RU2379061C2 - Рассасывающиеся керамические композиции - Google Patents
Рассасывающиеся керамические композиции Download PDFInfo
- Publication number
- RU2379061C2 RU2379061C2 RU2007112478/15A RU2007112478A RU2379061C2 RU 2379061 C2 RU2379061 C2 RU 2379061C2 RU 2007112478/15 A RU2007112478/15 A RU 2007112478/15A RU 2007112478 A RU2007112478 A RU 2007112478A RU 2379061 C2 RU2379061 C2 RU 2379061C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramic material
- precursor composition
- less
- ceramic
- cured
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000012620 biological material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 11
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 230000008468 bone growth Effects 0.000 claims abstract description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 53
- 239000012700 ceramic precursor Substances 0.000 claims description 31
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 26
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 19
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 18
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 11
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 claims description 10
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims description 8
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 8
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 6
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 6
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 4
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical class [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims description 3
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 claims description 3
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims 1
- 229910052604 silicate mineral Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 abstract description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 abstract description 6
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 10
- -1 calcium aluminates Chemical class 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 5
- 239000002639 bone cement Substances 0.000 description 4
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 4
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 4
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 4
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 3
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001054 cortical effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ARHMMDOXGIIARL-UHFFFAOYSA-N calcium;dihydroxy(dioxido)silane Chemical compound [Ca+2].O[Si](O)([O-])[O-] ARHMMDOXGIIARL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003178 glass ionomer cement Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000012552 review Methods 0.000 description 2
- 210000000689 upper leg Anatomy 0.000 description 2
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 description 2
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 235000019739 Dicalciumphosphate Nutrition 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010171 animal model Methods 0.000 description 1
- 238000011888 autopsy Methods 0.000 description 1
- 230000002146 bilateral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K dicalcium phosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O NEFBYIFKOOEVPA-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229910000390 dicalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940038472 dicalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;oxocalcium;silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca]=O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] BCAARMUWIRURQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052587 fluorapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940077441 fluorapatite Drugs 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 239000011236 particulate material Substances 0.000 description 1
- 230000007170 pathology Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000019976 tricalcium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910021534 tricalcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/06—Aluminous cements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/849—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising inorganic cements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/02—Inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/70—Preparations for dentistry comprising inorganic additives
- A61K6/71—Fillers
- A61K6/74—Fillers comprising phosphorus-containing compounds
- A61K6/75—Apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/70—Preparations for dentistry comprising inorganic additives
- A61K6/71—Fillers
- A61K6/77—Glass
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/802—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising ceramics
- A61K6/818—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising ceramics comprising zirconium oxide
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/849—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising inorganic cements
- A61K6/853—Silicates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/849—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising inorganic cements
- A61K6/876—Calcium oxide
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/849—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising inorganic cements
- A61K6/878—Zirconium oxide
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/0047—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L24/0052—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material with an inorganic matrix
- A61L24/0068—Inorganic materials not covered by groups A61L24/0057 or A61L24/0063
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
- A61L24/02—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/425—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of phosphorus containing material, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
- A61L27/427—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of other specific inorganic materials not covered by A61L27/422 or A61L27/425
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
- C04B28/025—Belite cements
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/14—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing calcium sulfate cements
- C04B28/145—Calcium sulfate hemi-hydrate with a specific crystal form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/34—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders
- C04B28/344—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders the phosphate binder being present in the starting composition solely as one or more phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00836—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for medical or dental applications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Surgery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Настоящая группа изобретений относится к медицине, точнее к имплантатам и устройствам с поверхностным покрытием. Предложена керамическая композиция-предшественник для получения высокопрочных биоэлементов, используемых в качестве рассасывающегося или частично рассасывающегося биоматериала, где композиция включает по меньшей мере один силикат с Са в качестве основного катиона со скоростью рассасывания меньше или равной скорости роста кости, и этот по меньшей мере один силикат действует как основная связующая фаза в биоматериале, причем этот по меньшей мере один силикат Са присутствует в количестве 50 мас.% или больше, а все остальные составляющие, если они есть, представлены добавками, такими как инертная фаза, и/или добавками, которые делают биоматериал рентгеноконтрастным. Предложен отвержденный керамический материал, который основан на керамической композиции-предшественнике и находится в гидратированной форме. Предложен медицинский имплантат, предложено применение медицинского имплантата, а также устройство или субстрат, покрытые неотвержденной керамической композицией-предшественником и/или отвержденным керамическим. Изобретение обеспечивает биоматериал, имеющий начальную и постоянную прочность, который со временем растворяется и взаимодействует с организмом с получением новой ткани. 5 н. и 24 з.п. ф-лы, 3 табл.
Description
Настоящее изобретение относится к керамическим композициям-предшественникам и химически связанным керамическим (ХСК) материалам, особенно на основе Са, и к композитному биоматериалу, пригодному для применения в ортопедической практике. ХСК-система включает связующую фазу (химический цемент) и дополнительные фазы с определенными химическими свойствами, которые придают биоматериалу начальную прочность, за которой следует взаимодействие с тканями организма, включая внутренние среды организма, при этом образуется рассасывающийся или частично рассасывающийся биоматериал. Изобретение также относится к отвержденному керамическому материалу, имплантатам и устройствам с поверхностным покрытием.
Те материалы, которые используют в качестве заполнителей пустот в костях и которые взаимодействуют с тканями человеческого организма, должны иметь следующее преимущество: эти биоматериалы должны быть настолько биосовместимыми и биоактивными, насколько это возможно. Принципиально этого можно добиться по меньшей мере двумя путями: разработкой стабильных биосовместимымых материалов и рассасывающихся материалов, которые позволяют костной ткани замещать биоматериал. Первый путь - изготовление более стабильных материалов, например материалов на основе полиметилметакрилата (ПММА) или материалов на основе алюмината кальция - особенно пригоден для клинических ситуаций остеопороза. Для активных или молодых пациентов наиболее привлекательным путем является использование рассасывающихся материалов, например растворимых стекол и материалов на основе фосфатов, где взаимодействие с живой тканью наиболее ярко выражено. Хорошо известно, что алюминаты кальция и силикаты кальция могут иметь прочность на сжатие, которая значительно выше, чем прочность на сжатие современных рассасывающихся материалов (порядка 100 МПа).
Традиционные рассасывающиеся фазы содержат оксиды Са и Р (или S). Фосфаты и сульфаты Са и стекла, содержащие CaO, P2O5, SiO2 и Na2O - это типичные представители этой категории биоэлементов с низкой механической прочностью.
В патентах ЕР 1123081 В1 и ЕР 0555807 в качестве дополнительной фазы для использования в лечебных целях, а также в качестве дополнительного двухвалентного соединения для продуктов, замещающих кость, упомянут силикат Са (менее 10%). Что касается биосовместимости Са-силикатных материалов, была проведена большая работа по эндодонтической обработке материала ПроРут (Proroot) или МТА (МТА) и по волластонитовым материалам. См. работу Дж.Сайдона (J.Saidon) с соавторами "Реакции клеток и тканей на частицы минерального триоксида и портланд-цемент" ("Cells and tissue reactions to mineral trioxide aggregate and Portland cement") в "Oral surgery medicine pathology", апрель 2003, 483-489. Волластонит - это утвержденный биоматериал в форме кусочков спеченной керамики. Обзор по костным цементам можно найти работе С.М.Кенни и М.Багги "Костные цементы и заполнители: обзор" (S.M.Кеnnу, М.Buggy "Bone cement and fillers: A Review") в "Journal of Materials Science: Materials in Medicine", 14 (2003) 923-938.
Если рассмотреть присущие предыдущему уровню техники материалы, применяемые, в частности, для заполнения пустот в костях, то становится понятно, что существует потребность в биосовместимом материале, обладающем рассасываемостью и достаточно высокой прочностью, а следовательно, способностью выдерживать нагрузку сразу после применения, а также впоследствии.
Чтобы удовлетворить указанную потребность, в данном изобретении предложены керамическая композиция-предшественник и отвержденные продукты, обладающие вышеупомянутыми особенностями.
Цель настоящего изобретения - предложить керамические композиции-предшественники на основе химически связанной керамики в качестве основной фазы (фаз), которые после отверждения обеспечивают достаточно высокую прочность (прочность на сжатие 100-150 МПа) керамического продукта. Указанная прочность достигается вскоре после нанесения суспензии, пасты или полутвердой смеси керамической композиции-предшественника на поврежденное место. Высокая начальная прочность обеспечивает способность поврежденного места переносить высокие нагрузки на стадии рассасывания, на которой костная ткань принимает способность выдерживать нагрузку.
Во время отверждения предложенная связующая фаза (фазы) потребляет или поглощает большое количество воды, причем отвержденный керамический продукт имеет низкую остаточную пористость, что дает свой вклад в высокую прочность.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена керамическая композиция-предшественник, включающая частицы по меньшей мере одного силиката Са и, возможно, частицы других соединений Са, выбранных из фосфатов, карбонатов, сульфатов и их сочетаний, где кальций является основным катионом. Указанное соединение (соединения) образует основную связующую фазу (фазы) отвержденного материала. Керамическая композиция-предшественник определена в пункте 1 формулы изобретения.
В другом воплощении изобретения указанные керамические композиции-предшественники также включают вторую связующую фазу (например, высокопрочные алюминаты кальция), которые делают свой вклад в высокую прочность на сжатие, как в начальный момент времени, так и позже.
Составляющие керамической композиции-предшественника представляют собой материалы в виде частиц, если не оговорено иначе. Процентные содержания, приведенные для композиции-предшественника, а также для отвержденного керамического материала, даны в массовых процентах, если не оговорено иначе.
В соответствии со вторым аспектом изобретения представлен отвержденный керамический материал, который получают смешиванием композиции-предшественника и отверждающей жидкости, то есть воды. Отвержденный керамический материал определен в пункте 11 формулы изобретения.
В соответствии с третьим аспектом изобретения предложен медицинский имплантат, который включает неотвержденную керамическую композицию-предшественника и/или отвержденный керамический материал в соответствии с изобретением. Медицинский имплантат определен в пункте 27 формулы изобретения. Указанный медицинский имплантат можно применять в качестве материала-носителя для доставки лекарственных средств. Указанный способ применения определен в пункте 28 формулы изобретения.
В соответствии с четвертым аспектом изобретения предложено устройство с поверхностным покрытием, выбранное из группы, состоящей из искусственного ортопедического устройства, позвоночного имплантата, эндопротеза сустава, скрепляющего элемента, костного штифта, костного винта, упрочняющей кость пластины, причем устройство или субстрат покрыты неотвержденной керамической композицией-предшественником и/или отвержденным керамическим материалом в соответствии с изобретением. Устройство или поверхность с покрытием определены в пункте 29 формулы изобретения.
Основным преимуществом предложенных композиции-предшественника, отвержденного материала и продукта при введении в организм или установке в теле является то, что они имеют высокую рассасываемость, так что достигается высокая скорость роста кости. Скорость рассасывания меньше или равна скорости роста кости. Это важно для сохранения способности выдерживать нагрузку в течение всего периода лечения.
Уровень прочности на сжатие, получаемый при помощи предлагаемого отвержденного материала, находится в интервале 100-150 МПа (для сравнения, прочность на сжатие других рассасываемых биоматериалов находится интервале 20-60 МПа).
Уровень прочности предлагаемых в настоящем изобретении биоматериалов по меньшей мере равен уровню прочности стабильных биоматериалов для применения в качестве заполнителей пустот в костях, таких как материалы на основе ПММА (полиметилметакрилата), которые не имеют такой же степени рассасываемости.
Предлагаемый в изобретении керамический материал имеет следующие преимущества по сравнению с системами/материалами предыдущего уровня техники, такими как биостекла, стекло-иономерные цементы и системы на основе чистого фосфата Са или пломбировочные материалы на основе мономеров: он сохраняет свою биоактивность, он имеет повышенную начальную прочность и стабильно сохраняет свои размеры, то есть он расширяется ограниченно (в отличие от известных рассасывающихся материалов, которые дают усадку), и это расширение улучшает контакт с тканями.
Предлагаемые керамические материалы были специально разработаны для биоматериалов, используемых в качестве материалов-заполнителей пустот в костях для применения в ортопедической практике, но их можно также использовать в качестве рассасывающихся пломбировочных материалов в стоматологии, включая эндодонтию.
В настоящем изобретении предложена биоактивная керамика на основе рассасывающейся керамики. А кроме этого в настоящем изобретении также подробно рассмотрены аспекты развития прочности во времени и достигнутого уровня прочности. Соответственно, настоящее изобретение нацелено на материалы, предпочтительно биоматериалы, имеющие начальную и постоянную прочность, которые со временем растворяются и взаимодействуют с организмом с получением новой ткани.
В основной форме предлагаемая керамическая композиция-предшественник включает основную связующую фазу (фазы) химически связанной керамики, предпочтительно силикаты Са, где Са - это основной катион. Связующая фаза (фазы) предпочтительно включает одну или более из следующих фаз:
C3S=3(CaO)(SiO2), C2S=2(CaO)(SiO2) и CS=(CaO)(SiO2). Основная связующая фаза (фазы) керамической композиции-предшественника включает более 50 мас.% по меньшей мере одного силиката Са. В дополнительном предпочтительном воплощении изобретения основная связующая фаза включает 3CaO×SiO2. В предпочтительном воплощении изобретения основная связующая фаза (фазы) отвержденного керамического материала включает гидраты 3CaO×SiO2. Указанная основная связующая фаза (фазы) может также включать фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция и их сочетания. Все остальные компоненты, если они есть, представлены такими добавками, как инертная фаза, и/или добавками, которые делают материал рентгеноконтрастным.
Предпочтительно использовать растворимую химически связанную керамику на основе 3СаО×SiO2, так как она обладает как рассасываемостью, так и высоким начальным потреблением или поглощением воды, что уменьшает пористость, в результате чего высокая прочность достигается на раннем этапе после применения керамической композиции-предшественника, смешанной с отверждающей жидкостью.
В качестве второй связующей фазы (фаз) керамическая композиция-предшественник может дополнительно включать соединение Са на основе фосфатов и/или сульфатов в количестве менее 20 мас.% от количества основной связующей фазы (фаз), а предпочтительно в количестве 5-10 мас.%. Указанная вторая связующая фаза может включать растворимое стекло, например стекло, содержащее фосфор, материалы на основе апатита, предпочтительно растворимые СаН-фосфаты.
Керамическая композиция-предшественник может включать добавки, придающие высокую степень рентгеноконтрастности, например такие сульфаты, как сульфат Ва, а также другие очень медленно растворяющиеся неорганические или инертные минеральные фазы. Предпочтительно использовать оксиды, обладающие высокой степенью рентгеноконтрастности, такие как оксид циркония. Эти инертные фазы предпочтительно включают минерал на основе силиката кальция или кальцийсиликатные стекла. Эти стекла могут предпочтительно содержать фтор или фосфор для образования фторид- и фосфат-ионов, которые участвуют в образовании фторапатита. Указанные добавки можно включать в композицию в форме стеклянных частичек, волокон, усов и/или пластинок в концентрациях менее 20 мас.% от общей массы композиции, более предпочтительно 5-15 мас.% и наиболее предпочтительно 8-12 мас.%.
Керамическая композиция-предшественник может дополнительно включать частицы гидратированной химически связанной керамики того же или сходного состава, что и состав основной связующей фазы (фаз), в количестве менее 40 мас.%, предпочтительно 10-30 мас.%. Это повышает гомогенность микроструктуры и улучшает связывание между реагирующей химически связанной керамикой и материалом-наполнителем на начальной стадии отверждения.
Чтобы дополнительно улучшить свойства начальной прочности, можно вводить добавки, которые улучшают начальное закрытие пор в керамическом материале путем поглощения чистой воды, например, от полугидрата (CaSO4×1/2H2O) до гипса (CaSO4×2Н2O). Для того чтобы в начальный момент отвердить весь керамический продукт, добавляют сочетание фосфорной кислоты и фосфата Zn, образующего оксид цинка. Эти фазы не влияют на средневременные или долгосрочные свойства, а только улучшают начальное закрытие пор и начальную прочность.
Начальную прочность - вплоть до нескольких часов после инициализации реакции отверждения - можно дополнительно увеличить путем добавления материла на основе полиакрила (ПА). Когда в качестве биоматериалов используют стекло-иономерные цементы (с добавками ПА), одна из главных проблем - это низкое значение рН и низкая химическая стабильность вторичных фаз. Однако в предлагаемых керамических композициях-предшественниках чистую полиакриловую кислоту используют только в низких концентрациях, менее 8 мас.%, предпочтительно менее 5 мас.% и более предпочтительно 2-3 мас.%, и таким образом кислота выступает в качестве агента, снижающего рН на ранних стадиях, начиная со значений рН выше чем 11-12 для изначально высокоосновных силикатных и алюминатных соединений, и до значений рН менее 10 в течение 60 минут, предпочтительно в течение 30 минут в смеси керамической композиции-предшественника и воды.
Для того чтобы улучшить долговременную механическую прочность, в керамическую композицию-предшественник включают высокопрочные стабильные добавки на основе химически связанной керамики, предпочтительно алюминаты Са, образующие гидраты в отвержденном материале, в количестве менее 40 мас.%, предпочтительно 5-30 мас.%.
Вязкость керамического материала перед отверждением можно контролировать в широком интервале при начальном смешивании порошкового материала и гидратационной жидкости - от влажных гранул до суспензии, пригодной для введения. Однако предпочтительно уменьшать соотношение вода-цемент (в/ц) настолько, насколько это возможно для получения значения вязкости, подходящей для конкретного способа применения. Соотношение в/ц должно составлять менее 0,55, а более предпочтительно - находиться в интервале 0,35-0,45. Для ортопедических применений возможно использование несколько более высоких значений соотношения в/ц, чем для стоматологических пломбировочных материалов, причем желательно обеспечить получение легко вводимого биоматериала.
Материалы демонстрируют также низкую скорость распада в воде и внутренних средах организма при введении в организм, т.е. более 95% введенной массы остается интактной после периода схватывания длительностью 5 минут, а более предпочтительно - после периода схватывания длительностью 10 минут. Это является преимуществом, так как важно, чтобы у материала было время для схватывания и при этом он не слишком интенсивно перемешивался с окружающей жидкостью. Время схватывания находится в интервале от 5 до 12 минут. Время, необходимое для определенной степени частичного или для полного распада, можно варьировать в интервале от нескольких месяцев до нескольких лет.
Отвержденный керамический материал проявляет прочность на сжатие, которая превосходит 100 МПа. Он имеет прочность на сжатие в пределах 24 часов по меньшей мере 40 МПа, предпочтительно более 50 МПа в пределах 1 часа и более 90 МПа в пределах 24 часов. Прочность на сжатие превышает 120 МПа через более чем 7 дней.
Через более чем 7 дней после отверждения отвержденный керамический материал имеет значение KIC, превышающее 0,5 МПам1/2, предпочтительно превышающее 0,7 МПам1/2, а более предпочтительно превышающее 1,0 МПам1/2.
Изменения размеров материала во время отверждения составляют менее 0,3 линейных %, и/или имеется давление расширения менее 5 МПа, предпочтительно меньше 3 МПа.
Отвержденный керамический продукт в соответствии с настоящим изобретением при введении в организм обладает скоростью рассасывания, которая меньше или равна скорости роста кости. Более 60 мас.% материала растворяется в течение 3 лет, предпочтительно более 50 мас.% растворяется в течение 2 лет, и более предпочтительно более 40 мас.% - в течение 12 месяцев.
Термин "биоэлемент" в том виде, как его используют здесь, означает все типы керамики или изделий с покрытием, предназначенные для введения в организм, такие как медицинские имплантаты, включая материал-носитель для доставки лекарственных средств, и, в частности, ортопедические имплантаты. Предлагаемая керамическая композиция-предшественник, смешанная с отверждающей жидкостью, может быть также введена в виде суспензии, пасты или пластичной массы, которая после отверждения образует указанный биоэлемент.
Пример
Для изучения скорости рассасывания предлагаемых составов костного цемента, содержащих силикат кальция в качестве основной связующей фазы (фаз), использовали экспериментальную модель на животном.
Описание сырья
Используемые здесь в качестве сырья материалы - это трехкальциевый силикат (C3S), двухкальциевый силикат (C2S), однокальциевый силикат (CS) (от Nycomynerals), однокальциевый алюминат (СА), полугидрат сульфата кальция (от Merck), трикальцийфосфат (от Merck), дикальцийфосфат (от Merck), апатит (Merck) и цемент «Norian» (от Syntes Stratec). C3S, C2S СА в виде порошков были синтезированы на месте.
Описание материалов
В таблице 1.1 представлен ряд составов порошков, которые были получены из сырьевых материалов, представленных выше.
Таблица 1.1 | ||||||||
Композиция протестированных составов в объемных % | ||||||||
№ состава | Трехкальциевый силикат | Двухкальциевый силикат | Однокальциевый силикат | Однокальциевый алюминат | Сульфат кальция | Трикальцийфосфат | Дикальцийфосфат | Апатит |
1 | 100 | |||||||
2 | 100 | |||||||
3 | 70 | 15 | 15 | |||||
4 | 70 | 15 | 15 | |||||
5 | 70 | 30 | ||||||
6 | 70 | 30 | ||||||
7 | 70 | 30 | ||||||
8 | 70 | 30 | ||||||
9 | 60 | 20 | 20 | |||||
10 | 60 | 20 | 20 | |||||
11 | 75 | 25 | ||||||
12 | 80 (гидратирован на 20%) | 20 |
Описание тестов
Порошковые составы смешивали с водой и ускорителем твердения (30 мас.% CaCl2) до получения соотношения силикат кальция/вода 0,4 при помощи смешивающей машины (Rotomix 3MSEPE) в пластиковых сосудах. Смешивание воды и порошка давало пасту, пригодную для введения. Пасты исследовали на предмет изменения рН и развития прочности (измеряемой как прочность на сжатие) со временем. Те образцы, которые тестировали на прочность на сжатие, хранили в жидкости, имитирующей внутреннюю среду организма (ее меняли каждый третий день), и проводили последовательные измерения через 1 час, 24 часа, 7 дней, 30 дней, 3 месяца и 12 месяцев. Те образцы, которые тестировали на рН, хранили в жидкости, имитирующей внутреннюю среду организма, в течение 5 минут, 30 минут, 24 часов, 7 дней и 30 дней. К некоторым составам (составы 1-2, 5-6 и 10-11) добавляли 2 мас.% полиакриловой кислоты. Определяли изменения рН со временем.
Каждую пасту также вводили в экспериментальную модель на животном. На дистальной части бедренной кости взрослых коз создавали билатеральные дефекты. Обнажали медиальный мыщелок бедренной кости и создавали поперечный дефект диаметром 10 мм от медиального кортикального слоя до латеральной кортикальной стенки (from the medial cortex to the lateral cortical wall). На это поврежденное место помещали трансплантат. Каждый из составов тестировали на шести местах. Через 52 недели делали вскрытие. Медиальный мыщелок подвергали гистологическому анализу на предмет декальцинации. Образцы подвергали обезвоживанию, помещали в метилметакрилат и делали коронарные срезы толщиной 20 микрометров. Для измерения соотношения площадей кость/дефект, трансплантат/дефект и кость/трансплантат проводили гистоморфометрию.
Результаты
Результаты испытаний на прочность вместе с результатами исследований на рассасывание представлены в таблицах 1.2 и 1.3. В испытании на прочность тестировали также промышленный кальцийфосфатный цемент «Norian», который использовали в качестве керамики сравнения. Величина рН быстро сдвигалась от начального интервала 11-12 для всех предлагаемых составов до значения менее чем 10 через 30 минут и менее чем 9 через 1 час. Для образцов, включающих добавку полиакриловой кислоты, изменение рН до нейтрального значения происходило даже быстрее. Величина рН в стабильном состоянии была выше нейтрального значения.
Таблица 1.2 | ||||||
Нарастание со временем прочности на сжатие для исследованных составов (МПа) | ||||||
№ состава | 1 час | 2 часа | 7 дней | 30 дней | 3 месяца | 12 месяцев |
1 | 60 | 100 | 150 | 150 | 150 | 150 |
2 | 40 | 85 | 110 | 130 | 130 | 130 |
3 | 50 | 100 | 110 | 110 | 90 | 90 |
4 | 50 | 90 | 100 | 110 | 80 | 80 |
5 | 45 | 90 | 90 | 120 | 120 | 120 |
6 | 50 | 95 | 100 | 125 | 125 | 125 |
7 | 55 | 100 | 120 | 125 | 130 | 130 |
8 | 40 | 70 | 90 | 100 | 90 | 70 |
9 | 55 | 100 | 110 | 130 | 130 | 130 |
10 | 60 | 100 | 120 | 130 | 130 | 130 |
11 | 70 | 105 | 130 | 130 | 130 | 130 |
12 | 60 | 100 | 130 | 130 | 130 | 130 |
Norian для сравнения | 20 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
Таблица 1.3 | ||
Процентное содержание кости и трансплантированного материала в поврежденном месте через 12 месяцев | ||
№ состава | % кости | % трансплантированного материала |
1 | 30 | 50 |
2 | 20 | 66 |
3 | 40 | 40 |
4 | 40 | 35 |
5 | 20 | 55 |
6 | 30 | 35 |
7 | 35 | 35 |
8 | 50 | 35 |
9 | 30 | 40 |
10 | 40 | 50 |
11 | 35 | 63 |
12 | 30 | 60 |
Результаты показывают, что все составы со временем рассасываются и что максимальная прочность при самой медленной скорости рассасывания может быть достигнута при использовании силиката кальция в качестве материала для костной трансплантации.
Claims (29)
1. Керамическая композиция-предшественник для получения высокопрочных биоэлементов, используемых в качестве рассасывающегося или частично рассасывающегося биоматериала, где композиция включает по меньшей мере один силикат с Са в качестве основного катиона со скоростью рассасывания меньше или равной скорости роста кости, и этот по меньшей мере один силикат действует как основная связующая фаза в биоматериале, причем этот по меньшей мере один силикат Са присутствует в количестве 50 мас.% или больше, а все остальные составляющие, если они есть, представлены добавками, такими как инертная фаза, и/или добавками, которые делают биоматериал рентгеноконтрастным.
2. Керамическая композиция-предшественник по п.1, где основная связующая фаза (фазы) дополнительно включает фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция или их сочетания.
3. Керамическая композиция-предшественник по п.1, где основная связующая фаза (фазы) включает 3CaO·SiO2.
4. Керамическая композиция-предшественник по п.1, дополнительно включающая по меньшей мере одну вторую связующую фазу на основе фосфатов и/или сульфатов в количестве менее 20 мас.% от количества основной связующей фазы/фаз.
5. Керамическая композиция-предшественник по п.4, где вторая связующая фаза включает растворимое стекло, например фосфорсодержащее стекло, материалы на основе апатита, предпочтительно растворимый СаН-фосфат.
6. Керамическая композиция-предшественник по п.1, дополнительно включающая стеклянные частицы, волокна, усы и/или пластинки медленно растворяющихся неорганических или инертных минеральных фаз, предпочтительно минерал на основе силиката Са или кальций-силикатное стекло, и в высокой степени рентгеноконтрастные оксиды, предпочтительно оксид циркония.
7. Керамическая композиция-предшественник по п.6, где указанные неорганические медленно растворяющиеся фазы или инертные минеральные фазы присутствуют в количестве менее 20 мас.%.
8. Керамическая композиция-предшественник по п.1, дополнительно включающая гидратированные частицы фаз, идентичных или сходных с теми фазами, которые использованы в качестве основной связующей фазы, в количестве менее 40 мас.%.
9. Керамическая композиция-предшественник по п.1, дополнительно включающая керамический порошок типа алюмината Са в количестве менее 40 мас.%.
10. Керамическая композиция-предшественник по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающая малые количества, менее 8 мас.%, материала на основе полиакрила.
11. Отвержденный керамический материал, отличающийся тем, что материал основан на керамической композиции-предшественнике по пп.1-10 и находится в гидратированной форме.
12. Отвержденный керамический материал по п.11, где основная связующая фаза (фазы) дополнительно включает фосфаты, карбонаты, сульфаты кальция или их сочетания.
13. Отвержденный керамический материал по п.11, где основная связующая фаза (фазы) включает гидраты 3CaO·SiO2.
14. Отвержденный керамический материал по п.11, включающий по меньшей мере одну вторую фазу на основе фосфатов и/или сульфатов в количестве менее 20 мас.% от количества основной связующей фазы/фаз.
15. Отвержденный керамический материал по п.14, где вторая связующая фаза включает растворимое стекло, например фосфорсодержащее стекло, материалы на основе апатита, предпочтительно растворимый СаН-фосфат.
16. Отвержденный керамический материал по п.11, дополнительно включающий медленно растворяющиеся или инертные минеральные фазы, предпочтительно минерал на основе силиката Са или кальций-силикатное стекло.
17. Отвержденный керамический материал по п.16, где неорганические медленно растворяющиеся или инертные минеральные фазы присутствуют в количестве менее 20 мас.%.
18. Отвержденный керамический материал по п.11, дополнительно включающий стабильную химически связанную керамику типа гидроалюмината кальция в количестве менее 40 мас.%
19. Отвержденный керамический материал по п.11, где материал также включает малые количества материала на основе полиакрила, менее 8 мас.%
20. Отвержденный керамический материал по п.11, где рН материала, смешанного с отверждающей жидкостью, изменяется во время отверждения от значений выше чем 11-12 до значений менее 10 через 60 мин.
21. Отвержденный керамический материал по п.11, где материал имеет прочность на сжатие в пределах 24 ч по меньшей мере 40 МПа.
22. Отвержденный керамический материал по п.11, где материал имеет прочность на сжатие, превышающую 120 МПа через более чем 7 дней.
23. Отвержденный керамический материал по п.11, где материал через более чем 7 дней после отверждения имеет значение КIC, превышающее 0,5 МПам1/2.
24. Отвержденный керамический материал по п.11, где материал имеет изменение размеров менее 0,3 линейных % и/или давление расширения во время застывания и отверждения менее 5 МПа.
25. Отвержденный керамический материал по п.11, где керамический материал при введении или внесении в организм имеет низкую скорость распада в воде и внутренней среде организма во время всего периода схватывания, т.е. более 95% введенной массы остается интактной после периода схватывания длительностью 5 мин.
26. Отвержденный керамический материал по любому из пп.11-25, где более 60 мас.% материала при введении в организм растворяется в течение 3 лет.
27. Медицинский имплантант, включающий неотвержденную керамическую композицию-предшественник по п.1 и/или отвержденный керамический материал по п.11.
28. Применение медицинского имлантанта по п.27 в качестве материала-носителя для доставки лекарственных средств.
29. Устройство или субстрат с поверхностным покрытием, выбранное из группы, состоящей из искусственного ортопедического устройства, позвоночного имплантанта, эндопротеза сустава, скрепляющего элемента, костного штифта, костного винта и упрочняющей кость пластины, причем устройство или субстрат покрыты неотвержденной керамической композицией-предшественником по п.1 и/или отвержденным керамическим материалом по п.11.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE0402196-0 | 2004-09-10 | ||
SE0402196A SE528360C2 (sv) | 2004-09-10 | 2004-09-10 | Resorberbara keramiska kompositioner avsedda för medicinska implantat |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007112478A RU2007112478A (ru) | 2008-10-27 |
RU2379061C2 true RU2379061C2 (ru) | 2010-01-20 |
Family
ID=33157523
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007112478/15A RU2379061C2 (ru) | 2004-09-10 | 2005-09-09 | Рассасывающиеся керамические композиции |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US7531035B2 (ru) |
EP (1) | EP1796749A4 (ru) |
JP (1) | JP2008512176A (ru) |
KR (1) | KR20070095864A (ru) |
CN (1) | CN101014376A (ru) |
AU (1) | AU2005294835A1 (ru) |
BR (1) | BRPI0514636A2 (ru) |
CA (1) | CA2577535A1 (ru) |
RU (1) | RU2379061C2 (ru) |
SE (1) | SE528360C2 (ru) |
WO (1) | WO2006041365A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788658C2 (ru) * | 2017-04-13 | 2023-01-24 | Септодон У Септодон Сас У Спесилите Септодон | Регенеративный материал соединительных тканей, способ получения регенеративного материала, применение регенеративного материала, имплантат |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE520688C2 (sv) | 2000-04-11 | 2003-08-12 | Bone Support Ab | Ett injicerbart ersättningsmaterial för benmineral |
SE0300620D0 (sv) | 2003-03-05 | 2003-03-05 | Bone Support Ab | A new bone substitute composition |
SE0302983D0 (sv) | 2003-11-11 | 2003-11-11 | Bone Support Ab | Anordning för att förse spongiöst ben med benersättnings- och/eller benförstärkningsmaterial och förfarande i samband därmed |
SE527528C2 (sv) | 2004-06-22 | 2006-04-04 | Bone Support Ab | Anordning för framställning av härdbar massa samt användning av anordningen |
SE528360C2 (sv) * | 2004-09-10 | 2006-10-24 | Doxa Ab | Resorberbara keramiska kompositioner avsedda för medicinska implantat |
US7575628B2 (en) * | 2005-03-25 | 2009-08-18 | Innovative Bioceramix, Inc. | Hydraulic cement compositions and methods of making and using the same |
US7553362B2 (en) * | 2005-10-31 | 2009-06-30 | Innovative Bioceramix, Inc. | High strength biological cement composition and using the same |
US9327056B2 (en) | 2006-02-14 | 2016-05-03 | Washington State University | Bone replacement materials |
WO2007124511A2 (en) | 2006-04-25 | 2007-11-01 | Washington State University | Resorbable ceramics with controlled strength loss rates |
US8916198B2 (en) * | 2006-04-25 | 2014-12-23 | Washington State University | Mesoporous calcium silicate compositions and methods for synthesis of mesoporous calcium silicate for controlled release of bioactive agents |
GB2442000A (en) | 2006-06-07 | 2008-03-26 | Apatech Ltd | Biomedical materials containing gadolinium |
CN100406072C (zh) * | 2006-07-18 | 2008-07-30 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 生物活性硅酸三钙/半水硫酸钙复合自固化材料、制备及应用 |
WO2008048182A1 (en) * | 2006-10-18 | 2008-04-24 | Doxa Ab | Injectable resorbable ceramic compositions |
US20080210125A1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Doxa Ab | Stable cement composition for orthopaedic and dental use |
WO2008105737A1 (en) * | 2007-03-01 | 2008-09-04 | Doxa Ab | Stable cement composition for orthopaedic and dental use |
WO2009038191A1 (ja) * | 2007-09-20 | 2009-03-26 | Kyushu University, National University Corporation | 硬化性組成物 |
WO2010094813A1 (es) * | 2009-02-10 | 2010-08-26 | Azurebio, S. L. | Material de regeneración ósea a partir de combinaciones de monetita con otros compuestos de calcio bioactivos |
US9180137B2 (en) | 2010-02-09 | 2015-11-10 | Bone Support Ab | Preparation of bone cement compositions |
US20140050765A1 (en) * | 2012-08-14 | 2014-02-20 | Bio2 Technologies, Inc. | Devices and Methods for Tissue Engineering |
AU2014220664B2 (en) | 2013-02-20 | 2017-10-05 | Bone Support Ab | Improved setting of hardenable bone substitute |
WO2016005822A1 (en) | 2014-07-07 | 2016-01-14 | Aduro Material Ab | Cement systems, hardened cements and implants |
US10485897B2 (en) * | 2015-10-12 | 2019-11-26 | Erik Erbe | Osteogenic and angiogenic implant material |
US11964072B2 (en) | 2016-09-27 | 2024-04-23 | Biomimetic Innovations Limited | Soft tissue adhesive composition of α-TCP and phosphorylated amino acid |
SE1651271A1 (en) * | 2016-09-27 | 2018-03-28 | Gpbio Ltd | Composition of alfa-tcp, silicate and phosphorylated amino acid |
ES2697691B2 (es) * | 2017-07-24 | 2019-10-11 | Fundacion Univ San Antonio | Procedimiento de obtención de un material para regeneración ósea y material así obtenido |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03109077A (ja) * | 1989-09-21 | 1991-05-09 | Lion Corp | 生体材料 |
US5989586A (en) * | 1992-10-05 | 1999-11-23 | Cygnus, Inc. | Two-phase matrix for sustained release drug delivery device |
US5415547A (en) * | 1993-04-23 | 1995-05-16 | Loma Linda University | Tooth filling material and method of use |
JP2808410B2 (ja) * | 1994-04-26 | 1998-10-08 | 邦夫 石川 | 硬化性組成物およびその処理剤 |
DE19923956A1 (de) * | 1999-05-25 | 2000-11-30 | Univ Albert Ludwigs Freiburg | Neuer keramischer Werkstoff und dessen Verwendung für Zahnfüllungen und Zahnprothesen |
TW527332B (en) * | 2000-05-19 | 2003-04-11 | Akzo Nobel Nv | Composition and method to prepare a concrete composition |
US20020045678A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-04-18 | Lopez Larry A. | Dental restorative compositions and method of use thereof |
US20030144384A1 (en) * | 2001-10-09 | 2003-07-31 | Fu Chen | Superplasticizer for concrete and self-leveling compounds |
EP1494990A4 (en) * | 2002-03-13 | 2010-05-26 | Grace W R & Co | IMPROVED LIQUID COMPOSITIONS |
WO2004000239A1 (en) * | 2002-06-20 | 2003-12-31 | Doxa Aktiebolag | System for a dental filling material or implant material, and powdered material, hydration liquid, implant material and method of achieving bonding |
FR2843748B1 (fr) * | 2002-08-23 | 2005-05-13 | Preparation pour realiser un materiau de restauration de substance mineralisee, notamment dans le domaine dentaire | |
KR100496458B1 (ko) * | 2002-09-02 | 2005-06-23 | 재단법인서울대학교산학협력재단 | 생체 흡수형 생체 활성 결정화 유리 및 그 제조 방법 |
SE524334C2 (sv) * | 2002-09-30 | 2004-07-27 | Cerbio Tech Ab | Värmegenererande biokompatibla keramiska material och förfarande för dess framställning |
SE524494C2 (sv) * | 2002-12-31 | 2004-08-17 | Doxa Ab | Kemiskt bundna biomaterialelement med skräddarsydda egenskaper |
CN1208281C (zh) | 2003-03-21 | 2005-06-29 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 多孔硅酸钙/β-磷酸三钙复相生物陶瓷材料的制备方法 |
SE528360C2 (sv) * | 2004-09-10 | 2006-10-24 | Doxa Ab | Resorberbara keramiska kompositioner avsedda för medicinska implantat |
-
2004
- 2004-09-10 SE SE0402196A patent/SE528360C2/sv not_active IP Right Cessation
-
2005
- 2005-09-09 KR KR1020077007779A patent/KR20070095864A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-09-09 RU RU2007112478/15A patent/RU2379061C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2005-09-09 CN CNA2005800303639A patent/CN101014376A/zh active Pending
- 2005-09-09 JP JP2007531128A patent/JP2008512176A/ja active Pending
- 2005-09-09 EP EP05779214A patent/EP1796749A4/en not_active Withdrawn
- 2005-09-09 WO PCT/SE2005/001304 patent/WO2006041365A1/en active Application Filing
- 2005-09-09 BR BRPI0514636-4A patent/BRPI0514636A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2005-09-09 AU AU2005294835A patent/AU2005294835A1/en not_active Abandoned
- 2005-09-09 CA CA002577535A patent/CA2577535A1/en not_active Abandoned
- 2005-09-12 US US11/222,821 patent/US7531035B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-04-03 US US12/418,043 patent/US7972434B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788658C2 (ru) * | 2017-04-13 | 2023-01-24 | Септодон У Септодон Сас У Спесилите Септодон | Регенеративный материал соединительных тканей, способ получения регенеративного материала, применение регенеративного материала, имплантат |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7531035B2 (en) | 2009-05-12 |
US7972434B2 (en) | 2011-07-05 |
SE528360C2 (sv) | 2006-10-24 |
EP1796749A4 (en) | 2011-08-17 |
AU2005294835A1 (en) | 2006-04-20 |
RU2007112478A (ru) | 2008-10-27 |
KR20070095864A (ko) | 2007-10-01 |
US20090192513A1 (en) | 2009-07-30 |
CA2577535A1 (en) | 2006-04-20 |
EP1796749A1 (en) | 2007-06-20 |
CN101014376A (zh) | 2007-08-08 |
US20060078590A1 (en) | 2006-04-13 |
SE0402196L (sv) | 2006-03-11 |
WO2006041365A1 (en) | 2006-04-20 |
BRPI0514636A2 (pt) | 2011-05-10 |
SE0402196D0 (sv) | 2004-09-10 |
JP2008512176A (ja) | 2008-04-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2379061C2 (ru) | Рассасывающиеся керамические композиции | |
US7417077B2 (en) | Composition for an injectable bone mineral substitute material | |
JP3110762B2 (ja) | 吸収可能な生体活性リン酸塩含有セメント | |
Dorozhkin | Calcium orthophosphate cements for biomedical application | |
Xu et al. | Premixed calcium phosphate cements: synthesis, physical properties, and cell cytotoxicity | |
US5296026A (en) | Phosphate glass cement | |
US5605713A (en) | Process for the preparation of calcium phosphate cements and its application as bio-materials | |
EP0721320B1 (en) | Self-setting calcium phosphate cements and methods for preparing and using them | |
Doadrio et al. | Calcium sulphate-based cements containing cephalexin | |
TWI399226B (zh) | 外科用骨水泥及其製造方法 | |
Haque et al. | In vitro and in vivo research advancements on the magnesium phosphate cement biomaterials: A review | |
JPH07206489A (ja) | りん酸カルシウムセメント組成物、その製造方法、及びその使用方法 | |
JPH0222113A (ja) | リン酸カルシウム鉱物の製造方法 | |
Chow | Calcium phosphate materials: reactor response | |
US5145520A (en) | Bioactive cement | |
Hermansson | Nanostructural chemically bonded Ca-aluminate based bioceramics | |
Tajima et al. | Effects of added sodium alginate on mechanical strength of apatite cement | |
El-Maghraby et al. | Preparation, structural characterization, and biomedical applications of gypsum-based nanocomposite bone cements | |
Artilia et al. | Setting time, handling property and mechanical strength evaluation of SCPC50 and apatite cement mixture in various combinations | |
WO2008048182A1 (en) | Injectable resorbable ceramic compositions | |
TWI805355B (zh) | 抗沖刷能力之可塑型的骨科組合物 | |
JPH06172008A (ja) | 硬化性組成物 | |
Luchini | Development of high strength dicalcium phosphate anhydrous cement with nanosilica sol | |
LeGeros et al. | CALCIUM PHOSPHATE COATINGS: ALTERNATIVES TO PLASMA SPRAY | |
de Almeida Pina | Cements of doped calcium phosphates for bone implantation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120910 |