RU2523453C1 - Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях - Google Patents
Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523453C1 RU2523453C1 RU2013110155/15A RU2013110155A RU2523453C1 RU 2523453 C1 RU2523453 C1 RU 2523453C1 RU 2013110155/15 A RU2013110155/15 A RU 2013110155/15A RU 2013110155 A RU2013110155 A RU 2013110155A RU 2523453 C1 RU2523453 C1 RU 2523453C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydroxyapatite
- carbonate
- calcium carbonate
- powder
- grinding
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция - гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях. Заявленный способ включает получение шихты для спекания керамических материалов из синтезированного путем осаждения солей в водных растворах порошка при соотношении компонентов: 60-95 масс.% карбоната кальция и 5-40 гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита. Также заявленный способ включает дополнительный помол полученного порошка и введение в порошок до или после помола карбоната натрия в количестве 0,25-5,0 масс.%, взятого по отношению к карбонату кальция и гидроксиапатиту и/или карбонатгидроксиапатиту. Изобретение направлено на получение композиционного керамического материала с более высокой прочностью при сжатии - 305-590 МПа, и меньшей пористостью - менее 0,5%. 1 табл., 4 пр.
Description
Композиционные материалы на основе карбоната кальция (КК) и гидроксиапатита (ГА) являются одними из наиболее перспективных материалов для применения в медицине для новых технологий регенерации костных тканей. Благодаря высокой биорезорбции КК применение имплантатов на основе данной системы будет способствовать быстрому восстановлению костной ткани. Получение керамических материалов, содержащих КК, является сложной технологической задачей, связанной с низкой термической устойчивостью КК, который при температурах выше 600-700°C начинает разлагаться с образованием оксида кальция и углекислого газа. Избежать разложения можно снижением температуры спекания при использовании специальных методов спекания, например газостатического или горячего прессования. Однако данными методами можно получать изделия только несложной формы, кроме того, они малопроизводительные и дорогостоящие. Получить спеченные материалы возможно также за счет отработки технологии спекания и применения добавок, повышающих термическую стойкость или способствующих снижению температуры спекания материалов.
Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту являются керамические композиционные материалы на основе карбоната кальция и гидроксиапатита (и/или карбонатгидроксиапатита), содержащие различное количество гидроксиапатита (ГА) и/или карбонатгидроксиапатита (КГА) от 20 до 80 масс.% [Баринов С.М., Смирнов В.В., Гольдберг М.А. и др. Композиционный материалы на основе гидроксиапатита и карбоната кальция для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях. Патент РФ №2429885]. Использование гидроксиапатита способствовало увеличению прочности и повышению термической стабильности. Недостатком данных материалов является низкая прочность при сжатии, особенно при преобладании КК, например, при 60 масс.% - 210 МПа, при 80 масс.% - 120 МПа. Низкая прочность таких материалов ограничивает их применение в качестве имплантатов, способных выдерживать физиологические нагрузки в организме.
Технический результат предлагаемого изобретения - для получения композиционного керамического материала с более высокой прочностью при сжатии (305-590 МПа)и меньшей пористостью (менее 0,5%) использовали шихту на основе системы карбонат кальция - гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит, содержащую ,ГА/или КГА в количестве 5-40 масс.% и добавку карбоната натрия в количестве 0,25-5,0 масс.%, взятого по отношению к карбонату кальция и гидроксиапатиту и/или карбонатгидроксиапатиту, при этом шихту получают в результате дополнительного помола порошка после синтеза.
Технический результат достигается тем, что шихту для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях получают из синтезированного путем осаждения солей в водных растворах порошка при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Карбонат кальция 60-95,
Гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит 5-40
и дополнительно полученный порошок подвергают помолу, карбонат натрия вводят в порошок до или после помола в количестве 0,25-5,0 масс.%, взятого по отношению к карбонату кальция и гидроксиапатиту и/или карбонатгидроксиапатиту.
Полученная керамика характеризуется более высокой прочностью по сравнению с прототипом - 305-590 МПа при сжатии. Введение добавки менее 0,25 масс.% по отношению к КК и КГА и/или ГА не позволяет получать прочный материал. При содержании добавки более 5 масс.% может происходить деформация образцов композиционной керамики после спекания и падение их прочности. Получение композитов с содержанием КК более 95 масс.% и менее 60 масс.% материал имеет низкую прочность. В случае отсутствия операции дополнительного помола образцы после спекания имели низкую прочность менее 250 МПа. После обжига материалы, не прошедшие помол, имеют низкую прочность и более высокую пористость. Это связано с приданием порошковым материалам, подвергшимся помолу, более высокой активности к спеканию, что способствует получению после спекания керамических материалов с более высокой прочностью и более низкой пористостью. Повышение активности к спеканию порошковых материалов является следствием увеличения дефектности кристаллической решетки кристаллов КК, выражающиеся в изменение параметров кристаллической ячейки, оцененных по результатам исследований рентгенофазового анализа. Так, после помола КК с кристаллической решеткой кальцита параметр ячейки а уменьшается при увеличении параметра c, что свидетельствует об увеличении дефектности элементарной ячейки. При этом размер частиц порошка, оцененный методом низкотемпературной адсорбции азота (БЭТ) практически не изменялся (таблица).
Пример 1. Композиционную керамику получали осаждением солей в водных растворах (компоненты взяты из расчета получения композита с соотношением КК и ГА - 80/20 масс.%). После сушки продуктов реакции получали мелкодисперсный порошок, который подвергали дополнительному помолу. Удельная поверхность порошка составила 10-15 м2/г. Затем в 9,8 г полученного порошка вводили добавку в количестве 0,2 г (2 масс.% по отношению к порошку КК и ГА). После введения добавки прессовали образцы и обжигали при 680°C. В результате получали прочный композиционный материал с прочностью при сжатии до 590 МПа и пористостью менее 0,5%.
Пример 2. Композиционную керамику получали осаждением солей в водных растворах (компоненты взяты из расчета получения композита с соотношением КК и КГА - 60/40 масс.%). В полученные композиционные порошки массой 7,5 г, содержащие 60 г КК и 40 г КГА, вводили добавку 0,25 г карбоната натрия (0,25 масс.%). Полученную шихту подвергали дополнительному помолу. Порошки имели удельную поверхность 11-15 м2/г. Затем прессовали образцы и обжигали при 670°C. В результате получена композиционная керамика с прочностью при сжатии 305 МПа и пористостью менее 0,5%.
Пример 3. Композиционные порошки получали осаждением солей в водных растворах из расчета получения композита с соотношением КК и ГА - 80/20 масс.%. После сушки порошки подвергали дополнительному помолу. Порошки имели удельную поверхность 11-14 м2/г. Затем в 9,5 г полученного порошка вводили добавку в количестве 0,5 г (5 масс.% по отношению к порошку КК и ГА). Полученный порошок прессовали и спекали при 660°C. В результате, получали плотный композиционный керамический материал с прочностью при сжатии 544 МПа и пористостью менее 0,5%.
Аналогично примеру №1 были получены образцы без применения помола шихты. После спекания полученная керамика характеризуются более низкой прочностью - 100 МПа при сжатии и большей пористостью 4,0% (таблица, пример 5).
Были изготовлены образцы композиционной керамики, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.
Таблица 1 | ||||||||||
Состав и свойства керамических материалов | ||||||||||
Образец | Способ подготовки шихты (последовательность технологических операций) | Состав шихты | Помол | Удельная поверхность порошка, м2/г | Температура обжига °C | Пористость, % | Прочность, при сжатии, МПа | Примечание | ||
Соотношение компонентов после синтеза в порошке, масс.% | Количество добавки по отношению к порошку, масс.% | |||||||||
ГА и/или КГА | КК | |||||||||
1 | Осаждение солей из водных растворов помолом и последующим введением добавки | 20 | 80 | 2 | + | 10-14 | 680 | менее 0,5 | 590 | |
2 | Осаждение солей из водных растворов помолом и последующим введением добавки | 40 | 60 | 0,25 | + | 11-15 | 670 | менее 0,5 | 305 | |
3 | Осаждение солей из водных растворов, помол и последующее введение добавки | 20 | 80 | 5 | + | 11-14 | 660 | менее 0,5 | 544 | |
4 | Осаждение солей из водных растворов, помол и последующее введение добавки | 5 | 95 | 5 | + | 10-13 | 640 | менее 0,5 | 450 | |
5 | Осаждение солей из водных растворов, введение добавки (без помола) | 20 | 80 | 2 | - | 10-14 | 680 | 4,0 | 100 | |
6 (прототип) | Твердофазовый синтез и введение добавки (без помола) | 20 | 80 | 10% добавки сверх 100% | - | - | 660 | менее 4 | 120 | |
7 (прототип) | Механическое смешение и введение добавки (без помола) | 40 | 60 | 4% добавки сверх 100%- | - | - | 670 | менее 3 | 210 | |
8 | Осаждение солей из водных растворов, введение добавки и последующий помол | 60 | 40 | 0 | + | 10-15 | 640 | 15 | 8 | |
9 | Осаждение солей из водных растворов, введение добавки (без помола) | 0 | 100 | 10 | + | 10-15 | 680 | 20 | 35 | Растрескивание образца |
Claims (1)
- Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция - гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях, включающий получение шихты для спекания керамических материалов из синтезированного путем осаждения солей в водных растворах порошка при следующем соотношении компонентов, масс.%:
Карбонат кальция 60-95 Гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит 5-40
дополнительный помол полученного порошка и введение в порошок до или после помола карбоната натрия в количестве 0,25-5,0 масс.%, взятого по отношению к карбонату кальция и гидроксиапатиту и/или карбонатгидроксиапатиту.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110155/15A RU2523453C1 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013110155/15A RU2523453C1 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2523453C1 true RU2523453C1 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=51217721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013110155/15A RU2523453C1 (ru) | 2013-03-07 | 2013-03-07 | Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523453C1 (ru) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2429885C1 (ru) * | 2010-06-16 | 2011-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Композиционный материал на основе гидроксиапатита и карбоната кальция для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях |
RU2443434C1 (ru) * | 2010-10-18 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов |
-
2013
- 2013-03-07 RU RU2013110155/15A patent/RU2523453C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2429885C1 (ru) * | 2010-06-16 | 2011-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Композиционный материал на основе гидроксиапатита и карбоната кальция для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях |
RU2443434C1 (ru) * | 2010-10-18 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Mondal et al. | Processing of natural resourced hydroxyapatite ceramics from fish scale | |
Malina et al. | Studies on sintering process of synthetic hydroxyapatite | |
TWI732944B (zh) | 含氧化鎂之尖晶石粉末及其製造方法 | |
Khamkongkaeo et al. | Sintering behavior and mechanical properties of hydroxyapatite ceramics prepared from Nile Tilapia (Oreochromis niloticus) bone and commercial powder for biomedical applications | |
RU2476406C2 (ru) | Способ получения пористого керамического материала | |
Rezvani et al. | Surface modification of hydroxyapatite crystals by Mg–Al–CO 3-layered double hydroxides in HA/Mg–Al–CO 3–LDH nanocomposite | |
Guidara et al. | Elaboration and characterization of alumina-fluorapatite composites | |
Lee et al. | Effect of fe 2 o 3 additions on the hydration resistance of cao | |
RU2523453C1 (ru) | Способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях | |
JP6254913B2 (ja) | α−アルミン酸リチウムの製造方法 | |
US10246336B2 (en) | Method of making alkali activated carbon | |
RU2585291C1 (ru) | Способ получения пористого керамического биоматериала на основе диоксида циркония | |
RU2395450C1 (ru) | Способ получения активного к спеканию порошка пирофосфата кальция | |
JP2016500362A (ja) | セラミック材料 | |
RU2429885C1 (ru) | Композиционный материал на основе гидроксиапатита и карбоната кальция для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях | |
Safronova et al. | Ceramics based on calcium phosphate powder synthesized from calcium saccharate and ammonium hydrophosphate | |
RU2392006C2 (ru) | Способ получения керамического биодеградируемого материала на основе пирофосфата кальция | |
Medri et al. | Doped calcium–aluminium–phosphate cements for biomedical applications | |
Ertuğ et al. | The Effect of Mechanical Alloying on the Microhardness and Fracture Toughness of BaTiO_3 | |
JP2017214237A (ja) | 炭酸カルシウム焼結体の製造方法及び炭酸カルシウム焼結体製造用炭酸カルシウム | |
Salma-Ancane et al. | Effect of Mg content on thermal stability of β-tricalcium phosphate ceramics | |
Evis et al. | Diametral strength testing of hydroxyapatites doped with yttrium and fluoride | |
Kai et al. | Influence of Zn and Mg doping on the sintering behavior and phase transformation of tricalcium phosphate based ceramics | |
RU2585954C1 (ru) | Композиционный материал на основе фторгидроксиапатита и частично стабилизированного диоксида циркония для замещения костных дефектов | |
Fenglan et al. | Preparing and characterizing natural hydroxyapatite ceramics |