RU2479319C1 - Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc) - Google Patents

Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc) Download PDF

Info

Publication number
RU2479319C1
RU2479319C1 RU2011146171/15A RU2011146171A RU2479319C1 RU 2479319 C1 RU2479319 C1 RU 2479319C1 RU 2011146171/15 A RU2011146171/15 A RU 2011146171/15A RU 2011146171 A RU2011146171 A RU 2011146171A RU 2479319 C1 RU2479319 C1 RU 2479319C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bioceramics
temperature
bone
matrix
calcium phosphate
Prior art date
Application number
RU2011146171/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Борисович Шаповалов
Виктор Леонидович Солунин
Борис Георгиевич Гурский
Елена Борисовна Власова
Вячеслав Иванович Шумский
Александр Александрович Никитин
Андрей Владимирович Кедров
Валерий Николаевич Царев
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") filed Critical Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ")
Priority to RU2011146171/15A priority Critical patent/RU2479319C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2479319C1 publication Critical patent/RU2479319C1/en

Links

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine, particularly to formulation of porous bioglassceramics containing fine soluble potassium, synthetic mineral granules - calcium phosphates that are parts of native bone tissue, wollastonite formed by crystallisation of soluble potassium, as well as addition of carbonate and carbon pore-former. The invention also refers to a method for making medical implant materials and devices of the presented formulation suitable for replacement of bone defects and deformities in maxillofacial surgery, dental surgery, neurosurgery, traumatology and orthopaedics.
EFFECT: bioceramics is gradually replaced by bone tissue and consists of the ingredients having no toxic, allergic, carcinogenic and mutagenic effects on human body.
3 cl, 2 tbl, 4 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к составу биокомпозиционного материала, способу его изготовления, и может быть использовано для изготовления имплантационных материалов и изделий, предназначенных для замещения и устранения дефектов и деформаций в реконструктивно-восстановительной и костно-пластической хирургии.The invention relates to medicine, namely to the composition of a biocomposite material, a method for its manufacture, and can be used for the manufacture of implant materials and products intended to replace and eliminate defects and deformations in reconstructive and osteoplastic surgery.

В последнее время для клинического применения предложены биоактивные композиционные материалы, которые успешно конкурируют с металлами и сплавами, оксидной керамикой, полимерами и материалами на основе углерода. Особый интерес вызывают пористые остеокондуктивные материалы, в том числе кальцийфосфатные биостеклокерамические материалы, которые способствуют прикреплению, пролиферации и дифференциации костных клеток в остеобласты с последующим аппозиционным формированием новой костной ткани на их поверхности. Характерной особенностью этих материалов является то, что они не подвержены капсулированию со стороны организма. В этом случае костная ткань, врастая в имплантат, способна образовывать с ним биохимическую связь. Такая реакция организма на имплантацию биоактивных неорганических кальцийфосфатных материалов объясняется близостью их минерального состава и поровой структуры к нативной кости [Никитин А.А., Заусова О.В., Титова Н.В., Шаповалов А.Б., Власова Е.Б., Попова Л.А. Использование биосовместимой кальций-фосфатной стеклокерамики «БКС» при хирургическом лечении кист челюстей // Стекло и керамика. - 2007. - №10. - С.37-38].Recently, bioactive composite materials have been proposed for clinical use that successfully compete with metals and alloys, oxide ceramics, polymers and carbon-based materials. Of particular interest are porous osteoconductive materials, including calcium phosphate bioglassceramic materials, which contribute to the attachment, proliferation and differentiation of bone cells into osteoblasts with subsequent appositional formation of new bone tissue on their surface. A characteristic feature of these materials is that they are not subject to encapsulation by the body. In this case, bone tissue, growing into the implant, is able to form a biochemical bond with it. Such a reaction of the body to the implantation of bioactive inorganic calcium phosphate materials is explained by the proximity of their mineral composition and pore structure to the native bone [Nikitin AA, Zausova OV, Titova NV, Shapovalov AB, Vlasova EB , Popova L.A. The use of biocompatible calcium-phosphate glass ceramics “BCS” in the surgical treatment of jaw cysts // Glass and Ceramics. - 2007. - No. 10. - S. 37-38].

Клинически доказана возможность применения кальцийфосфатных материалов при замещении дефектов и устранении деформаций различных костных тканей [Солунин В.Л., Шаповалов А.Б., Власова Е.Б., Топилина Л.А., Никитин А.А., Никитин Д.А., Кедров А.В. Новые отечественные имплантационные материалы и их применение в клинической практике // Стекло и керамика. - 2010. - №12. - С.27-30].The possibility of using calcium phosphate materials to replace defects and eliminate deformations of various bone tissues has been clinically proven [Solunin VL, Shapovalov AB, Vlasova EB, Topilina LA, Nikitin AA, Nikitin D.A. ., Kedrov A.V. New domestic implant materials and their application in clinical practice // Glass and Ceramics. - 2010. - No. 12. - S.27-30].

Недостатком кальцийфосфатной биостеклокерамики является значительное содержание (более 50 мас.%) стеклофазы, что обуславливает низкую резорбируемость и хрупкость имплантационного материала. Хрупкость материала затрудняет его механическую обточку во время припасовки к костному ложу, а также вызывает трудности крепления имплантата к кости [Косяков М.Н. Клинико-экспериментальное обоснование применения апатитосиликатных имплантатов для замещения дефектов и деформаций костей лицевого черепа: дис. канд.мед.наук. - М., 2002, 121 с.].The disadvantage of calcium phosphate bioglassceramics is a significant content (more than 50 wt.%) Of glass phase, which leads to low resorbability and brittleness of the implant material. The fragility of the material complicates its mechanical turning during fitting to the bone bed, and also causes difficulties in fixing the implant to the bone [Kosyakov M.N. Clinical and experimental rationale for the use of apatitosilicate implants to replace defects and deformations of the bones of the facial skull: dis. Candidate of Medical Science - M., 2002, 121 p.].

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является материал для костных имплантатов на основе медицинского стекла и гидроксиапатита и способ изготовления этого материала (патент RU 2053737 - прототип).Closest to the proposed invention is a material for bone implants based on medical glass and hydroxyapatite and a method of manufacturing this material (patent RU 2053737 - prototype).

Многочисленные клинические наблюдения позволили установить недостатки этого прототипа, которые заключаются в том, что кость может врасти в поры имплантата лишь на незначительную глубину, образуя недостаточно прочную поверхностную связь с имплантатом. Кроме того, даже при длительном контакте с внутренней средой организма имплантат не подвергается резорбции и замещению костной тканью.Numerous clinical observations have established the disadvantages of this prototype, which consist in the fact that the bone can grow into the pores of the implant only to a small depth, forming an insufficiently strong surface connection with the implant. In addition, even with prolonged contact with the internal environment of the body, the implant does not undergo resorption and replacement with bone tissue.

Целью изобретения является создание остеокондуктивной биокерамики силикокальцийфосфатной («БКС»), постепенно замещающейся костной тканью, и способа изготовления на ее основе имплантационных материалов и изделий для устранения дефектов и деформаций в реконструктивно-восстановительной и костно-пластической хирургии.The aim of the invention is the creation of osteoconductive bioceramics of silicocalcium phosphate ("BCS"), gradually replaced by bone tissue, and a method of manufacturing implant materials and products on its basis to eliminate defects and deformations in reconstructive and bone plastic surgery.

Поставленная цель решается посредством того, что композиционный материал состоит из биосовместимых биорезистивных и биорезорбируемых компонентов, не оказывающих общетоксического, аллергического, канцерогенного и мутагенного действия на организм человека и хорошо развитой однородной поровой структурой, также обеспечивающей эффективность клинического применения данной разработки в указанных областях медицины.The goal is solved by the fact that the composite material consists of biocompatible bioresistive and bioresorbable components that do not have a general toxic, allergic, carcinogenic and mutagenic effect on the human body and a well-developed homogeneous pore structure, which also ensures the effectiveness of the clinical application of this development in these areas of medicine.

Состав биокомпозиционного материала «БКС» включает следующие компоненты:The composition of the biocomposite material "BCS" includes the following components:

- биорезистивную стекловидную натрийсиликатную матрицу, обеспечивающую равномерное распределение минеральных фаз (биоактивной и упрочняющей), порообразователей и пор разного размера и формы;- a bioresistive glassy sodium silicate matrix, providing a uniform distribution of mineral phases (bioactive and hardening), pore formers and pores of different sizes and shapes;

- биорезорбируемую биоактивную фазу, состоящую из фосфатов кальция гидроксиапатита (ГА) Са10(PO4)6(ОН)2 и более резорбируемого β-трикальцийфосфата (β-ТКФ) β-Са3(PO4)2, обеспечивающих пролонгированное протекание процесса остеогенеза в имплантационном материале;- bioresorbable bioactive phase, consisting of calcium phosphates of hydroxyapatite (HA) Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 and more resorbable β-tricalcium phosphate (β-TCP) β-Ca 3 (PO 4 ) 2 , providing a prolonged process of osteogenesis in implant material;

- упрочняющую минеральную фазу (волластонит CaSiO3), образующуюся при кристаллизации стекловидной матрицы в результате ее термообработки;- hardening mineral phase (wollastonite CaSiO 3 ) formed during crystallization of the glassy matrix as a result of its heat treatment;

- порообразователи органического и неорганического происхождения, которые вводят раздельно, а именно: предварительно разведенный в дистиллированной воде крахмал, который смешивают с порошком ГА или β-ТКФ для получения пористых гранул, в то время, как карбонат кальция СаСО3 смешивают с порошком стекловидной матрицы для образования пористой структуры биокомпозиционного материала;- pore formers of organic and inorganic origin, which are administered separately, namely: pre-diluted starch in distilled water, which is mixed with HA or β-TCP powder to obtain porous granules, while calcium carbonate CaCO 3 is mixed with a glassy matrix powder for the formation of the porous structure of the biocomposite material;

- взаимопроникающие поры с бимодальным распределением по размеру и форме, а именно сферические диаметром менее 50 до 100 мкм для обеспечения адсорбции протеинов и адгезии остеогенных клеток, а также канальные диаметром от 100 до 200 мкм и более для васкуляризации кровеносными сосудами и колонизации костными клетками всего объема имплантата.- interpenetrating pores with a bimodal distribution in size and shape, namely spherical with a diameter of less than 50 to 100 microns to ensure the adsorption of proteins and adhesion of osteogenic cells, as well as channel diameters of 100 to 200 microns or more for vascularization of blood vessels and colonization of bone cells of the entire volume the implant.

Разработанный способ изготовления имплантационного материала «БКС» с преимущественно открытой ячеисто-канальной поровой структурой позволяет отнести его к числу остеопроводящих, остеокондуктивных, обеспечивающих оптимальные условия для прикрепления, пролиферации и дифференциации клеток в остеобласты с последующим аппозиционным формированием кости на поверхности и в объеме имплантата.The developed method for manufacturing the implantation material “BCS” with a predominantly open cellular-channel pore structure allows us to attribute it to the number of osteoconductive, osteoconductive, providing optimal conditions for attachment, proliferation and differentiation of cells into osteoblasts with subsequent appositional formation of bone on the surface and in the volume of the implant.

Температурно-временной режим спекания биокерамики «БКС» обеспечивает получение минерального состава и бимодальных пор, распределение которых в структуре материала осуществляется в следующих пределах:The temperature-time regime of sintering bioceramics "BCS" provides a mineral composition and bimodal pores, the distribution of which in the structure of the material is carried out in the following limits:

- сферические поры диаметром менее 50 мкм и от 50 до 100 мкм составляют 45-55% и 20-25% соответственно;- spherical pores with a diameter of less than 50 microns and from 50 to 100 microns are 45-55% and 20-25%, respectively;

- канальные поры диаметром от 100 до 200 мкм и более 200 мкм составляют 10-5% и 8-10% соответственно.- channel pores with a diameter of 100 to 200 microns and more than 200 microns are 10-5% and 8-10%, respectively.

Изменение поровой структуры и свойств материала регулируется соотношениями между минеральными фазами и стекловидной матрицей, содержание которых изменяется в следующих пределах:The change in the pore structure and properties of the material is governed by the relations between the mineral phases and the glassy matrix, the content of which varies within the following limits:

- Минеральные фазы- Mineral phases не менее 65 мас.%not less than 65 wt.% - Стекловидная матрица- Vitreous matrix не более 35 мас.%no more than 35 wt.% - Открытая пористость- open porosity от 60 до 70%from 60 to 70% - Водопоглощение- water absorption не менее 65%not less than 65% - Водородный показатель- Hydrogen indicator от 6 до 9from 6 to 9

В качестве стекловидной натрийсиликатной матрицы в настоящем изобретении применены медицинские стекла. В частности, может быть использовано медицинское тарное стекло марки МТО с содержанием оксидов (мас.%): 73,0±0,50 SiO2, 2,5±0,20 Al2O3, 2,0±0,30 MgO, 8,0±0,30 СаО, 14,5±0,25 Na2O. Применение стекла МТО обеспечивает образование пористого каркаса, на поверхности и внутри перегородок которого находятся минералы фосфаты и силикаты кальция. Экспериментально доказано, что силанольные группы (≡Si-OH), присутствующие в данной матрице, повышают склонность материала к реминерализации костного ГА после имплантации.As the vitreous sodium silicate matrix, medical glasses are used in the present invention. In particular, medical container glass of the MTO brand with the content of oxides (wt.%) Can be used: 73.0 ± 0.50 SiO 2 , 2.5 ± 0.20 Al 2 O 3 , 2.0 ± 0.30 MgO , 8.0 ± 0.30 CaO, 14.5 ± 0.25 Na 2 O. The use of MTO glass provides the formation of a porous skeleton, on the surface and inside of which there are minerals phosphates and calcium silicates. It was experimentally proved that silanol groups (≡Si-OH) present in this matrix increase the tendency of the material to remineralize bone HA after implantation.

Гидрофильность, характерная для натрийсиликатных стекол, способствует быстрому смачиванию и пропитыванию всего объема имплантата тканевой жидкостью, а также, в случае необходимости, лекарственными средствами (антибиотиками, антисептиками и другими препаратами).The hydrophilicity characteristic of sodium silicate glasses contributes to the rapid wetting and impregnation of the entire volume of the implant with tissue fluid, as well as, if necessary, drugs (antibiotics, antiseptics and other drugs).

Введение в состав материала порообразователей в количестве от 0,1 до 10 мас.% обеспечивает получение имплантационного материала с хорошо развитой однородной, преимущественно открытой поровой структурой, которая благоприятствует протеканию процесса остеогенеза.The introduction of pore formers in the amount of 0.1 to 10 wt.% Provides an implant material with a well-developed homogeneous, mainly open pore structure, which favors the process of osteogenesis.

Изменение поровой структуры и свойств материала достигается также за счет подбора фракционного состава биоактивной фазы и стекловидной матрицы, исходя из условия, что их объемное содержание изменяется от 1:1 до 4:1 в зависимости от случая клинического применения.The change in the pore structure and material properties is also achieved by selecting the fractional composition of the bioactive phase and the vitreous matrix, based on the condition that their volume content varies from 1: 1 to 4: 1, depending on the case of clinical application.

Процесс изготовления биокерамики «БКС» включает следующие стадии.The manufacturing process of bioceramics "BCS" includes the following stages.

Измельчение натрийсиликатного стекла до получения стеклопорошка с удельной поверхностью от 1,2 до 2,4 м2/г. Размер частиц стекловидной матрицы при этом составляет от 2 до 1 мкм. Добавляют карбонатсодержащий порообразователь с удельной поверхностью от 2,5 до 3,0 м2/г, что соответствует размеру частиц от 0,9 до 0,7 мкм, и оба компонента тщательно перемешивают до получения однородной смеси.Grinding of sodium silicate glass to obtain a glass powder with a specific surface area of 1.2 to 2.4 m 2 / g. The particle size of the glassy matrix in this case is from 2 to 1 μm. A carbonate-containing pore former with a specific surface of 2.5 to 3.0 m 2 / g, which corresponds to a particle size of 0.9 to 0.7 μm, is added, and both components are thoroughly mixed until a homogeneous mixture is obtained.

Грануляцию биоактивной фазы осуществляют, добавляя связующее вещество, в качестве которого может выступать поливиниловый спирт, коллаген или крахмал. Присутствие одного из этих компонентов обеспечивает получение гранул с удельной поверхностью от 0,01 до 0,2 м2/г, а их размер изменяется от 1000 до 100 мкм.Granulation of the bioactive phase is carried out by adding a binder, which can be polyvinyl alcohol, collagen or starch. The presence of one of these components provides granules with a specific surface area of from 0.01 to 0.2 m 2 / g, and their size varies from 1000 to 100 microns.

Рассчитанные в соответствии с заданным составом количества биоактивной фазы и стекловидной матрицы перемешивают в мельнице с корундовыми стаканами, скорость вращения которых составляет 50-100 об/мин, в течение 3-10 минут.The amounts of the bioactive phase and the vitreous matrix calculated in accordance with the given composition are mixed in a mill with corundum beakers, the rotation speed of which is 50-100 rpm, for 3-10 minutes.

Подготовленную смесь укладывают в секционные металлические формы, которые помещаются в лабораторную электрическую печь. Нагрев печи осуществляется в соответствии с температурно-временным режимом спекания по заданной программе. Скорость подъема и снижения температуры регулируется по зонам, обеспечивая образование преимущественно открытой поровой структуры. Процесс спекания имплантационных материалов включает следующие зоны:The prepared mixture is placed in sectional metal molds, which are placed in a laboratory electric furnace. The furnace is heated in accordance with the temperature-time mode of sintering according to a given program. The rate of rise and decrease in temperature is regulated by zones, providing the formation of a predominantly open pore structure. The sintering process of implant materials includes the following areas:

- нагревание в течение 60 минут при температурах до 600°С со скоростью 8-10°С/мин;- heating for 60 minutes at temperatures up to 600 ° C with a speed of 8-10 ° C / min;

- спекание в течение 40 минут при температурах от 600 до 800°С со скоростью 4-6°С/мин;- sintering for 40 minutes at temperatures from 600 to 800 ° C at a speed of 4-6 ° C / min;

- вспенивание в течение 10 минут при температурах от 800 до 850°С со скоростью 4-6°С/мин;- foaming for 10 minutes at temperatures from 800 to 850 ° C at a speed of 4-6 ° C / min;

- снижение температуры в течение 45 минут до 560°С со скоростью 6°С/мин;- decrease in temperature over 45 minutes to 560 ° C at a rate of 6 ° C / min;

- уменьшение температуры в течение 30 минут от 560 до 480°С со скоростью 2°С/мин;- decrease in temperature for 30 minutes from 560 to 480 ° C at a rate of 2 ° C / min;

- медленное охлаждение до 20°С со скоростью 1°С/мин.- slow cooling to 20 ° C at a rate of 1 ° C / min.

Спеченные заготовки биокерамики «БКС» вынимают из форм и распиливают на блоки и пластины, размеры которых указаны в таблице 1. Заготовки, имеющие трещины или полости диаметром более 2 мм, измельчают в щековой дробилке для получения гранул и порошков. Размер полученных гранул и порошков представлен в таблице 2.Sintered BKS bioceramics blanks are removed from the molds and sawn into blocks and plates, the dimensions of which are shown in Table 1. Billets having cracks or cavities with a diameter of more than 2 mm are crushed in a jaw crusher to obtain granules and powders. The size of the obtained granules and powders are presented in table 2.

Полученные имплантационные материалы промывают в ультразвуковой мойке с использованием дистиллированной воды, сушат, упаковывают и маркируют.The resulting implant materials are washed in an ultrasonic cleaner using distilled water, dried, packaged and labeled.

Пример 1. Состав смеси для получения гранул и порошков различной дисперсности из биокерамики силикокальцийфосфатной «БКС» для челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и травматологии.Example 1. The composition of the mixture to obtain granules and powders of different dispersion from bioceramics of silicocalcium phosphate "BCS" for maxillofacial surgery, dentistry and traumatology.

Биоактивная фаза и стекловидная матрица берутся в объемном соотношении 4:1. При этом соотношение фракций (0,9-0,7) мм, (0,7-0,4) мм и (0,4-0,2) мм биоактивной фазы составляет соответственно 1:2:2.The bioactive phase and the vitreous matrix are taken in a volume ratio of 4: 1. The ratio of the fractions (0.9-0.7) mm, (0.7-0.4) mm and (0.4-0.2) mm of the bioactive phase is 1: 2: 2, respectively.

Пример 2. Состав смеси биокерамики для получения пористых блоков и пластин из биокерамики силикокальцийфосфатной «БКС» для челюстно-лицевой хирургии, нейрохирургии и травматологии.Example 2. The composition of the mixture of bioceramics to obtain porous blocks and plates from bioceramics of silicocalcium phosphate "BCS" for maxillofacial surgery, neurosurgery and traumatology.

Биоактивная фаза и стекловидная матрица берутся в объемном соотношении 1:1. При этом соотношение фракций (2,0-1,0) мм и (1,0-0,9) мм биоактивной фазы составляет соответственно 2:1.The bioactive phase and the vitreous matrix are taken in a volume ratio of 1: 1. The ratio of fractions (2.0-1.0) mm and (1.0-0.9) mm of the bioactive phase is 2: 1, respectively.

Пример 3. Способ получения гранул и порошков различной дисперсности по примеру 1.Example 3. A method of producing granules and powders of different dispersion according to example 1.

Полученную по примеру 1 смесь засыпают в форму, уплотняют с помощью ручной подпрессовки и спекают в электрической лабораторной печи по указанному режиму. Спеченные образцы, предназначенные для грануляции, распиливают на блоки кубической формы с размером ребра 25 мм, засыпают в щековую дробилку, ширина щели которой в зависимости от требуемого размера гранул и порошков изменяется от 0,1 до 10 мм. Рассев гранул и порошков на фракции осуществляется в течение 5-10 минут на вибросите с амплитудой просеивания 1,5-3,0 мм. При этом фактический выход продукта составляет:Obtained in example 1, the mixture is poured into a mold, compacted using a manual prepress and sintered in an electric laboratory furnace according to the specified mode. Sintered samples intended for granulation are sawn into cubic blocks with a rib size of 25 mm, and they are poured into a jaw crusher, the slot width of which, depending on the required size of granules and powders, varies from 0.1 to 10 mm. Sieving of granules and powders into fractions is carried out for 5-10 minutes on a vibrating screen with a sieving amplitude of 1.5-3.0 mm The actual product yield is:

3,00-4,003.00-4.00 8%8% 2,00-3,002.00-3.00 10%10% 1,00-2,001.00-2.00 12%12% 1,00-0,671.00-0.67 13%13% 0,67-0,390.67-0.39 13%13% 0,39-0,200.39-0.20 19%19% 0,20-0,090.20-0.09 25%25%

Пример 4. Способ изготовления блоков и пластин по примеру 2.Example 4. A method of manufacturing blocks and plates according to example 2.

Полученную по примеру 2 смесь засыпают в мельницу и перемешивают со скоростью вращения стакана 60 об/мин в течение 5 минут. Приготовленную смесь укладывают в пресс-форму, уплотняют на гидравлическом прессе под нагрузкой 50 кН и спекают в электрической лабораторной печи. Особенность температурно-временного режима спекания заключается в увеличении скорости на 5°С/мин при нагревании до 850°С и уменьшении в 2 раза времени спекания, что обеспечивает получение материала с более развитой поровой структурой.Obtained in example 2, the mixture is poured into the mill and mixed with a glass rotation speed of 60 rpm for 5 minutes. The prepared mixture is placed in a mold, compacted on a hydraulic press under a load of 50 kN and sintered in an electric laboratory furnace. A feature of the temperature-time mode of sintering is to increase the speed by 5 ° C / min when heated to 850 ° C and to reduce the sintering time by 2 times, which provides a material with a more developed pore structure.

Далее полученную заготовку распиливают на блоки, пластины и фрезеруют с частотой вращения фрезы до 20000 об/мин. После механической обработки имплантаты промывают дистиллированной водой с использованием ультразвука с частотой 42000 Гц при температуре 50°С в течение 10 мин. Сушка имплантатов происходит при температуре 120°-150°C в течение 3-4 часов.Next, the resulting workpiece is sawn into blocks, plates and milled with a cutter speed of up to 20,000 rpm. After machining, the implants are washed with distilled water using ultrasound at a frequency of 42000 Hz at a temperature of 50 ° C for 10 minutes. Implant drying occurs at a temperature of 120 ° -150 ° C for 3-4 hours.

Таблица 1Table 1 Характеристика прямоугольных блоков и пластин из биокерамики «БКС»Characteristics of rectangular blocks and plates made of bioceramics "BCS" Форма биокерамики «БКС»Form of bioceramics "BCS" Объем (площадь*) заполняемой полости, см3 The volume (area *) of the filled cavity, cm 3 Размер, ммSize mm 1. Пластины1. Plates

Figure 00000001
Figure 00000001
100,0*±5,0100.0 * ± 5.0 100×100×7100 × 100 × 7
Figure 00000002
Figure 00000002
25,0*±3,025.0 * ± 3.0 50×50×550 × 50 × 5
Figure 00000003
Figure 00000003
4,0*±1,04.0 * ± 1.0 20×20×520 × 20 × 5
2. Блоки2. Blocks
Figure 00000004
Figure 00000004
19,0±1,019.0 ± 1.0 45×20×2045 × 20 × 20
Figure 00000005
Figure 00000005
12,5±0,512.5 ± 0.5 30×20×2030 × 20 × 20
Figure 00000006
Figure 00000006
10,5±0,510.5 ± 0.5 35×17×1735 × 17 × 17
Figure 00000007
Figure 00000007
7,0±0,57.0 ± 0.5 30×15×1530 × 15 × 15
Figure 00000008
Figure 00000008
4,0±0,24.0 ± 0.2 17×15×1517 × 15 × 15

Допуск по линейным размерам изделий из биокерамики «БКС» составляет ±2 мм.The tolerance on the linear dimensions of BKS bioceramics is ± 2 mm.

Таблица 2table 2 Характеристика гранул и порошков из биокерамики «БКС»Characteristics of granules and powders from bioceramics "BCS" No. Форма, размер гранул и порошков, ммForm, size of granules and powders, mm Заполнение полости без уплотнения, см3 Cavity filling without sealing, cm 3 Масса, гMass g 1one 22 33 4four 1one 3-43-4 0,50.5 0,2±0,10.2 ± 0.1

Figure 00000009
Figure 00000009
1,01,0 0,3±0,10.3 ± 0.1 2,02.0 0,8±0,10.8 ± 0.1 3,03.0 1,3±0,11.3 ± 0.1 5,05,0 2,2±0,22.2 ± 0.2 10,010.0 4,7±0,24.7 ± 0.2 22 2-32-3 0,50.5 0,2±0,10.2 ± 0.1
Figure 00000010
Figure 00000010
1,01,0 0,3±0,10.3 ± 0.1
2,02.0 0,8±0,10.8 ± 0.1 3,03.0 1,3±0,11.3 ± 0.1 5,05,0 22±0222 ± 02 10,010.0 4,7±0,24.7 ± 0.2 33 1-21-2 0,50.5 0,2±0,10.2 ± 0.1
Figure 00000011
Figure 00000011
1,01,0 0,3±0,10.3 ± 0.1
2,02.0 0,8±0,10.8 ± 0.1 3,03.0 1,3±0,11.3 ± 0.1 5,05,0 2,2±0,22.2 ± 0.2 10,010.0 4,7±0,34.7 ± 0.3 4four 1-0,671-0.67 0,50.5 0,2±0,10.2 ± 0.1
Figure 00000012
Figure 00000012
1,01,0 0,3±0,10.3 ± 0.1
2,02.0 0,8±0,10.8 ± 0.1 3,03.0 1,3±0,11.3 ± 0.1 5,05,0 2,2±0,22.2 ± 0.2 10,010.0 4,7±0,34.7 ± 0.3 1one 22 33 4four 55 0,67-0,390.67-0.39 0,50.5 0,3±0,10.3 ± 0.1
Figure 00000013
Figure 00000013
1,01,0 0,4±0,10.4 ± 0.1
2,02.0 1,0±0,11.0 ± 0.1 3,03.0 1,5±0,11.5 ± 0.1 5,05,0 2,5±0,22.5 ± 0.2 10,010.0 5,0±0,35.0 ± 0.3 66 0,39-0,20.39-0.2 0,50.5 0,3±0,10.3 ± 0.1
Figure 00000014
Figure 00000014
1,01,0 0,5±0,10.5 ± 0.1
2,02.0 1,2±0,11.2 ± 0.1 3,03.0 1,8±0,11.8 ± 0.1 5,05,0 3,0±0,23.0 ± 0.2 10,010.0 5,5±0,35.5 ± 0.3 77 0,2-0,090.2-0.09 0,50.5 0,3±0,10.3 ± 0.1
Figure 00000015
Figure 00000015
1,01,0 0,6±0,10.6 ± 0.1
2,02.0 1,3±0,11.3 ± 0.1 3,03.0 2,2±0,12.2 ± 0.1 5,05,0 3,6±0,23.6 ± 0.2 10,010.0 7,0±0,37.0 ± 0.3

Разработанный состав биокерамики силикокальцийфосфатной «БКС» и способ ее изготовления обеспечивает получение биосовместимых и остепроводящих имплантационных материалов с открытой пористостью до 70%, водопоглощением не менее 65% и изменением водородного показателя в физиологическом растворе от 6 до 9 единиц, что способствует протеканию процесса регенерации костной ткани при замещении дефектов и деформаций кости.The developed composition of bioceramics of silicocalcium phosphate “BCS” and the method of its manufacture provides biocompatible and heat-conducting implant materials with open porosity of up to 70%, water absorption of at least 65% and a change in the pH in physiological saline from 6 to 9 units, which contributes to the process of bone tissue regeneration when replacing defects and deformations of the bone.

Клинически доказана целесообразность применения биокерамики «БКС» в виде пористых блоков, пластин, гранул и порошков различной дисперсности в челюстно-лицевой хирургии, стоматологии, нейрохирургии и травматологии для устранения:The clinical relevance of using BKS bioceramics in the form of porous blocks, plates, granules and powders of various dispersion in maxillofacial surgery, dentistry, neurosurgery and traumatology has been proven to eliminate:

- крупных дефектов и деформаций врожденного и приобретенного характера костного скелета человека после удаления доброкачественных опухолей на различных костях, а также огнестрельных ранений и остеомиелита;- major defects and deformations of the congenital and acquired nature of the human skeleton after removal of benign tumors on various bones, as well as gunshot wounds and osteomyelitis;

- средних и мелких послеоперационных дефектов кости лицевого и мозгового черепа и альвеолярных отростков верхней и нижней челюстей различной этиологии и синуслифтинга;- medium and small postoperative defects of the bones of the facial and brain skull and alveolar processes of the upper and lower jaws of various etiologies and sinus lift;

- крупных, средних и мелких пародонтальных дефектов костной ткани челюстей.- large, medium and small periodontal defects of the bone tissue of the jaws.

Claims (3)

1. Биокерамика силикокальцийфосфатная «БКС», содержащая гидроксиапатит, натрийсиликатную матрицу и порообразователи органического и неорганического происхождения, отличающаяся тем, что дополнительно содержит волластонит и β-трикальцийфосфат, который с гидроксиапатитом образует биоактивную фазу, причем фракционный состав биоактивной фазы и матрицы изменяется в пределах их объемного содержания от 1:1 до 4:1.1. Bioceramic silica-calcium phosphate "BCS" containing hydroxyapatite, a sodium silicate matrix and pore formers of organic and inorganic origin, characterized in that it additionally contains wollastonite and β-tricalcium phosphate, which forms a bioactive phase with hydroxyapatite, and the fractional composition of the bioactive phase and matrix thereof volumetric content from 1: 1 to 4: 1. 2. Биокерамика по п.1, отличающаяся тем, что натрийсиликатная матрица выполнена с удельной поверхностью до 2,4 м2/г и ее содержание не превышает 35 мас.%, а в качестве порообразователя используется карбонат, имеющий удельную поверхность до 3,0 м2/г в количестве до 10 мас.%.2. Bioceramics according to claim 1, characterized in that the sodium silicate matrix is made with a specific surface area of up to 2.4 m 2 / g and its content does not exceed 35 wt.%, And carbonate having a specific surface area of up to 3.0 is used as a blowing agent m 2 / g in an amount up to 10 wt.%. 3. Способ изготовления биокерамики по п.1 основан на термообработке механической смеси биорезорбируемых и биорезистивных компонентов, отличающийся тем, что термообработку осуществляют путем нагревания смеси до температуры 600°С в течение 60 мин, спекания при температурах от 600 до 800°С в течение 40 мин, вспенивания при температурах от 800 до 850°С в течение 10 мин, после чего следует снижение температуры до 560°С в течение 45 мин, уменьшение температуры от 560 до 480°С в течение 30 мин, дальнейшее снижение температуры до 20°С происходит по инерционному режиму охлаждения электропечи. 3. The method of manufacturing bioceramics according to claim 1 is based on heat treatment of a mechanical mixture of bioresorbable and bioresistive components, characterized in that the heat treatment is carried out by heating the mixture to a temperature of 600 ° C for 60 minutes, sintering at temperatures from 600 to 800 ° C for 40 min, foaming at temperatures from 800 to 850 ° C for 10 min, followed by a decrease in temperature to 560 ° C for 45 min, a decrease in temperature from 560 to 480 ° C for 30 min, a further decrease in temperature to 20 ° C occurs inertial mode mu cooling furnace.
RU2011146171/15A 2011-11-15 2011-11-15 Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc) RU2479319C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146171/15A RU2479319C1 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011146171/15A RU2479319C1 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2479319C1 true RU2479319C1 (en) 2013-04-20

Family

ID=49152556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011146171/15A RU2479319C1 (en) 2011-11-15 2011-11-15 Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2479319C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051692C1 (en) * 1989-11-28 1996-01-10 Эска Медикаль Любек Медицинтехник ГмбХ Унд Ко. Joint endoprosthesis and method for its manufacture
RU2053737C1 (en) * 1993-11-10 1996-02-10 Борис Иванович Белецкий Biologically active microporous material for bone surgery and method for its production
RU2225380C1 (en) * 2002-06-17 2004-03-10 Томский политехнический университет Method of manufacturing porous bioceramics
RU2354408C2 (en) * 2003-05-22 2009-05-10 Артосс Гмбх Inorganic resorbing material for bone replacement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2051692C1 (en) * 1989-11-28 1996-01-10 Эска Медикаль Любек Медицинтехник ГмбХ Унд Ко. Joint endoprosthesis and method for its manufacture
RU2053737C1 (en) * 1993-11-10 1996-02-10 Борис Иванович Белецкий Biologically active microporous material for bone surgery and method for its production
RU2225380C1 (en) * 2002-06-17 2004-03-10 Томский политехнический университет Method of manufacturing porous bioceramics
RU2354408C2 (en) * 2003-05-22 2009-05-10 Артосс Гмбх Inorganic resorbing material for bone replacement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baino Bioactive glasses–when glass science and technology meet regenerative medicine
Baino et al. Bioactive glass-based materials with hierarchical porosity for medical applications: Review of recent advances
EP2396046B1 (en) Bone regeneration materials based on combinations of monetite and other bioactive calcium and silicon compounds
ES2280969T3 (en) SUBSTITUTE MATERIAL FOR INORGANIC AND RESTORABLE BONES.
US9795716B2 (en) Resorbable ceramics with controlled strength loss rates
Vallet-Regí Ceramics for medical applications
Saravanapavan et al. Binary CaO–SiO 2 gel‐glasses for biomedical applications
Baino et al. 3-D high-strength glass–ceramic scaffolds containing fluoroapatite for load-bearing bone portions replacement
US20110081396A1 (en) Glass ceramic scaffolds with complex topography
CA2832418A1 (en) Bioactive glass compositions, their applications and respective preparation methods
KR20190067775A (en) Regenerative Medicine Materials and Methods of Making and Application
WO2007121457A1 (en) Composition of biodegradable glass-ceramic
Vitale-Brovarone et al. Glass–ceramic scaffolds containing silica mesophases for bone grafting and drug delivery
US7074730B2 (en) Bioactive rhenanite glass ceramic
WO2007025698A2 (en) Osteoinductive material and method for the production thereof
CN100591365C (en) Inorganic resorbable bone substitute material
KR101762580B1 (en) A method for preparing porous bone graft materials
RU2479319C1 (en) Silicon-doped calcium phosphate bioceramics (sbc)
RU2743834C1 (en) Method for producing porous bioceramic wollastonite
Elbadawi Fabrication of Calcium Phosphate Scaffolds via Honeycomb Extrusion
Nawawi Properties of Calcium Phosphate Bioceramic Prepared by Solid State and Chemical Route
Natasha Properties of calcium phosphate bioceramic prepared by solid state and chemical route/Natasha Ahmad Nawawi
Rao Current Trends in Processing and Shaping of Bioceramics
Traykova Development and optimisation of calcium phosphate silica based ceramics for medical applications

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner