RU2292868C1 - Материал для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к области медицины и касается материалов для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях. Материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков, содержит гидроксиапатит и трикальций фосфат, в качестве затворяющей жидкости использован раствор фосфата магния и фосфата натрия в фосфорной кислоте при определенном количественном содержании их в затворяющей жидкости, при этом количество затворяющей жидкости к количеству реакционно-твердеющей смеси составляет 0,25-0,65. Недорогие исходные компоненты и высокая прочность позволяют широко использовать данный материал для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза. 1 табл.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к использованию для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза.

Кальцийфосфатные цементы получают на основе реакционно-твердеющей порошковой смеси (РПС) из двух или более фосфатов кальция и затворяющей жидкости (ЗЖ). Исходный порошок представляет смесь кислых и основных фосфатов кальция. При добавлении в смесь ЗЖ компоненты начинают взаимодействовать между собой через жидкую фазу по механизму растворения-осаждения с образованием нейтральных (рН~7) фосфатов. В качестве исходной смеси (S.Takagi, L.C.Chow, К.Ishikawa, "Formation of hydrohyapatite in new calcium phosphate cements", Biomaterials, 19 (1998), pp.1593-1599) использовали трикальций фосфат в сочетании с гидроксидом кальция или карбонатом кальция, аморфный фосфат кальция с гидроксидом кальция, дикальций фосфат с гидроксидом кальция или карбонатом кальция. В качестве ЗЖ применяли водные растворы гидроксида натрия или двухзамещенного ортофосфата натрия. При смешении смеси порошков фосфата кальция с ЗЖ образуется тестоподобная масса, которая со временем схатывается до образования прочного гидроксиапатитового цементного камня, состоящего из кристаллического гидроксиапатита (ГА).

Предложенные материалы могут быть использованы в качестве цементных паст для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов. Недостатком данных материалов является низкая прочность - менее 8 МПа.

Наиболее близким по техническому решению являются фосфатные цементы (В.В.Самускевич, Н.Х.Белоус, Л.Н.Самускевич, А.А.Добрышевская. «Цемент водного затворения на основе гидроксиапатита и термообработанного дигидрофосфата кальция». Неорганические материалы, 2000, т.36, №9, с.1148-1152), состоящие из смеси порошков ГА и дигидрофосфата кальция, в качестве ЗЖ использована вода. При добавлении затворяющей жидкости между компонентами РПС происходит взаимодействие с образованием аморфной фазы, которая в процессе схватывания переходит в кристаллический ГА.

Существенным недостатком данного материала является низкая прочность (не более 30 МПа) и быстрое время схватывания (2-3 минуты). Быстрое схватывание и низкая прочность не позволяют формовать костные имплантаты сложной конфигурации, залечивать костные дефекты большой площади и объема.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение прочности кальцийфосфатного цементного материала. Для достижения технического результата предлагается использовать в качестве РПС смесь порошков ГА и трикальций фосфата (ТКФ) и в качестве ЗЖ - раствор фосфатов магния и натрия в фосфорной кислоте, что позволяет существенно повысить прочность цементного материала на основе ГА. Цемент, состоящий из смеси ГА, ТКФ и ЗЖ на основе фосфатов магния и натрия, не известен. Содержание в РПС ТКФ 20-80 мас.% Отношение количества вводимой затворяющей жидкости ЗЖ (мл) к количеству РПС (г) должно быть в пределах 0,25-0,65 (ЗЖ (мл)/РПС (г)=0,25-0,65). Время схатывания изменялось от 6 до 35 минут в зависимости от количества и состава ЗЖ и соотношения фосфатов в РПС. После добавления ЗЖ в РПС, жидкая фаза вступает в реакцию с РПС, при этом происходит частичное растворение РПС с последующим осаждением в виде аморфной фазы. В процессе схватывания формируется структура, состоящая из кристаллов ГА, которые покрыты прослойками цементирующей аморфной фазы, обеспечивающей прочное сцепление кристаллов между собой. Введение ГА в количествах более 80 мас.% приводит к быстрому схатыванию твердеющей смеси, и наоборот, при введении менее 20 мас.% схватывание происходит очень медленно, и в том, и другом случае это затрудняет применение данного материала в медицине. В случае использования затворяющей жидкости в количестве, меньшем нижнего предела (ЗЖ (мл)/твердое (г)<0,25), или использованию высококонцентрированных растворов ЗЖ с содержанием фосфата магния более 45 мас.% и фосфата натрия более 25%, получаемая смесь имеет высокую вязкость, что приводит к образованию многочисленных трещин при формовании изделия необходимой конфигурации. При применении ЗЖ в количестве выше верхнего предела (ЗЖ (мл)/ЦПС (г)>0.65) и разбавленных растворов с большим содержанием воды, более 45 мас.%, содержанием фосфата магния менее 25 мас.% и фосфата натрия менее 4,5 мас.%, наоборот смесь получается слишком жидкой, что не позволяет формовать изделия ввиду растекания смеси. Кроме того, значительно увеличивается время схатывания, что приводит к снижению прочности, особенно в первые минуты твердения.

Пример получения образца №1. Порошки 16 г ГА и 24 г ТКФ смешивают в вибромельнице корундовыми шарами в течение 20 минут. Полученную РПС в количестве 0,6 г смешивают с 0,3 мл ЗЖ (65 мас.% фосфата магния и 13 мас.% фосфата натрия, 14 мас.% фосфорной кислоты, 8 мас.% воды). Смешение проводят в течение 1-2 минут металлическим шпателем на стекле до сметаноподобного состояния, после чего смесь помещают в цилиндрическую форму диаметром 0,8 см. По истечении нескольких минут отформованный образец вынимают и помещают в термостат с температурой 37°С и относительной влажностью 100%. Через 24 часа отвержденный образец имеет прочность на сжатие 60 МПа.

Аналогично были изготовлены образцы, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.

Предлагаемый кальцийфосфатный цемент состоит из смеси порошков ГА и ТКФ и ЗЖ - растворов фосфатов магния и натрия в фосфорной кислоте и характеризуется более высокой прочностью.

Состав и свойства цементных материалов
	ЗЖ, мл /Порошок РПС, г	Соотношение компонентов в РПС, мас.%		Состав ЗЖ, мас.%				Время схватывания (37°С, 100% относительная влажность), мин	Прочность на сжатие, МПа*
		ГА	ТКФ	Фосфат	Фосфат	Фосфорная	Вода
				магния	натрия	кислота
1	0,5	40	60	65	13	14	8	10	60
2	0,25	80	20	25,5	4,5	65	5	6	35
3	0,65	60	40	70	4,5	10	16,5	25	38
4	0,4	20	80	15	30	10	45	35	34
5 (прототип)	0,3	ГА	Дигидрофосфат кальция	-	-	-	100	3	30
6	0,15	95	5	80	0	20	0	-	Образец рассыпался
7	0,8	10	90	10	40	0	50	Более 60	6
8	0,8	70	30	0	30	70	0	Более 60	2
*Испытания проводили через 24 часа после затворения.

Claims (1)

1. Материал для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов на основе реакционно-твердеющей смеси порошков, содержащий гидроксиапатит и затворяющую жидкость, отличающийся тем, что реакционно-твердеющая смесь содержит порошок трикальций фосфата, а в качестве затворяющей жидкости используется раствор фосфатов магния и фосфата натрия в фосфорной кислоте, при этом содержание компонентов в реакционно-твердеющей смеси составляет, мас.%:

   Гидроксиапатит 20,0-80,0 Трикальций фосфат 20,0-80,0

   содержание компонентов в затворяющей жидкости составляет, мас.%:

   Фосфат магния 15,0-70,0 Фосфат натрия 4,5-30,0 Фосфорная кислота 10,0-65,0 Вода 5,0-45,0

   а количество затворяющей жидкости к количеству реакционно-твердеющей смеси находится в пределах 0,25-0,65.