RU2604411C1 - Способ получения биоактивного гидроксиапатита - Google Patents
Способ получения биоактивного гидроксиапатита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2604411C1 RU2604411C1 RU2015128478/15A RU2015128478A RU2604411C1 RU 2604411 C1 RU2604411 C1 RU 2604411C1 RU 2015128478/15 A RU2015128478/15 A RU 2015128478/15A RU 2015128478 A RU2015128478 A RU 2015128478A RU 2604411 C1 RU2604411 C1 RU 2604411C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydroxyapatite
- concentration
- solution
- bone tissue
- mass
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
- A61K35/12—Materials from mammals; Compositions comprising non-specified tissues or cells; Compositions comprising non-embryonic stem cells; Genetically modified cells
- A61K35/32—Bones; Osteocytes; Osteoblasts; Tendons; Tenocytes; Teeth; Odontoblasts; Cartilage; Chondrocytes; Synovial membrane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B25/00—Phosphorus; Compounds thereof
- C01B25/16—Oxyacids of phosphorus; Salts thereof
- C01B25/26—Phosphates
- C01B25/32—Phosphates of magnesium, calcium, strontium, or barium
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Rheumatology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Immunology (AREA)
- Virology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного гидроксиапатита, включающий очистку костей кипячением в растворе хлорида кальция концентрацией 5-50% масс. при температуре 105-130°C в течение 1-2 часов, затем растворяют костную ткань крупного рогатого скота в соляной кислоте концентрацией 2-8% масс. и осаждают гидроксиапатит раствором гидроксида аммония концентрацией 20-25% масс. при перемешивании до pH 8-9, осадок после фильтрации распульповывают в горячей дистиллированной воде, снова фильтруют и промывают осадок на фильтре 2-3 порциями дистиллированной воды, а затем раствором этилового спирта 60-96% концентрации, высушивают при температуре 100-120°C, прокаливают при 700-900°C. Результатом является упрощение и уменьшение времени очистки костной ткани от мышц и сухожилий и повышение качества гидроксиапатита. 2 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, используемых в медицине в качестве биоактивных добавок, биоактивных материалов для покрытия эндопротезов, в стоматологии, травматологии и ортопедии.
Известен способ получения гидроксиапатита при взаимодействии дихлорида кальция, гидроортофосфата аммония и водного раствора аммиака при 25°C по реакции:
10CaCl2+6(NH4)2HPO4+8NH4OH=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4Cl+6H2O [Орловский В.П., Ежова Ж.А., Родичева Г.В., Коваль Е.М., Суханова Г.Е., Тезикова Л.А. Изучение условий образования гидроксиапатита в системе CaCl2-(NH4)2HPO4-NH4OH-H2O (25°C). // Журн. неорг. химии. 1992. Т. 37. №4. С. 881].
Недостатком данного способа является многостадийность, включающая многократное нагревание и охлаждение полученного осадка с маточным раствором, длительность процесса, а также низкий выход конечного продукта и отсутствие в синтезированном гидроксиапатите микроэлементов, содержащихся в биологической костной ткани живого организма, от которых зависят параметры кристаллической решетки, а значит и физико-химические, биологические свойства гидроксиапатита, что уменьшает биологическую активность гидроксиапатита.
Известен способ синтеза порошков гидроксиапатита осаждением из водных растворов солей нитрата кальция и гидроортофосфата аммония в желатине [Фомин А.С., Комлев B.C., Баринов С.М., Фадеева И.В., Ренгини К. Синтез нанопорошков гидроксиапатита для медицинских применений путем капельного приливания (NH4)2HPO4 в раствор Ca(NO3)2-аммиак - желатин. // Перспективные материалы. 2006. №2. С. 51-54].
Недостатком данного способа являются трудоемкость процесса, сложность работы с гелеобразным реагентом, недостаточная стехиометричность гидроксиапатита - Ca:P=1,6-1,63 (для стехиометричного гидроксиапатита Ca:P=1,67) и выход готового продукта и пониженная биологическая активность из-за отсутствия в составе микроэлементов, присутствующих в биологической костной ткани.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ получения гидроксиапатита из костной ткани крупного рогатого скота, включающий предварительную очистку костей, измельчение их, растворение костной ткани в соляной кислоте с последующим осаждением гидроксиапатита осадителем, фильтрование, сушку и измельчение осадка [Талашова И.А., Силантьева Т.Н. Лабораторное выделение кальцийфосфатных соединений из костной ткани крупного рогатого скота и определение их состава методом электронно-зондового микроанализа // Гений Ортопедии. - №4. - 2007. - с. 71-75].
Недостатками этого способа являются сложность очистки костной ткани от мышц и сухожилий, длительность отделения твердой фазы осажденного гидроксиапатита, использование в качестве осадителя гидроксида натрия, приводящего к высокому содержанию натрия в гидроксиапатите, что существенно снижает его качество.
Задачей изобретения является упрощение и уменьшение времени очистки костной ткани от мышц и сухожилий, повышение качества гидроксиапатита и увеличение выхода готового продукта.
Поставленная задача достигается тем, что очистку костей от мышц и сухожилий проводят с предварительным кипячением костей в растворе хлорида кальция концентрацией 5-50% масс. при температуре 105-130°C в течение 1-2 часов, растворяют костную ткань крупного рогатого скота соляной кислоты концентрацией 2-8% масс. и осаждают гидроксиапатит раствором гидроксида аммония концентрацией 20-25% масс. до pH 8-, после фильтрации осадок промывают сначала горячей дистиллированной водой, затем этиловым спиртом концентрацией 60 - 96%.
Пример 1. Кортикальную кость крупного рогатого скота кипятят в 10% растворе CaCl2 концентрацией 5% масс. при 105°C, затем очищают от мышц и сухожилий, помещают в раствор соляной кислоты концентрацией 2% масс. на 3-4 дня, после растворения кости раствор фильтруют. Из отфильтрованного раствора осаждают гидроксиапатит, добавляя по каплям раствор гидроксида аммония концентрацией 20% масс. при перемешивании до достижения pH реакционной среды 8-9. Полученный осадок гидроксиапатита отфильтровывают, затем осадок распульповывают в горячей дистиллированной воде (65-95°C), фильтруют и промывают осадок на фильтре 2-3 порциями горячей дистиллированной воды, а затем раствором этилового спирта 60-96% концентрации, высушивают при температуре 100-120°C, прокаливают при 700-900°C. Идентификацию и исследование гидроксиапатита проводят при помощи рентгенофазового анализа, рентгенофлуоресцентного анализа, метода БЭТ и ИК-спектроскопии. Полученный гидроксиапатит применяют для получения композиционных материалов, цементов, для нанесения покрытий на титановые имплантаты в ортопедии и травматологии, в стомотологии и в качестве биодобавок. В экспериментальных и научных целях гидроксиапатит может быть насыщен биологически активными веществами.
Пример 2. Губчатую кость крупного рогатого скота кипятят в 10% растворе CaCl2 концентрацией 50% масс. при температуре 130°C, затем очищают от мышц и сухожилий, промывают дистиллированной водой, помещают в раствор соляной кислоты концентрацией 8% масс. на 3-4 дня, затем раствор отфильтровывают от твердых частиц. Из отфильтрованного раствора осаждают гидроксиапатит, добавляя по каплям раствор гидроксида аммония концентрацией 25% масс. при перемешивании до достижения pH реакционной среды 8-9. Полученный осадок отфильтровывают, затем распульповывают в горячей дистиллированной воде, фильтруют и промывают осадок на фильтре 2-3 порциями дистиллированной воды, а затем раствором этилового спирта 60-96% концентрации, высушивают при температуре 100-120°C, прокаливают при 700-900°C. Исследования материала проводят таким же образом, как в примере 1.
Использование операции кипячения костей крупного рогатого скота в растворе соли хлорида кальция концентрацией 5-50% масс. существенно упрощает операцию очистки костей от мышц и сухожилий из-за повышения температуры кипения раствора (5% раствор CaCl2 имеет tкип=105°C, а 50% раствор CaCl2 - tкип=130°C) и химического воздействия соли, сокращает время этой операции и улучшает качество исходного материала перед минерализацией. Применение раствора CaCl2 (квалификации «ЧДА»), используемого для кипячения, не вносит дополнительных примесей, т.к. после растворения костей в соляной кислоте образуется раствор CaCl2. Оптимальный диапазон концентраций соляной кислоты составляет 2-8% масс. и выбирается из экспериментальных данных, оптимальный по времени растворения костей и размеров частиц конечного продукта - гидроксиапатита. При концентрации HCl меньше 2% масс. время растворения значительно увеличивается, а при концентрации HCl больше 8% масс. размер частиц гидроксиапатита возрастает до 30 мкм и выше. Концентрация гидроксида аммония 20-25% выбрана на основании оптимальных размеров частиц конечного продукта - гидроксиапатита. При концентрации NH4OH ниже - 20% размеры частиц гидроксиапатита составляют 150-250 мкм, верхний предел концентрации NH4OH - 25% определен товарным продуктом (более высокой концентрации NH4OH не производится). pH реакционной среды 8-9 определяется свойствами системы Ca2+-HPO4 2--NH4OH. При этом pH происходит выпадение осадка в форме гидроксиапатита. Из кислых и нейтральных сред выпадает кислый фосфат кальция или трикальцийфосфат соответственно. Этиловый спирт является растворителем органических веществ и антисептиком и его концентрация определяется исходя их антисептических свойств. Ниже 60% масс. антисептические свойства ухудшаются, а максимальная концентрация производимого этилового спирта составляет 96% масс.
В табл. 1 приведены результаты реализации предлагаемого способа по получению гидроксиапатита.
В табл. 2 приведены результаты осаждения гидроксиапатита раствором гидроксида аммония по предлагаемому способу. Установлено, что применение гидроксида аммония концентрации 20-25% масс. обеспечивает максимальный выход готового продукта с высокой дисперсностью порошка и удельной поверхностью. Рентгенофазовый анализ показал, что фазовый состав, представленный смесью гидроксиапатита в гексагональной и моноклинной модификациях, близок фазовому составу человеческой кости. Тяжелые металлы в полученном гидроксиапатите отсутствуют.
Гидроксиапатит, полученный по предлагаемому способу, по соотношению содержания кальция, фосфора = 1,65-1,67 и микроэлементов является наиболее близким основной составляющей костной ткани человека.
Испытания полученного гидроксиапатита в составе костных цементов и композитов для замещения костных дефектов показали его достоинства по сравнению с синтетическим ГА, а именно высокую биологическую активность, нетоксичность, лучшие остеокондуктивные и остеоиндуктивные свойства, биорезорбируемость.
Доклинические испытания, проведенные на крысах, показали, что в матрице из цемента на основе биоактивного гидроксиапатита происходит прорастание не только сосудов, но и нервов (фиг. 1). Изображение получено методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.
Claims (1)
- Способ получения биоактивного гидроксиапатита из костной ткани крупного рогатого скота, включающий очистку костей от мышц и сухожилий, растворение костной ткани в соляной кислоте с последующим осаждением гидроксиапатита осадителем, фильтрование, сушку и измельчение осадка, отличающийся тем, что очистку костей проводят с предварительным кипячением в растворе хлорида кальция концентрацией 5-50% масс. при температуре 105-130°С в течение 1-2 часов, растворяют костную ткань крупного рогатого скота в соляной кислоте концентрацией 2-8% масс. и осаждают гидроксиапатит раствором гидроксида аммония концентрацией 20-25% масс. при перемешивании до рН 8-9, осадок после фильтрации распульповывают в горячей дистиллированной воде, фильтруют и промывают осадок на фильтре 2-3 порциями горячей дистиллированной воды, а затем раствором этилового спирта 60-96% концентрации, высушивают при температуре 100-120°С, прокаливают при 700-900°С.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128478/15A RU2604411C1 (ru) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Способ получения биоактивного гидроксиапатита |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015128478/15A RU2604411C1 (ru) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Способ получения биоактивного гидроксиапатита |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2604411C1 true RU2604411C1 (ru) | 2016-12-10 |
Family
ID=57776918
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015128478/15A RU2604411C1 (ru) | 2015-07-14 | 2015-07-14 | Способ получения биоактивного гидроксиапатита |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2604411C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642634C1 (ru) * | 2017-03-29 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ВестИнТех" | Способ переработки костей для получения гидроксиапатита |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510740C1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-04-10 | Сергей Евгеньевич Крылов | Биорезорбируемый материал на основе аморфного гидроксиапатита и способ его получения |
-
2015
- 2015-07-14 RU RU2015128478/15A patent/RU2604411C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510740C1 (ru) * | 2012-11-26 | 2014-04-10 | Сергей Евгеньевич Крылов | Биорезорбируемый материал на основе аморфного гидроксиапатита и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ТАЛАШОВА И.А. и др. Лабораторное выделение кальцийфосфатных соединений из костной ткани крупного рогатого скота и определение их состава методом электронно-зондового микроанализа. Гений ортопедии, 2007, N.4, с. 71-75. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2642634C1 (ru) * | 2017-03-29 | 2018-01-25 | Общество с ограниченной ответственностью "ВестИнТех" | Способ переработки костей для получения гидроксиапатита |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sossa et al. | Comparative study between natural and synthetic Hydroxyapatite: structural, morphological and bioactivity properties | |
Nassif et al. | In vivo inspired conditions to synthesize biomimetic hydroxyapatite | |
TWI388502B (zh) | 一種製備α-半水硫酸鈣之方法 | |
CN1256153C (zh) | 纳米氧化锆强韧化高孔隙率磷酸钙人工骨支架及其制法 | |
Angelescu et al. | Synthesis and characterization of hydroxyapatite obtained in different experimental conditions | |
Sakhno et al. | A step toward control of the surface structure of biomimetic hydroxyapatite nanoparticles: effect of carboxylates on the {010} P-rich/Ca-rich facets ratio | |
Sans et al. | Electrically polarized hydroxyapatite: influence of the polarization process on the microstructure and properties | |
Buitrago-Vásquez et al. | Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanorods using a fruit extract template | |
Rafie et al. | Synthesis and characterization of hydroxyapatite nanoparticle | |
RU2604411C1 (ru) | Способ получения биоактивного гидроксиапатита | |
KANGKAN et al. | Synthesis of hydroxyapatite from cuttlebone under various pH conditions: An approach for medical materials | |
Mahmud et al. | Chemical characteristics of hydroxyapatite from oyster shell by thermo-chemical process | |
Larson et al. | Non-stirred synthesis of Na-and Mg-doped, carbonated apatitic calcium phosphate | |
Agbeboh et al. | Comparing the effects of two wet precipitation methods on the yield of chicken eggshell-derived hydroxyapatite | |
Kabir et al. | Synthesis and characterization of Fe-doped hydroxyapatite | |
Othman et al. | Effect of calcination temperatures on phase transformation and stability of β-tricalcium phosphate powder synthesized by a wet precipitation method | |
RU2497548C1 (ru) | Пористые микросферы на основе биофосфатов кальция и магния с регулируемым размером частиц для регенерации костной ткани | |
Alias et al. | The effect of sintering temperature on characteristic and properties of hydroxyapatite extracted from fish scale bio-waste | |
RU2640924C1 (ru) | Способ биомиметического синтеза Sr - содержащего карбонатгидроксилапатита, модифицированного брушитом | |
KR20040051381A (ko) | 수산화아파타이트 나노분말의 제조방법 | |
CN109650364A (zh) | 一种微米六方柱锶羟基磷灰石及其合成工艺 | |
Hussain et al. | Effect of reaction time on the phase quantity of hydroxyapatite synthesized from Indian clam seashell by hydrothermal technique | |
RU2741015C1 (ru) | Способ получения остеопластического дисперсного биокомпозита | |
Indrani et al. | Phase identification of synthesized hydroxyapatite in different calcination temperature | |
KR20040051382A (ko) | 공석출법을 이용한 수산화아파타이트 복합나노분말의제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170715 |