RU2494764C1 - Способ получения лантансодержащего покрытия - Google Patents
Способ получения лантансодержащего покрытия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2494764C1 RU2494764C1 RU2012130508/15A RU2012130508A RU2494764C1 RU 2494764 C1 RU2494764 C1 RU 2494764C1 RU 2012130508/15 A RU2012130508/15 A RU 2012130508/15A RU 2012130508 A RU2012130508 A RU 2012130508A RU 2494764 C1 RU2494764 C1 RU 2494764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lanthanum
- powder
- containing coating
- titanium
- solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к челюстно-лицевой хирургии и травматологии и описывает способ получения лантансодержащего покрытия. При осуществлении способа помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl3, выдерживают порошок на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором LaCl3, отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера, который затем промывают горячей водой, высушивают при 200-300°С в течение 4-6 часов и отжигают при 600-700°С в течение 2-3 часов, формирование лантансодержаего покрытия производят сначала напылением титанового подслоя, а затем лантансодержащего порошка гидроксиапатита. Способ обеспечивает создание развитой морфологии поверхности, а также антитромбоцитный и антимикробный эффект, что способствует остеоинтеграции имплантата. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутритканевых эндопротезов на титановой основе.
Известен способ получения биоактивного покрытия на имплантате из титана (заявка на патент РФ №2385740, МПК: A61L 27/54, A61F 2/02, А61С 8/00, опубл. 10.04.2010). Данное изобретение относится к медицине, конкретно к способу обработки поверхности титановых имплантатов, позволяющему формировать биоактивную поверхность. Биоактивное покрытие на имплантате из титана содержит кальций-фосфатные соединения и имеет многоуровневую пористую структуру с шероховатой поверхностью. Покрытие имеет толщину 10-40 мкм, общую пористость 35-45% со средним размером пор 3-8 мкм, шероховатость 2,5-5 мкм, адгезионную прочность 30-35 МПа. Способ получения биоактивного покрытия на имплантате из титана заключается в нанесении покрытия микродуговым оксидированием, но перед нанесением покрытия поверхность титанового имплантата подвергают механической и химической обработке, затем проводят микродуговое оксидирование с получением многоуровневой пористой структуры кальций-фосфатного покрытия.
Данный способ позволяет формировать биоактивное покрытие на имплантатах с высокими значениями шероховатости и адгезии, но не позволяет получить покрытие с антимикробными и антитромбоцитными свойствами, что ограничивает применение данного покрытия.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ получения лантансодержащего биопокрытия на имплантате из титана и его сплавов (заявка на патент РФ №2386454, МПК: A61L 31/08, A61F 2/02, 61L 27/06, A61L 27/30, опубл. 20.04.2010). Формирование покрытия на титане и гитан-содержащих сплавах (ВТ 1-0, ВТ 1-00, ВТ-6, ВТ-16 и др.) осуществляют предварительной подготовкой лантансодержащего раствора, подготовкой поверхности: электрохимическим путем последовательно в двух электролитах получают слой смеси оксидов титана и меди в электролите концентрацией 200 г/л серной кислоты с добавлением 50 г/л сульфата меди в дистиллированной воде при постоянном анодном токе, затем катодным внедрением создают слой лантана в виде фрагментов в электролите концентрацией 0,5 М салицилата лантана в диметилформамиде при постоянном катодном напряжении 3 В.
Способ позволяет получить остеоинтеграционное оксидное биопокрытие, обладающее бактерицидными и антикоагулянтными свойствами, однако в данном способе не решен вопрос о формировании развитой морфологии покрытия. Данный способ позволяет получать лантансодержащее покрытие при строгих фиксированных технологических операциях, что создает неудобство применения способа.
Задача заявляемого изобретения заключается в получении лантансодержащего покрытия, которое обеспечивает создание развитой морфологии поверхности, а также антитромбоцитного и антимикробного эффекта в прилежащих к эндопротезу тканях, что способствует повышению остеоинтеграции имплантата.
Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения лантансодержащего покрытия, заключающемся в подготовке лантансодержащего раствора, предварительной подготовке поверхности имплантата и формировании покрытия, новым является то, что осуществляют подготовку лантансодержащего раствора, помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl3, осуществляют выдержку порошка на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором LaCl3, отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера, который затем промывают горячей водой, высушивают при 200-300°С в течение 4-6 часов и отжигают при 600-700°С в течение 2-3 часов, формирование лантансодержаего покрытия производят сначала напылением титанового подслоя, а затем лантансодержащего порошка гидроксиапатита.
Кроме этого предварительную обработку осуществляют струйной обработкой поверхности порошком электрокорунда с размером частиц 150-200 мкм под давлением 6,5 атм. Также плазменное напыление титанового подслоя осуществляют при напряжении 35 В, силе тока 450 А, дистанции напыления 90 мм и дисперсности титанового порошка 120 мкм, расход аргона 55-60 л/мин, а плазменное напыление лантансодержащего порошка гидроксиапатита производят при силе тока 450 А, напряжении 35 В, дистанции 80 мм, дисперсности 40-70 мкм и расходе аргона 60-65 л/мин.
Изобретение поясняется схемами: фиг.1 - блок-схема получения лантансодержащего гидроксиапатита (ГА), фиг.2 - технология плазменного напыления лантансодержащего гидроксиапатитового покрытия.
Способ осуществляют следующим образом.
Подготовку лантансодержащего раствора осуществляют следующим образом: полученный гидроаммиачным методом порошок ГА помещают в раствор 0,04 LaCl3 и выдерживают при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц ГА раствором LaCl3, например, на воздухе в течение 48 часов. Осадок фильтруют на воронке Бюхнера, промывают горячей водой, высушивают при 200-300°С в течение 4-6 часов и отжигают при 600-700°С в течение 2-3 часов (фиг.1). Сушка и отжиг порошка ГА в течение указанного времени выбраны из условия, что при сушке порошка менее 4 часов он остается влажным, а более 6 часов - частицы порошка спекаются в конгломераты, при отжиге порошка ГА менее 2 часов количество аморфной фазы носит доминантный характер, а при отжиге более 3 часов при указанной температуре увеличивается количество кристаллической фазы. Таким образом, при указанном интервале температур достигается требуемое соотношение аморфной и кристаллической фаз.
| Таблица 1 | ||
| Экспериментальное определение температуры сушки порошка ГА | ||
| № п/п | Температура сушки, °С | Показатель |
| 1 | 150 | влажная смесь |
| 2 | 200 | образование таблетки |
| 3 | 250 | образование таблетки |
| 4 | 300 | образование таблетки |
| 5 | 350 | спекание таблетки в конгломераты |
Согласно результатам, приведенным в таблице 1, целесообразно использовать интервал температур для сушки порошка ГА 200-300°С, т.к. температура сушки менее 200°С не способствует полному удалению влаги из порошка, а температура сушки более 300°С приводит к спеканию таблетки порошка и образованию его в конгломераты.
Отжиг порошка ГА при указанном интервале температур (600-700°С) объясняется тем, что при этих температурах происходит закрепление частиц лантана на частицах порошка ГА.
| Таблица 2 | |||
| Экспериментальное определение температуры отжига порошка ГА | |||
| № п/п | Температура отжига, °С | Степень кристалличности, % | Качественный показатель |
| 1 | 500 | 24 | - |
| 2 | 550 | 29 | - |
| 3 | 600 | 31 | + |
| 4 | 700 | 36 | + |
| 5 | 750 | 40 | - |
Предварительную обработку поверхности имплантата осуществляют с помощью струйной обработки порошком электрокорунда с размером частиц 150-200 мкм под давлением 6,5 атм (Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование, разработка, производство, клиническое применение / А.В. Лясникова и др.. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. - 254 с.; Лясникова А.В. Биосовместимые материалы и покрытия нового поколения: особенности получения, наноструктурирование, исследование свойств, перспективы клинического применения / А.В. Лясникова и др. - Саратов: Научная книга, 2011. - 220 с.).
Далее осуществляют плазменное напыление титанового подслоя на опескоструенные пластинки титана на установке ВРЕС 744.3227.001. Напряжение при плазменном напылении, ток дуги и дистанция напыления были получены экспериментальным путем, результаты которого представлены в таблице.
| Таблица 3 | ||
| Экспериментальное определение технологических параметров плазменного напыления титана | ||
| Технологический параметр | Единицы измерения | Значение |
| при напылении титана | ||
| Ток плазменной дуги | А | 450 |
| Напряжение дуги | В | 35 |
| Дистанция напыления | мм | 90 |
| Дисперсность порошка | мкм | 120 |
| Расход плазмообразующего газа | л/мин | 55-60 |
Выбранные технологические режимы плазменного напыления объясняются следующим образом.
Увеличение мощности дуги значительно повышает энтальпию и температуру плазменной струи, температуру, скорость и дисперсность напыляемых частиц, что обусловливает рост плотности покрытия, производительности напыления и коэффициент использования материала. Наиболее рациональное регулирование мощности дуги, параметров напыления и качества получаемого покрытия обеспечивается при максимально возможном напряжении при 35 В и силы тока 450 А.
Слишком малые дистанции не обеспечивают необходимого прогрева частиц, а также значения их скорости, создают опасность перегрева напыляемой поверхности и всего изделия, а чрезмерно большая дистанция вызывает падение температуры и скорости плазменного потока в зоне формирования покрытия. Оптимальной является дистанция напыления 90 мм. Зернистость частиц порошка выбирается из условия необходимости их быстрого нагрева до температуры плавления и распыления, поэтому наиболее рациональным является использование порошка титана с дисперсностью 120 мкм.
Повышение расхода плазмообразующего газа снижает теплофизические характеристики потока частиц, плотность покрытия и эффективность напыления, увеличивая при этом дисперсность и скорость частиц. В зависимости от требуемых показателей дисперсности частиц и плотности покрытия следует устанавливать наименьший возможный расход плазмообразующего газа на уровне 55-60 л/мин.
Плазменное напыление лантансодержащего порошка ГА производят при силе тока 450 А, напряжении 35 В, дистанции 80 мм, дисперсности 40-70 мкм и расходе аргона 60-65 л/мин (фиг.2). Технологические режимы плазменного напыления лантансодержащего порошка ГА выбираются из соображений, описанных выше.
Таким образом, разработан способ получения лантансодержащего покрытия, который в результате позволяет получать покрытие с развитой морфологией, а также антитромбоцитными и антимикробными свойствами, что будет способствовать быстрой и надежной остеоинтеграции имплантата с биологическими тканями за счет наименьшего процента его отторжения.
Claims (4)
1. Способ получения лантансодержащего покрытия, заключающийся в подготовке лантансодержащего раствора, предварительной подготовке поверхности имплантата с нанесением титанового подслоя, а затем лантансодержащего покрытия, отличающийся тем, что при подготовке лантансодержащего раствора помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl3, который выдерживают на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором LaCl3, отфильтровывают осадок, затем промывают горячей водой, высушивают при 200-300°С в течение 4-6 ч и отжигают при 600-700°С в течение 2-3 ч, нанесение титанового и лантансодержащего слоев осуществляют электроплазменным напылением.
2. Способ получения лантансодержащего покрытия по п.1, отличающийся тем, что подготовку поверхности имплантата осуществляют струйной обработкой порошком электрокорунда под давлением.
3. Способ получения лантансодержащего покрытия по п.1, отличающийся тем, что электроплазменное напыление титанового подслоя осуществляют при напряжении 35 В, силе тока 450 А, дистанции напыления 90 мм и дисперсности титанового порошка 120 мкм, расход аргона 55-60 л/мин.
4. Способ получения лантансодержащего покрытия по п.1, отличающийся тем, что электроплазменное напыление лантансодержащего порошка ГА производят при силе тока 450 А, напряжении 35 В, дистанции 80 мм, дисперсности 40-70 мкм и расходе аргона 60-65 л/мин.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130508/15A RU2494764C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ получения лантансодержащего покрытия |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130508/15A RU2494764C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ получения лантансодержащего покрытия |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2494764C1 true RU2494764C1 (ru) | 2013-10-10 |
Family
ID=49302841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130508/15A RU2494764C1 (ru) | 2012-07-17 | 2012-07-17 | Способ получения лантансодержащего покрытия |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2494764C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114411140A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 西部宝德科技股份有限公司 | 一种多孔钛涂层的制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU650373A1 (ru) * | 1975-08-13 | 1999-09-20 | Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР | Расплав для лантанирования металлов и сплавов |
| US20090228115A1 (en) * | 2007-05-16 | 2009-09-10 | Guizhou University | Bioceramic coating, method of making and use thereof |
| CN101837147A (zh) * | 2010-05-13 | 2010-09-22 | 四川大学 | 掺杂微量元素的羟基磷灰石生物活性涂层的制备方法 |
-
2012
- 2012-07-17 RU RU2012130508/15A patent/RU2494764C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU650373A1 (ru) * | 1975-08-13 | 1999-09-20 | Институт электрохимии Уральского научного центра АН СССР | Расплав для лантанирования металлов и сплавов |
| US20090228115A1 (en) * | 2007-05-16 | 2009-09-10 | Guizhou University | Bioceramic coating, method of making and use thereof |
| CN101837147A (zh) * | 2010-05-13 | 2010-09-22 | 四川大学 | 掺杂微量元素的羟基磷灰石生物活性涂层的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ЛЯСНИКОВА А.В. Обоснование и реализация комбинированной механической и физико-химической обработки титановых деталей в ультразвуковом поле с учетом электроплазменного напыления композиционных покрытий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - Саратов, 2009. СЮСЮКИНА Е.Ю. Разработка комбиниро&#x * |
| ЛЯСНИКОВА А.В. Обоснование и реализация комбинированной механической и физико-химической обработки титановых деталей в ультразвуковом поле с учетом электроплазменного напыления композиционных покрытий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. - Саратов, 2009. СЮСЮКИНА Е.Ю. Разработка комбинированной технологии электрохимического и электроплазменного формирования биоактивных композиционных покрытий. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Саратов, 2008. ЛЯСНИКОВА А.В. Теоретическое обоснование формирования наноструктур в плазмонапыленном La-содержащем покрытии. - Вестник Саратовского Государственного Технического Университета, 2009, т.1, №1, с.74-78. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114411140A (zh) * | 2022-01-19 | 2022-04-29 | 西部宝德科技股份有限公司 | 一种多孔钛涂层的制备方法 |
| CN114411140B (zh) * | 2022-01-19 | 2024-01-30 | 西部宝德科技股份有限公司 | 一种多孔钛涂层的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Wang et al. | Influence of surface structures on biocompatibility of TiO2/HA coatings prepared by MAO | |
| Krząkała et al. | Application of plasma electrolytic oxidation to bioactive surface formation on titanium and its alloys | |
| Qaid et al. | Micro-arc oxidation of bioceramic coatings containing eggshell-derived hydroxyapatite on titanium substrate | |
| Wang et al. | Preparation and properties of plasma electrolytic oxidation coating on sandblasted pure titanium by a combination treatment | |
| Ahounbar et al. | Characteristics of in-situ synthesized Hydroxyapatite on TiO2 ceramic via plasma electrolytic oxidation | |
| Shin et al. | In vitro biological response to the oxide layer in pure titanium formed at different current densities by plasma electrolytic oxidation | |
| Zhu et al. | Effect of applied voltage on phase components of composite coatings prepared by micro-arc oxidation | |
| Ni et al. | Preparation of hydroxyapatite-containing titania coating on titanium substrate by micro-arc oxidation | |
| Hsu et al. | Design and characterization of highly porous titanium foams with bioactive surface sintering in air | |
| He et al. | Characterization of hydroxyapatite coatings deposited by hydrothermal electrochemical method on NaOH immersed Ti6Al4V | |
| Li et al. | Enhanced corrosion resistance of hydroxyapatite/magnesium-phosphate-composite-coated AZ31 alloy co-deposited by electrodeposition method | |
| Teng et al. | The structures, electrochemical and cell performance of titania films formed on titanium by micro-arc oxidation | |
| Sahoo et al. | Synthesis, characterization, and bioactivity of SrTiO3-incorporated titanium coating | |
| RU2494764C1 (ru) | Способ получения лантансодержащего покрытия | |
| Adeleke et al. | Hydroxyapaptite layer formation on titanium alloys surface using micro-arc oxidation | |
| Shin et al. | Deposition of hydroxyl-apatite on titanium subjected to electrochemical plasma coating | |
| KR101015462B1 (ko) | 임플란트용 이산화티타늄 세라믹스 및 그 제조방법 | |
| Rao et al. | Synthesis of porous Ce-doped titania coating containing CaTiO3 by MAO and its apatite inducing ability | |
| He et al. | Hydroxyapatite bioceramic coatings prepared by hydrothermal-electrochemical deposition method | |
| He et al. | Preparation of hydroxyapatite-titanium dioxide coating on Ti6Al4V substrates using hydrothermal-electrochemical method | |
| Pedeferri | Titanium anodic oxidation: a powerful technique for tailoring surfaces properties for biomedical applications | |
| Kim et al. | Effect of surface pretreatment and pack cementation on bioactivity of titanium dental implant | |
| Lin et al. | Formation of bone-like apatite on titanium filament by a simulated body fluid inducing process | |
| RU2581825C1 (ru) | Способ формирования серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата | |
| Liu et al. | Preparation and mechanical and biological performance of the Sr-containing microarc oxidation layer on titanium implants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160718 |