RU2481857C1 - СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ - Google Patents
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ Download PDFInfo
- Publication number
- RU2481857C1 RU2481857C1 RU2012110099/15A RU2012110099A RU2481857C1 RU 2481857 C1 RU2481857 C1 RU 2481857C1 RU 2012110099/15 A RU2012110099/15 A RU 2012110099/15A RU 2012110099 A RU2012110099 A RU 2012110099A RU 2481857 C1 RU2481857 C1 RU 2481857C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat treatment
- gypsum
- hours
- porous ceramic
- conversion
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к получению пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий, предназначенных для применения в качестве костных имплантатов. Заявленный способ изготовления заключается в проведении следующих стадий: предварительная термообработка гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5 часов, конверсия гипсовой заготовки в гидроксиапатит в 1 молярном растворе фосфата аммония в течение не менее 24 часов и последующая термообработка при 970-1030°С. Заявленное изобретение позволяет получить пористые керамические β-трикальцийфосфатные изделия с прочностью не менее 2,2 МПа. 1 табл., 2 пр.
Description
Для восстановления костной ткани в медицине применяются пористые керамические изделия различной формы на основе материала из β-трикальцийфосфата. Одними из требований, определяющих их применение в качестве костного имплантата, является прочность и фазовый состав.
Пористые керамические блоки на основе β-трикальцийфосфата (N.Ozgur Engin and A.Cuneyt Tas, Preparation of Porous Са10(РО4)6(ОН)2 and b-Са3(PO4)2 Bioceramics J. Am. Ceram. Soc., 83, 1581-84 (2000)) получали в результате смешения водного шликера, содержащего порошок β-трикальцийфосфата, с гранулами метилцеллюлозы с последующим термообработкой в печи на воздухе при 1250°С, приводящей к выжиганию гранул и образованию пор. Недостатком этого метода является высокая температура термообработки, что приводит к деформации изделий, а также выделению токсичных газов, образующихся при разложении метилцеллюлозы.
Наиболее близким по техническому решению (Lowmunkong, R., et al., Transformation of 3DP gypsum model to HA by treating in ammonium phosphate solution. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 2006. 80(2): p.386-393) является изготовление изделий пористого β-трикальцийфосфата способом физико-химической конверсии гипсовых заготовок (при этом данный способ позволяет избегать выделения токсичных газов при термообработке, а также позволяет формовать изделия сложной формы за счет пластичности гипсового шликера).
Для этого пористую гипсовую заготовку подвергали предварительной термической обработке при 200°С в течение 1 часа. В результате формировалась структура, состоящая из кристаллов полуводного гипса неправильной формы размером от менее 1 мкм до 10 мкм. Конверсию гипса в гидроксиапатит проводили в 1 молярном растворе фосфата аммония в течение 4 часов. После трансформации гипса в гидроксиапатит изделия состояли из плотных крупных агрегатов размером около 5 мкм. Последующую термообработку проводили при 1150°С. В результате были изготовлены пористые β-трикальцийфосфатные керамические изделия, которые характеризовались прочностью при сжатии до 2,06 МПа и размером кристаллов от 2 до 5 мкм. Недостатком данного метода является высокая температура термообработки, что приводит к росту размеров кристаллов и соответствующему снижению прочности. Кроме того, высокая температура термообработки приводит к деформации изделий, что препятствует изготовлению керамических изделий заданного размера и формы.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения с повышенной прочностью при сжатии.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является изготовление пористых β-трикальцийфосфатных изделий с прочностью не менее 2,2 МПа, получаемых при низких температурах термической обработки 970-1030°С.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения, включающем термообработку гипсовых заготовок, конверсию в растворе фосфата аммония с последующей термообработкой, согласно изобретению предварительная термообработка гипсовых заготовок проводится в течение 2,0-2,5 часов, время конверсии гипса в растворе фосфата аммония в гидроксиапатит составляет более 24 часов, с последующей термообработкой при 970-1030°С получают изделия с прочностью при сжатии не менее 2,2 МПа.
Указанный способ изготовления пористого керамического изделия из β-трикальцийфосфата с прочностью более 2,2 МПа не известен.
Предварительную термическую обработку гипсовой заготовки проводили при 200°С в течение 2,0-2,5 часов. Затем, полученную заготовку гипса подвергали конверсии в гидроксиапатит при выдержке в 1 молярном растворе фосфата аммония не менее 24 часов. Термическую обработку конвертированных заготовок проводили при 970-1030°С. В результате были изготовлены пористые керамические изделия β-трикальцийфосфата с прочностью более 2,2 МПа.
Предварительная термообработка в течение 2,0-2,5 часов приводит к образованию полуводного гипса, состоящего из крупных кристаллов длинной до 20 мкм и толщиной 1-2 мкм. Последующая конверсия крупных кристаллов полуводного гипса в гидроксиапатит в 1 молярном растворе фосфата аммония заканчивается после выдержки в растворе более 24 часов. За счет медленного протекания реакции конверсии формируется мелкодисперсная слабоагрегированная структура гидроксиапатитовой заготовки со средней толщиной кристаллов 0,1-0,2 мкм. Слабая агрегация и наличие мелких активных к спеканию кристаллов позволяет получить прочные изделия при термообработке уже при 970-1030°С. В результате формируется равномерная пористая структура с размером кристаллов 0,5-2,0 мкм. Полученное изделие состоит из β-трикальцийфосфата и в зависимости от времени конверсии и температуры термообработки характеризуется прочностью от 2,2 до 3,0 МПа при сжатии.
При времени предварительной термообработки менее 2 часов изделия имели низкую прочность - менее 2 МПа при сжатии. При увеличении времени предварительной термообработки более 2,5 часов образовывался безводный сульфат кальция, в результате чего заготовки разрушались во время конверсии. При уменьшении времени конверсии менее 24 часов происходит неполная трансформация гипса в гидроксиапатит и связанное с ним неполное формирование β-трикальцийфосфата. При выходе за пределы температуры термообработки - ниже 970 и выше 1030°С - изделия имели низкую прочность - менее 2 МПа при сжатии.
Пример 1. Изделия пористой керамики из β-трикальцийфосфата изготовляли методом физико-химической конверсии гипса. Гипсовую заготовку подвергали предварительной термообработке при 200°С в течение 2 часов. Полученную заготовку подвергали конверсии в 1 молярном растворе фосфата аммония в течение 25 часов. После этого заготовку подвергали термообработке при 1000°С. В результате было получено пористое керамическое изделие из β-трикальцийфосфата с прочностью при сжатии 2,8 МПа.
Пример 2. Изделие пористой керамики из β-трикальцийфосфата получали методом физико-химической конверсии гипса. Гипсовую заготовку подвергали предварительной термообработке при 200°С в течение 2-х часов. Полученную заготовку подвергали конверсии в 1 молярном растворе фосфата аммония в течение 36 часов. После этого заготовку подвергали термообработке при 970°С. В результате было получено пористое керамическое изделие из β-трикальцийфосфата с прочностью при сжатии 2,4 МПа.
Были изготовлены пористые керамические изделия, состоящие из β-трикальцийфосфата, полученные в пределах заявленных условий. И определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.
Claims (1)
- Способ изготовления пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий с прочностью более 2,2 МПа для медицинского применения, включающий предварительную термообработку гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5 часов, конверсию гипсовой заготовки в гидроксиапатит в 1 молярном растворе фосфата аммония в течение не менее 24 часов и последующую термообработку при 970-1030°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110099/15A RU2481857C1 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012110099/15A RU2481857C1 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2481857C1 true RU2481857C1 (ru) | 2013-05-20 |
Family
ID=48789739
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012110099/15A RU2481857C1 (ru) | 2012-03-16 | 2012-03-16 | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2481857C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2699093C1 (ru) * | 2018-11-01 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения остеопластического керамического материала на основе фосфата кальция |
RU2722802C2 (ru) * | 2015-01-20 | 2020-06-03 | Антонис АЛЕКСАКИС | Биосовместимое формованное изделие |
RU2784938C1 (ru) * | 2022-02-28 | 2022-12-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой керамики на основе трикальцийфосфата по изготовленным трехмерным моделям методом послойного наплавления с использованием фотополимеризации |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040224286A1 (en) * | 2000-10-30 | 2004-11-11 | Srinivas Kaza | Systems and methods for bite-setting teeth models |
RU2321428C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2008-04-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамических материалов на основе фосфатов кальция |
US20110295383A1 (en) * | 2003-06-24 | 2011-12-01 | Kyushu University, National University Corporation | Bone substitute material for medical use and method of producing the same |
-
2012
- 2012-03-16 RU RU2012110099/15A patent/RU2481857C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040224286A1 (en) * | 2000-10-30 | 2004-11-11 | Srinivas Kaza | Systems and methods for bite-setting teeth models |
US20110295383A1 (en) * | 2003-06-24 | 2011-12-01 | Kyushu University, National University Corporation | Bone substitute material for medical use and method of producing the same |
RU2321428C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2008-04-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамических материалов на основе фосфатов кальция |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
LOWMUNKONG R. «Transformation of 3DP gypsum model to HA by treating in ammonium phosphate solution» J Biomed Mater Res В Appl Biomater. 2007 Feb; 80(2) pp.386-93. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2722802C2 (ru) * | 2015-01-20 | 2020-06-03 | Антонис АЛЕКСАКИС | Биосовместимое формованное изделие |
RU2699093C1 (ru) * | 2018-11-01 | 2019-09-03 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук | Способ получения остеопластического керамического материала на основе фосфата кальция |
RU2784938C1 (ru) * | 2022-02-28 | 2022-12-01 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Способ получения пористой керамики на основе трикальцийфосфата по изготовленным трехмерным моделям методом послойного наплавления с использованием фотополимеризации |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Fiume et al. | Hydroxyapatite for biomedical applications: A short overview | |
Pereira et al. | Bioactive glass and hybrid scaffolds prepared by sol–gel method for bone tissue engineering | |
Kawata et al. | Development of porous ceramics with well-controlled porosities and pore sizes from apatite fibers and their evaluations | |
Lin et al. | Improvement of mechanical properties of macroporous β-tricalcium phosphate bioceramic scaffolds with uniform and interconnected pore structures | |
Lett et al. | Porous hydroxyapatite scaffolds for orthopedic and dental applications-the role of binders | |
KR100814730B1 (ko) | 나노-매크로 사이즈의 계층적 기공구조를 가지는 다공성 생체활성유리 및 이의 합성방법 | |
JPS63500778A (ja) | 多孔質ヒドロキシル燐灰石材料 | |
Dash et al. | Gel casting of hydroxyapatite with naphthalene as pore former | |
Sayed et al. | Developing porous diopside/hydroxyapatite bio-composite scaffolds via a combination of freeze-drying and coating process | |
He et al. | Tailoring the pore structure and property of porous biphasic calcium phosphate ceramics by NaCl additive | |
Lett et al. | THE FABRICATION OF POROUS HYDROXYAPATITE SCAFFOLD USING GAUR GUM AS A NATURAL BINDER. | |
RU2481857C1 (ru) | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ β-ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА ДЛЯ МЕДИЦИНСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ | |
Zhang et al. | Effect of different dopants on porous calcium silicate composite bone scaffolds by 3D gel-printing | |
KR101562556B1 (ko) | 인산마그네슘을 포함하는 경조직 재생용 지지체 조성물, 이를 포함하는 경조직 재생용 지지체 및 이들의 제조방법 | |
KR101345805B1 (ko) | 인산칼슘계 주입 및 자기경화형의 다공성 골이식재 및 거대기공을 생성시키기 위한 첨가제 적용방법 | |
Lin et al. | In vitro hydroxyapatite forming ability and dissolution of tobermorite nanofibers | |
TWI388348B (zh) | 含有聚合物或寡聚物之矽酸鈣系骨水泥及其製法 | |
US20100055018A1 (en) | Method for producing pyrogene-free calcium phosphate | |
KR101397043B1 (ko) | 다공성 골 대체물의 제조방법 | |
JP6035627B2 (ja) | β型リン酸三カルシウムからなる生体材料 | |
Renó et al. | Scaffolds of calcium phosphate cement containing chitosan and gelatin | |
RU2596504C1 (ru) | Способ получения керамики на основе октакальциевого фосфата | |
JP6109773B2 (ja) | 生体材料セラミックス焼結体及びその製造方法 | |
RU2743834C1 (ru) | Способ получения пористого биокерамического волластонита | |
RU2549638C1 (ru) | Состав жидкости для получения пористых керамических образцов на основе фосфатов кальция для костной инженерии при 3d формовании и/или 3d печати |