RU2260402C1 - Composition material for osseous tissue replacement - Google Patents
Composition material for osseous tissue replacement Download PDFInfo
- Publication number
- RU2260402C1 RU2260402C1 RU2004108937/15A RU2004108937A RU2260402C1 RU 2260402 C1 RU2260402 C1 RU 2260402C1 RU 2004108937/15 A RU2004108937/15 A RU 2004108937/15A RU 2004108937 A RU2004108937 A RU 2004108937A RU 2260402 C1 RU2260402 C1 RU 2260402C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- osseous tissue
- carbon fiber
- replacement
- crystal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области композиционных материалов и может быть использовано в медицине для изготовления эндопротезов.The invention relates to the field of composite materials and can be used in medicine for the manufacture of endoprostheses.
Известен композиционный материал для замещения костной ткани, включающий пористый конструкционный элемент с диаметром пор не более 200 микрон из углеродного волокна и углеродный материал - наполнитель, частично заполняющий поры таким образом, чтобы они были менее 200 микрон в диаметре. Пористый конструкционный элемент из углеродного волокна и углеродный материал - наполнитель образуют изделие, которое может использоваться как протезное устройство для замещения костной ткани человека и животных (см. описание изобретения к патенту США №5981827 от 02.11.97).Known composite material for bone replacement, including a porous structural element with a pore diameter of not more than 200 microns of carbon fiber and a carbon material is a filler, partially filling the pores so that they are less than 200 microns in diameter. The porous carbon fiber structural member and the carbon filler material form an article that can be used as a prosthetic device to replace human and animal bone tissue (see US Patent No. 5981827, Nov. 2, 1997, for a description of the invention).
Это изобретение принято в качестве прототипа.This invention is adopted as a prototype.
Недостатком технического решения - прототипа является недопустимо высокий модуль упругости и большой его разброс при получении композиционного материала.The disadvantage of the technical solution of the prototype is an unacceptably high modulus of elasticity and its large spread in the production of composite material.
Модуль упругости кости лежит в пределах 14...28 ГПа, в то время как модуль упругости технического решения - прототипа может достигать 30...150 ГПа, т.е. превышать модуль упругости кости на порядок и более. Протезное устройство для замещения костной ткани (эндопротез), изготовленное из такого материала получается очень \жестким\ и при установке в живой организм, вследствие разной величины деформации материалов эндопротеза и кости, происходит постоянное относительное перемещение сопряженных поверхностей, что приводит к постепенному расшатыванию эндопротеза и отсутствию условий для свободного прорастания костной ткани в поры и рельеф материала эндопротеза.The modulus of elasticity of the bone lies within 14 ... 28 GPa, while the modulus of elasticity of the technical solution of the prototype can reach 30 ... 150 GPa, i.e. exceed the elastic modulus of the bone by an order of magnitude or more. A prosthetic device for replacing bone tissue (endoprosthesis) made of such a material is very \ rigid \ and when installed in a living organism, due to different deformation of the materials of the endoprosthesis and bone, a constant relative movement of the mating surfaces occurs, which leads to a gradual loosening of the endoprosthesis and the absence of conditions for the free growth of bone tissue into the pores and the relief of the material of the endoprosthesis.
Одновременно сопряжение жестких поверхностей со здоровой костью вызывает так называемое \убывание\ здоровой кости и тормозит создание гомогенной новой костной массы.At the same time, the conjugation of hard surfaces with healthy bone causes the so-called \ decrease \ healthy bone and inhibits the creation of a homogeneous new bone mass.
Задачей заявляемого изобретения является создание композиционного материала для замещения костной ткани с модулем упругости, равным модулю упругости костной ткани человека и животных и лежащим в пределах 14...28 ГПа. Эта задача достигается тем, что в композиционном материале для замещения костной ткани, содержащем пористую матрицу из углеродного волокна и углеродный материал - наполнитель, частично заполняющий поры матрицы, межплоскостное расстояние d002 кристалла углеродного волокна составляет 3,58...3,62 ангстрема, а межплоскостное расстояние d002 кристалла углерода-наполнителя - 3,42...3,44 ангстрема, при общем количестве углеродного волокна 20...80%.The objective of the invention is the creation of a composite material for replacing bone tissue with a modulus of elasticity equal to the modulus of elasticity of the bone tissue of humans and animals and lying within 14 ... 28 GPa. This task is achieved by the fact that in a composite material for bone tissue replacement containing a porous matrix of carbon fiber and a carbon material is a filler partially filling the pores of the matrix, the interplanar distance d 002 of the carbon fiber crystal is 3.58 ... 3.62 angstroms, and the interplanar distance d 002 of the carbon-filler crystal is 3.42 ... 3.44 angstroms, with a total amount of carbon fiber of 20 ... 80%.
При межплоскостных расстояниях кристалла углеродного волокна, углерода - наполнителя, и содержании углеродного волокна в пределах, выходящих за заявленные пределы, имеет место в композиционном материале для замещения костной ткани превышение допустимого для человека и животных модуля упругости кости.At interplanar distances of the crystal of carbon fiber, carbon filler, and the content of carbon fiber in the range beyond the stated limits, in the composite material for replacing bone tissue, the elastic modulus of bone permissible for humans and animals is exceeded.
Композиционный материал изготавливался следующим образом: из углеродного волокна изготавливается каркас изделия, близкий по форме к замещаемому участку кости. При этом заранее задается ориентация волокон, наилучшим образом обеспечивающая работу эндопротеза при нагрузках. Затем каркас пропитывается углеродным наполнителем до достижения необходимой пористости. Пропитка может осуществляться различными технологическими методами, например путем разложения метана при температурах 900°-1000°С. Окончательная доводка изделия производится механической обработкой.The composite material was made as follows: the skeleton of the product is made of carbon fiber, which is close in shape to the replaced area of the bone. In this case, the orientation of the fibers that best ensures the operation of the endoprosthesis under loads is predefined. Then the frame is impregnated with a carbon filler to achieve the required porosity. Impregnation can be carried out by various technological methods, for example, by decomposition of methane at temperatures of 900 ° -1000 ° C. The final refinement of the product is carried out by machining.
Изобретение поясняется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.
Были приготовлены и испытаны (определен модуль упругости) образцы из композиционного материала для замещения костной ткани, где были применены:Samples of composite material for bone tissue replacement were prepared and tested (elastic modulus determined), where:
- углеродное волокно, имеющее кристаллы с d002, Å- carbon fiber having crystals with d 002 , Å
1 - 3,581 - 3,58
2 - 3,602 - 3.60
3 - 3,623 - 3.62
4 - 3,454 - 3.45
5 - 3,685 - 3.68
- углерод-наполнитель, имеющий кристаллы с d002, Å- carbon filler having crystals with d 002 , Å
1 - 3,421 - 3.42
2 - 3,432 - 3.43
3 - 3,443 - 3.44
4 - 3,384 - 3.38
5 - 3,485 - 3.48
- содержание углеродного волокна, %- carbon fiber content,%
Результаты испытаний представлены в таблице 1The test results are presented in table 1
По результатам испытаний, отраженных в таблице 1, видно, что при межплоскостных расстояниях кристаллов углеродного волокна и углерода-наполнителя и содержании углеродного волокна, находящихся в заявленных пределах, модуль упругости композиционного материала находится в допустимых для человека и животных пределах - примеры 3, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 13 (модуль упругости составляет 14...28 ГПа), при выходе за заявляемые пределы недопустимо возрастает - примеры 1, 2, 5, 6, 7, 14, 15, 16 (модуль упругости составляет 28...112 ГПа).According to the results of the tests shown in table 1, it can be seen that when the interplanar distances of the crystals of carbon fiber and carbon filler and the content of carbon fiber are within the stated limits, the elastic modulus of the composite material is within acceptable limits for humans and animals - examples 3, 4, 8, 9, 10, 11, 12, 13 (the elastic modulus is 14 ... 28 GPa), when going beyond the declared limits it unacceptably increases - examples 1, 2, 5, 6, 7, 14, 15, 16 (elastic modulus is 28 ... 112 GPa).
Положительный эффект от использования изобретения состоит в повышении надежности соединения материала эндопротеза с костной тканью за счет создания композиционного материала для замещения костной ткани с модулем упругости, равным модулю упругости костной ткани человека и животных и лежащим в пределах 14...28 ГПа .The positive effect of the use of the invention is to increase the reliability of the connection of the material of the endoprosthesis with bone tissue by creating a composite material for replacing bone tissue with an elastic modulus equal to the elastic modulus of the bone tissue of humans and animals and lying within 14 ... 28 GPa.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108937/15A RU2260402C1 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Composition material for osseous tissue replacement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108937/15A RU2260402C1 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Composition material for osseous tissue replacement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2260402C1 true RU2260402C1 (en) | 2005-09-20 |
Family
ID=35848933
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004108937/15A RU2260402C1 (en) | 2004-03-25 | 2004-03-25 | Composition material for osseous tissue replacement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2260402C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522248C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Composite material for replacement of bone tissue |
RU2599022C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing composite material for bone defect replacement with help of hydrolytic conversion |
RU2601371C1 (en) * | 2015-09-25 | 2016-11-10 | Олег Викторович Барзинский | Bone defects compensation composite material and its preparation method |
RU2622751C1 (en) * | 2016-09-23 | 2017-06-19 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (АО "УНИИКМ") | Composite material for bone replacement |
-
2004
- 2004-03-25 RU RU2004108937/15A patent/RU2260402C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2522248C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" | Composite material for replacement of bone tissue |
RU2599022C1 (en) * | 2015-07-29 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Method of producing composite material for bone defect replacement with help of hydrolytic conversion |
RU2601371C1 (en) * | 2015-09-25 | 2016-11-10 | Олег Викторович Барзинский | Bone defects compensation composite material and its preparation method |
RU2622751C1 (en) * | 2016-09-23 | 2017-06-19 | Акционерное общество "Уральский научно-исследовательский институт композиционных материалов" (АО "УНИИКМ") | Composite material for bone replacement |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Lee et al. | The effect of collagen nerve conduits filled with collagen-glycosaminoglycan matrix on peripheral motor nerve regeneration in a rat model | |
Stang et al. | Structural parameters of collagen nerve grafts influence peripheral nerve regeneration | |
Kujala et al. | Effect of porosity on the osteointegration and bone ingrowth of a weight-bearing nickel–titanium bone graft substitute | |
Howlett et al. | The Effect of Silicon Nitride Ceramic on Rabbit Skeletal Cells and Tissue: An: In Vitro: and: In Vivo: Investigation | |
US20180132852A1 (en) | Use of epineural sheath grafts for neural regeneration and protection | |
Wood et al. | The significance of implant shape in experimental testing of biological materials: disc vs. rod | |
Bassett et al. | Peripheral nerve and spinal cord regeneration: Factors leading to success of a tubulation technique employing Millipore | |
DE69333040T3 (en) | MORPHOGEN INDUCED NERVES RESTORATION AND RECONSTRUCTION. | |
JP2016536067A (en) | Method for producing osteoinductive calcium phosphate and the product thus obtained | |
RU2260402C1 (en) | Composition material for osseous tissue replacement | |
Hu et al. | Regenerative peripheral nerve interface free muscle graft mass and function | |
Motokawa | Mechanical properties and structure of the spine‐joint central ligament of the sea urchin, Diadema setosum (Echinodermata, Echinoidea) | |
Maccauro et al. | In vivo characterization of zirconia toughened alumina material: a comparative animal study | |
McDougall et al. | Animal models of ligament repair | |
RU2522248C2 (en) | Composite material for replacement of bone tissue | |
Strauß et al. | Spider silk–a versatile biomaterial for tissue engineering and medical applications | |
Sobczak-Kupiec et al. | EVALUATION OF BIOACTIVITY OF POLY (ACRYLIC ACID)-HYDROXYAPATITE-NANOGOLD COMPOSITES IN IN VITRO CONDITIONS. | |
RU2571232C1 (en) | Method of assessment of biocompatibility of scaffolds | |
Hicks et al. | In vitro biomechanical evaluations of screw-bar–polymethylmethacrylate and pin-polymethylmethacrylate internal fixation implants used to stabilize the vertebral motion unit of the fourth and fifth cervical vertebrae in vertebral column specimens from dogs | |
RU2622751C1 (en) | Composite material for bone replacement | |
KONOMI et al. | Immunohistochemical localization of type I, III, and IV collagens in the sclera and choroid of bovine, rat, and normal and pathological human eyes | |
EP0938279B1 (en) | Prosthesis made from ceramic materials | |
WO2002090980A1 (en) | Eyestrain model, method of constructing the same, evaluation method with the use of the model and drugs screened by using the evaluatin method | |
RU178749U1 (en) | COMBINED ENDOPROTHESIS OF THE LOWER JAW, CONSISTING OF A RIGID COMPONENT AND AUXILIARY DEVICE (SPACER) OF TITANIUM METAL KNITTING | |
RU2342160C1 (en) | Coal-plastic composition for bone defects elimination |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060326 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20070625 |