RU2553355C1 - Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата - Google Patents
Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553355C1 RU2553355C1 RU2014124573/15A RU2014124573A RU2553355C1 RU 2553355 C1 RU2553355 C1 RU 2553355C1 RU 2014124573/15 A RU2014124573/15 A RU 2014124573/15A RU 2014124573 A RU2014124573 A RU 2014124573A RU 2553355 C1 RU2553355 C1 RU 2553355C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lanthanum
- titanium
- biocoating
- implant
- hydroxyapatite
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, в частности к способу получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата. Способ получения заключается в предварительной подготовке лантансодержащего порошка, подготовке поверхности титановой основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхности титановой основы, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой, формировании лантансодержащего биопокрытия. Формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2. Осуществление изобретения позволяет получить покрытие с развитой морфологией, а также антитромбоцитными и антимикробными свойствами, что способствует быстрой и надежной остеоинтеграции имплантата с биологическими тканями за счет наименьшего процента их отторжения. 5 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных эндопротезов на титановой основе.
Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием [патент РФ 2074674, МПК: A61F 2/28, опубликован 10.03.1997], включающий изготовление из металла или сплава универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) основы имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы, нанесение на основу имплантата методом плазменного напыления системы покрытий из четырех слоев - двух слоев титана или гидрида титана различной дисперсности и толщины, третьего слоя из механической смеси титана или гидрида титана или гидроксиапатита с соотношением соответственно 60-80 мас.% и 20-40 мас.% и наружного слоя - гидроксиапатита.
Недостатком данного изобретения является невысокая биосовместимость и хрупкость покрытия. Данный способ 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 [патент РФ 2494764, МПК: A61L 27/32, A61L 27/04, A61L 27/40, опубликован 10.10.2013]. Способ осуществляют предварительной подготовкой лантансодержащего раствора, подготовкой поверхности имплантата с нанесением титанового подслоя, а затем лантансодержащего покрытия электроплазменным напылением.
Недостатком данного способа является то, что он позволяет получать лантансодержащее покрытие при трудно контролируемых параметрах технологической операции пропитки частиц гидроксиапатита раствором CaCl3, что классифицирует способ, как трудно воспроизводимый с низким выходом годных изделий.
Задача заявляемого изобретения заключается в получении лантансодержащего биопокрытия, которое обеспечивает создание развитой морфологии поверхности на наноуровне, а также антитромбоцитного и антимикробного эффекта в прилежащих к эндопротезу тканях с высокой воспроизводимостью и управляемостью, присущей методу ионной имплантации, в котором автоматически контролируется и воспроизводится не только энергия и доза внедряемых ионов лантана, но и профиль их распределения в лантансодержащем биопокрытии, что способствует увеличению выхода годных изделий при остеоинтеграции имплантата.
Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающемся в предварительной подготовке поверхности основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхность титана, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой; в осуществлении подготовки лантансодержащего порошка, необходимого для получения лантансодержащего биопокрытия, новым является то, что формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана технология и поперечное сечение лантансодержащего биопокрытия на поверхности гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата, состоящего из плазмонапыленных слоев титана, гидроксиапатита и ионно-имплантированного лантансодержащего слоя, полученного при имплантации ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2; на фиг. 2 представлена пористая наноструктурированная ионной имплантацией ионов лантана поверхность гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата; на фиг. 3 - установка ионного легирования «Везувий-5»; на фиг. 4 - экспериментальная зависимость коэффициента выхода годных имплантатов (К) от энергии ионов лантана (• - экспериментальные средние значения 20 экспериментов); на фиг. 5 - экспериментальная зависимость коэффициента выхода годных имплантатов (К) от дозы ионов лантана (• - экспериментальные средние значения 20 экспериментов).
Способ осуществляют следующим образом.
Подготовку лантансодержащего порошка осуществляют следующим образом: раствор LaCl3 высушивают при 200-300°C в течение 3-4 часов и отжигают при 600-700°C в течение 1-2 часов. Сушка и отжиг порошка в течение указанного времени выбраны из условия, что при сушке порошка менее 3 часов он остается влажным - в вакуумной камере влага недопустима, а более 4 часов - частицы порошка спекаются в конгломераты и интенсивность испарения лантана в источнике ионов установки ионного легирования недостаточна. Таким образом, при указанном интервале температур достигается требуемая дисперсность порошка.
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 поверхность титана на установке ВРЕС 744.3227.001. Наиболее рациональное регулирование мощности дуги, параметров напыления и качества получаемого покрытия обеспечивается при максимально возможном напряжении при 35 В и силе тока 450 А.
Далее осуществляют плазменное напыление порошка гидроксиапатита дисперсностью 40-70 мкм с дистанцией напыления 80 мм, при силе тока 450 А, напряжении 35 В и расходе аргона 60-65 л/мин.
Получение лантансодержащего биопокрытия на поверхности гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата проводят имплантацией ионов лантана на установке ионного легирования, например «Везувий-5» (фиг. 3), дозой ионов лантана 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 без дополнительного нагрева имплантата.
Полученный на подготовительном этапе порошок LaCl3 помещают в камеру испарения источника ионов установки ионного легирования, например «Везувий-5», где происходит ионизация LaCl3 эмитированными горячим (2500…3000°C) катодом электронами.
Из образующегося плазменного облака ионы La+ отбираются (вытягиваются) электрическим полем с вытягивающим напряжением, оптимальными значениями для ионов лантана являются Uвыт.=5, 10, 15 кВ.
Вытягивающийся из источника ионный (La+) пучок фокусируется, ускоряется и попадает на поверхность гидроксиапатитового покрытия титановых имплантатов, которые закреплены на барабане в приемной камере. Дозиметры, установленные в приемной камере, обеспечивают контроль над дозой имплантации. Экспериментально полученными оптимальными дозами ионов лантана, необходимыми для проведения процесса ионной имплантации, т.е. внедрения ионов лантана в поверхность слоя гидроксиапатита, нанесенного на титановый подслой, являются 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 с энергией 50±5 кэВ. При дозах ионов лантана менее 1,2·1016 ион/см2 и более 1,8·1016 ион/см2 не образуется развитая морфология поверхности, антитромбоцитные и антимикробные свойства лантансодержащего слоя не проявляются.
Из приведенных экспериментально полученных данных (фиг. 4, 5), очевидно, что оптимальными значениями энергии и дозы ионов лантана для получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата при ионной имплантации являются соответственно Е=50±5 кэВ и Ф=1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 (К - коэффициент выхода годных имплантатов при остеоинтеграции в %, характеризующий увеличение времени до появления первых симптомов отторжения).
Таким образом, разработан способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, который 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 их отторжения.
Claims (1)
- Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающийся в предварительной подготовке лантансодержащего порошка, подготовке поверхности титановой основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхность титановой основы, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой, формировании лантансодержащего биопокрытия, отличающийся тем, что формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124573/15A RU2553355C1 (ru) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014124573/15A RU2553355C1 (ru) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2553355C1 true RU2553355C1 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=53295318
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014124573/15A RU2553355C1 (ru) | 2014-06-17 | 2014-06-17 | Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2553355C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669402C1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ формирования серебросодержащего биосовместимого покрытия на титановых имплантатах |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458707C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия |
RU2530568C1 (ru) * | 2013-04-24 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостного имплантата с ионно-лучевой модификацией |
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124573/15A patent/RU2553355C1/ru active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2458707C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия |
RU2530568C1 (ru) * | 2013-04-24 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостного имплантата с ионно-лучевой модификацией |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Синтез электроплазменного гидроксиапатитового покрытия на поверхности титана методом ионно-лучевой обработки/И.В.Перинская, В.Н.Лясников, В.В.Перинский, О.Д.Муктаров//Перспективные материалы 2013 N8. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2669402C1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-10-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ формирования серебросодержащего биосовместимого покрытия на титановых имплантатах |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Surmenev et al. | RF magnetron sputtering of a hydroxyapatite target: A comparison study on polytetrafluorethylene and titanium substrates | |
US9144627B2 (en) | Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby | |
Zhang et al. | Synthesis and characterization of a bi-functional hydroxyapatite/Cu-doped TiO2 composite coating | |
CN101570874B (zh) | 原位生成含TiO2/HA/CaCO3梯度膜层的方法 | |
WO2011163393A2 (en) | Method for producing nanosurfaces with nano, micron, and/or submicron structures on a polymer | |
Gugelmin et al. | Electrochemical stability and bioactivity evaluation of Ti6Al4V surface coated with thin oxide by EIS for biomedical applications | |
Park et al. | Effects of anodic oxidation parameters on a modified titanium surface | |
RU2581825C1 (ru) | Способ формирования серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата | |
RU2553355C1 (ru) | Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата | |
EP2793911B1 (en) | Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby | |
US9839723B2 (en) | Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby | |
EP2567012B1 (en) | Methods for improving the bioactivity characteristics of a surface and objects with surfaces improved thereby | |
RU2530568C1 (ru) | Способ изготовления внутрикостного имплантата с ионно-лучевой модификацией | |
Luo et al. | Surface modification of titanium and its alloys for biomedical application | |
RU2669402C1 (ru) | Способ формирования серебросодержащего биосовместимого покрытия на титановых имплантатах | |
RU2541171C1 (ru) | Биосовместимый пористый материал и способ его получения | |
Antônio et al. | Hydroxyapatite coating deposited on grade 4 Titanium by Plasma Electrolytic Oxidation | |
Lotkov et al. | Interaction of human endothelial cells and nickel-titanium materials modified with silicon ions | |
Harumningtyas et al. | Polyetheretherketone (PEEK) Implant Functionalization with Magnetron-Sputtered SrTiO 3 for Regenerative Medicine | |
KR20200003638A (ko) | 생체 활성 고분자 임플란트의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 생체 활성 고분자 임플란트 | |
RU2760453C1 (ru) | Способ формирования серебросодержащего биосовместимого покрытия на имплантатах из титановых сплавов | |
Lin et al. | Formation of bone-like apatite on titanium filaments incubated in a simulated body fluid by using an electrochemical method | |
CN104962970A (zh) | 一种医用镁合金的表面改性方法 | |
RU2494764C1 (ru) | Способ получения лантансодержащего покрытия | |
Sokullu et al. | Controlling cell morphology on ion beam textured polymeric surfaces |