PL244595B1 - Sposób wytwarzania kompozytowych implantów kostnych, sposób wytwarzania sproszkowanego surowca na kompozytowe implanty kostne, sproszkowany surowiec na implanty kostne i kompozytowy implant kostny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania implantów, który zawiera etap przygotowania surowca w postaci sproszkowanej oraz etap formowania z niego implantu poprzez prasowanie. W etapie przygotowania surowca jednocześnie kriogenicznie rozdrabnia się odcinki włókna naturalnego jedwabiu i miesza się je ze sproszkowanym syntetycznym nanometrycznym hydroksyapatytem. Udział hydroksyapatytu w sproszkowanym surowcu wynosi od 70% do 95% wagowo. Proszek kompozytowy będący surowcem do formowania implantu, zawiera hydroksyapatyt o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,67. Kompozytowy implant kostny zawiera fibroinę oraz od 70% do 95% wagowo hydroksyapatytu o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu zakresu od 1,57 do 1,65. Moduł Younga materiału tego implantu mieści się w zakresie od 7,5 do 9,5 GPa, jego porowatość całkowita mieści się w zakresie od 10 do 20%. Wytrzymałość na zginanie takiego implantu wynosi co najmniej 30 MPa, a jego wytrzymałość na ściskanie wynosi co najmniej 100 MPa. Zgłoszenie to obejmuje też kompozytowy implant kostny oraz sproszkowany surowiec.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kompozytowych implantów kostnych zawierających syntetyczny hydroksyapatyt i fibroinę, sposób wytwarzania sproszkowanego surowca na takie kompozytowe implanty kostne, sproszkowany surowiec na takie implanty oraz kompozytowy implant kostny zawierający syntetyczny hydroksyapatyt i fibroinę.

Jednym z zagadnień medycyny regeneracyjnej są wytrzymałe i biozgodne materiały na implanty kostne. Korzystnym jest, by taki materiał był resorbowalny i miał właściwości zbliżone do właściwości naturalnej kości. W przypadku tkanki kostnej zbitej jest to wytrzymałość na ściskanie między 100 a 230 MPa, wytrzymałość na zginanie między 50 a 150 MPa oraz moduł Younga w zakresie od 7 do 30 GPa. Dane te ujawniono w publikacji Jan Henkel i wsp. p.t. „Bone Regeneration Based on Tissue Engineering Conceptions - A 21^st Century Perspective” [Bone Research (2013) 1, str. 216-248]. Implant kostny składający się w całości z syntetycznego hydroksyapatytu ma dużą biokompatybilność i bioaktywność, ale jednocześnie ma niską wytrzymałość na zginanie oraz zbyt wysoki moduł Younga. Dlatego przy wytwarzaniu takich implantów często stosuje się kompozyt składający się z krystalicznego hydroksyapatytu i polimeru, zarówno syntetycznego jak i naturalnego, na przykład białka budującego jedwab naturalny, czyli fibroiny. Fibroina jest biokompatybilna i resorbowalna. Dodatkowo, fibroina naturalnie występuje w postaci włókien o wysokiej wytrzymałości mechanicznej. Zastosowanie struktury włóknistej w regeneracji tkanki kostnej jest również korzystne z biologicznego punktu widzenia. Kompozytowe struktury zawierające fibroinę i syntetyczny hydroksyapatyt były przedmiotem szeregu zgłoszeń patentowych. Publikacja WO 2009/100280 ujawnia sposób wytwarzania mieszanin składających się z jedwabiu i hydroksyapatytu, z których w postaci ciekłej można odlewać struktury stałe o wybranych kształtach lub w postaci pasty stosować w medycynie regeneracyjnej kości i zębów. Zawartość hydroksyapatytu w takiej mieszaninie może wynosić od 0,1% do 90%. Przygotowanie takiej mieszaniny zaczyna się od gotowania kokonów jedwabników w wodnym roztworze soli w celu usunięcia z włókien jedwabiu drugiego białka budującego jedwab czyli serycyny. Oczyszczony z serycyny jedwab rozpuszcza się w roztworze bromku litu (LiBr), a następnie oddziela się go z roztworu poprzez dializę i odwirowanie. Wydzieloną w taki sposób fibroinę wymraża się i liofilizuje, a następnie rozpuszcza w heksafluoroizopropanolu (HFIP). Do roztworu fibroiny dodaje się w żądanej proporcji syntetyczny hydroksyapatyt i uzyskuje substancję ciekłą nadająca się do odlewania i przyjmującą postać stałą w wyniku odparowania. Tak wytworzony materiał ma jednak niską wytrzymałość mechaniczną, a jego średni moduł Younga przy ściskaniu dla materiału z 30% wagowym udziałem hydroksyapatytu wynosi 84,2 MPa.

Publikacja CN102058907 ujawnia sposób wytwarzania implantów kostnych zawierających hydroksyapatyt. W pierwszym etapie otrzymuje się chemicznie zawiesinę wollastonitu, suszoną następnie do postaci proszku. Fibroinę rozpuszcza się w roztworze azotanu wapnia. Do mieszaniny roztworów: fibroiny z azotanem wapnia, fosforanu sodu i wodorotlenku sodu dodaje się rozrobiony wodą wollastonit. W czasie od 48 do 72 godzin wytrąca się zawiesina, którą wydziela się z roztworu i suszy. Otrzymany proszek zawiera wagowo od 10 do 30% wollastonitu, od 25 do 35% fibroiny oraz od 40 do 60% hydroksyapatytu. Następnie proszek jest prasowany izostatycznie na zimno. Wytrzymałość na ściskanie tak otrzymanego kompozytu wynosi 90 MPa.

Publikacja CN102000362 ujawnia sposób wytwarzania porowatych skafoldów zawierających fibroinę oraz nanohydroksyapatyt, w ilości od 30 do 90% wagowych. W sposobie tym najpierw rozpuszcza się fibroinę w układzie trójskładnikowym chlorek wapnia-etanol-woda, a następnie dodaje się do roztworu fosforan diamonu, wodorotlenek amonowy i amoniak. Uzyskany osad, zawierający fibroinę i nanohydroksyapatyt, suszy się i rozdrabnia. Proszek rozrabia się wodą do postaci pasty, a następnie dodaje karboksymetolocelulozy i poddaje liofilizacji w celu uzyskania porowatej struktury. Tak uzyskany skafold charakteryzuje się porowatością otwartą na poziomie 40%, ale jednocześnie bardzo niską wytrzymałością na ściskanie (od 3 do 3,69 MPa) i na zginanie (od 3 do 4,75 MPa.).

Jedno z najbliższych wynalazkowi rozwiązanie opisano w publikacji autorstwa Li Wang et al p.t. ”High-affinity integration of hydroxyapatite na noparticles with chemically modified silk fibroin” [Journal of Nanoparticle Rersearch, 2007, 9:919-929]. Publikacja ta ujawnia oparty na hydroksyapatycie kompozyt zawierający 70% wagowych nan ocząstek hydrosyapatytu o stosunku molowym wapnia do fosforu wynoszącym 1,67 oraz 30% wagowych jedwabnej fibroiny. Straconą mieszaninę hydroksapatytu i fibroiny poddano suszeniu próżniowemu i drobno zmielono. Wytworzony proszek sprasowano osiowo pod ciśnieniem 98 MPa, tworząc porowate kompozyty nadające się do kostnej inżynierii tkankowej.

Kolejne najbliższe wynalazkowi rozwiązanie opisano w publikacji autorstwa Li Wang i Chunzhong Li p.t. „Prepatation and physicochemical properties of a novel hydroxyapatite/chitosan -silk fibroin composite” [Carbohydrate Polymers 68, 2007, p.p. 740-745]. Publikacja ta ujawnia kompozyt hydroksyapatytu, chitozyny i jedwabnej fibroiny, zawierający krystality hydroksyapatytowe w formie igieł o długości od 20 do 50 nm, szerokości 10 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu wynoszącym 1,67. Kompozyt ten zawierał 70% wagowych hydroksyapatytu, 15% wagowych chitozanu i 15% wagowych jedwabnej fibroiny. Strącony kompozyt osuszono próżniowo i zmielono na proszek, po czym podano go prasowaniu pod ciśnieniem 10 MPa. Kompozyt ten miał lepsze własności mechaniczne w porównaniu do samego hydroksyapatytu.

Publikacja Li Wang et al. p.t. „High-affinity integration of hydroxyapatite nanoparticles with chemically modified silk fibroin” [Journal of Nanoparticle Research (2007) 9:919-929] ujawnia kompozyt o porowatości całkowitej nie mniejszej niż 75%, zawierający 70% wagowych nanocząstek hydroksyapatyu i 30% wagowych modyfikowanej jedwabnej fibroiny. Tak wysoka porowatość powoduje niską wytrzymałość implantu na ściskanie i zginanie.

Celem wynalazku było uzyskanie kompozytowych implantów kostnych zawierających hydroksyapatyt i fibroinę o wyższej niż dotychczas znana wytrzymałości mechanicznej.

Cel ten realizuje sposób wytwarzania implantów zwierający etap przygotowania surowca, w skład którego wchodzi syntetyczny hyd roksyapatyt i fibroina, oraz etap formowania implantu z takiego surowca metodą prasowania. Sposób według wynalazku polega na tym, że stosuje się surowiec w postaci sproszkowanej, zaś w etapie przygotowania surowca wytwarza się proszek kompozytowy poprzez jednoczesne kriogeniczne rozdrabnianie odcinków włókna naturalnego jedwabiu i mieszanie go ze sproszkowanym syntetycznym nanometrycznym hydroksyapatytem. Udział hydroksyapatytu w przygotowywanym surowcu wynosi od 85% do 95% wagowo.

W jednym z wariantów sposobu wytwarzania implantów według wynalazku stosuje się nanometryczny hydroksyapatyt o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm.

W innym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku proszek kompozytowy, uzyskany w wyniku kriogenicznego mieszani a i rozdrabniania, suszy się, korzystnie w temperaturze nie wyższej niż 160°C, do momentu utraty przez ten proszek co najmniej 2% masy początkowej.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż -150°C.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku, w etapie formowania implantu surowiec w postaci proszku kompozytowego poddaje się prasowaniu pod ciśnieniem nie mniejszym niż 0,8 GPa i nie większym niż 1,5 GPa.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku stosuje się hydroksyapatyt o stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu do 1,57 do 1,65.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się do momentu uzyskania proszku o jednolitym wyglądzie.

W innym sposobie wytwarzania implantów według wynalazku suszenie proszku kompozytowego prowadzi się w próżni, po czym proszek ten przedmuchuje się gazem obojętnym.

W jeszcze innym wariancie sposobu wytwarzania implantów według wynalazku prasowanie proszku kompozytowego prowadzi się w temperaturze nie niższej niż 20°C i nie wyższej niż 160°C.

Sposób wytwarzania sproszkowanego surowca na implanty kostne według wynalazku polega na tym, że jednocześnie kriogenicznie rozdrabnia się odcinki włókna naturalnego jedwabiu o długości nie większej niż 20 mm i miesza się je ze sproszkowanym syntetycznym nanometrycznym hydroksyapatytem w ilości od 85% do 95% wagowo.

W jednym z wariantów sposobu wytwarzania surowca według wynalazku stosuje się nanometryczny hydroksyapatyt o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania surowca według wynalazku proszek kompozytowy, uzyskany w wyniku kriogenicznego rozdrabniania i mieszania, suszy się, korzystnie w temperaturze nie wyższej niż 160°C, do momentu utraty przez ten proszek co najmniej 2% masy początkowej .

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania surowca według wynalazku kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż -150°C.

W kolejnym wariancie sposobu wytwarzania surowca według wynalazku stosuje się hydroksyapatyt o stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,65.

W innym wariancie sposobu wytwarzania surowca według wynalazku kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się do momentu uzyskania proszku o jednolitym wyglądzie.

W jeszcze innym wariancie sposobu wytwarzania surowca według wynalazku suszenie proszku kompozytowego prowadzi się w próżni, a następnie proszek ten przedmuchuje się gazem obojętnym.

Sproszkowany surowiec według wynalazku zawiera jednolitą mieszaninę fibroiny i syntetycznego hydroksyapatytu o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,65 oraz charakteryzuje się tym, że zawiera od 85% do 95% wagowych hydroksyapatytu i zawiera fibroinę w postaci włókien jedwabiu naturalnego.

W innym wariancie surowca według wynalazku włókna fibroiny mają długość nie większą niż 1000 μm oraz średnicę nie większą niż 20 μm.

Implant według wynalazku, zawierający jednolitą mieszaninę fibroiny oraz syntetycznego hydroksyapatytu o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu zakresu od 1,57 do 1,65, charak teryzuje się zawartością fibroiny w postaci składnika włókien jedwabiu naturalnego, zawartością hydroksyapatytu w ilości od 85% do 95% wagowych, modułem Younga w zakresie od 7,5 do 9,5 GPa, porowatością całkowitą w zakresie od 10 do 20%, wytrzymałością na zginanie nie mniejszą niż 30 MPa i wytrzymałością na ściskanie nie mniejszą niż 100 MPa.

W kolejnym wariancie implantu według wynalazku włókna fibroiny mają długość nie większą niż 1000 μm oraz średnicę nie większą niż 20 μm.

W kolejnym wariancie implantu według wynalazku ma on izotropową mikrostrukturę w obszarach o rozmiarze 500 μm x 500 μm x 500 μm.

Wynalazek pozwala na bardzo proste uzyskanie implantów kostnych zawierających hydroksyapatyt i fibroinę, o znacznie wyższych parametrach wytrzymałościowych niż dotychczas znane. Odbywa się to z pominięciem etapu reakcji chemicznych i bez wprowadzania do kompozytu innych substancji. Dodatkowo implanty według wynalazku mają struktury włókniste, które polepszają biokompatybilność implantu.

Przykłady realizacji wynalazku zostały uwidocznione na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia obraz mikroskopowy (SEM) implantu z pierwszego przykładu, fig. 2 przedstawia obraz SEM implantu z drugiego przykładu, fig. 3 przedstawia obraz SEM implantu z trzeciego przykładu, a fig. 4 przedstawia obraz SEM implantu z czwartego przykładu. Fig. 5A, fig. 5B, fig. 5C i fig. 5D przedstawiają mikrotomograficzne obrazy wycinka implantu z przykładu pierwszego. Fig. 6 i fig. 7 przedstawiają w dwóch różnych powiększeniach obrazy SEM proszku kompozytowego, z którego wykonano implant z pierwszego oraz trzeciego przykładu, fig. 8 i fig. 9 przedstawiają proszek kompozytowy z drugiego oraz czwartego przykładu.

Wynalazek zostanie bardziej szczegółowo przedstawiony w poniższych przykładach realizacji:

Przykład 1

W celu otrzymania implantu zawierającego 15% jedwabiu naturalnego i 85% hydroksyapatytu na wadze analitycznej odważono 0,3 g włókien jedwabiu naturalnego wytworzonego przez jedwabniki rodzaju Bombyx Mori o średniej grubości 10 μm. Użyto włókien tzw. jedwabiu odklejonego, czyli pozbawionego serycyny. Odważone włókna pocięto nożyczkami na odcinki o długości nie większej niż 5 mm. Odważono także 1,7 g syntetycznego hydroksyapatytu o nazwie handlowej Go HAP typ I, oferowanego przez Instytut Wysokich Ciśnień PAN. Wybrany proszek hydroksyapatytowy charakteryzował się wielkością cząstek w zakresie od 7 do 9 nm, powierzchnią właściwą w zakresie od 225 do 275 m²/g, gęstością wynoszącą 2,87 g/cm³ i stosunkiem molowym wapnia do fosforu od 1,57 do 1,65. Proszek hydroksyapatytowy i pocięte włókna jedwabiu umieszczono w pojemniku młynka kriogenicznego typ 6775 firmy SPOEX SamplePrep. Młynek taki umożliwia uderzeniowe rozdrabnianie substancji umieszczonych w przewodzącym ciepło pojemniku zanurzonym w ciekłym azocie. W pojemniku oprócz mielonej substancji znajduje się ferromagnetyczny trzpień rozdrabniający, przemieszczany wewnątrz pojemnika zmiennym zewnętrznym polem magnetycznym. W opisanym wyżej młynku kriogenicznym wytworzono temperaturę -190°C i ustawiono częstotliwość uderzeń trzpienia rozdrabniającego na 12/s. Po 15 minutach, potrzebnych na schłodzenie zawartości pojemnika, trzykrotnie włączano młynek na jedną minutę, przy czym między kolejnymi okresami pracy młynka zastosowano sześciominutowe przerwy na schłodzenie zawartości pojemnika do wyj ściowej temperatury. Parametry obróbki kriogenicznej opisanych składników dobrano tak aby uzyskać proszek o jednorodnym wyglądzie ocenianym okiem nieuzbrojonym. Następnie otrzymany dwuskładnikowy (kompozytowy) proszek suszono przez trzy godziny w suszarce próżniowej, w temperaturze 100°C. Stopień wysuszenia proszku oceniano za pomocą badań analizy termicznej STA. Proszek uznano za wysuszony po osiągnięciu co najmniej 2% ubytku masy proszku po p rocesie suszenia spowodowanego odparowaniem wody, przy czym zaobserwowany ubytek masy podczas opisanego wyżej procesu suszenia wynosił od 2 do 6%. Po zakończeniu suszenia proszek ten przedmuchano azotem. Nieoczekiwanie okazało się, że w otrzymanym proszku aglomeraty hydroksyapatytu przylegają ściśle do włókien jedwabiu, co zarejestrowano przy pomocy wysokorozdzielczego mikroskopu skaningowego (SEM) i uwidoczniono w powiększeniu 500x na fig. 7, oraz w powiększeniu 5000x na fig. 6. Na fig. 6 widać w zbliżeniu pojedyncze włókno. Wysuszony proszek kompozytowy, będący surowcem do wytwarzania kompozytowych implantów, wsypano do prostopadłościennej matrycy o wymiarach 20 mm x 4 mm, z dopasowanym do niej stemplem, w której utrzymywano temperaturę 80°C. W gorącej mat rycy pozostawiono proszek kompozytowy na 10 minut, w celu wyrównania temperatur, po czym na prasie zadano obciążenie stempla uzyskując w matrycy ciśnienie 1 GPa, które utrzymywano przez jedną minutę. Po zdjęciu obciążenia rozebrano matrycę w celu wydobycia gotowego implantu. Materiał uzyskanego implantu miał włókna jedwabiu rozłożone równomiernie w osnowie z hydroksyapatytu, porowatość całkowitą 14,1%, wytrzymałość na zginanie 86 MPa i wytrzymałości na ściskanie 276 MPa. W badaniach przełomów otrzymanego implantu okazało się, że aglomeraty hydroksyapatytu nadal przylegają ściśle do włókien jedwabiu, co zarejestrowano przy pomocy wysokorozdzielczego skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) w powiększeniu 5000x i uwidoczniono na fig. 1. Implant kompozytowy poddano również badaniom mikrotomografii rentgenowskiej w celu zobrazowania jego struktury. Nieoczekiwanie okazało się, że struktura implantu jest izotropowa, to znaczy włókna jedwabiu są w niej rozłożone sposób równomierny we wszystkich kierunkach, co jest widoczne na obrazach mikrotomograficznych. Fig. 5A przedstawia trójwymiarowy model rozłożenia włókien fibroiny w prostopadłościennym wycinku implantu o wymiarach 500 μm x 500 μm x 1000 μm. Fig. 5B przedstawia obraz tomograficzny mikrostruktury tego implantu w płaszczyźnie XY z fig. 5A, fig. 5C przedstawia obraz tomograficzny mikrostruktury tego implantu w płaszczyźnie XZ z fig. 5A, zaś fig. 5D przedstawia obraz mikrostruktury tego implantu w płaszczyźnie YZ z fig. 5A. Żaden z tych trzech obrazów nie ujawnia cech kierunkowego ułożenia włókien jedwabiu.

Przykład 2

W celu otrzymania implantu zawierającego 5% jedwabiu i 95% hydroksyapatytu, odważono 0,15 g włókien jedwabnych z pierwszego przykładu i analogicznie je pocięto. Do pojemnika opisanego wyżej młynka kriogenicznego, poza jedwabiem wsypano także 2,85 g tego samego co w przykładzie pierwszym hydroksyapatytu i zamknięty pojemnik zanurzono w ciekłym azocie w komorze młynka. Po piętnastominutowym schładzaniu zawartości tego pojemnika rozdrabniano i mieszano jego zawartość analogicznie jak w przykładzie pierwszym, a następnie analogicznie wysuszono otrzymany proszek. Fig. 8 przedstawia zdjęcie SEM tego proszku, na którym widać w powiększeniu 500x krótkie fragmenty włókien pokryte ściśle warstwą hydroksyapatyt u, natomiast fig. 9 przedstawia zdjęcie SEM tego samego proszku na którym, w powiększeniu 10000x widać pojedyncze włókno jedwabiu, do którego ściśle przylega hydroksyapatyt. Proszek ten sprasowano tak samo jak poprzednio, przy czym nie podgrzewano matrycy. Materiał uzyskanego implantu, przedstawiony na fig. 2, miał włókna jedwabiu rozłożone równomiernie w osnowie z hydroksyapatytu, porowatość całkowitą 15,3%, oraz wytrzymałość na zginanie 32 MPa. Fig. 2 przedstawia zdjęcie SEM, na którym widać w powiększeniu 5000x przełom implantu, w wyniku którego włókno uległo przerwaniu, co potwierdza dobrą adhezję hydroksyapatytu do włókien jedwabiu.

Przykład 3

Analogicznie jak w poprzednich przykładach sprasowano na zimno i pod ciśnieniem 1 GPa implant zwierający 85% wagowo hydroksyapatytu i 15% jedwabiu.

Implant ten wykonano ze sproszkowanego surowca kompozytowego opisanego w przykładzie pierwszym. Fig. 3 ukazuje na zdjęciu SEM w powiększeniu 1000x jednorodne rozmieszczenie w tym implancie włókien jedwabiu osadzonych w hydroksyapatytowej osnowie. Materiał uzyskanego implantu charakteryzował się porowatością całkowitą 16,8% oraz wytrzymałością na zginanie 56 MPa.

Przykład 4

Analogicznie jak w poprzednich przykładach wykonano implant ze sproszkowanego surowca kompozytowego opisanego w przykładzie drugim, czyli zawierającego 95% wagowo hydroksyapatytu i 5% włókien jedwabiu, przy czym prasowania tego surowca pod ciśnieniem 1GPa dokonano w tym przykładzie w matrycy podgrzewanej do temperatury 80°C. Fig. 4 przedstawia w powięks zeniu 1000x zdjęcie SEM struktury tego implantu. Na zdjęciu tym widoczne są włókna jedwabiu w postaci morfologicznie niezmienionej i dobrze połączone z osnową hydroksyapatytową. Uzyskany implant charakteryzował się porowatością całkowitą 11,3% oraz wytrzymałością na zginanie 46 MPa.

Claims (21)

1. Sposób wytwarzania kompozytowych implantów kostnych, zwierający etap przygotowania surowca, w skład którego wchodzi syntetyczny hydroksyapatyt i fibroina, oraz etap formowania implantu z takiego surowca metodą prasowania, znamienny tym, że stosuje się surowiec w postaci sproszkowanej, w etapie przygotowania surowca wytwarza się proszek kompozytowy poprzez jednoczesne kriogenicznie rozdrabnianie odcinków włókna naturalnego jedwabiu i mieszanie go ze sproszkowanym syntetycznym nanometrycznym hydroksyapatytem, przy czym udział hydroksyapatytu w przygotowywanym sproszkowanym surowcu wynosi od 85% do 95% wagowo.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się nanometryczny hydroksyapatyt o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że proszek kompozytowy, uzyskany w wyniku kriogenicznego mieszania i rozdrabniania, suszy się, korzystnie w temperaturze nie wyższej niż 160°C, do momentu utraty co najmniej 2% masy początkowej.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż -150°C.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że w etapie formowania implantu surowiec w postaci proszku kompozytowego poddaje się prasowaniu pod ciśnieniem nie mniejszym niż 0,8 GPa i nie większym niż 1,5 GPa.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że stosuje się hydroksyapatyt o stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,65.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się do momentu uzyskania proszku o jednolitym wyglądzie.

8. Sposób według zastrz. 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że suszenie proszku kompozytowego prowadzi się w próżni, po czym przedmuchuje się go gazem obojętnym.

9. Sposób według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7 albo 8, znamienny tym, że prasowanie proszku kompozytowego prowadzi się w temperaturze nie niższej niż 20°C i nie wyższej niż 160°C.

10. Sposób wytwarzania sproszkowanego surowca na implanty kostne zawierające hydroksyapatyt i fibroinę, znamienny tym, że jednocześnie kriogenicznie rozdrabnia się odcinki włókna naturalnego jedwabiu o długości nie większej niż 20 mm i miesza się je ze sproszkowanym syntetycznym nanometrycznym hydroksyapatytem w ilości od 85% do 95% wagowo.

11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że stosuje się nanometryczny hydroksyapatyt o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm.

12. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że proszek kompozytowy, uzyskany w wyniku kriogenicznego rozdrabniania i mieszania, suszy się, korzystnie w temperaturze nie wyższej niż 160°C, do momentu utraty co najmniej 2% masy początkowej.

13. Sposób według zastrz. 10 albo 11 albo 12, znamienny tym, że kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się w temperaturze nie wyższej niż -150°C.

14. Sposób według zastrz. 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienny tym, że stosuje się hydroksyapatyt o stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,65.

15. Sposób według zastrz. 10 albo 11 albo 11 albo 12 albo 13, znamienny tym, że kriogeniczne rozdrabnianie i mieszanie prowadzi się do momentu uzyskania proszku o jednolitym wyglądzie.

16. Sposób według zastrz. 12 albo 13 albo 14 albo 15, znamienny tym, że suszenie proszku kompozytowego prowadzi się w próżni, po czym przedmuchuje się go gazem obojętnym.

17. Sproszkowany surowiec na implanty kostne zawierające jednolitą mieszaninę fibroiny oraz syntetycznego hydroksyapatytu o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu z zakresu od 1,57 do 1,65, znamienny tym, że zawiera od 85% do 95% wagowych takiego hydroksyapatytu oraz fibroinę w postaci włókien jedwab iu naturalnego.

18. Sproszkowany surowiec według zastrz. 17, znamienny tym, że włókna fibroiny mają długość nie większą niż 1000 μm oraz średnicę nie większą niż 20 μm.

19. Kompozytowy implant kostny zawierający jednolitą mieszaninę fibroiny oraz syntetycznego hydroksyapatytu o rozmiarze cząstek nie większym niż 80 nm i stosunku molowym wapnia do fosforu zakresu od 1,57 do 1,65, znamienny tym, że zawiera od 85% do 95% wagowych takiego hydroksyapatytu i fibroinę w postaci składnika włókien jedwabiu naturalnego oraz charakteryzuje się modułem Younga w zakresie od 7,5 do 9,5 GPa, porowatością całkowitą w zakresie od 10 do 20%, wytrzymałością na zginanie nie mniejszą niż 30 MPa i wytrzymałością na ściskanie nie mniejszą niż 100 MPa.

20. Implant według zastrz. 19, znamienny tym, że włókna fibroiny mają długość nie większą niż 1000 μm oraz średnicę nie większą niż 20 μm.

21. Implant według zatrz. 19 albo 20, znamienny tym, że ma izotropową mikrostrukturę w obszarach o rozmiarze 500 μm x 500 μm x 500 μm.