PL242080B1 - Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia - Google Patents

Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia Download PDF

Info

Publication number
PL242080B1
PL242080B1 PL435811A PL43581120A PL242080B1 PL 242080 B1 PL242080 B1 PL 242080B1 PL 435811 A PL435811 A PL 435811A PL 43581120 A PL43581120 A PL 43581120A PL 242080 B1 PL242080 B1 PL 242080B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
titanium material
titanium
titanate
drug
implant
Prior art date
Application number
PL435811A
Other languages
English (en)
Other versions
PL435811A1 (pl
Inventor
Mariusz Sandomierski
Monika Zielińska
Adan Voelkel
Original Assignee
Politechnika Poznańska
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 Politechnika Poznańska filed Critical Politechnika Poznańska
Priority to PL435811A priority Critical patent/PL242080B1/pl
Publication of PL435811A1 publication Critical patent/PL435811A1/pl
Publication of PL242080B1 publication Critical patent/PL242080B1/pl

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni bisfosfonianem o wzorze 1, gdzie M2+ oznacza kation dwuwartościowy, a R1 i R2 dowolny podstawnik oraz sposób jego wytwarzania.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant, do którego powierzchni przyłączono lek na osteoporozę i sposób jego wytworzenia.
Osteoporoza to choroba powodująca niską gęstość mineralną i zmienioną mikrostrukturę kości [J. Bone. Miner. Metab. 2001, 19 (6), 331-337]. W wyniku tej choroby kości są bardziej kruche, a ryzyko złamań sięga nawet 40%. Ponieważ utrata masy kostnej jest początkowo bezobjawowa, osteoporozę często rozpoznaje się dopiero po pierwszym złamaniu klinicznym. Ze względu na to celem terapii najczęściej jest zapobieganie dalszym złamaniom [Lancet 2011, 377 (9773), 1276-1287].
Najpopularniejszymi lekami stosowanymi w profilaktyce osteoporozy i walce z tą chorobą, są bisfosfoniany, które hamują resorpcję kości [Osteoporos. Int. 2000, 11 (3) 192-202]. Bisfosfoniany mają wysokie powinowactwo do kości w porównaniu z innymi tkankami, co wpływa na ich skuteczność [Bone 2011,49 (1), 2-19].
Bisfosfoniany można podawać na kilka sposobów: doustnie w postaci tabletek, dożylnie w postaci wlewów lub zastrzyków, a także w formie systemów transdermalnych, jednak każda z tych metod ma wady. Gdy lek podaje się doustnie, jego wchłanianie jest na bardzo niskim poziomie. Zaledwie kilka procent (1-5%) jest wchłanianych przez układ pokarmowy, co jest związane z obecnością grup fosforanowych, które z trudem pokonują warstwę lipidową błon komórkowych. Skutkami ubocznymi stosowania tabletek doustnych mogą być nudności, zgaga, podrażnienie przełyku i wrzody żołądka. Po podaniu dożylnym częstym efektem ubocznym są gorączki i objawy grypopodobne. Inną, chociaż mniej powszechną metodą jest donosowe lub przezskórne podawanie leku. Jednak te sposoby powodują również skutki uboczne, takie jak toksyczność miejscowa [J. Control. Release 2013, 167 (2), 175-188]. Ze względu na to poszukuje się nowych metod kontrolowanego uwalniania bisfosfonianów. Ciekawą alternatywą jest implant, z którego lek zostanie uwolniony po kontakcie z ludzkimi płynami ustrojowymi.
Mimo wielu badań leki na osteoporozę nie wystarczają i w wielu przypadkach konieczna jest wymiana uszkodzonej kości na implant [Biomed. Pharmacother. 2004, 58 (9), 487-493]. Tytan i jego stopy są popularnym materiałem stosowanym w ortopedii i implantologii [Wear 2011,271 (9-10), 2006-2015, Mat. Sci. Eng. R 2004, 47 (3-4), 49-121].
Materiały te można zmodyfikować uzyskując na ich powierzchni warstwę tytanianu, aby poprawić biokompatybilność i zwiększyć narost hydroksyapatytu [Ceram. Int. 2016, 42 (8), 10322-10331, J. Biomed. Mater. Res. A 2007, 82A (2), 304-315].
Warstwy tytanianu na powierzchni stopu tytanu uzyskuje s ię stosując wodorotlenek sodu w podwyższonych temperaturach [Biomaterials 2002, 23 (10), 2265-2272]. Jony sodu można łatwo wymienić na jony dwuwartościowe w warstwach tytanianu na skutek wymiany jonowej [ J. Mater. Chem. A 2013, 1,5097-5104].
Podczas projektowania materiałów o potencjalnym zastosowaniu w sorpcji i kontrolowanym uwalnianiu bisfosfonianów duży potencjał mają materiały z osadzonymi jonami dwuwartościowymi [Int. J. Pharm. 2020, 578, 119117]. Duży potencjał wynika z faktu, że zachodzą silne interakcje między grupami fosfoniowymi z bisfosfonianów i jonami dwuwartościowymi. Z tego powodu cienka warstwa tytanianu z jonami dwuwartościowymi na powierzchni tytanu lub jego stopu jest idealnym materiałem do uwalniania leku w miejscu, w którym z powodu osteoporozy konieczne było usunięcie fragmentu kości.
Należy podkreślić, że sorpcja i uwalnianie bisfosfonianów z powierzchni tytanu i stopów tytanowych modyfikowanych tytanianem nie została do tej pory ujawnione w stanie techniki.
Istotą wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant w postaci stopu tytanowego Ti6A14V- pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni poprzez silne oddziaływania bisfosfonianem w postaci ryzedronianu o wzorze 1, gdzie Ca2+ oznacza kation dwuwartościowy (wapń).
Rozwiązanie pozwala na zastosowania tytanianu jako inteligentnego nośnika uwalniającego lek pod wpływem płynów ustrojowych bezpośrednio w miejscu choroby. Uwalnianie leku z powierzchni tego materiału przebiega stopniowo pod wpływem płynów ustrojowych. Kontrolowane i długotrwałe dostarczanie leku na niskim poziomie spowoduje, że nie dojdzie do toksyczności miejscowej. Uwalnianie leku wynika z wymiany jonów dwuwartościowych na jony jednowartościowe na skutek czego zanikają interakcje pomiędzy tytanianem a lekiem. Materiał może być stosowany do każdego rodzaju implantów, w szczególności endoprotez porowatych i nieporowatych.
Istotą wynalazku jest także sposób wytwarzania materiału tytanowego z warstwą tytanianową, w postaci stopu Ti6A14V i z przyłączonym lekiem (bisfosfonianem - w postaci ryzedronianu) polegający
PL 242080 Β1 na tym, że materiał tytanowy umieszcza się w 5 molowym roztworze wodorotlenku sodu w podwyższonej temperaturze 30-100°C, korzystnie 60°C. Następnie materiał poddaje się wymianie jonowej z jonami dwuwartościowymi (jonami wapnia). Ostatnim etapem jest przyłączenie bisfosfonianu (w postaci ryzedronianu) do powierzchni zmodyfikowanego stopu na skutek interakcji pomiędzy jonami dwuwartościowymi, a bisfosfonianem (ryzedronianem).
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• prostota wykonania, • krótki czas wymagany do otrzymania materiału, • ekonomiczność procesu (tanie odczynniki, niska temperatura wymagana podczas modyfikacji), • otrzymany materiał pozwala na uwalnianie leku z powierzchni implantu, co pozwala na jego miejscowe dostarczanie, • duża wydajność procesu otrzymywania materiału z powierzchniowo przyłączonym lekiem, • możliwość zastosowania dla wszystkich kształtów i wymiarów endoprotez.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schematyczne połączenie bisfosfonianu z materiałem tytanowym; fig. 2 przedstawia schemat otrzymywania materiału tytanowego z przyłączonym lekiem; fig. 3 przedstawia ilość przyłączonego bisfosfonianu: spadek intensywności pasma świadczy o przyłączeniu leku, a fig. 4 ilustruje ilość uwolnionego leku z przygotowanej endoprotezy tytanowej i wskazuje na 100% skuteczność uwolnienia leku w trakcie jednego miesiąca.
W przykładzie płytkę ze stopu Ti6A14V (1 x 1 x 0,5 cm), alternatywnie czystego tytanu, umieszczono w 10 ml 5 molowego roztworu wodorotlenku sodu podgrzanego do 60°C na okres 24 godzin. Następnie stop przemywano wodą destylowaną i suszono w 100°C przez 24 godziny. Kolejnym etapem było umieszczenie płytki w 10 ml 0,5 molowego wodnego roztworu chlorku wapnia na 24 godziny w celu wymiany jonowej. Proces wymiany jonowej powtórzono trzy razy. Ostatnim etapem było przyłączenie bisfosfonianu (ryzedronianu) do powierzchni zmodyfikowanego stopu. Polegało ono na umieszczeniu wcześniej przygotowanej płytki tytanowej w 2 ml roztworu ryzedronianu (0,1 mg ryzedronianu) na jeden tydzień w 35°C.
Skuteczność sorpcji udowodniono technikami EDS i UV-VIS. Zastosowanie techniki EDS, co pokazuje tabela 1, wskazuje na wzrost ilości fosforu na powierzchni materiału, co potwierdza przyłączenie bisfosfonianu.
Tabela 1
Zawartość pierwiastków na powierzchni badanych materiałów określona techniką EDS [%].
Stop tytanu z warstwą tytanianu wapniowego Stop tytanu z warstwą tytanianu wapniowego i przyłączonym bisfosfonianem
Wapń 1,84 ±0,07 2,07 ±0,14
Fosfor 0 0,26 ± 0,03
Skuteczność uwalniania leku pod wpływem symulowanych płynów ustrojowych z powierzchni materiału została udowodniona przy użyciu spektroskopii UV-VIS. Wykres wskazuje na 100% skuteczność uwalniania leku (fig. 4).

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Materiał tytanowy w postaci stopu Ti6A14V z przeznaczeniem na implant pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni bisfosfonianem w postaci ryzedronianu o wzorze 1, gdzie Ca2+ oznacza kation dwuwartościowy.
  2. 2. Sposób wytwarzania materiału tytanowego z przeznaczeniem na implant, w którym materiał tytanowy pokrywa się warstwa tytanianową poprzez umieszczenie w 5 molowym roztworze wodorotlenku sodu w temperaturze 30-100°C, korzystnie 60°C, po czym materiał tytanowy pokryty warstwą tytanianową poddaje się wymianie jonowej z jonami dwuwartościowymi
    PL 242080 Β1 znamienny tym, że materiał tytanowy, w postaci stopu tytanu Ti6A14V, pokryty warstwą tytanianową, po wymianie jonowej umieszcza się w roztworze ryzedronianu na jeden tydzień w temperaturze 35°C.
PL435811A 2020-10-29 2020-10-29 Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia PL242080B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL435811A PL242080B1 (pl) 2020-10-29 2020-10-29 Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL435811A PL242080B1 (pl) 2020-10-29 2020-10-29 Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL435811A1 PL435811A1 (pl) 2022-05-02
PL242080B1 true PL242080B1 (pl) 2023-01-16

Family

ID=81385575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL435811A PL242080B1 (pl) 2020-10-29 2020-10-29 Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL242080B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL435811A1 (pl) 2022-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL242079B1 (pl) Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytwarzania
US6846493B2 (en) Synthetic biomaterial compound of calcium phosphate phases particularly adapted for supporting bone cell activity
Szurkowska et al. Hydroxyapatites enriched in silicon–Bioceramic materials for biomedical and pharmaceutical applications
FI92465C (fi) Menetelmä endo-osteaalisten materiaalien käsittelemiseksi
US6323146B1 (en) Synthetic biomaterial compound of calcium phosphate phases particularly adapted for supporting bone cell activity
KR101738649B1 (ko) 갈륨화된 칼슘 포스페이트 생체적합 물질
Lin et al. Preparation of a biphasic porous bioceramic by heating bovine cancellous bone with Na4P2O7· 10H2O addition
US8071574B2 (en) Implant improving local bone formation
CN105327396B (zh) 一种骨科植入类医用器械的表面改性方法
KR100871396B1 (ko) 생체활성 아파타이트의 제조방법
BRPI1005792B1 (pt) Materiais de regeneração óssea a base de combinações de monetita e outros compostos de cálcio e silício biotativos
CN107149698A (zh) 生物相容的材料及其用途
IL153699A (en) The composition for transplantation basically
CN100569301C (zh) 一种人造生物材料化合物
McLeod et al. Adsorption of bisphosphonate onto hydroxyapatite using a novel co‐precipitation technique for bone growth enhancement
KR100650453B1 (ko) 골대체용 복합재료
Drouet et al. Calcium phosphate surface tailoring technologies for drug delivering and tissue engineering
Barinov et al. Osteoinductive ceramic materials for bone tissue restoration: octacalcium phosphate
CN108126238A (zh) 一种骨巨细胞瘤挖除术后骨缺损部位填充物及其制备方法
PL242080B1 (pl) Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia
Schmitt et al. Crystallization at the polymer/calcium-phosphate interface in a sterilized injectable bone substitute IBS
ES2427043T3 (es) Superficies multifuncionales de titanio para integración en hueso
US8894958B2 (en) Galliated calcium phosphate biomaterials
Wang Hydroxyapatite degradation and biocompatibility
Zhou et al. Biomimetic coating of bisphosphonate incorporated CDHA on Ti6Al4V