RU2005467C1 - Composition for bony ceramics - Google Patents
Composition for bony ceramics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2005467C1 RU2005467C1 SU915005869A SU5005869A RU2005467C1 RU 2005467 C1 RU2005467 C1 RU 2005467C1 SU 915005869 A SU915005869 A SU 915005869A SU 5005869 A SU5005869 A SU 5005869A RU 2005467 C1 RU2005467 C1 RU 2005467C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxide
- calcium
- partially stabilized
- ceramics
- phosphorus
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и ортопедии, в частности к получению биоактивной высокопрочной керамики. The invention relates to medicine, namely to dentistry and orthopedics, in particular to the production of bioactive high-strength ceramics.
Состав может использоваться при изготовлении плотных заготовок в стоматологической имплантологии для реконструкции испытывающих нагрузки костных дефектов в ортопедии, может применяться в изготовлении пористых заготвок (аналогичных губчатой структуре естественной кости) для реконструкции дефектов в частности нагруженных областях, а также в виде гранул для лечения костных поражений, и применяться в челюстно-лицевой хирургии для устранения травматологических и остеологических дефектов, для лечения возрастных изменений. The composition can be used in the manufacture of dense blanks in dental implantology for the reconstruction of stressed bone defects in orthopedics, can be used in the manufacture of porous blanks (similar to the spongy structure of natural bone) for the reconstruction of defects in particularly loaded areas, as well as in the form of granules for the treatment of bone lesions, and used in maxillofacial surgery to eliminate traumatological and osteological defects, for the treatment of age-related changes.
Известен состав, применяемый для изготовления искусственного корня зуба, состоящий из гидроксиапатита и органической полимерной составляющей типа полиметилметакрилата, полисульфонов, полиамидов, полиэфиров при соотношении (5: 95)-(70: 30). A known composition used for the manufacture of an artificial tooth root, consisting of hydroxyapatite and an organic polymer component such as polymethyl methacrylate, polysulfones, polyamides, polyesters at a ratio of (5: 95) - (70: 30).
Присутствие гидроксиапатита оказывает влияние на биоактивность материала, способствуя образованию новой кости и имея хорошее сродство с живой костью. Однако эти материалы обладают недостаточной механической прочностью, а наличие полимерной составляющей может вызывать аллергические реакции в организме. The presence of hydroxyapatite affects the bioactivity of the material, promoting the formation of new bone and having a good affinity for living bone. However, these materials have insufficient mechanical strength, and the presence of a polymer component can cause allergic reactions in the body.
Известен состав биокерамики, выбранный в качестве прототипа, представленный Государственным промышленным исследовательским институтом в Осаке. Керамику получают посредством добавления 50 об. % гидроксиапатита, содержащего в основе оксиды кальция и фосфора при определенном соотношении, полученного химическим способом), и трикальцийфосфата к частично стабилизированному диоксиду циркония, а также небольшого количества флюса из фторида кальция. The known composition of bioceramics, selected as a prototype, presented by the State Industrial Research Institute in Osaka. Ceramics are obtained by adding 50 vol. % hydroxyapatite, which is based on the oxides of calcium and phosphorus at a certain ratio, obtained chemically), and tricalcium phosphate to partially stabilized zirconia, as well as a small amount of flux from calcium fluoride.
Горячее изостатическое прессование (ГИП) обеспечивает практически 100% -ную плотность и достаточную прочность керамики, используемой в качестве имплантата. Однако данный состав не обладает достаточной жесткостью и прочностью, а изготовление имплантатов методом ГИП значительно удорожает изделие. Hot isostatic pressing (HIP) provides almost 100% density and sufficient strength of the ceramics used as an implant. However, this composition does not have sufficient rigidity and strength, and the manufacture of implants using the GUI method significantly increases the cost of the product.
Целью изобретения является увеличение прочностных характеристик костной керамики при сохранении высокой ее биоактивности. The aim of the invention is to increase the strength characteristics of bone ceramics while maintaining its high bioactivity.
Поставленная цель достигается тем, что состав для костной керамики, включающий частично стабилизированный диоксид циркония и фторид кальция, дополнительно содержит основу оксида алюминия с добавками оксидов магния, натрия, кремния, микропримеси, частично стабилизированный 5-7% оксида кальция диоксид циркония, оксид фосфора и оксид кальция при следующем соотношении всех указанных компонентов, мас. % :
Частично стабилизированный диоксид циркония 5-15 Фторид кальция 0,5-6 Оксид магния 0,2-10 Оксид натрия 0,1-0,2 Оксид кремния 0,1-0,2 Микропримеси 0,02-0,04 Оксид кальция 15-35 Оксид фосфора 10-20 Оксид алюминия Остальное.This goal is achieved in that the composition for bone ceramics, including partially stabilized zirconia and calcium fluoride, additionally contains an aluminum oxide base with additives of magnesium, sodium, silicon, microimpurities, partially stabilized 5-7% calcium oxide, zirconia, phosphorus oxide and calcium oxide in the following ratio of all these components, wt. %:
Partially stabilized zirconia 5-15 Calcium fluoride 0.5-6 Magnesium oxide 0.2-10 Sodium oxide 0.1-0.2 Silica 0.1-0.2 Microimpurities 0.02-0.04 Calcium oxide 15 -35 Phosphorus oxide 10-20 Aluminum oxide The rest.
Оксид алюминия характеризуется наибольшей жесткостью, а частично стабилизированный оксидом кальция диоксид циркония позволяет уменьшить хрупкость за счет трансформационного упрочнения, т. е. упрочнения за счет превращения частично стабилизированного диоксида циркония. Alumina is characterized by the highest rigidity, and zirconia partially stabilized by calcium oxide allows reducing brittleness due to transformation hardening, i.e., hardening due to the transformation of partially stabilized zirconia.
Фторид кальция ускоряет протекание реакции минералообразования, повышает активность смеси, снижает температуру спекания, способствует выделению свободного оксида кальция. Calcium fluoride accelerates the course of the reaction of mineral formation, increases the activity of the mixture, reduces the sintering temperature, promotes the release of free calcium oxide.
Оксид кальция и фосфат кальция являются основными составляющими костной ткани, в частности эмали зуба, которая содержит также большое количество минеральных солей. Являясь бесклеточной тканью, она способна противостоять отрицательному воздействию внешних факторов. Calcium oxide and calcium phosphate are the main components of bone tissue, in particular tooth enamel, which also contains a large amount of mineral salts. Being cell-free tissue, it is able to withstand the negative effects of external factors.
Основой для разработки биоактивной керамики является утверждение, что кальций и фосфор, введенные в состав костной керамики, будут "уходить" на образование новой кости. The basis for the development of bioactive ceramics is the assertion that calcium and phosphorus introduced into bone ceramics will "go" to the formation of new bone.
Биоактивность зависит от соотношения фосфора и кальция, а наиболее благоприятным является трикальцийфосфат. Bioactivity depends on the ratio of phosphorus and calcium, and tricalcium phosphate is most favorable.
Предлагаемый состав биоактиной костной керамики имеет такое соотношение компонентов, что в процессе спекания при температуре порядка 1000оС происходит образование трикальцийфосфата.Proposed composition bioaktinoy bone ceramic has a ratio of components in the process of sintering at a temperature of about 1000 ° C the formation of tricalcium phosphate.
Оксид алюминия при наличии добавок фторида кальция и диоксида циркония обладает высокой химической устойчивостью, достигаемой частичной стабилизацией диоксида циркония и образованием в межзерновом пространстве химически устойчивых твердых растворов. Alumina in the presence of additives of calcium fluoride and zirconium dioxide has high chemical resistance, achieved by partial stabilization of zirconium dioxide and the formation of chemically stable solid solutions in the intergranular space.
Эксперимент показал, что процентный состав, предлагаемый для костной керамики, обладает высокой механической прочностью ( σизг > 300 МПа), высокой биоинертностью и химической устойчивостью, а наличие трикальцийфосфата делает данный вид керамики и биоактивным, что дает возможность применять его при изготовлении изделий стоматологии и ортопедии.The experiment showed that the percentage composition proposed for bone ceramics has high mechanical strength (σ ar > 300 MPa), high bioinertness and chemical resistance, and the presence of tricalcium phosphate makes this type of ceramic also bioactive, which makes it possible to use it in the manufacture of dental products and orthopedics.
П р и м е р 1. Порошок корундовой керамики содержит оксид магния, оксид натрия, оксид кремния, микропримеси и оксид алюминия смешивают с частично стабилизированным диоксидом циркония, фторидом кальция, оксидом фосфора и оксидом кальция при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Частично стабилизированный диоксид циркония 5 Фторид кальция 0,5 Оксид магния 0,2 Оксид натрия 0,1 Оксид кремния 0,1 Микропримеси 0,02 Оксид алюминия 69,08 Оксид кальция 15 Оксид фосфора 10.PRI me R 1. The powder of corundum ceramics contains magnesium oxide, sodium oxide, silicon oxide, microimpurities and alumina are mixed with partially stabilized zirconia, calcium fluoride, phosphorus oxide and calcium oxide in the following ratio, wt. %:
Partially stabilized zirconia 5 Calcium fluoride 0.5 Magnesium oxide 0.2 Sodium oxide 0.1 Silicon oxide 0.1 Microimpurities 0.02 Alumina 69.08 Calcium oxide 15 Phosphorus oxide 10.
П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Частично стабилизированный диоксид циркония 15 Фторид кальция 6 Оксид магния 10 Оксид натрия 0,2 Оксид кремния 0,2 Микропримеси 0,04 Оксид алюминия 13,56 Оксид кальция 35 Оксид фосфора 20.PRI me R 2. Similar to example 1 in the following ratio of components, wt. %:
Partially stabilized zirconia 15 Calcium fluoride 6 Magnesium oxide 10 Sodium oxide 0.2 Silicon oxide 0.2 Microimpurities 0.04 Alumina 13.56 Calcium oxide 35 Phosphorus oxide 20.
П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. % :
Частично стабилизированный диоксид циркония 10 Фторид кальция 3 Оксид магния 5 Оксид натрия 0,15 Оксид кремния 0,15 Микропримеси 0,03 Оксид алюминия 41,67 Оксид кальция 25 Оксид фосфора 15
Смешение проводят в шаровой мельнице в дистиллированной воде корундовыми шарами при соотношении материала, воды, шаров 1: 1: 1,5 в течение 12 ч. Затем суспензию высушивают.PRI me R 3. Similar to example 1 in the following ratio of components, wt. %:
Partially stabilized zirconia 10 Calcium fluoride 3 Magnesium oxide 5 Sodium oxide 0.15 Silica 0.15 Microimpurities 0.03 Alumina 41.67 Calcium oxide 25 Phosphorus oxide 15
The mixture is carried out in a ball mill in distilled water with corundum balls at a ratio of material, water, balls 1: 1: 1.5 for 12 hours. Then the suspension is dried.
Керамику получают следующим способом. Ceramics are prepared as follows.
Приготавливают литьевой шликер из мелкодисперстного порошка (размер частиц 0,5-5 мкм), состав шликера, мас. % :
Смесь порошков по примеру 1, 2 и 3 85,5 Связующее 14,5.Prepare an injection slip from a fine powder (particle size 0.5-5 μm), the composition of the slip, wt. %:
A mixture of powders according to example 1, 2 and 3 85.5 Binder 14.5.
Связующее состоит из смеси, мас. % : Парафин 14 Воск 0,5
Проводят формообразование изделий горячим литьем под давлением 1-4 атм. при температуре шликера 60-65оС.The binder consists of a mixture, wt. %: Paraffin 14 Wax 0.5
The products are formed by hot molding under a pressure of 1-4 atm. at a temperature of a slip of 60-65 about C.
Предварительный выжиг связки в засыпке из оксида алюминия с равномерным подъемом температуры на воздухе. Окончательный обжиг на воздухе порядка 1000оС.Preliminary burning of the binder in a bed of aluminum oxide with a uniform rise in temperature in air. The final firing in air is about 1000 about C.
Материал во всем объеме обладает равномерной плотностью, что обуславливает и равномерную усадку. The material in the entire volume has a uniform density, which leads to uniform shrinkage.
Предложенная высокопрочная керамика, обладающая высокой биоинертностью и содержащая биоактивную составляющую, может иметь следующие примеры использования данного состава в медицинской практике:
1. Плотные заготовки.The proposed high-strength ceramics with high bioinertness and containing a bioactive component may have the following examples of the use of this composition in medical practice:
1. Dense workpieces.
В травматологии, а именно в пластике тазобедренных и других суставов; при замещении дефектов позвонков и межпозвоночных дисков и т. п. ;
В челюстно-лицевой хирургии, а именно пластическое восстановление дефектов в лицевой области при эстетической корректировке контура и при заменах орбитальных и челюстных костных пластин (верхней и нижней челюсти, костей носа, черепа) и т. д. ;
В стоматологии, а именно имплантация зубов, корней, зубных тканей и т. п.In traumatology, namely in the plastic of the hip and other joints; when replacing defects of the vertebrae and intervertebral discs, etc.
In maxillofacial surgery, namely, plastic restoration of defects in the facial region during aesthetic correction of the contour and when replacing orbital and maxillary bone plates (upper and lower jaw, nasal bones, skull), etc.
In dentistry, namely the implantation of teeth, roots, dental tissues, etc.
2. Пористые заготовки (форма кубиков). 2. Porous preforms (cubic shape).
Реконструкция костных дефектов как промежуточные ткани для пересадки во всех частично нагруженных областях черепа, скелета туловища и конечностей, при травматических дефектах, при изменениях, стабилизации и скреплении остеотемии и при наращивании челюсти посредством "сендвичевой" технологии. Reconstruction of bone defects as intermediate tissues for transplantation in all partially loaded areas of the skull, skeleton of the trunk and extremities, with traumatic defects, with changes, stabilization and fastening of osteotemia, and with jaw buildup through "sandwich" technology.
3. Гранульные заготовки. После удаления расширенной кисти или доброкачественной опухоли, при потере зуба в результате травм, при замене соединительных протезов или после удаления костных пересадок. 3. Pellet blanks. After removal of an enlarged brush or benign tumor, loss of tooth as a result of injuries, replacement of connective prostheses, or removal of bone grafts.
4. В виде порошка может быть использован как пломбировочный материал. 4. In powder form it can be used as a filling material.
(56) 1-8-31 Midorigaoka, ikeda-shi, Ocaka-fu 563, Japan. (56) 1-8-31 Midorigaoka, ikeda-shi, Ocaka-fu 563, Japan.
Claims (1)
Частично стабилизированный диоксид циркония 5,0 - 15,0
Фторид кальция 0,5 - 6,0
Оксид магния 0,2 - 10,0
Оксид натрия 0,1 - 0,2
Оксид кремния 0,1 - 0,2
Микропримеси 0,02 - 0,04
Оксид кальция 15,0 - 35,0
Оксид фосфора 10,0 - 20,0
Оксид алюминия ОстальноеCOMPOSITION FOR BONE CERAMICS, containing partially stabilized zirconia, calcium fluoride, characterized in that it additionally contains aluminum oxide, magnesium oxide, sodium, silicon, microimpurities, calcium oxide and phosphorus in the following quantitative ratio of components, wt. %:
Partially Stabilized Zirconia 5.0 - 15.0
Calcium Fluoride 0.5 - 6.0
Magnesium Oxide 0.2 - 10.0
Sodium oxide 0.1 - 0.2
Silica 0.1 - 0.2
Microimpurities 0.02 - 0.04
Calcium oxide 15.0 - 35.0
Phosphorus Oxide 10.0 - 20.0
Alumina Else
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU915005869A RU2005467C1 (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Composition for bony ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU915005869A RU2005467C1 (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Composition for bony ceramics |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005467C1 true RU2005467C1 (en) | 1994-01-15 |
Family
ID=21587101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU915005869A RU2005467C1 (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Composition for bony ceramics |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2005467C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722480C1 (en) * | 2019-10-14 | 2020-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of producing porous ceramic material with three-level porous structure |
-
1991
- 1991-10-31 RU SU915005869A patent/RU2005467C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2722480C1 (en) * | 2019-10-14 | 2020-06-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Method of producing porous ceramic material with three-level porous structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4917702A (en) | Bone replacement material on the basis of carbonate and alkali containing calciumphosphate apatites | |
| AU684722B2 (en) | Calcium phosphate hydroxyapatite precursor and methods for making and using the same | |
| Al-Sanabani et al. | Application of calcium phosphate materials in dentistry | |
| Vorndran et al. | 3D printing of ceramic implants | |
| Dubok | Bioceramics―yesterday, today, tomorrow | |
| JP4647603B2 (en) | Methods and products for obtaining phosphosilicate slurries for use in dental cements and related bone cements | |
| ES2169419T3 (en) | SPHERICAL PARTICLES OF HYDROXIAPATITE AND PROCEDURE FOR THE PRODUCTION OF THE SAME. | |
| Gul et al. | Bioceramics: Types and clinical applications | |
| Bayazit et al. | Evaluation of bioceramic materials in biology and medicine | |
| Jones et al. | Ceramics, glasses, and glass-ceramics: Basic principles | |
| Testori et al. | High temperature-treated bovine porous hydroxyapatite in sinus augmentation procedures: a case report. | |
| KR100733726B1 (en) | Implant fixture using hydroxyapatite/alumina/silica composites | |
| RU2005467C1 (en) | Composition for bony ceramics | |
| Maté Sánchez de Val et al. | Retracted: In vivo behavior of hydroxyapatite/β‐TCP/collagen scaffold in animal model. Histological, histomorphometrical, radiological, and SEM analysis at 15, 30, and 60 days | |
| Vlasov et al. | Ceramics and medicine | |
| Choi et al. | Maxillofacial bioceramics in tissue engineering: Production | |
| Mhadhbi et al. | Recent Advances in Ceramic Materials for Dentistry | |
| JPH0575427B2 (en) | ||
| Indurkar et al. | AutoBT: A new Paradigm in Periodontal regeneration | |
| Chowdhury et al. | Overview of Bioceramics | |
| WO2007046109A2 (en) | System and method for bone repair and/or bone augmentation | |
| Veljović et al. | Bioceramic Dental Inserts Based on Calcium Phosphate Nano-particles | |
| Bayerlein et al. | Bone graft substitutes in periodontal and peri-implant bone regeneration | |
| Beloti et al. | Bone Regeneration and Repair Materials | |
| Ayoub | The processing, properties and application of dental inserts based on calcium phosphates and zirconia |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20101025 |