RU2552756C1 - Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix - Google Patents

Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix Download PDF

Info

Publication number
RU2552756C1
RU2552756C1 RU2014117223/15A RU2014117223A RU2552756C1 RU 2552756 C1 RU2552756 C1 RU 2552756C1 RU 2014117223/15 A RU2014117223/15 A RU 2014117223/15A RU 2014117223 A RU2014117223 A RU 2014117223A RU 2552756 C1 RU2552756 C1 RU 2552756C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
granules
hydroxyl apatite
ratio
temperature
powder
Prior art date
Application number
RU2014117223/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ринат Рашидович Измайлов
Ольга Александровна Голованова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority to RU2014117223/15A priority Critical patent/RU2552756C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2552756C1 publication Critical patent/RU2552756C1/en

Links

Landscapes

  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: what is presented is a method for producing carbonate hydroxyl apatite granules consisting in mixing carbonate hydroxyl apatite powder with aqueous solution of gelatine 5 wt % in ratio of the power 1 g to the solution 7.5 ml until smooth; the produced mixture is dispersed through a capillary of a diameter of 1÷2 mm into vegetable oil cooled down to a temperature of T1=-1÷0°C; the produced granules are decanted from the oil and washed with a mixture of ethanol and acetone in ratio 2:1, dried at a temperature of T2=25÷27°C in the air for t=5÷7 hours to hold a spherical shape. The carbonate hydroxyl apatite granules held their spherical shape within the range of 400-800°C, have a diameter of 1-2 mm, specific surface within the range of 32-0.04 m2/g and mesopore volume within the range of 0-0.098 cm3/g.
EFFECT: maintaining the qualities.
1 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании бифазных композитов на основе карбонатгидроксилапатита и полимерной органической матрицы, при заполнении костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии.The invention relates to the field of medicine and the creation of new biomedical materials that can be used to create biphasic composites based on carbonate hydroxylapatite and a polymer organic matrix, when filling bone defects in traumatology and orthopedics, maxillofacial surgery and surgical dentistry.

Известен способ получения пористых сферических гранул гидроксилапатита (Min-Ho Hon, Jun-Sik Son, Kwang-Mahn Kim, Myungho Han, Daniel S. Oh, Yong-Keun Lee Drug-loaded porous spherical hydroxyapatite granules for bone regeneration // J Mater Sci: Mater Med V. 22, 2011. P. 349-355), при котором готовят суспензию гидроксилапатита, в качестве связующего и для улучшения спекания и стабильности используют 3% высокомолекулярный поливиниловый спирт, 3% карбоксиметилцеллюлозу и 5% полиакрилат аммония. Для изготовления гранул суспензии гидроксилапатита получали путем постепенного увеличения соотношения H2O/гидроксилапатит (1.5, 2 и 4), постепенно увеличивая содержание NaCl 3, 15 и 30 мас.%. Суспензию перемешивали в несколько этапов при низкой скорости вращения 1000 об/мин. Температуру суспензии доводили до комнатной температуры при низкой скорости перемешивания. Когда суспензия становилась гомогенной, то скорость вращения была увеличена до 5000 об/мин и суспензию перемешивали в течение 10 ч при этой скорости вращения, температура суспензии также была снижена до 15°C в течение высокоскоростного перемешивания. К недостаткам данного метода можно отнести сложность пробоподготовки и время формирования гранул гидроксилапатита, добавления в суспензию синтетических компонентов, чужеродных для человеческого организма.A known method for producing porous spherical hydroxylapatite granules (Min-Ho Hon, Jun-Sik Son, Kwang-Mahn Kim, Myungho Han, Daniel S. Oh, Yong-Keun Lee Drug-loaded porous spherical hydroxyapatite granules for bone regeneration // J Mater Sci : Mater Med V. 22, 2011. P. 349-355), in which a suspension of hydroxylapatite is prepared, 3% high molecular weight polyvinyl alcohol, 3% carboxymethyl cellulose and 5% ammonium polyacrylate are used as a binder and to improve sintering. For the manufacture of granules, hydroxylapatite suspensions were obtained by gradually increasing the ratio of H 2 O / hydroxylapatite (1.5, 2, and 4), gradually increasing the NaCl content of 3, 15, and 30 wt.%. The suspension was mixed in several stages at a low speed of 1000 rpm. The temperature of the suspension was brought to room temperature at a low stirring speed. When the suspension became homogeneous, the rotation speed was increased to 5000 rpm and the suspension was stirred for 10 hours at this rotation speed, the temperature of the suspension was also reduced to 15 ° C during high speed mixing. The disadvantages of this method include the complexity of sample preparation and the formation of hydroxylapatite granules, adding to the suspension of synthetic components that are foreign to the human body.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления пористых керамических гранул фосфатов кальция (патент RU 2299869 С1, С04В 35/447, С04В 35/626, A61L 27/12), заключающийся в предварительном синтезировании порошка фосфата кальция с соотношением Са/Р от 1,5 до 1,67, приготовлении суспензии с 10%-ным раствором желатина в соотношении 0,5-3 мл раствора желатина на 1 г порошка при температуре раствора 10-39°C. Суспензию ГА в водном растворе желатина диспергировали в нейтральной жидкой среде растительного масла, перемешивали смесь лопастной мешалкой со скоростью вращения 100-1500 об/мин. Под действием сил поверхностного натяжения образовывались гранулы сферической формы, которые промывали, сушили и подвергали термической обработке при температуре 900-1250°C.The closest in technical essence to the claimed is a method for the manufacture of porous ceramic granules of calcium phosphates (patent RU 2299869 C1, C04B 35/447, C04B 35/626, A61L 27/12), which consists in the preliminary synthesis of calcium phosphate powder with a ratio of Ca / P from 1.5 to 1.67, the preparation of a suspension with a 10% gelatin solution in a ratio of 0.5-3 ml gelatin solution per 1 g of powder at a solution temperature of 10-39 ° C. A suspension of HA in an aqueous solution of gelatin was dispersed in a neutral liquid medium of vegetable oil, the mixture was stirred with a paddle mixer with a rotation speed of 100-1500 rpm. Under the influence of surface tension, spherical granules were formed, which were washed, dried and subjected to heat treatment at a temperature of 900-1250 ° C.

К недостаткам следует отнести использование некоторых фосфатов кальция, которые не соответствуют неорганической составляющей костной ткани человека, а также использование высоких температур термической обработки, не указано время перемешивания.The disadvantages include the use of certain calcium phosphates, which do not correspond to the inorganic component of human bone tissue, as well as the use of high heat treatment temperatures, the mixing time is not indicated.

Задачей заявляемого изобретения является разработка способа получения гранул карбонатгидроксилапатита в матрице желатина.The task of the invention is to develop a method for producing granules of carbonate hydroxylapatite in a gelatin matrix.

Указанный технический результат заключается в том, что предложен способ получения гранул карбонатгидроксилапатита, заключающийся в том, что смешивают порошок карбонатгидроксилапатита с 5 масс.% водным раствором желатина при соотношении 1 г порошка к 7,5 мл раствора до однородной массы, полученную смесь диспергируют через капилляр диаметром 1-2 мм в растительное масло, охлажденное до температуры Т1=-1÷0°C, затем полученные гранулы декантируют от масла и промывают смесью этилового спирта и ацетона в соотношении 2:1, после этого сушат при температуре Т2=25÷27°C на воздухе, в течение времени t=5÷7 часов, для сохранения сферической формы.The specified technical result consists in the fact that a method for producing granules of carbonate hydroxylapatite is proposed, which consists in mixing carbonate hydroxylapatite powder with 5 wt.% Aqueous gelatin solution in a ratio of 1 g of powder to 7.5 ml of solution to a homogeneous mass, the resulting mixture is dispersed through a capillary with a diameter of 1-2 mm in vegetable oil, cooled to a temperature of T 1 = -1 ÷ 0 ° C, then the obtained granules are decanted from the oil and washed with a mixture of ethyl alcohol and acetone in a ratio of 2: 1, then dried at a temperature Atura T 2 = 25 ÷ 27 ° C in air, for a time t = 5 ÷ 7 hours, to maintain a spherical shape.

Затем изучали свойства полученных гранул: дисперсный состав полученных гранул, с помощью ситового анализа, удельную поверхность, которая является одной из важнейших характеристик твердых пористых материалов.Then, the properties of the obtained granules were studied: the dispersed composition of the obtained granules, using a sieve analysis, the specific surface, which is one of the most important characteristics of solid porous materials.

Пример 1Example 1

Смешивают порошок карбонатгидроксилапатита с 5 масс.% водным раствором желатина при соотношении 0,2 г порошка к 1,5 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 4 минут через капилляр диаметром 1 мм в растительное масло объемом 100 мл, охлажденное до 0°C, с помощью 200 г льда, смешанного с 10 г CaCl2, полученные гранулы декантируют от масла и промывают смесью этилового спирта и ацетона (10 мл и 5 мл соответственно), затем сушат при температуре 25°C на воздухе.The carbonate hydroxylapatite powder is mixed with a 5 wt.% Aqueous gelatin solution at a ratio of 0.2 g of powder to 1.5 ml of the solution to a homogeneous mass, then the resulting mixture is dispersed for 4 minutes through a 1 mm diameter capillary into 100 ml vegetable oil, cooled to 0 ° C, using 200 g of ice mixed with 10 g of CaCl 2 , the obtained granules are decanted from oil and washed with a mixture of ethyl alcohol and acetone (10 ml and 5 ml, respectively), then dried at 25 ° C in air.

Пример 2Example 2

Смешивают порошок карбонатгидроксилапатита с 5 масс.% водным раствором желатина при соотношении 0,4 г порошка к 3 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 8 минут через капилляр диаметром 1 мм в растительное масло объемом 100 мл, охлажденное до -1°C, с помощью 200 г льда, смешанного с 10 г CaCl2, полученные гранулы декантируют от масла и промывают смесью этилового спирта и ацетона (10 мл и 5 мл соответственно), затем сушат при температуре 26°C на воздухе.The carbonate hydroxylapatite powder is mixed with a 5 wt.% Aqueous gelatin solution at a ratio of 0.4 g of the powder to 3 ml of the solution to a homogeneous mass, then the resulting mixture is dispersed for 8 minutes through a 1 mm diameter capillary into 100 ml vegetable oil, cooled to -1 ° C, using 200 g of ice mixed with 10 g of CaCl 2 , the granules obtained are decanted from oil and washed with a mixture of ethyl alcohol and acetone (10 ml and 5 ml, respectively), then dried at 26 ° C in air.

Пример 3Example 3

Смешивают порошок карбонатгидроксилапатита с 5 масс.% водного раствора желатина при соотношении 0,8 г порошка к 6 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 16 минут через капилляр диаметром 1 мм в растительное масло объемом 100 мл, охлажденное до -1°C, с помощью 200 г льда, смешанного с 10 г CaCl2, полученные гранулы декантируют от масла и промывают смесью этилового спирта и ацетона (10 мл и 5 мл соответственно), затем сушат при температуре 27°C на воздухе.The carbonate hydroxylapatite powder is mixed with a 5 wt.% Aqueous solution of gelatin at a ratio of 0.8 g of powder to 6 ml of solution to a homogeneous mass, then the resulting mixture is dispersed for 16 minutes through a 1 mm diameter capillary into 100 ml vegetable oil, cooled to -1 ° C, using 200 g of ice mixed with 10 g of CaCl 2 , the obtained granules are decanted from oil and washed with a mixture of ethyl alcohol and acetone (10 ml and 5 ml, respectively), then dried at a temperature of 27 ° C in air.

Для определения оптимального содержания желатина в водном растворе изучали свойства полученных гранул: дисперсный состав полученных гранул с помощью ситового анализа, удельную поверхность, которая является одной из важнейших характеристик твердых пористых материалов.To determine the optimal gelatin content in an aqueous solution, we studied the properties of the obtained granules: the dispersed composition of the obtained granules using sieve analysis, the specific surface, which is one of the most important characteristics of solid porous materials.

Расчет удельной поверхности проводился по уравнению Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ), которое является одним из наиболее распространенных и общепринятых в настоящее время. Измерение удельной поверхности и пористости образцов проводился по методу БЭТ (SБЭТ-N2) на анализаторе Gemini 2365 по адсорбции стандартного газа азота при 77.4 К. Диапазон измерения удельной поверхности - от 0.5 до 999 м2/г. Предел допускаемой относительной погрешности измерений удельной поверхности в режиме многократного измерения не более 5% (табл.1).The specific surface was calculated according to the Brunauer, Emmett and Teller (BET) equation, which is one of the most common and generally accepted at present. The specific surface area and porosity of the samples were measured by the BET method (S BET-N2 ) on a Gemini 2365 analyzer by adsorption of a standard nitrogen gas at 77.4 K. The specific surface area was measured from 0.5 to 999 m 2 / g. The limit of permissible relative measurement error of the specific surface in the multiple measurement mode is not more than 5% (Table 1).

Figure 00000001
Figure 00000001

Исходя из данных табл.1, наибольшую удельную поверхность и объем мезопор имеют гранулы, полученные при концентрации желатина 5% масс. При увеличении концентрации желатина от 5-15 наблюдается резкое падение удельной поверхности и объема мезопор, что негативно сказывается на функциональных свойствах полученных изделий.Based on the data in Table 1, the granules obtained at a gelatin concentration of 5% by mass have the largest specific surface area and volume of mesopores. With an increase in gelatin concentration from 5-15, a sharp drop in the specific surface and the volume of mesopores is observed, which negatively affects the functional properties of the obtained products.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить гранулы на основе карбонатгидроксилапатита в белковой матрице желатина с диаметром 1-2 мм, удельной поверхностью 32-0,04 м2/г, объемом мезопор 0-0,098 см3/г, средним размером пор от 10 до 20 нм.Thus, the claimed method allows to obtain granules based on carbonate hydroxylapatite in a protein matrix of gelatin with a diameter of 1-2 mm, a specific surface area of 32-0.04 m 2 / g, a mesopore volume of 0-0.098 cm 3 / g, an average pore size of 10 to 20 nm.

Claims (1)

Способ получения гранул карбонатгидроксилапатита, заключающийся в том, что смешивают порошок карбонатгидроксилапатита с 5 масс.% водным раствором желатина при соотношении 1 г порошка к 7,5 мл раствора до однородной массы, полученную смесь диспергируют через капилляр диаметром 1÷2 мм в растительное масло, охлажденное до температуры Т1=-1÷0°C, затем полученные гранулы декантируют от масла и промывают смесью этилового спирта и ацетона в соотношении 2:1, после этого сушат при температуре T2=25÷27°C на воздухе в течение времени t=5÷7 часов. A method of producing granules of carbonate hydroxylapatite, which consists in mixing carbonate hydroxylapatite powder with 5 wt.% Aqueous gelatin in a ratio of 1 g of powder to 7.5 ml of solution to a homogeneous mass, the resulting mixture is dispersed through a capillary with a diameter of 1 ÷ 2 mm in vegetable oil, cooled to a temperature of T 1 = -1 ÷ 0 ° C, then the obtained granules are decanted from oil and washed with a mixture of ethyl alcohol and acetone in a ratio of 2: 1, then dried at a temperature of T 2 = 25 ÷ 27 ° C in air over time t = 5 ÷ 7 hours.
RU2014117223/15A 2014-04-28 2014-04-28 Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix RU2552756C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117223/15A RU2552756C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014117223/15A RU2552756C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2552756C1 true RU2552756C1 (en) 2015-06-10

Family

ID=53295079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014117223/15A RU2552756C1 (en) 2014-04-28 2014-04-28 Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552756C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611412C2 (en) * 2015-08-10 2017-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method for modelling process of crystallisation of vessel calcificates from analogue of human blood plasma solution under close to physiological conditions, in vitro
RU2725768C1 (en) * 2019-11-13 2020-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method of producing hydroxylapatite granules in a chitosan matrix
RU2725767C1 (en) * 2019-11-07 2020-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method for producing brushite granules in a chitosan matrix

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2253677C2 (en) * 2002-10-02 2005-06-10 Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (ИНЭОС РАН) Immobilized biocatalyst method for production thereof and method for production of lactic acid using the same
RU2299869C1 (en) * 2005-10-12 2007-05-27 Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН Method of preparing porous ceramic calcium phosphate granules

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2253677C2 (en) * 2002-10-02 2005-06-10 Институт элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН (ИНЭОС РАН) Immobilized biocatalyst method for production thereof and method for production of lactic acid using the same
RU2299869C1 (en) * 2005-10-12 2007-05-27 Институт физико-химических проблем керамических материалов РАН Method of preparing porous ceramic calcium phosphate granules

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Min-Ho Hon et al. Drug-loaded porous spherical hydrixyapatite granules for bone regeneration// J Mater Sci^ Mater Med V. 22, 2011, P. 349-355. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611412C2 (en) * 2015-08-10 2017-02-21 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method for modelling process of crystallisation of vessel calcificates from analogue of human blood plasma solution under close to physiological conditions, in vitro
RU2725767C1 (en) * 2019-11-07 2020-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method for producing brushite granules in a chitosan matrix
RU2725768C1 (en) * 2019-11-13 2020-07-06 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" Method of producing hydroxylapatite granules in a chitosan matrix

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2299869C1 (en) Method of preparing porous ceramic calcium phosphate granules
Leite et al. Bioplotting of a bioactive alginate dialdehyde-gelatin composite hydrogel containing bioactive glass nanoparticles
ES2664736T3 (en) Method for producing an osteoinductive calcium phosphate and products obtained in this way
RU2552756C1 (en) Method for producing carbonate hydroxyl apatite granules in gelatine matrix
KR100807108B1 (en) Preparation method of porous ?-tricalcium phosphate granules
Wu et al. Chemical characteristics and hemostatic performances of ordered mesoporous calcium-doped silica xerogels
Boccardi et al. Uniform surface modification of 3D Bioglass®-based scaffolds with mesoporous silica particles (MCM-41) for enhancing drug delivery capability
JP6288723B2 (en) Bone regeneration material kit, paste-like bone regeneration material, bone regeneration material and bone cement
Salerno et al. Macroporous and nanometre scale fibrous PLA and PLA–HA composite scaffolds fabricated by a bio safe strategy
Azzaoui et al. Synthesis of nanostructured hydroxyapatite in presence of polyethylene glycol 1000
Moreira et al. Strontium incorporation on microspheres of alginate/β-tricalcium phosphate as delivery matrices
Wu et al. Fabrication of heparinized hierarchically hollow hydroxyapatite microspheres as bone substitute for controlled growth factors delivery
Seifert et al. Phase Conversion of Ice‐Templated α‐Tricalcium Phosphate Scaffolds into Low‐Temperature Calcium Phosphates with Anisotropic Open Porosity
WO2016084413A1 (en) Porous composite body, bone regeneration material, and method for producing porous composite body
WO2013096831A1 (en) Porous calcium phosphate granules and methods of making and using the same
Mortera et al. Monodisperse mesoporous silica spheres inside a bioactive macroporous glass–ceramic scaffold
RU2790908C1 (en) Method for production of mg-hydroxyapatite-chitosan granules
RU2725768C1 (en) Method of producing hydroxylapatite granules in a chitosan matrix
RU2555348C1 (en) Method of production of porous ceramic granules on basis of calcium carbonate and hydroxyapatite and/or carbonate hydroxyapatite for filling of bone defects at reconstructive plastic surgeries
RU2725767C1 (en) Method for producing brushite granules in a chitosan matrix
CN112619614A (en) Hydroxyapatite composite porous material, preparation method and application thereof
RU2785143C1 (en) Method for producing porous spherical granules based on hydroxyapatite, wollastonite and gelatin
Charmas et al. Influence of mechanochemical treatment on thermal and structural properties of silica–collagen and hydroxyapatite–collagen composites
Fandzloch et al. Synthesis and Characterization of Sol–Gel‐Derived SiO2–CaO Particles: Size Impact on Glass (Bio) Properties
RU2765546C1 (en) Composite material for filling bone defects, containing an alginate-chitosan polyelectrolyte complex

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170429