RU2617252C2 - Method of calcium-phosphate coatings processing on implants - Google Patents

Method of calcium-phosphate coatings processing on implants Download PDF

Info

Publication number
RU2617252C2
RU2617252C2 RU2015134067A RU2015134067A RU2617252C2 RU 2617252 C2 RU2617252 C2 RU 2617252C2 RU 2015134067 A RU2015134067 A RU 2015134067A RU 2015134067 A RU2015134067 A RU 2015134067A RU 2617252 C2 RU2617252 C2 RU 2617252C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
temperature
coating
metabolites
calcium phosphate
Prior art date
Application number
RU2015134067A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015134067A (en
Inventor
Александр Анатольевич Марков
Леонид Борисович Козлов
Татьяна Харитоновна Тимохина
Константин Сергеевич Сергеев
Андрей Михайлович Машкин
Наталья Борисовна Перунова
Ирина Васильевна Медведева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России)
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 образования "Тюменский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России) filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Тюменский ГМУ Минздрава России)
Priority to RU2015134067A priority Critical patent/RU2617252C2/en
Publication of RU2015134067A publication Critical patent/RU2015134067A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2617252C2 publication Critical patent/RU2617252C2/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/04Metals or alloys
    • A61L27/06Titanium or titanium alloys
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/46Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54Biologically active materials, e.g. therapeutic substances

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention relates to medicine. Method involving introduction of calcium phosphate into 5–20 % solution of orthophosphoric acid till saturation is described; then implant is placed in this solution and galvanic application of calcium-phosphate coating is made at 80–400 V, pulse frequency 50–150 Hz, current density 0.2–1.0 A/mm2, during 10–60 minutes, pulse time of 50–300 mcs, pH of electrolyte 6.5–8.0 and electrolyte temperature of 25–40 °C, and product is washed with distilled water, annealed at temperature of 400–1,200 °C during 30–60 minutes until formation of coral-like branched structure of coating with thickness of 5–80 mcm, then product is put into solution with metabolites of lactic bacteria or colibacteria for 10–30 minutes at temperature of 18–25 °C.
EFFECT: method enables to obtain coatings of various thickness, porosity, density, roughness, elasticity depending on purpose of article and eliminates possibility of bacteria replication in near-implantation zone.
1 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к покрытию имплантатов биологически активными соединениями, и может быть использовано в травматологии, ортопедии и стоматологической практике.The invention relates to the field of medical equipment, namely to coating implants with biologically active compounds, and can be used in traumatology, orthopedics and dental practice.

Одной из актуальных проблем травматологии, ортопедии и стоматологии являются создание новых костно-пластических материалов и применение различных имплантатов для остеосинтеза.One of the urgent problems of traumatology, orthopedics and dentistry is the creation of new bone-plastic materials and the use of various implants for osteosynthesis.

В РФ ежегодно регистрируется около 6 млн случаев различных травм и заболеваний костных тканей. Более 1 млн пациентов нуждаются в операциях с использованием имплантатов для остеосинтеза. В настоящее время эти имплантаты в основном поставляют из зарубежных стран, изготовленных из керамики или титана. Тяжесть травматических повреждений осложняется развитием специфической инфекции, в частности посттравматическим остеомиелитом, что влечет за собой необходимость проведения повторных операций, увеличивает расходы на восстановительное лечение и реабилитацию, направленных на восстановление опороспособности поврежденных конечностей и производство изделий медицинского назначения, включая эндопротезы, имплантаты и др. В пожилом и старческом возрасте развиваются деформирующие остео- и спондилоартрозы и патологические переломы костей, возникающие, прежде всего, из-за развивающихся системных метаболических нарушений и остеопороза [член-корреспондент РАН, В.Шевцов с соавт. Углерод - новые грани его использования в медицине. Медицинская газета, №86 от 19.11.2014 г.].In the Russian Federation annually about 6 million cases of various injuries and diseases of bone tissue are recorded. More than 1 million patients require implant surgery for osteosynthesis. Currently, these implants are mainly supplied from foreign countries made of ceramic or titanium. The severity of traumatic injuries is complicated by the development of a specific infection, in particular post-traumatic osteomyelitis, which entails the need for repeated operations, increases the cost of rehabilitation treatment and rehabilitation aimed at restoring the support ability of damaged limbs and the production of medical devices, including endoprostheses, implants, etc. deforming osteo- and spondylarthrosis and pathological bone fractures develop in old and senile age, arising primarily due to developing systemic metabolic disorders and osteoporosis [Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, V. Shevtsov et al. Carbon - new facets of its use in medicine. Medical newspaper, No. 86 dated 11/19/2014].

В последние годы широко используются титановые имплантаты, позволяющие формировать биоактивную поверхность за счет содержания на поверхности кальций-фосфатных соединений. Поверхность на имплантатах имеет многоуровневую пористую структуру с шероховатой поверхностью, обладающей адгезивными и остеосинтезирующими свойствами.In recent years, titanium implants have been widely used, which make it possible to form a bioactive surface due to the content of calcium phosphate compounds on the surface. The surface on the implants has a multi-level porous structure with a rough surface with adhesive and osteosynthetic properties.

Описано несколько способов нанесения кальций-фосфатных покрытий на имплантаты. Предложены способы: микродугового оксидирования [Патент RU №2385740 от 10.04.2010 г.], в вакуумной камере в атмосфере аргона [Патент RU №2400423 от 27.09.2010; патент RU №2372101 от 10.11.2009 г.], в вакууме с использованием искрового или дугового разряда [Патент RU №2507316 от 20.02.2014], в плазме высокочастотного магнетронного разряда в атмосфере аргона [Патент RU №2523410 от 20.07.2014 г.], в условиях импульсного тока с искровым разрядом [Патент RU №2291918 от 20.01.2007 г.], в растворе электролита с воздействием микродуговых разрядов [Патент RU №2206642 от 20.06.2003 г.]. С целью гетерогенного образования центров кристаллизации фосфата кальция предлагают добавлять в покрытие ряд химических элементов [Патент RU №2124329 от 10.01.1999 г.], в режиме искрового или вакуумно-дугового разряда предложено наносить двухслойное покрытие [Патент RU №2423150 от 10.07.2011 г.]. Описан способ получения кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека [Патент RU №2532350 от 10.11.2014 г.].Several methods for applying calcium phosphate coatings to implants are described. Methods are proposed: microarc oxidation [Patent RU No. 2385740 of 04/10/2010], in a vacuum chamber in an argon atmosphere [Patent RU No. 2400423 of 09/27/2010; RU patent No. 2372101 dated 10.11.2009], in vacuum using a spark or arc discharge [Patent RU No. 2507316 from 02.20.2014], in a plasma of a high-frequency magnetron discharge in an argon atmosphere [Patent RU No. 2523410 from 07.20.2014 ], under conditions of a pulsed current with a spark discharge [Patent RU No. 2291918 dated January 20, 2007], in an electrolyte solution with microarc discharges [Patent RU No. 2206642 dated June 20, 2003]. With the aim of heterogeneous formation of crystallization centers of calcium phosphate, it is proposed to add a number of chemical elements to the coating [Patent RU No. 2124329 of January 10, 1999], in the mode of spark or vacuum-arc discharge it is proposed to apply a two-layer coating [Patent RU No. 2423150 of July 10, 2011 .]. A method for producing a calcium phosphate coating on titanium alloys from a model solution of human synovial fluid is described [Patent RU No. 2532350 of 11/10/2014].

Одним из существенных недостатков предложенных выше технических решений является невозможность регулирования физико-механических характеристик кальций-фосфатных покрытий в зависимости от назначения имплантата и физиологических требований к имплантату при использовании в травматологии, ортопедии и стоматологии. В предложенных способах не предусмотрена антимикробная защита имплантатов от условно-патогенной и патогенной микрофлоры (микробиоты) организма пациента в постоперационном периоде.One of the significant drawbacks of the technical solutions proposed above is the impossibility of regulating the physicomechanical characteristics of calcium phosphate coatings depending on the purpose of the implant and the physiological requirements for the implant when used in traumatology, orthopedics and dentistry. The proposed methods do not provide antimicrobial protection of the implants from opportunistic and pathogenic microflora (microbiota) of the patient's body in the postoperative period.

В качестве прототипа выбран способ гальванического нанесения биосовместимых покрытий на основе гидроксиапатита на имплантаты [Патент RU №2394501 от 20.10.2010 г.], позволяющий получить развитую поверхностную структуру покрытия толщиной 14±2 мкм и пористостю 15±3% с заранее заданным значением микротвердости в пределах от 150 до 300 Мпа в зависимости от изменения концентрации биоактивной добавки гидроксиапатита в щелочном электролите при нанесении покрытия методом микродугового оксидирования в течение 15 минут. В предложенном способе нанесение покрытия на имплантат осуществляют в определенном гальваностатическом режиме при определенных значениях тока, длительности анодного и катодного импульсов, частоте и паузами между импульсами, что ограничивает широкое применение имплантатов в зависимости от их назначения в травматологии, ортопедии, стоматологии и предъявляемых требований к имплантатам. В способе не предусмотрена защита имплантата от условно-патогенной и патогенной микробиоты организма пациента. Стерильность имплантата не препятствует проникновению в имплантат микробов, персистирующих в организме пациента.As a prototype, the method of galvanic deposition of biocompatible coatings based on hydroxyapatite on implants was chosen [Patent RU No. 2394501 of 10.20.2010], which allows to obtain a developed surface structure of the coating with a thickness of 14 ± 2 μm and a porosity of 15 ± 3% with a predetermined microhardness of in the range from 150 to 300 MPa, depending on the change in the concentration of the bioactive additive of hydroxyapatite in an alkaline electrolyte when coating by the microarc oxidation method for 15 minutes. In the proposed method, the coating on the implant is carried out in a certain galvanostatic mode at certain current values, the duration of the anode and cathode pulses, the frequency and pauses between pulses, which limits the widespread use of implants depending on their purpose in traumatology, orthopedics, dentistry and the requirements for implants . The method does not provide for the protection of the implant from the conditionally pathogenic and pathogenic microbiota of the patient's body. The sterility of the implant does not prevent the penetration of microbes that persist in the patient’s body into the implant.

Задачей настоящего изобретения является создание биологически устойчивого к микробной контаминации покрытия имплантатов, отвечающих требованиям, предъявляемым к имплантатам в травматологии, ортопедии, стоматологии в зависимости от их назначения.The present invention is the creation of biologically resistant to microbial contamination of the coating of implants that meet the requirements for implants in traumatology, orthopedics, dentistry, depending on their purpose.

Целью технического решения является изменение технологии изготовления кальций-фосфатных покрытий за счет создания условий, препятствующих размножению бактерий в имплантате и расширения условий гальванического нанесения фосфата кальция на имплантат, позволяющих использовать изделие в травматологии, ортопедии и стоматологии в зависимости от назначения изготовленного изделия.The purpose of the technical solution is to change the technology for the manufacture of calcium phosphate coatings by creating conditions that prevent the growth of bacteria in the implant and expanding the conditions for galvanic deposition of calcium phosphate on the implant, allowing the product to be used in traumatology, orthopedics and dentistry, depending on the purpose of the manufactured product.

Технический результат - простой, не требующий больших материальных затрат и основан на создании условий препятствующих контаминации и размножению бактерий в имплантате в результате обработки покрытия на изделиях медицинского назначения метаболитами эубиотиков (пробиотиков), обладающих способностью исключать возможность размножения патогенной и условно-патогенной микрофлоры в имплантатах в послеоперационном периоде, а также на расширении условий гальванического нанесения кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, позволяющих получать покрытия различной толщины, пористости, плотности, шероховатости, эластичности, а также предполагаемой нагрузки на изделие в зависимости от назначения изделия в травматологии, ортопедии и стоматологии.The technical result is simple, not requiring large material costs and is based on creating conditions that prevent contamination and reproduction of bacteria in the implant as a result of processing the coating on medical devices with metabolites of eubiotics (probiotics), which are able to exclude the possibility of propagation of pathogenic and conditionally pathogenic microflora in implants in the postoperative period, as well as the expansion of the conditions for the galvanic deposition of calcium phosphate coatings on implants that allow sex chat coating of varying thickness, porosity, density, roughness, flexibility, and the expected load on the product depending on the product destination in traumatology, orthopedics and dentistry.

Технический результат предложенного нами способа обработки имплантатов метаболитами бактерий основан на использовании общебиологической закономерности роста бактерий в жидкой питательной среде, включающей начальную - лаг-фазу, экспоненциальную, стационарную и фазу отмирания. В стационарной фазе и фазе отмирания выделяется наибольшее количество метаболитов бактерий, препятствующих размножению микробиоты. Установлено, что эти метаболиты не обладают видовой специфичностью и действуют фактически на различные виды условно-патогенных микроорганизмов [Бухарин О.В., Перунова Н.Б., Иванова Е.В. Бифидофлора при ассоциативном симбиозе человека. - Екатеринбург: УрО РАН, 2014. - 212 с.]. Чтобы исключить возможность проникновения в макроорганизм патогенных микробов - продуцентов метаболитов и их патогенного действия на макроорганизм, использованы в качестве продуцентов метаболитов бактерии, являющиеся представителями нормальной микрофлоры организма человека (пробиотики). В стационарной фазе или в фазе отмирания бактерий жидкую питательную среду с бактериями пропускали через бактериальный фильтр для удаления микробных клеток бактерий и получения стерильной взвеси метаболитов лактобактерий и колибактерий.The technical result of our proposed method for treating implants with bacterial metabolites is based on the use of a general biological pattern of bacterial growth in a liquid nutrient medium, including the initial - lag phase, exponential, stationary and the dying phase. In the stationary phase and the dying phase, the largest number of bacterial metabolites is released that impede the propagation of microbiota. It was established that these metabolites do not have species specificity and actually act on various types of opportunistic microorganisms [Bukharin OV, Perunova NB, Ivanova EV Bifidoflora in associative human symbiosis. - Yekaterinburg: Ural Branch of the Russian Academy of Sciences, 2014. - 212 p.]. To exclude the possibility of penetration of pathogenic microbes into the macroorganism - producers of metabolites and their pathogenic effects on the macroorganism, bacteria that are representatives of the normal microflora of the human body (probiotics) were used as producers of metabolites. In the stationary phase or in the phase of the death of bacteria, the liquid nutrient medium with bacteria was passed through a bacterial filter to remove bacterial microbial cells and to obtain a sterile suspension of metabolites of lactobacilli and colibacteria.

Технический результат достигается тем, что согласно изобретению вносят фосфат кальция в 5-20% раствор ортофосфорной кислоты до насыщения, имплантат помещают в этот раствор и проводят гальваническое нанесение кальция-фосфатного покрытия при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, в течение 10-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, рН электролита 6,5-8,0 и температуре электролита 25-40°С, изделие промывают дистиллированной водой, проводят обжиг изделия при температуре 400-1200°С в течение 30-60 мин до образования коралловидной разветвленной структуры покрытия толщиной 5-80 мкм, затем изделие помещают в раствор с метаболитами лактобактерий (или колибактерий) на 10-30 мин при температуре 18-25°С, а раствор с метаболитами лактобактерий (или колибактерий) получают следующим образом: жидкую питательную среду с лактобактериями (или колибактериями) в стационарной фазе и/или фазе отмирания бактерий пропускают через бактериальный фильтр для получения стерильных метаболитов бактерий.The technical result is achieved by the fact that according to the invention, calcium phosphate is introduced into a 5-20% phosphoric acid solution until saturation, the implant is placed in this solution and galvanic deposition of calcium phosphate coating is carried out at a voltage of 80-400 V, pulse frequency of 50-150 Hz, density current 0.2-1.0 A / mm 2 , for 10-60 minutes, pulse time 50-300 μs, pH of the electrolyte 6.5-8.0 and the temperature of the electrolyte 25-40 ° C, the product is washed with distilled water, firing the product at a temperature of 400-1200 ° C for 30-60 minutes until the formation of a coral p branched coating structure with a thickness of 5-80 μm, then the product is placed in a solution with metabolites of lactobacilli (or colibacilli) for 10-30 minutes at a temperature of 18-25 ° C, and a solution with metabolites of lactobacilli (or colibacilli) is obtained as follows: liquid nutrient medium with lactobacilli (or colibacilli) in the stationary phase and / or phase of the death of bacteria is passed through a bacterial filter to obtain sterile bacterial metabolites.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образам.The proposed method is carried out in the following ways.

Фосфат кальция вносили до насыщения в 5-20% раствор ортофосфорной кислоты. Имплантат помещали в этот раствор и проводили гальваническое нанесение кальция-фосфатного покрытия при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, в течение 10-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, рН электролита 6,5-8,0 и температуре электролита 25-40°С. Изделие промывали дистиллированной водой, а затем обжигали при температуре 400-1200°С в течение 30-60 мин до образования коралловидной разветвленной структуры покрытия толщиной 5-80 мкм. Готовое изделие помещали в раствор с метаболитами лактобактерий (или колибактерий) на 10-30 мин при температуре 18-25°С, который получали следующим образом: жидкую питательную среду с бактериями в стационарной и/или фазе отмирания бактерий пропускали через бактериальный фильтр для получения стерильных метаболитов бактерий.Calcium phosphate was added to saturation in a 5-20% phosphoric acid solution. The implant was placed in this solution and galvanic deposition of calcium phosphate coating was carried out at a voltage of 80-400 V, pulse frequency 50-150 Hz, current density 0.2-1.0 A / mm 2 , for 10-60 min, pulse time 50-300 μs, the pH of the electrolyte is 6.5-8.0 and the electrolyte temperature is 25-40 ° C. The product was washed with distilled water, and then fired at a temperature of 400-1200 ° C for 30-60 minutes until a coral branched structure of the coating with a thickness of 5-80 microns was formed. The finished product was placed in a solution with metabolites of lactobacilli (or colibacteria) for 10-30 minutes at a temperature of 18-25 ° C, which was obtained as follows: a liquid nutrient medium with bacteria in a stationary and / or phase of the death of bacteria was passed through a bacterial filter to obtain sterile bacteria metabolites.

Примеры практического использования предлагаемого способаExamples of practical use of the proposed method

Проведены доклинические испытания применения способа обработки кальций-фосфатных покрытий на имплантате на кроликах породы «шиншилла» массой 2000-3000 грамм. Здоровых кроликов содержали в клетках в соответствии с требованиями санитарных правил (Утв. Главным Государственным санитарным врачом №1045-73). В виварии поддерживали температуру воздуха 24-26°С в соответствии с приказом МЗ РФ №267 от 19.06.2003 и требованиями Европейской конвенции (Страсбург, 1986) по содержанию, кормлению и уходу за подопытными животными, выводу их из эксперимента и последующей утилизации. Операции проводили под общим наркозом.Preclinical tests of the application of the method of processing calcium-phosphate coatings on the implant on rabbits of the breed "chinchilla" weighing 2000-3000 grams. Healthy rabbits were kept in cages in accordance with the requirements of sanitary rules (Approved by the Chief State Sanitary Doctor No. 1045-73). In the vivarium, the air temperature was maintained at 24-26 ° С in accordance with the order of the Ministry of Health of the Russian Federation No. 267 of 06/19/2003 and the requirements of the European Convention (Strasbourg, 1986) on keeping, feeding and caring for experimental animals, removing them from the experiment and subsequent disposal. The operations were performed under general anesthesia.

Пример 1Example 1

Кролику породы «шиншилла» массой 2500 грамм проведена операция на подвздошной кости по установке инплантата с кальций-фосфатным покрытием обработанного метаболитами бактерий коммерческого препарата «лактобактерин», созданного на основе лактобактерий Lactobacillus plantarum 8Р-А3, или L. plantarum38, или L. fermentum 90Т-С4, или L. fermentum 39. В сформированное отверстие в подвздошной кости кролика установлен имплантат диаметром 6 мм. Обработку кальций-фосфатного покрытия на имплантате проводили следующим способом.A 2500 gram gram chinchilla rabbit underwent an operation on the ilium to install a calcium phosphate-coated implant of bacterial metabolite treated with the commercial drug Lactobacterin, based on Lactobacillus plantarum 8P-A3, or L. plantarum38, or L. fermentum 90T -C4, or L. fermentum 39. An implant with a diameter of 6 mm is installed in the formed hole in the rabbit ileum. The calcium phosphate coating on the implant was treated as follows.

Фосфат кальция вносили до насыщения в 5-20% раствор ортофосфорной кислоты. Имплантат помещали в этот раствор и проводили гальваническое нанесение кальция-фосфатного покрытия при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, в течение 10-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, рН электролита 6,5-8,0 и температуре электролита - 25-40°С. Изделие промывали дистиллированной водой, а затем обжигали при температуре 400-1200°С в течение 30-60 мин до образования коралловидной разветвленной структуры покрытия толщиной 5-80 мкм. Готовое изделие помещали в раствор с метаболитами бактерий коммерческого препарата «лактобактерин» (серия Н46, производство ФГУП «НПО «Микроген», Россия, г. Нижний Новгород) на 10-30 мин при температуре 18-25°С. Метаболиты получали следующим образом: жидкую питательную среду с бактериями в стадии отмирания (через 72 часа роста бактерий на тиогликолевой среде) пропускали через бактериальный фильтр для получения стерильных метаболитов бактерий.Calcium phosphate was added to saturation in a 5-20% phosphoric acid solution. The implant was placed in this solution and galvanic deposition of calcium phosphate coating was carried out at a voltage of 80-400 V, pulse frequency 50-150 Hz, current density 0.2-1.0 A / mm 2 , for 10-60 min, pulse time 50-300 μs, the pH of the electrolyte is 6.5-8.0 and the temperature of the electrolyte is 25-40 ° C. The product was washed with distilled water, and then fired at a temperature of 400-1200 ° C for 30-60 minutes until a coral branched structure of the coating with a thickness of 5-80 microns was formed. The finished product was placed in a solution with bacteria metabolites of the commercial drug “Lactobacterin” (H46 series, manufactured by FSUE NPO Mikrogen, Russia, Nizhny Novgorod) for 10-30 min at a temperature of 18-25 ° C. Metabolites were prepared as follows: a liquid nutrient medium with bacteria in the dying stage (after 72 hours of bacterial growth on a thioglycol medium) was passed through a bacterial filter to obtain sterile bacterial metabolites.

Операция прошла без особенностей. В течение 21 дня проводили клиническое наблюдение за животным. Признаков развития инфекционного процесса не установлено. При вскрытии животного через 21 день проведено исследование периимплантационной зоны. Признаков воспалительного процесса в данной зоне не обнаружено. При микробиологическом исследовании периимплантационной зоны выделить патогенных и условно патогенных микроорганизмов не удалось.The operation went without features. Clinical observation of the animal was performed for 21 days. There are no signs of the development of an infectious process. When opening the animal after 21 days, a study of the peri-implantation zone was performed. No signs of an inflammatory process were found in this zone. During microbiological examination of the peri-implantation zone, it was not possible to isolate pathogenic and conditionally pathogenic microorganisms.

Пример 2Example 2

Кролику породы «шиншилла» массой 2800 грамм проведена операция на подвздошной кости по установке инплантата с кальций-фосфатным покрытием обработанного метаболитами бактерий коммерческого препарата «колибактерин» (Серия Н 18/0914, ИмБИО - Нижегородское ГП по производству бак. препаратов. «Микроген»).The rabbit of the "chinchilla" breed weighing 2800 grams had an operation on the ilium to install an implant with a calcium phosphate coating of bacteria metabolite treated with the metabolite of bacteria, the commercial drug "colibacterin" (Series H 18/0914, IMBIO - Nizhny Novgorod GP for the production of bacterial preparations. Microgen) .

В сформированное отверстие в подвздошной кости кролика установлен имплантат диаметром 6 мм. Обработку кальций-фосфатного покрытия на имплантате проводили следующим способом.An implant with a diameter of 6 mm is installed in the formed hole in the ileum of the rabbit. The calcium phosphate coating on the implant was treated as follows.

Фосфат кальция вносили до насыщения в 5-20% раствор ортофосфорной кислоты. Имплантат помещали в этот раствор и проводили гальваническое нанесение кальция-фосфатного покрытия при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, в течение 10-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, рН электролита 6,5-8,0 и температуре электролита 25-40°С. Изделие промывали дистиллированной водой, а затем обжигали при температуре 400-1200°С в течение 30-60 мин до образования коралловидной разветвленной структуры покрытия толщиной 5-80 мкм. Готовое изделие помещали в раствор с метаболитами бактерий коммерческого препарата, «колибактерин» на 10-30 мин при температуре 18-25°С, который получали следующим образом: бактерии культивировали в жидкой питательной среде в течение 48 часов (стационарная фаза репродукции бактерий). Взвесь бактерий пропускали через бактериальный фильтр для получения стерильных метаболитов бактерий.Calcium phosphate was added to saturation in a 5-20% phosphoric acid solution. The implant was placed in this solution and galvanic deposition of calcium phosphate coating was carried out at a voltage of 80-400 V, pulse frequency 50-150 Hz, current density 0.2-1.0 A / mm 2 , for 10-60 min, pulse time 50-300 μs, the pH of the electrolyte is 6.5-8.0 and the electrolyte temperature is 25-40 ° C. The product was washed with distilled water, and then fired at a temperature of 400-1200 ° C for 30-60 minutes until a coral branched structure of the coating with a thickness of 5-80 microns was formed. The finished product was placed in a solution with the metabolites of bacteria of a commercial preparation, colibacterin for 10-30 minutes at a temperature of 18-25 ° C, which was obtained as follows: the bacteria were cultured in a liquid nutrient medium for 48 hours (stationary phase of bacterial reproduction). A suspension of bacteria was passed through a bacterial filter to obtain sterile bacterial metabolites.

Операция прошла без особенностей. В течение 21 дня проводили клиническое наблюдение за животным. Признаков развития инфекционного процесса не установлено. При вскрытии животного через 21 день проведено исследование периимплантационной зоны. Признаков воспалительного процесса в данной зоне не обнаружено. При микробиологическом исследовании периимплантационной зоны выделить условно-патогенную и патогенную микрофлору (микробиоту) не удалось.The operation went without features. Clinical observation of the animal was performed for 21 days. There are no signs of the development of an infectious process. When opening the animal after 21 days, a study of the peri-implantation zone was performed. No signs of an inflammatory process were found in this zone. During microbiological examination of the peri-implantation zone, it was not possible to isolate conditionally pathogenic and pathogenic microflora (microbiota).

Преимущества предложенного способа по сравнению с прототипом представлены в таблице.The advantages of the proposed method in comparison with the prototype are presented in the table.

Предложенный способ обработки кальций-фосфатных покрытий на имплантатах метаболитами лактобактерий (или колибактерий) апробирован на кроликах массой 2000 - 3000 грамм породы «шиншилла». Проведены доклинические испытания на 12 лабораторных животных. Исследования показали, что обработка метаболитами лактобактерий (или колибактерий) кальций-фосфатных покрытий исключает возможность развития инфекционного процесса в послеоперационном периоде.The proposed method for processing calcium-phosphate coatings on implants with metabolites of lactobacilli (or colibacteria) was tested on rabbits weighing 2,000 - 3,000 grams of chinchilla breed. Preclinical tests were performed on 12 laboratory animals. Studies have shown that the treatment of calcium phosphate coatings with metabolites of lactobacilli (or colibacteria) excludes the possibility of the development of an infectious process in the postoperative period.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Способ обработки кальций-фосфатных покрытий на имплантатах включает внесение фосфата кальция в 5-20% раствор ортофосфорной кислоты до насыщения, имплантат помещают в этот раствор и проводят гальваническое нанесение кальция-фосфатного покрытия при напряжении 80-400 В, частоте импульсов 50-150 Гц, плотности тока 0,2-1,0 А/мм2, в течение 10-60 мин, времени импульсов 50-300 мкс, рН электролита 6,5-8,0 и температуре электролита 25-40°С, изделие промывают дистиллированной водой, проводят обжиг изделия при температуре 400-1200°С в течение 30-60 мин до образования коралловидной разветвленной структуры покрытия толщиной 5-80 мкм, затем изделие помещают в раствор с метаболитами лактобактерий или колибактерий на 10-30 мин при температуре 18-25°С, а раствор с метаболитами лактобактерий или колибактерий получают следующим образом: жидкую питательную среду с бактериями в стационарной фазе и/или фазе отмирания бактерий пропускают через бактериальный фильтр для получения стерильных метаболитов бактерий.A method of processing calcium phosphate coatings on implants involves adding calcium phosphate to a 5-20% phosphoric acid solution until saturated, the implant is placed in this solution and galvanic coating of the calcium phosphate coating is performed at a voltage of 80-400 V, pulse frequency of 50-150 Hz, current density 0.2-1.0 A / mm 2 , for 10-60 minutes, pulse time 50-300 μs, electrolyte pH 6.5-8.0 and electrolyte temperature 25-40 ° C, the product is washed with distilled water , carry out the firing of the product at a temperature of 400-1200 ° C for 30-60 minutes until the formation of coral the branched structure of the coating is 5-80 μm thick, then the product is placed in a solution with metabolites of lactobacilli or colibacilli for 10-30 minutes at a temperature of 18-25 ° C, and a solution with metabolites of lactobacilli or colibacilli is obtained as follows: a liquid nutrient medium with bacteria in the stationary phase and / or phase of the death of bacteria is passed through a bacterial filter to obtain sterile bacterial metabolites.
RU2015134067A 2015-08-14 2015-08-14 Method of calcium-phosphate coatings processing on implants RU2617252C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134067A RU2617252C2 (en) 2015-08-14 2015-08-14 Method of calcium-phosphate coatings processing on implants

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015134067A RU2617252C2 (en) 2015-08-14 2015-08-14 Method of calcium-phosphate coatings processing on implants

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015134067A RU2015134067A (en) 2017-02-20
RU2617252C2 true RU2617252C2 (en) 2017-04-24

Family

ID=58454354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015134067A RU2617252C2 (en) 2015-08-14 2015-08-14 Method of calcium-phosphate coatings processing on implants

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2617252C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184036U1 (en) * 2018-03-06 2018-10-12 Александр Викторович Валентиенко Dental capillary-porous implant for weak bone tissue
RU2800318C1 (en) * 2022-09-28 2023-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of the treatment of chronic post-traumatic osteomyelitis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206642C2 (en) * 2000-01-31 2003-06-20 Мамаев Анатолий Иванович Method for modifying medical products (alternatives)
RU2394601C2 (en) * 2008-10-09 2010-07-20 Федеральное агентство по науке и инновациям Method of modifying surface of implants from titanium and its alloys
RU2423150C1 (en) * 2009-11-23 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Calcium-phosphate biologically active coating of implant and method of deposition

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2206642C2 (en) * 2000-01-31 2003-06-20 Мамаев Анатолий Иванович Method for modifying medical products (alternatives)
RU2394601C2 (en) * 2008-10-09 2010-07-20 Федеральное агентство по науке и инновациям Method of modifying surface of implants from titanium and its alloys
RU2423150C1 (en) * 2009-11-23 2011-07-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Томский политехнический университет" Calcium-phosphate biologically active coating of implant and method of deposition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU184036U1 (en) * 2018-03-06 2018-10-12 Александр Викторович Валентиенко Dental capillary-porous implant for weak bone tissue
RU2800318C1 (en) * 2022-09-28 2023-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of the treatment of chronic post-traumatic osteomyelitis

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015134067A (en) 2017-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hayakawa et al. Trabecular bone response to surface roughened and calcium phosphate (Ca-P) coated titanium implants
CN104212998B (en) Zn-Mg zinc alloy and preparation method and application thereof
CN104195369B (en) A kind of Zn-Ca system kirsite and preparation method and application
RU2491960C2 (en) Three-dimensional matrixes from structured porous monetite for tissue engineering and bone regeneration and method of their obtaining
Yue et al. Simultaneous interaction of bacteria and tissue cells with photocatalytically activated, anodized titanium surfaces
CN104195368A (en) Zn-Sr series zinc alloy as well as preparation method and application of Zn-Sr series zinc alloy
JP6289708B2 (en) Biological implant
JP2005506879A (en) Antibiotic calcium phosphate coating
WO2012023510A1 (en) Biological implant
Cowden et al. Effects of titania nanotube surfaces on osteogenic differentiation of human adipose-derived stem cells
Hu et al. Lactic acid of PLGA coating promotes angiogenesis on the interface between porous titanium and diabetic bone
CN106606801B (en) A kind of Zn-ZnO system kirsite and the preparation method and application thereof
Krasnikov et al. Analysis of dental implants' biointegration in animals
Zhao et al. Successful repair of a critical-sized bone defect in the rat femur with a newly developed external fixator
CN106637121B (en) A kind of medical titanium metal alkyl materials and its manufacturing method
AU2020104227A4 (en) Zinc-Calcium alloy series and preparation method and application thereof
RU2617252C2 (en) Method of calcium-phosphate coatings processing on implants
IT201600091766A1 (en) IMPLANTABLE MEDICAL DEVICES HAVING A COATING LAYER WITH ANTIMICROBIAL PROPERTIES BASED ON NANOSTRUCTURED HYDROXYAPATITIS.
RU2444376C1 (en) Method for deposition of bioactive nano and microstructured calcium phosphate coating on titanium and alloy implants
Li et al. The role of continuous cerebrospinal fluid pulsation stress in the remodeling of artificial vertebral laminae: a comparison experiment
Bozoglan et al. Comparison of osseointegration of Ti–Al6V4 and Ti–Al6Nb7 implants: An experimental study
CN107648674A (en) With antibacterial and the metal implant for promoting Integrated implant function and preparation method thereof
RU145527U1 (en) IMPLANTED MEDICAL PRODUCT
Zhang et al. Osteogenic differentiation of 3D-printed porous tantalum with nano-topographic modification for repairing craniofacial bone defects
RU2632706C1 (en) Method for anti-adhesive antibacterial coating application on orthopedic implants from titanium and stainless steel

Legal Events

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

Effective date: 20190815