 do 80% HAp i od 20 do 40% TPC. Z proszku formuje się kształtki pod ciśnieniem 350 MPa i wypala się je w temperaturze 1300°Ć.

190 486

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania wysokoreaktywnych proszków fosforanów wapnia, polegający na syntezowaniu proszków fosforanów wapnia z CaO i H3PO4 w warunkach intensywnego mieszania, suszeniu ich i prażeniu, znamienny tym, że wytrąca się jednostopniowo osady fosforanów wapnia dodając powoli do zawiesiny Ca(OH)₂ roztwór H3PO4, przy czym ilość wyjściowych reagentów jest taka, aby stosunek molowy CaO: P2O5 wynosił 1,55 : 1,66, pH środowiska reakcyjnego utrzymuje się w granicach 7-11, natomiast temperaturę w granicach 18-90°C, równocześnie intensywnie miesza się zawiesinę reakcyjną fosforany wapnia wytrącają się w postaci galaretowatych, amorficznych osadów, w których stosunek molowy Ca/P wynosi 1,55-1,66, osady te poddaje się następnie procesowi dojrzewania przez kilkadziesiąt godzin, w następstwie czego ulegają przemianie w niestechiometryczny hydroksyapatyt, w którego strukturze obecne są jony HPO4², po odfiltrowaniu, wysuszeniu, rozdrobnieniu praży się je w temperaturze 700-900°C, uzyskując wysokoreaktywne proszki będące mieszaniną hydroksyapatytu i fosforanu trójwapniowego.
2. Sposób wytwarzania wysokoreaktywnych proszków fosforanów wapnia, polegający na syntezowaniu proszków fosforanów wapnia z CaO i H3PO4 w warunkach intensywnego mieszania, suszeniu ich i prażeniu, znamienny tym, że wytrąca się jednostopniowo osady fosforanów wapnia dodając powoli do zawiesiny Ca(OH)2 roztwór H3PO4, przy czym ilość wyjściowych reagentów jest taka, aby stosunek molowy CaO: P2O5 wynosił 1,50 : 1,54, pH środowiska reakcyjnego utrzymuje się w granicach 5-7, natomiast temperaturę w granicach 18-90°C, równocześnie intensywnie miesza się zawiesinę reakcyjną fosforany wapnia wytrącają się w postaci galaretowatych, amorficznych osadów, w których stosunek molowy Ca/P wynosi 1,50-1,54, osady te poddaje się następnie procesowi dojrzewania przez kilkadziesiąt godzin, w następstwie czego ulegają przemianie w niestechiometryczny hydroksyapatyt, w którego strukturze obecne są jony HPO4 , po odfiltro waniu, wysuszeniu, rozdrobnieniu praży się je w temperaturze 700-900°C, uzyskując wysokoreaktywny proszek będący fosforanem trójwapniowym.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do regulacji pH stosuje się roztwór amoniaku.