RU2613182C1

RU2613182C1 - Brushite hydraulic cement reinforced by porous polylactide frame

Info

Publication number: RU2613182C1
Application number: RU2016104921A
Authority: RU
Inventors: Инна Вилоровна Фадеева; Александр Сергеевич Фомин; Ярослав Юрьевич ФИЛИППОВ; Павел Владимирович Евдокимов; Сергей Миронович Баринов; Валерий Иванович Путляев; Александр Валерьевич КНОТЬКО
Priority date: 2016-02-15
Filing date: 2016-02-15
Publication date: 2017-03-15

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to the medicine. The brushite hydraulic cement reinforced by the porous polylactide frame for restoration of bone tissues with the strength of at least 40 MPa, containing tricalcium phosphate powder, carbonated hydroxyapatite granules, a gauging liquid including magnesium phosphate solution in phosphoric acid, is described, where the cement paste is distributed inside the porous resorbable polylactide frame, which strengthens the cement.

EFFECT: cement is capable of reaction solidification, formability; it is biocompatible, free of toxic byproducts, as well as has the potential to substitute regenerated bone tissue.

2 ex

Description

Изобретение относится к медицине, а именно к остеопластической хирургии, стоматологии. Материал предназначен для восстановления костных тканей после онкологических и челюстно-лицевых операций, а также лечения различных дефектов костных тканей травматического генеза.The invention relates to medicine, namely to osteoplastic surgery, dentistry. The material is intended for the restoration of bone tissue after cancer and maxillofacial operations, as well as the treatment of various bone defects of traumatic origin.

Известен ряд гидравлических кальций-фосфатных цементов (КФЦ), представляющих собой смесь двух или более компонентов, одним из которых является вода или водный раствор фосфатов щелочных металлов, а твердым компонентом - один или несколько фосфатов кальция. При смешивании реагентов образуется новый фосфат кальция, а в результате реакций растворения-осаждения последнего происходит твердение и формирование цементного камня. Поскольку КФЦ характеризуются одновременно способностью к реакционному твердению, формуемостью, биосовместимостью, отсутствием токсичных побочных продуктов, а также потенциалом замещения вновь образуемой костной тканью, они являются крайне перспективным материалом для стоматологии и ортопедии. Возможность приготовления смеси непосредственно перед операцией является важным свойством КФЦ, поскольку облегчает доставку материала в требуемое место и обеспечивает отличное прилегание к поверхности кости (Komath М., Varma Н. Development of a fully injectable calcium phosphate cement for orthopedic and dental applications // Bull. Mater. Sci. 2003. Vol. 26. P. 415-422, Temenoff J.S., Mikos A.G. Injectable biodegradable materials for orthopedic tissue engineering // Biomaterials. 2000. Vol. 21. P. 2405-2412). Недостатком вышеописанных цементов является относительно высокая кислотность (pH 5-6) и низкая прочность.A number of hydraulic calcium phosphate cements (CFCs) are known, which are a mixture of two or more components, one of which is water or an aqueous solution of alkali metal phosphates, and one or more calcium phosphates is a solid component. When mixing the reagents, a new calcium phosphate is formed, and as a result of the dissolution-precipitation reactions of the latter, hardening and formation of cement stone occurs. Since KFCs are characterized simultaneously by the ability to reactive hardening, formability, biocompatibility, the absence of toxic by-products, and the potential to replace newly formed bone tissue, they are extremely promising material for dentistry and orthopedics. The ability to prepare the mixture immediately before surgery is an important property of KFC because it facilitates the delivery of material to the desired location and provides excellent adhesion to the bone surface (Komath M., Varma N. Development of a fully injectable calcium phosphate cement for orthopedic and dental applications // Bull. Mater. Sci. 2003. Vol. 26. P. 415-422, Temenoff JS, Mikos AG Injectable biodegradable materials for orthopedic tissue engineering // Biomaterials. 2000. Vol. 21. P. 2405-2412). The disadvantage of the above cements is the relatively high acidity (pH 5-6) and low strength.

Наиболее близким по технической сущности и результату к предлагаемому способу является патент РФ №2502525 «Брушитовый гидравлический цемент (варианты)». Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция размером 50-100 мкм при следующем содержании компонентов: α-трикальцийфосфат - 90-95% масс., карбонатгидроксиапатит - 5-10% масс. Прочность описанного цемента не превышает 20 МПа.The closest in technical essence and result to the proposed method is RF patent No. 2502525 "Brushitovy hydraulic cement (options)". Hydrobrutite hydraulic cement for bone tissue repair is described, containing α-tricalcium phosphate powder and a mixing fluid, which is a solution of magnesium phosphate in phosphoric acid, where the cement powder contains calcium carbonate granules 50-100 μm in size with the following components: α-tricalcium phosphate - 90- 95% wt., Carbonate hydroxyapatite - 5-10% of the mass. The strength of the described cement does not exceed 20 MPa.

Задачей данного изобретения является создание брушитового гидравлического цемента, упрочненного пористым каркасом из полилактида, для восстановления костных тканей.The objective of the invention is to provide a brushite hydraulic cement reinforced with a porous polylactide skeleton for bone restoration.

Техническим результатом изобретения является повышение механической прочности брушитового цемента.The technical result of the invention is to increase the mechanical strength of brushite cement.

Технический результат достигается тем, что в брушитовом гидравлическом цементе, упрочненном пористым каркасом из полилактида для восстановления костных тканей, имеющим прочность не менее 40 МПа, содержащим порошок α-трикальцийфосфата, гранулы карбонатгидроксиапатита и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, согласно изобретению, цементную пасту распределяют внутри пористого резорбируемого полилактидного каркаса, который повышает прочность цемента.The technical result is achieved in that in a brushite hydraulic cement hardened by a porous polylactide skeleton for bone restoration, having a strength of at least 40 MPa, containing α-tricalcium phosphate powder, carbonate hydroxyapatite granules and a shutter fluid, which is a solution of magnesium phosphate in phosphoric acid, according to of the invention, the cement paste is distributed within the porous resorbable polylactide framework, which increases the strength of the cement.

Сущность изобретения заключается в том, что при введении цементной пасты в пористый резорбируемый полилактидный каркас последний выполняет роль армирующего элемента, увеличивающего прочность цемента.The essence of the invention lies in the fact that with the introduction of cement paste into a porous resorbable polylactide framework, the latter acts as a reinforcing element that increases the strength of the cement.

Таким образом, для разрушения цемента необходимо приложить большую нагрузку, т.е. прочность цемента увеличивается.Thus, for the destruction of cement, it is necessary to apply a large load, i.e. cement strength increases.

Пример 1.Example 1

9,5 г α-трикальцийфосфата смешивают с 0,5 г гранул карбонатгидроксиапатита размером 50-100 мкм, добавляют 7,5 г 40%-ного раствора фосфата магния в фосфорной кислоте с pH 1,8. Смешивание проводят на стекле пластиковым шпателем при 25°С в течение 5-7 мин. В тефлоновую форму помещают каркас из полилактида, предварительно выдержанный в течение 20 с в ацетоне. Образовавшуюся после смешения жидкую цементную пасту сметанообразной консистенции помещают в тефлоновую форму и прижимают сверху пуансоном с усилием не более 10 кгс. Через 10 мин образец извлекают из формы и помещают в термостат при 37°С и 100%-ной влажности. Через 24 часа образец имеет прочность при сжатии 35 МПа.9.5 g of α-tricalcium phosphate are mixed with 0.5 g of granules of carbonate hydroxyapatite with a size of 50-100 μm, 7.5 g of a 40% solution of magnesium phosphate in phosphoric acid with a pH of 1.8 are added. Mixing is carried out on glass with a plastic spatula at 25 ° C for 5-7 minutes. A polylactide skeleton, previously aged for 20 s in acetone, is placed in a Teflon mold. The liquid cement paste of creamy consistency formed after mixing is placed in a Teflon mold and pressed on top with a punch with a force of not more than 10 kgf. After 10 minutes, the sample is removed from the mold and placed in a thermostat at 37 ° C and 100% humidity. After 24 hours, the sample has a compressive strength of 35 MPa.

Пример 2.Example 2

9,5 г α-трикальцийфосфата смешивают с 0,5 г гранул карбонатгидроксиапатита размером 50-100 мкм, добавляют 7,5 г 40%-ного раствора фосфата магния в фосфорной кислоте с pH 1,8. Смешивание проводят на стекле пластиковым шпателем при 25°С в течение 5-7 мин. Каркас из полилактида, предварительно выдержанный в течение 20 с в ацетоне, погружают в жидкую цементную пасту, после чего каркас, покрытый цементом, помещают в термостат при 37°С и 100%-ной влажности. Через 24 часа образец имеет прочность при сжатии 30 МПа.9.5 g of α-tricalcium phosphate are mixed with 0.5 g of granules of carbonate hydroxyapatite with a size of 50-100 μm, 7.5 g of a 40% solution of magnesium phosphate in phosphoric acid with a pH of 1.8 are added. Mixing is carried out on glass with a plastic spatula at 25 ° C for 5-7 minutes. The polylactide framework, previously aged for 20 seconds in acetone, is immersed in a liquid cement paste, after which the cement-coated framework is placed in a thermostat at 37 ° C and 100% humidity. After 24 hours, the sample has a compressive strength of 30 MPa.

Claims

Hydrobromite hydraulic cement for bone restoration, including α-tricalcium phosphate powder, carbonate hydroxyapatite granules and a mixing fluid, which is a 30% solution of magnesium phosphate in phosphoric acid, to produce a paste when mixing the components, characterized in that to increase the strength of at least 40 MPa use a porous polylactide skeleton, inside which the resulting cement paste is distributed.