RU2194536C2 - Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат - Google Patents
Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194536C2 RU2194536C2 RU99124128/14A RU99124128A RU2194536C2 RU 2194536 C2 RU2194536 C2 RU 2194536C2 RU 99124128/14 A RU99124128/14 A RU 99124128/14A RU 99124128 A RU99124128 A RU 99124128A RU 2194536 C2 RU2194536 C2 RU 2194536C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- bioactive
- hydroxylapatite
- biologically active
- implant
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области медицины и медицинской технике и может быть использовано в стоматологии и ортопедии. Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат включает очистку поверхности имплантата и нанесение покрытия, нанесение покрытия ведут в режиме микродугового оксидирования в присутствии биоактивного вещества или веществ, образующих биоактивное покрытие, при этом имплантат выполнен из металла, выбранного из группы, состоящей из титана, алюминия, циркония, а в качестве биоактивного вещества используют гидроксилапатит. Способ позволяет придать имплантатам биоактивные свойства, а также является более экологичным. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, в частности к электролитическому нанесению биоактивных покрытий на имплантаты и протезы из вентильных металлов (титан, алюминий, цирконий), металлов переходной группы и их сплавов методом микродугового оксидирования, и может быть использовано в медицине, а именно в стоматологии и ортопедии.
Известны и применяются биоактивные имплантаты, получаемые спеканием гидроксилапатита [de Groot К, "Degradable ceramics", In: Biocompatibility of Implant Materials, vol. 1, Williams DF (ed), CRC Press, Boca Raton, Fl, Usa, p. 199 (1981)] . Однако механические свойства спеченного гидроксилапатита невысоки. Такие имплантаты могут применяться только в тех случаях, когда на имплантат не действуют знакопеременные нагрузки. Этим недостатком не обладают имплантаты из биоинертных металлов: титана, его сплавов, никелида титана.
Известен способ [авт. св. СССР 1743024, A 61 F 2/00, 27.02.90 г.] нанесения биоактивного слоя на поверхность металлических биоинертных имплантатов, заключающийся в газотермическом (плазменном или газопламенном) напылении гидроксилапатита (Са10(РO4)6(ОН)2). Недостатком данного способа нанесения покрытия является недостаточно высокая прочность сцепления с титаном и титансодержащими сплавами. Кроме этого, покрытие из гидроксилапатита с большими трудностями наносится газоплазменным способом, при этом прочность сцепления уменьшается по сравнению с покрытием, нанесенным плазменным напылением. Эффективность использования порошка при этих методах составляет 20%.
Задачей данного изобретения является упрощение способа формирования биоактивного покрытия на имплантат, придание имплантатам с биоинертными покрытиями биоактивных свойств, снижение энергозатрат и используемых компонентов (экономия порошка гидроксилапатита до 70% по сравнению с прототипом).
Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования биоактивного покрытия на имплантат, включающем очистку поверхности имплантата и нанесение покрытия, нанесение покрытия ведут в режиме микродугового оксидирования в присутствии биоактивного вещества или веществ, образующих биоактивное покрытие.
При этом имплантат выполнен из металла, выбранного из группы, состоящей из титана, алюминия, циркония, других вентильных металлов, металлов переходной группы, их сплавов.
При этом в качестве биоактивного вещества выбран гидроксилапатит.
При этом в качестве веществ, образующих биоактивное покрытие, выбраны кальций-фосфатные соединения.
Нанесение биоактивного покрытия в режиме микродугового оксидирования из источников информации авторам не известно. Этот способ формирования биоактивного покрытия имеет ряд преимуществ по сравненению с известным (прототипом). Данный способ позволяет придавать биоинертным покрытиям биоактивные свойства, использовать для получения покрытия более дешевый материал, способный во время оксидирования образовывать биоактивное покрытие, а также значительно снижает себестоимость имплантанта с биоактивным покрытием и является более экологичным и менее энергоемким.
В качестве имплантата выбраны вентильные металлы, например Ti, A1, Zr, металлы переходной группы, например Fe, Сu и их сплавы, например, ВТ-1.0, ВТ-16, 3Х13, 4Х13, которые широко используются в медицинской практике.
В качестве биоактивного вещества выбран гидроксилапатит дисперсностью 40-75 мкм, особенностью которого является хорошая сбалансированность по элементному составу с минеральной составляющей костной ткани и наличие упрочняющих оксидов типа MnO, SiO2, NiO2, Fе2О3 и MgO. При этом соотношение кальция и фосфора в гидроксилапатите изменяется в небольших пределах 1,67-1,68.
В качестве веществ, образующих биоктивное покрытие в процессе микродугового оксидирования, выбраны кальций-фосфатные соединения, например, KH2PО4+CaCl2•2Н2O и СаН4О2Р2, которые сами не являются биоактивными, но способны образовывать покрытия, обладающие биоактивными свойствами.
На фиг. 1 представлена рентгенограмма биоактивного покрытия, оксидированного с гидроксилапатитом, рефлексы [(211), (112), (300), (301), (212), (310), (311), (203), (004), (420), (210), (511), (431), (522)] которой соотвествуют гидроксилапатиту.
На фиг. 2 представлена рентгенограмма биоактивного покрытия, оксидированного с (КН2РO4+СаС12•2Н2O), рефлексы [(211), (112), (311), (222), (212), (410), (313), (214), (511), (423)] которой соответствуют гидроксилапатиту.
На фиг. 3 представлена рентгенограмма биоактивного покрытия, оксидированного с (СаН4O2Р2), рефлексы [(211), (112), (202), (212), (312), (322), (502), (511), (215)] которой соответствуют гидроксилапатиту.
Способ осуществляют следующим образом:
В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначенный для анодирования титана, вводят биоактивное вещество (гидроксилапатит) или смесь веществ, содержащих кальций и фосфор [(КН2РO4+CaСl2•2Н2О), СаН4O4Р2] , в электролит при непрерывном перемешивании при температуре 20oС. Частицы порошка гидроксилапатита во время всего процесса находятся во взвешенном состоянии, частицы смеси частично растворяются в электролите.
В требуемый по технологическому регламенту электролит, предназначенный для анодирования титана, вводят биоактивное вещество (гидроксилапатит) или смесь веществ, содержащих кальций и фосфор [(КН2РO4+CaСl2•2Н2О), СаН4O4Р2] , в электролит при непрерывном перемешивании при температуре 20oС. Частицы порошка гидроксилапатита во время всего процесса находятся во взвешенном состоянии, частицы смеси частично растворяются в электролите.
Перед оксидированием имплантат обезжиривали, промывали в дистилированной воде и помещали в ванну с электролитом между двумя электродами (например, молибденовыми). Оксидирование проводилось в импульсном режиме с одновременной подачей обратного тока или без него. Диапазон рабочих токов составлял 0,1-5,0 А, напряжения 120-500 В, плотность тока (при размере образцов 0,47•0,1•0,13 мм) 0,05 А/м2, время оксидирования варьировалось от 2 до 60 мин.
Полученное покрытие имеет светло-серый матовый цвет. Фазовый состав и структура покрытия были изучены методом рентгеноструктурного анализа.
Пример 1.
В стандартный электролит для оксидирования титана при 20oС добавляют порошок гидроксилапатита из расчета 15 г на 200 мл электролита при непрерывном перемешивании. Образец, изготовленный из титана марки ВТ-1.0 и прошедший процесс очистки, помещают в ванну с электролитом между двумя электродами и подают ток I=0,1 А и напряжение U=120 В. Оксидирование проходит в импульсном режиме с одновременной подачей обратного тока. Время оксидирования 2 мин.
При подаче напряжения на электродах в первые секунды быстро растет анодное напряжение, вследствие вентильных свойств оксидной пленки толщиной в несколько ангстрем, всегда имеющейся на поверхности титанового образца. В начале оксидирования поверхность образца покрывается оксидной пленкой толщиной до 15 мкм и по внешнему виду напоминает пленку, получаемую обычным анодированием. Однако в отдельных местах, в основном, начиная с периферийных участков, уже отмечаются мелкие точки - зародыши образования нового слоя с включениями гидроксилапатита. К 2 минутам покрытие приобретает вид с неравномерным распределением гидроксилапатита по поверхности образца при толщине покрытия λ ~ 50 мкм.
Пример 2.
В стандартный электролит для оксидирования титана при 20oС добавляют (41 г КН2РO4 + 73 г CaCl2•2H2O) на 1200 мл при непрерывном перемешивании. Образец размером 0,47•0,1•0,13 мм, подготовленный по методу (пример 1), помещают в ванну с электролитом между двумя электродами и подают ток I=0,2 А и напряжение U= 210 В. Оксидирование проходит в импульсном режиме с одновременной подачей обратного тока. Время оксидирования 30 мин. В первые минуты оксидирования поверхность образца покрыта оксидной пленкой толщиной до 15 мкм и по внешнему виду напоминает пленку, получаемую обычным анодированием с частичным включением точек образования нового гидроксилапатитового покрытия. К 30 минутам покрытие приобретает вид более равномерного распределения гидроксилапатита по всей поверхности образца при толщине покрытия 40-50 мкм.
Пример 3.
В стандартный электролит для оксидирования титана при 20oС добавляют 135 г СаН4O2Р2 на 1200 мл при непрерывном перемешивании. Образец размером 0,47•0,1•0,13 мм, подготовленный по методу (пример 1), помещают в ванну с электролитом между двумя электродами и подают ток I=0,2 А и напряжение U=210 В. Оксидирование проходит в импульсном режиме без подачи обратного тока. Время оксидирования 30 мин. К 10 минутам оксидирования поверхность образца покрыта оксидной пленкой толщиной до 15 мкм и по внешнему виду напоминает пленку, получаемую обычным анодированием с частичным включением точек образования нового гидроксилапатитового покрытия. К 30 минутам покрытие приобретает вид более равномерного распределения гидроксилапатита по всей поверхности образца при толщине покрытия λ ~ 30-40 мкм.
Результаты даны в таблице.
Предлагаемый способ позволяет придавать биоинертным покрытиям биоактивные свойства, использовать для получения покрытия более дешевый материал, способный во время оксидирования образовывать биоактивное покрытие, а также значительно снижает себестоимость имплантата с биоактивным покрытием и является более экологичным и менее энергоемким.
Claims (4)
1. Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат, включающий очистку поверхности имплантата и нанесение покрытия, отличающийся тем, что нанесение покрытия ведут в режиме микродугового оксидирования в присутствии биоактивного вещества или веществ, образующих биоактивное покрытие.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что имплантат выполнен из металла, выбранного из группы, состоящей из титана, алюминия, циркония, металлов переходной группы, их сплавов.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве биоактивного вещества выбран гидроксилапатит.
4. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в качестве веществ, образующих биоактивные покрытия, выбраны кальций-фосфатные соединения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124128/14A RU2194536C2 (ru) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99124128/14A RU2194536C2 (ru) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99124128A RU99124128A (ru) | 2001-08-27 |
RU2194536C2 true RU2194536C2 (ru) | 2002-12-20 |
Family
ID=20227038
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99124128/14A RU2194536C2 (ru) | 1999-11-17 | 1999-11-17 | Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2194536C2 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2605C2 (ru) * | 2004-05-06 | 2005-07-31 | Георге НИКОЛАУ | Способ создания биосовместимой поверхности на имплантатах из титана и его сплавов |
RU2444376C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов |
RU2507315C1 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах |
US9517231B2 (en) | 2014-07-22 | 2016-12-13 | Thomas P. Dooley | Methods and pharmaceutical compositions for the treatment of symptoms of anxiety and panic using beta adrenergic receptor antagonist and muscarinic receptor antagonist combinations |
EA025598B1 (ru) * | 2015-01-22 | 2017-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Альфа Биотех" | Активное органическое покрытие для нанесения на титановые имплантаты и способ его получения |
US11141505B2 (en) | 2017-03-28 | 2021-10-12 | DePuy Synthes Products, Inc. | Orthopedic implant having a crystalline gallium-containing hydroxyapatite coating and methods for making the same |
RU2766113C2 (ru) * | 2017-03-28 | 2022-02-08 | Депуи Синтез Продактс, Инк. | Ортопедический имплантат, имеющий покрытие из кристаллического фосфата кальция, и способы его получения |
-
1999
- 1999-11-17 RU RU99124128/14A patent/RU2194536C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2605C2 (ru) * | 2004-05-06 | 2005-07-31 | Георге НИКОЛАУ | Способ создания биосовместимой поверхности на имплантатах из титана и его сплавов |
RU2444376C1 (ru) * | 2010-12-06 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов |
RU2507315C1 (ru) * | 2012-09-10 | 2014-02-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" | Способ получения биосовместимого покрытия на стоматологических имплантатах |
US9517231B2 (en) | 2014-07-22 | 2016-12-13 | Thomas P. Dooley | Methods and pharmaceutical compositions for the treatment of symptoms of anxiety and panic using beta adrenergic receptor antagonist and muscarinic receptor antagonist combinations |
EA025598B1 (ru) * | 2015-01-22 | 2017-01-30 | Общество с ограниченной ответственностью "Альфа Биотех" | Активное органическое покрытие для нанесения на титановые имплантаты и способ его получения |
US11141505B2 (en) | 2017-03-28 | 2021-10-12 | DePuy Synthes Products, Inc. | Orthopedic implant having a crystalline gallium-containing hydroxyapatite coating and methods for making the same |
RU2766113C2 (ru) * | 2017-03-28 | 2022-02-08 | Депуи Синтез Продактс, Инк. | Ортопедический имплантат, имеющий покрытие из кристаллического фосфата кальция, и способы его получения |
US11793907B2 (en) | 2017-03-28 | 2023-10-24 | DePuy Synthes Products, Inc. | Orthopedic implant having a crystalline gallium-containing hydroxyapatite coating and methods for making the same |
US11793910B2 (en) | 2017-03-28 | 2023-10-24 | DePuy Synthes Products, Inc. | Orthopedic implant having a crystalline calcium phosphate coating and methods for making the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gu et al. | In vitro studies of plasma-sprayed hydroxyapatite/Ti-6Al-4V composite coatings in simulated body fluid (SBF) | |
Wang et al. | Review of the biocompatibility of micro-arc oxidation coated titanium alloys | |
Kim et al. | Electrochemical surface modification of titanium in dentistry | |
Da Silva et al. | Transformation of monetite to hydroxyapatite in bioactive coatings on titanium | |
US5478237A (en) | Implant and method of making the same | |
Kaluđerović et al. | Titanium dental implant surfaces obtained by anodic spark deposition–from the past to the future | |
US8057657B2 (en) | Treatment of an osteointegrative interface | |
Nguyen et al. | The effect of sol–gel-formed calcium phosphate coatings on bone ingrowth and osteoconductivity of porous-surfaced Ti alloy implants | |
Kuromoto et al. | Titanium oxide films produced on commercially pure titanium by anodic oxidation with different voltages | |
Nie et al. | Effects of solution pH and electrical parameters on hydroxyapatite coatings deposited by a plasma‐assisted electrophoresis technique | |
Ballo et al. | Dental implant surfaces-Physicochemical properties, biological performance, and trends | |
Sowa et al. | Modification of tantalum surface via plasma electrolytic oxidation in silicate solutions | |
US20210338889A1 (en) | Implant with ceramic coating, method of forming an implant, and method of applying a ceramic coating | |
EP1659978A4 (en) | OSSEOINDUCTIVE MAGNESIUM TITANIUM IMPLANT AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF | |
RU2194536C2 (ru) | Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат | |
Jang et al. | Evaluation of bone formation on ultra-fine structures in simulated body fluid | |
EP1515759B1 (en) | An osteointegrative interface for implantable prostheses and method for its manufacture | |
Hao et al. | Corrosion resistance and biological properties of a micro–nano structured Ti surface consisting of TiO 2 and hydroxyapatite | |
KR20200104121A (ko) | 전기화학적 처리에 의한 이중기능표면이 구현된 치과용 임플란트와 이의 제조방법 | |
WO2004062705A1 (ja) | 生体骨誘導性の人工骨とその製造方法 | |
CA2073781A1 (en) | Process for forming bioactive composite coatings on implantable devices | |
KR20190121993A (ko) | 5개 이온이 함유된 전해질 조성물과 그 조성물을 이용하는 플라즈마 전해 산화 공정이 포함된 임플란트 제조방법 | |
Huang et al. | Formation mechanism of biomedical apatite coatings on porous titania layer | |
Fathi et al. | Novel hydroxyapatite/niobium surface coating for endodontic dental implant | |
Xie et al. | Novel hydroxyapatite coating on new porous titanium and titanium-HDPE composite for hip implant |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20051118 |