RU2484850C1 - Calcium phosphate cement composite for bone defect filling - Google Patents
Calcium phosphate cement composite for bone defect filling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484850C1 RU2484850C1 RU2012116483/15A RU2012116483A RU2484850C1 RU 2484850 C1 RU2484850 C1 RU 2484850C1 RU 2012116483/15 A RU2012116483/15 A RU 2012116483/15A RU 2012116483 A RU2012116483 A RU 2012116483A RU 2484850 C1 RU2484850 C1 RU 2484850C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cement
- phosphate
- reaction
- hardening
- calcium phosphate
- Prior art date
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно для пластической реконструкции поврежденных костных тканей.The invention relates to medicine, namely to plastic reconstruction of damaged bone tissue.
Кальцийфосфатные костные цементы (КФЦ) получили значительное развитие в последние несколько лет благодаря превосходной биосовместимости и биоактивности, а также удобству использования в виде инжектируемых паст, легко заполняющих костные дефекты практически любой сложной формы. Цементные материалы на основе α-трикальцийфосфата (α-ТКФ) обладают биоктивными и биосоместимыми свойствами.Calcium phosphate bone cements (CFCs) have been significantly developed over the past few years due to excellent biocompatibility and bioactivity, as well as ease of use in the form of injectable pastes that easily fill bone defects of almost any complex shape. Cement materials based on α-tricalcium phosphate (α-TCP) have bioactive and biocompatible properties.
В работе (Loreley Morejo n-Alonso, Oscar Jacinto Bareiro Ferreira, Raurl Garcia Carrodeguas, Luis Alberto dos Santos Bioactive composite bone cement based on a-tricalcium phosphate/tricalcium silicate J Biomed Mater Res Part В 2012:100B:94-102) цементные материалы получали при смешение реакционно-твердеющего порошка (РТП) α-ТКФ с цементной жидкостью, содержащей фосфаты натрия. В результате после схватывания получали цемент на основе осажденного гидроксиапатита (ОГА). Недостатком данного цемента является низкая прочность.In the work (Loreley Morejo n-Alonso, Oscar Jacinto Bareiro Ferreira, Raurl Garcia Carrodeguas, Luis Alberto dos Santos Bioactive composite bone cement based on a-tricalcium phosphate / tricalcium silicate J Biomed Mater Res Part In 2012: 100B: 94-102) cement the materials were obtained by mixing the reaction-hardening powder (RTP) of α-TCP with a cement liquid containing sodium phosphates. As a result, after setting, cement was obtained based on precipitated hydroxyapatite (OGA). The disadvantage of this cement is its low strength.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту являются цементные материалы на основе РТП α-ТКФ K. Takahashi, Y. Fujishiro, S. Yin, Т. Sato ФГА Preparation and compressive strength of a-tricalcium phosphate based cement dispersed with ceramic particles Ceramics International 30 (2004) 199-203, содержащие керамические частицы оксидов циркония, кремния или алюминия. Получали цемент при смешении порошка α-ТКФ с водой до жидкой суспензии с последующим добавлением керамических частиц. После схватывания и твердения формировался композит состава: матрица из гидроксиапатита или дефицитного гидроксиапатита и распределенной в матрице частицами керамики. Основным недостатком данных материалов является низкая прочность. К недостаткам также можно отнести наличие керамических частиц - диоксида циркония, оксида алюминия или оксида кремния, присутствие которых снижает биоактивность композиционного материала, т.к. данные фазы являются биологически чужеродными (инородными) для организма человека.The closest in technical solution and the achieved effect are cement materials based on RTP α-TKF K. Takahashi, Y. Fujishiro, S. Yin, T. Sato PHA Preparation and compressive strength of a-tricalcium phosphate based cement dispersed with ceramic particles Ceramics International 30 (2004) 199-203 containing ceramic particles of zirconium, silicon or aluminum oxides. Cement was obtained by mixing α-TCP powder with water to a liquid suspension, followed by the addition of ceramic particles. After setting and hardening, a composite composition was formed: a matrix of hydroxyapatite or deficient hydroxyapatite and ceramic particles distributed in the matrix. The main disadvantage of these materials is their low strength. The disadvantages also include the presence of ceramic particles - zirconia, alumina or silicon oxide, the presence of which reduces the bioactivity of the composite material, because these phases are biologically alien (foreign) to the human body.
Технический результат предлагаемого изобретения - повышение прочности кальцийфосфатного цементного материала.The technical result of the invention is to increase the strength of calcium phosphate cement material.
Технический результат достигается тем, что композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов на основе реакционно-твердеющего порошка, содержащего α-трикальцийфосфат и цементной жидкости, содержащей воду, согласно изобритению реакционно-твердеющий порошок дополнительно содержит частицы гидроксиапатита размером от 50 до 220 мкм, а цементная жидкость дополнительно содержит фосфорную кислоту, фосфат магния, фосфат натрия и/или калия при следующем соотношении компонентов в кальцийфосфатном цементе:The technical result is achieved by the fact that a composite material based on calcium phosphate cement for filling bone defects based on a reaction-hardening powder containing α-tricalcium phosphate and a cement liquid containing water, according to the invention, the reaction-hardening powder additionally contains particles of hydroxyapatite ranging in size from 50 to 220 microns and the cement fluid additionally contains phosphoric acid, magnesium phosphate, sodium phosphate and / or potassium in the following ratio of components in calcium phosphate cement are:
в реакционно-твердеющей смеси порошков, % мас.:in a reaction-hardening mixture of powders,% wt .:
Частицы гидроксиапатита размером 38-220 мкм - 5-50Hydroxyapatite particles 38-220 microns in size - 5-50
Порошок α-трикальцийфосфата - 50-95Α-tricalcium phosphate powder - 50-95
при следующем соотношении компонентов в цементной жидкости, % мас.:in the following ratio of components in the cement fluid,% wt .:
Фосфат магния - 30-60Magnesium Phosphate - 30-60
Фосфат натрия и/или калия - 3,5-25Sodium and / or potassium phosphate - 3.5-25
Фосфорная кислота - 0,5-3,0Phosphoric acid - 0.5-3.0
Вода - остальное,Water is the rest
а количество цементной жидкости (мл) к количеству реакционно-твердеющей порошковой смеси (г) находиться в пределах 0,45-0,75.and the amount of cement fluid (ml) to the amount of reaction-hardening powder mixture (g) is in the range of 0.45-0.75.
Цемент, состоящий из реакционно-твердеющего порошка (РТП): α-ТКФ и керамических частиц гидроксиапатита ГА и ЦЖ на основе фосфорной кислоты, фосфатов магния, натрия и калия, не известен.Cement consisting of a reaction hardening powder (RTP): α-TCP and ceramic particles of hydroxyapatite HA and CZ based on phosphoric acid, magnesium, sodium and potassium phosphates is not known.
После смешения ЦЖ и РТП начинается реакция между компонентами, при этом происходит частичное растворение РТП с образованием новых фаз - гидроксиапатита, осажденного гидроксиапатита и кальций дефицитного гидроксиапатита в различном соотношении. В процессе схватывания и твердения формируется структура, состоящая из кристаллов вновь образовавшихся фаз, покрывающих прочные керамические частицы гидроксиапатита, что способствует повышению прочности цементного материала. Введение в РТП керамических частиц менее 5% мас., а также использование размером менее 38 мкм не приводит к повышению прочности. При введение частиц керамических гидроксиапатита более 70% мас., а так же размером более 220 мкм прочность цементов начинает резко снижаться. В случае использования цементной жидкости в количестве, меньшем нижнего предела (ЦЖ (мл) / РТП (г) <0,45 мл/г), или использованию высококонцентрированных растворов ЦЖ с содержанием фосфата магния более 60% мас., и суммарного содержания фосфата калия и натрия более 25%, получаемая смесь имеет высокую вязкость, что приводит к образованию многочисленных трещин при формовании изделия необходимой конфигурации. При применении ЦЖ в количестве выше верхнего предела (ЦЖ (мл) / ЦТП (г) >0,75) и разбавленных ЦЖ с большим содержанием воды, более 70% мас., содержанием фосфата магния менее 30% мас. смесь получается слишком жидкой, что не позволяет формовать изделия ввиду растекания смеси. Кроме того, значительно увеличивается время схватывания, что приводит к снижению прочности, особенно в первые минуты твердения. При введении суммарного содержания фосфата калия и натрия менее 3,5% мас., повышается пористость образцов, что приводит к резкому падению прочности. При выходе за пределы содержания в ЦЖ фосфорной кислоты - 0,5-3,0 мас.% получаемый цементный материал имеет низкую прочность.After mixing the CG and RTP, the reaction between the components begins, while the RTP partially dissolves with the formation of new phases - hydroxyapatite, precipitated hydroxyapatite and calcium deficient hydroxyapatite in various proportions. In the process of setting and hardening, a structure is formed consisting of crystals of newly formed phases covering the durable ceramic particles of hydroxyapatite, which helps to increase the strength of the cement material. The introduction of less than 5 wt.% Ceramic particles into RTP, as well as the use of a size of less than 38 microns, does not increase the strength. With the introduction of particles of ceramic hydroxyapatite more than 70 wt.%, As well as a size of more than 220 microns, the strength of cements begins to decrease sharply. In the case of using cement fluid in an amount less than the lower limit (CG (ml) / RTP (g) <0.45 ml / g), or the use of highly concentrated solutions of CG with a magnesium phosphate content of more than 60% wt., And the total content of potassium phosphate and sodium more than 25%, the resulting mixture has a high viscosity, which leads to the formation of numerous cracks during molding of the product of the desired configuration. When using CG in an amount above the upper limit (CG (ml) / CTP (g)> 0.75) and diluted CG with a high water content of more than 70% wt., Magnesium phosphate content of less than 30% wt. the mixture is too liquid, which does not allow to form the product due to the spreading of the mixture. In addition, setting time is significantly increased, which leads to a decrease in strength, especially in the first minutes of hardening. With the introduction of a total content of potassium phosphate and sodium of less than 3.5 wt.%, The porosity of the samples increases, which leads to a sharp drop in strength. When going beyond the content in the CG of phosphoric acid - 0.5-3.0 wt.%, The resulting cement material has a low strength.
Пример 1. Получение образца №1. Порошок РТП, содержащий 0,5 г керамических частиц ГА размером 56-82 мкм и порошка 0,5 г α-ТКФ, смешивают с 0,25 мл ЦЖ (50% мас, фосфата магния и 5% мас, фосфата калия, 5% мас, фосфата натрия, фосфорной кислоты 1% мас., остальное - вода). Смешение проводят в течение 1-2 минут металлическим шпателем на стекле до сметаноподобного состояния, после чего смесь помещают в цилиндрическую пресс-форму диаметром 8 мм. По истечении 15-20 минут отформованный образец вынимают и помещают в термостат при температуре 37°С в раствор SBF (Simulated Body Fluid), соответствующем плазме крови человека. Через 24 часа отвержденный образец имеет прочность на сжатие 90 МПа.Example 1. Obtaining sample No. 1. An RTP powder containing 0.5 g of HA ceramic particles with a size of 56-82 μm and a powder of 0.5 g of α-TCP is mixed with 0.25 ml of CG (50% wt, magnesium phosphate and 5% wt, potassium phosphate, 5% wt, sodium phosphate, phosphoric acid 1% wt., the rest is water). Mixing is carried out for 1-2 minutes with a metal spatula on the glass to a sour cream-like state, after which the mixture is placed in a cylindrical mold with a diameter of 8 mm After 15-20 minutes, the molded sample is taken out and placed in a thermostat at a temperature of 37 ° C in a solution of SBF (Simulated Body Fluid), corresponding to human blood plasma. After 24 hours, the cured sample has a compressive strength of 90 MPa.
Аналогично были изготовлены образцы, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу 1.Similarly, samples were made having compositions within the claimed, and their properties were determined in comparison with the prototype. The results obtained are summarized in table 1.
Claims (1)
в реакционно-твердеющей смеси порошков, мас.%:
при следующем соотношении компонентов в цементной жидкости, мас.%:
а количество цементной жидкости (мл) к количеству реакционно-твердеющей порошковой смеси (г) находится в пределах 0,45-0,75. A composite material based on calcium phosphate cement for filling bone defects based on a reaction-hardening powder containing α-tricalcium phosphate and a cement liquid containing water, characterized in that the reaction-hardening powder additionally contains particles of hydroxyapatite ranging in size from 50 to 220 microns, and cement the liquid additionally contains phosphoric acid, magnesium phosphate, sodium phosphate and / or potassium in the following ratio of components in calcium phosphate cement:
in a reaction-hardening mixture of powders, wt.%:
in the following ratio of components in the cement fluid, wt.%:
and the amount of cement fluid (ml) to the number of reaction-hardening powder mixture (g) is in the range of 0.45-0.75.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116483/15A RU2484850C1 (en) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | Calcium phosphate cement composite for bone defect filling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012116483/15A RU2484850C1 (en) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | Calcium phosphate cement composite for bone defect filling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484850C1 true RU2484850C1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48786160
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012116483/15A RU2484850C1 (en) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | Calcium phosphate cement composite for bone defect filling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484850C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617050C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-19 | Виталий Васильевич Гузеев | Bioactive composite material for bone defect replacement and method for its manufacture |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2292865C1 (en) * | 2005-05-06 | 2007-02-10 | Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН | Material for filling maxillofacial and dental bone defects |
RU2395303C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-07-27 | Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова | Method for making biodegradable ceramic composite of double potassium calcium phosphate |
-
2012
- 2012-04-25 RU RU2012116483/15A patent/RU2484850C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2292865C1 (en) * | 2005-05-06 | 2007-02-10 | Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН | Material for filling maxillofacial and dental bone defects |
RU2395303C1 (en) * | 2008-12-08 | 2010-07-27 | Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова | Method for making biodegradable ceramic composite of double potassium calcium phosphate |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
K.TAKAHASHI ET AL, Preparation and compressive strength of alpha-tricalcium phosphate based cement dispersed with ceramic particles. Ceramics International 30 (2004) 199-203. * |
K.TAKAHASHI ET AL, Preparation and compressive strength of α-tricalcium phosphate based cement dispersed with ceramic particles. Ceramics International 30 (2004) 199-203. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2617050C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-19 | Виталий Васильевич Гузеев | Bioactive composite material for bone defect replacement and method for its manufacture |
WO2017180019A1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-10-19 | Виталий Васильевич ГУЗЕЕВ | Biologically active composite material for repairing bone defects and preparation method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2627537C (en) | Non-setting paste for bone repair | |
Parreira et al. | Calcium aluminate cement-based compositions for biomaterial applications | |
US20130066324A1 (en) | Hydraulic cements, methods and products | |
US9427380B2 (en) | Wear resistant dental composition | |
US8591645B2 (en) | Hydraulic cements with optimized grain size distribution, methods, articles and kits | |
TWI529152B (en) | A degradable magnesium-calcium silicate bone cement and producing method thereof | |
US20210290495A1 (en) | Pre-mixed strontium silicate-based biological hydraulic cementing paste composition, preparation method therefor, and application thereof | |
US10292791B2 (en) | Cement systems, hardened cements and implants | |
CN109331223B (en) | Medicine-carrying bioactive glass composite calcium phosphate bone cement and application thereof | |
CN106660889B (en) | Method for forming porous ceramic shaped article and porous ceramic product | |
KR101654600B1 (en) | Composition containing injectable self-hardened apatite cement | |
RU2484850C1 (en) | Calcium phosphate cement composite for bone defect filling | |
JPH11335155A (en) | Calcium phosphate cement and calcium phosphate cement composition | |
JPWO2016208457A1 (en) | Dental powder | |
Cahyanto et al. | Synthesis and characterization of a novel SCPC-CO3AP cement for pulp capping application in dentistry | |
Wu et al. | Dopant-dependent tailoring of physicochemical and biological properties of calcium silicate bone cements | |
RU2617050C1 (en) | Bioactive composite material for bone defect replacement and method for its manufacture | |
RU2620549C2 (en) | Calcium carbonate cement for bone defects filling | |
Thanavibu et al. | Effects of blood contamination on apatite formation, pH and ion release of three calcium silicate-based materials | |
RU2292868C1 (en) | Material for filling maxillofacial and dental bone defects | |
Xu et al. | A premixed magnesium phosphate-based sealer with anti-biofilm ability for root canal filling | |
RU2322228C1 (en) | Composition material for filling osseous defects based on calcium-phosphate cement | |
CN106031799A (en) | Calcium silicate/strontium salt bone cement and preparation method thereof | |
Mostafa et al. | Setting Time of an experimental Calcium Silicate Based Cement versus Angelus White MTA and Sinai White Portland Cement | |
Ćetković et al. | The influence of different radiopacifying agents on hermetical sealing ability of calcium silicate and calcium aluminate dental cements |