RU2291918C1 - Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения - Google Patents
Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2291918C1 RU2291918C1 RU2005116663/02A RU2005116663A RU2291918C1 RU 2291918 C1 RU2291918 C1 RU 2291918C1 RU 2005116663/02 A RU2005116663/02 A RU 2005116663/02A RU 2005116663 A RU2005116663 A RU 2005116663A RU 2291918 C1 RU2291918 C1 RU 2291918C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- calcium
- titanium
- coating
- phosphate
- phosphoric acid
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/26—Anodisation of refractory metals or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/024—Anodisation under pulsed or modulated current or potential
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
- C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
- C25D11/02—Anodisation
- C25D11/026—Anodisation with spark discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к технологии формирования покрытий на поверхности имплантатов, изготовленных из титана, находящегося в рекристаллизованном и в наноструктурном состоянии. Покрытие содержит, мас.%: титанат кальция 7-9; пирофосфат титана 16-28; кальций-фосфатные соединения - остальное. Способ включает анодирование имплантата импульсным током в условиях искрового разряда в растворе фосфорной кислоты, содержащем гидроксиапатит и карбонат кальция, при этом анодирование ведут импульсным током со следующими параметрами: время импульса 50-200 мкс; частота следования импульсов 50-100 Гц; начальная плотность тока 0,2-0,25 А/мм2; конечное напряжение 100-300 В. Технический результат: получение покрытия, составом аналогичным составу костной ткани с высоким содержанием кальция, обладающего хорошими остеоиндуктивными и механическими свойствами, толщиной от 40 до 80 мкм. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.
Description
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к технологии формирования покрытий на поверхности имплантатов, изготовленных из титана, находящегося в рекристаллизованном и в наноструктурном состоянии. Данный материал может быть использован в травматологии, ортопедии и стоматологии.
Известно покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его нанесения (патент RU 2154463, А 61 К 6/033, A 61 N 1/32, опубл.2000.08.20). Покрытие содержит оксид титана и дополнительно содержит кальций-фосфатные соединения, взятые в определенном количественном соотношении. Способ нанесения заключается в анодировании титана и его сплавов импульсным током в условиях искрового разряда, при этом процесс ведут в насыщенном растворе гидроксиапатита (ГА) в фосфорной кислоте концентрацией 5-20% или 3-5% суспензии гидроксиапатита дисперсностью менее 100 мкм в этом насыщенном растворе.
Это биокерамическое покрытие содержит всего одно кальций-фосфатное соединение. Данное покрытие обладает остеоиндуктивными свойствами и не вызывают нагноения, воспаления, аллергической реакции. Недостатком данного покрытия является низкое содержание кальция в нем. Недостатком данного способа является то, что при его реализации получают покрытие толщиной до 30 мкм.
Известен способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов (патент RU 2221904, C 25 D 11/26, A 61 F 2/02, опубл. 2004.01.20), включающий анодирование имплантата импульсным или постоянным током в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,5-10,0 Гц в растворе фосфорной кислоты в течение 10-30 мин при постоянном перемешивании, причем анодирование ведут при напряжении 90-100 В и 20-35°С в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 5-25%, содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния, или в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 5-25%, содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния и дополнительно 5-10% суспензии гидроксиапатита дисперсностью менее 70 мкм для создания суспензии. Недостатком покрытия, полученного этим способом, является также низкое содержание кальция в нем. Также недостатком этого способа является то, что при его реализации получают покрытие толщиной не более 30 мкм.
Задачей предлагаемого изобретения является получение кальций-фосфатного покрытия на титане и титановых сплавах и разработка способа его нанесения. При реализации данного изобретения получают покрытие, составом аналогичным составу костной ткани с высоким содержанием кальция, обладающее остеоиндуктивными свойствами, высокими механическими свойствами. Способ, предлагаемый в данном изобретении, позволяет получать покрытие толщиной от 40 до 80 мкм.
Указанный технический результат достигается тем, что кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах, содержащее кальций-фосфатные соединения дополнительно содержит титанат кальция и пирофосфат титана, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
титанат кальция - 7-9
пирофосфат титана - 16-28
кальций-фосфатные соединения - остальное.
При этом покрытие в качестве кальций-фосфатных соединений содержит β-трикальцийфосфат и двойной фосфат титана-кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
титанат кальция - 7-9
пирофосфат титана - 16-28
β-трикальцийфосфат - 20-30
двойной фосфат титана-кальция - 49-55.
Способ нанесения кальций-фосфатного покрытия на титан и титановые сплавы, включающий анодирование имплантата импульсньм током в условиях искрового разряда в растворе фосфорной кислоты, содержащем гидроксиапатит, заключается в том, что анодирование ведут импульсным током со следующими параметрами: время импульса 50-200 мкс; частота следования импульсов 50-100 Гц; начальная плотность тока - 0,2-0,25 А/мм2; конечное напряжение 100-300 В, при этом раствор фосфорной кислоты дополнительно содержит карбонат кальция.
При этом используют раствор 15-20% фосфорной кислоты.
При этом концентрация гидроксиапатита составляет 50-70 г/л.
При этом используют карбонат кальция с концентрацией 80-150 г/л.
При этом в раствор фосфорной кислоты сначала вводят карбонат кальция, а затем гидроксиапатит.
Поставленная задача решается тем, что процесс формирования биокерамического покрытия ведут импульсным током в условиях микроплазменных разрядов в гетерогенном электролите, в котором в качестве дисперсионной среды используется раствор фосфорной кислоты 15-20%, а в качестве дисперсной фазы - смесь порошков карбоната кальция и гидроксиапатита. Предложенный состав электролита позволяет получить биокерамическое покрытие, в состав которого входит β-трикальцийфосфат (один из основных компонентов костной ткани).
Авторами предложен способ нанесения биокерамического покрытия на титан и его сплавы, в том числе находящиеся в наноструктурном состоянии, позволяющий получить новый не известный ранее технический результат, заключающийся в получении биокерамического покрытия с преобладающим содержанием фосфатов кальция, в состав созданного биокерамического покрытия входят также титанаты кальция. Данное покрытие обладает остеоиндуктивньми свойствами и повышенным сродством к костной ткани благодаря содержанию β-трикальцийфосфат.
Изобретение осуществляют следующим образом. Приготавливают 15-20% раствор ортофосфорной кислоты. Затем медленно при постоянном перемешивании вводят карбонат кальция 80-150 г/л. После окончания процесса газовыделения в электролит при постоянном перемешивании вводят ГА 50-70 г/л. Подготовленный к нанесению покрытия имплантат помещают в раствор. Через раствор пропускают импульсный ток со следующими характеристиками: время импульса 50-200 мкс; частота следования импульсов 50-100 Гц; начальная плотность тока 0,2-0,25 А/мм2; конечное напряжение 100-300 В. Процесс ведут при постоянном перемешивании в течение 5-60 мин, при этом максимальная толщина формируемого покрытия составляет 80 мкм.
Для лучшего понимания сути изобретения предлагаем следующие конкретные примеры.
Пример 1.
Приготавливают 15% раствор фосфорной кислоты. Затем вводят порошок карбоната кальция 80 г/л. После окончания газовыделения добавляют ГА 70 г/л. Приготовленный имплантат погружают в ванну с электролитом. Через раствор пропускают импульсный ток со следующими характеристиками: время импульса 50 мкс; частота следования импульсов 100 Гц; начальная плотность тока 0,2 А/мм2; конечное напряжение 300 В. Формирование покрытия ведут в течение 5 мин под воздействием импульсного тока с указанными выше характеристиками. Толщина полученного покрытия составляет 40 мкм.
Пример 2.
Приготавливают 20% раствор фосфорной кислоты. Затем вводят порошок карбоната кальция 100 г/л. После окончания газовыделения добавляют ГА 60 г/л. Приготовленный имплантат погружают в ванну с электролитом. Через раствор пропускают импульсный ток со следующими характеристиками: время импульса 200 мкс; частота следования импульсов 50 Гц; начальная плотность тока 0,25 А/мм2; конечное напряжение 200 В. Формирование покрытия ведут в течение 30 мин. Толщина полученного покрытия составляет 60 мкм.
Пример 3.
Приготавливают 18% раствор фосфорной кислоты. Затем вводят порошок карбоната кальция 150 г/л. После окончания газовыделения добавляют ГА 50 г/л. Имплантат погружают в ванну с электролитом. Через раствор пропускают импульсный ток со следующими характеристиками: время импульса 100 мкс; частота следования импульсов 80 Гц; начальная плотность тока 0,25 А/мм2; конечное напряжение 100 В. Формирование покрытия ведут в течение 60 мин. Толщина полученного покрытия составляет 80 мкм.
Кальций-фосфатные покрытия на титане и его сплавах, полученные заявляемым способом, прошли медико-биологическое тестирование.
Claims (7)
1. Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах, содержащее кальций-фосфатные соединения, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит титанат кальция и пирофосфат титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что оно в качестве кальций-фосфатных соединений содержит β-трикальцийфосфат и двойной фосфат титана-кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
3. Способ нанесения кальций-фосфатного покрытия на имплантат из титана и титановых сплавов, включающий анодирование имплантата импульсным током в условиях искрового разряда в растворе фосфорной кислоты, содержащем гидроксиапатит, отличающийся тем, что анодирование ведут импульсным током со следующими параметрами: время импульса 50-200 мкс; частота следования импульсов 50-100 Гц; начальная плотность тока 0,2-0,25 А/мм2; конечное напряжение 100-300 В, а раствор фосфорной кислоты дополнительно содержит карбонат кальция.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют раствор 15-20%-ной фосфорной кислоты.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют гидроксиапатит с концентрацией 50-70 г/л.
6. Способ по п.3, отличающийся тем, что используют карбонат кальция с концентрацией 80-150 г/л.
7. Способ по п.3, отличающийся тем, что в раствор фосфорной кислоты сначала вводят карбонат кальция, а затем гидроксиапатит.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116663/02A RU2291918C1 (ru) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005116663/02A RU2291918C1 (ru) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2291918C1 true RU2291918C1 (ru) | 2007-01-20 |
Family
ID=37774702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005116663/02A RU2291918C1 (ru) | 2005-05-31 | 2005-05-31 | Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2291918C1 (ru) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007088013A1 (de) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Holger Zipprich | Verfahren zur herstellung eines metallkörpers sowie metallkörper |
| 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 |
| WO2012126904A1 (en) | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Closed Stock Company "Institute Of Applied Nanotechnology" | Method of formation of a nanostructured biocompatible coating on implants for replacement of bone tissues |
| RU2532350C1 (ru) * | 2013-07-12 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека |
| RU2606366C1 (ru) * | 2015-09-14 | 2017-01-10 | Александр Анатольевич Марков | Способ нанесения синтетического биоактивного кальций-фосфатного минерального комплекса на имплантаты медицинского назначения |
| US9702037B2 (en) | 2011-06-03 | 2017-07-11 | DePuy Synthes Products, Inc. | Surgical implant |
| CN107130281A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-05 | 山东大学 | 一种低钙磷比的微弧氧化电解液 |
| RU2681329C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2019-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ формирования покрытия на имплантате из сплава титана |
| WO2019240608A1 (ru) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Нараяма" | Способ изготовления дентального имплантата с использованием композитного нанопокрытия |
| EA034329B1 (ru) * | 2017-11-23 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Способ получения композиционного нанопокрытия на наноструктурированном титане |
-
2005
- 2005-05-31 RU RU2005116663/02A patent/RU2291918C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007088013A1 (de) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Holger Zipprich | Verfahren zur herstellung eines metallkörpers sowie metallkörper |
| US7951285B2 (en) | 2006-01-31 | 2011-05-31 | Holger Zipprish | Process for producing a metal body and metal bodies |
| 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 |
| WO2012126904A1 (en) | 2011-03-24 | 2012-09-27 | Closed Stock Company "Institute Of Applied Nanotechnology" | Method of formation of a nanostructured biocompatible coating on implants for replacement of bone tissues |
| US9702037B2 (en) | 2011-06-03 | 2017-07-11 | DePuy Synthes Products, Inc. | Surgical implant |
| RU2532350C1 (ru) * | 2013-07-12 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" | Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека |
| RU2606366C1 (ru) * | 2015-09-14 | 2017-01-10 | Александр Анатольевич Марков | Способ нанесения синтетического биоактивного кальций-фосфатного минерального комплекса на имплантаты медицинского назначения |
| CN107130281A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-05 | 山东大学 | 一种低钙磷比的微弧氧化电解液 |
| CN107130281B (zh) * | 2017-05-25 | 2021-10-01 | 山东大学 | 一种低钙磷比的微弧氧化电解液 |
| EA034329B1 (ru) * | 2017-11-23 | 2020-01-29 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Способ получения композиционного нанопокрытия на наноструктурированном титане |
| WO2019240608A1 (ru) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Нараяма" | Способ изготовления дентального имплантата с использованием композитного нанопокрытия |
| RU2681329C1 (ru) * | 2018-07-02 | 2019-03-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Способ формирования покрытия на имплантате из сплава титана |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2291918C1 (ru) | Кальций-фосфатное покрытие на титане и титановых сплавах и способ его нанесения | |
| Chang et al. | Formation of dicalcium phosphate dihydrate on magnesium alloy by micro-arc oxidation coupled with hydrothermal treatment | |
| Liang et al. | Histological and mechanical investigation of the bone-bonding ability of anodically oxidized titanium in rabbits | |
| US10010652B2 (en) | PEO coating on Mg screws | |
| CN101138652A (zh) | 一种高生物活性表面多孔种植体复合材料制备方法 | |
| EP2593152A1 (en) | Apatite coatings on mg srews | |
| DE102010027532B4 (de) | Verfahren zur PEO-Beschichtung | |
| RU2361623C1 (ru) | Покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его получения | |
| RU2206642C2 (ru) | Способ модифицирования поверхности медицинских изделий (варианты) | |
| RU2423150C1 (ru) | Кальций-фосфатное биологически активное покрытие на имплантате и способ его нанесения | |
| RU2394601C2 (ru) | Способ модифицирования поверхности имплантатов из титана и его сплавов | |
| RU2765921C1 (ru) | Способ изготовления дентального имплантата с использованием композитного нанопокрытия | |
| AU2020317072B2 (en) | Metal substrate with antibacterial and osteointegrative properties for implantology applications | |
| RU2363775C1 (ru) | Способ получения покрытий на изделиях, выполненных из титана и его сплавов | |
| RU2598626C1 (ru) | Способ формирования биоактивного покрытия на поверхности эндопротезов крупных суставов | |
| RU2530573C1 (ru) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с биоактивным покрытием | |
| DE102008046197B3 (de) | Degradierbares Implantat und Verfahren zu seiner Herstellung sowie deren Verwendung | |
| Gnedenkov et al. | Formation of bioactive anticorrosion coatings on resorbable implants by plasma electrolytic oxidation | |
| RU2386454C1 (ru) | Биопокрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его получения | |
| KR20200104121A (ko) | 전기화학적 처리에 의한 이중기능표면이 구현된 치과용 임플란트와 이의 제조방법 | |
| RU2606366C1 (ru) | Способ нанесения синтетического биоактивного кальций-фосфатного минерального комплекса на имплантаты медицинского назначения | |
| RU2221904C1 (ru) | Способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов | |
| RU2724437C1 (ru) | Способ изготовления дентального имплантата из нанотитана с использованием лазерного структурирования поверхности и наноструктурированного композитного покрытия и имплатат | |
| RU2693468C1 (ru) | Способ получения модифицированного биопокрытия на имплантате из титана (варианты) | |
| EP1891989A1 (de) | Verfahren zur Erzeugung einer degradationsresistenten Oberflächenschicht auf einem aus Titan oder aus einer Titanlegierung bestehenden Gegenstand |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160601 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20171222 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200601 |