RU2623076C1 - Способ получения керамического биосовместимого материала - Google Patents
Способ получения керамического биосовместимого материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623076C1 RU2623076C1 RU2016121383A RU2016121383A RU2623076C1 RU 2623076 C1 RU2623076 C1 RU 2623076C1 RU 2016121383 A RU2016121383 A RU 2016121383A RU 2016121383 A RU2016121383 A RU 2016121383A RU 2623076 C1 RU2623076 C1 RU 2623076C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- magnesium
- charge
- hours
- temperature
- 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
- 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
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
- A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/447—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
Abstract
Изобретение относится к медицине. Описан способ получения магний-замещенного трикальцийфосфата, используемого для получения биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии для изготовления внутритканевых эндопротезов, включающий подготовку шихты, представляющую собой смесь порошков, и обжиг, где в качестве шихты используют смесь пирофосфата магния и карбоната кальция при массовом соотношении 1:1 моль, при этом обжиг шихты проводят при температуре 1120-1180°C в течение 5-7 часов. Кроме того, при подготовке шихты используют пирофосфат магния в стехиометрическом соотношении Mg/P=1,67, полученный жидкофазным синтезом. Технический результат заключается в повышении биосовместимости за счет получения магний-замещенного трикальцийфосфата из двух компонентов: пирофосфата магния, полученного жидкофазным синтезом, и карбоната кальция. 1 з.п. ф-лы, 3 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к технологии получения неорганических веществ (материалов), а именно к способу получения магнийзамещенного трикальцийфосфата, используемого для получения биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии для изготовления внутритканевых эндопротезов.
Известен композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов (патент РФ на изобретение №2484850, МПК A61L 24/02, A61L 27/02, A61L 27/12, A61F 2/28, опубл. 20.06.2013), заключающийся в получении композиционного материала, который выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм. При этом в качестве цементной жидкости используют раствор фосфатов магния, калия и/или натрия, фосфорной кислоты и воды. В процессе твердения материала формируется прочный каркас с равномерным распределением керамических частиц, способствующих повышению прочности.
Однако описанное выше изобретение направлено на получение кальцийфосфатного цемента, направленного на заполнение костных дефектов, что ограничивает его использование в формировании плазмонапыленных покрытий ввиду недостаточной сыпучести.
Известен синтез магнийзамещенных апатитов осаждением из раствора (Баринов С.М. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М. Баринов, B.C. Комлев. - М.: Наука, 49-50 с.), заключающийся в том, что в качестве исходных соединений использовали водные растворы нитратов (1 моль/л), двузамещенного фосфата аммония (0,6 моль/л) и аммиака (6 моль/л). Реакционную смесь перемешивали и помещали в СВЧ-печь мощностью 700 Вт на 30 мин, после чего осадки отфильтровывали, промывали водой и высушивали на воздухе.
Недостатком указанного метода является необходимость использования дополнительного оборудования, такого как СВЧ-печь, что создает неудобство применения способа.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения керамического биодеградируемого материала, состоящего из пирофосфата кальция и трикальцийфосфата (патент РФ на изобретение №2391316, МПК C04B 35/447, A61L 27/12, опубл. 10.06.2010), состоящего из пирофосфата кальция и трикальцийфосфата, включающий подготовку шихты, состоящей из гидроксиапатита и пирофосфата кальция при массовом соотношении этих компонентов в интервале 75/25-5/95, формование и обжиг.
Отмеченное изобретение предполагает синтез порошка брушита при подготовке шихты, что является дополнительной технологической операцией. Кроме того, данный способ получения керамического биодеградируемого материала не рассматривает возможность получения Mg-ТКФ, пригодного для последующего плазменного напыления.
Известно, что в костной ткани, дентине и эмали присутствует Mg2+ в виде примесных элементов, оказывая влияние на физиологию тканей. Магний в составе керамических порошков, в том числе предназначенных для компонентов биосовместимых покрытий, способствует повышению прочностных характеристик и оказывает благоприятное действие на протекание процесса остеоинтеграции. Кроме того, трикальцийфосфат (β-ТКФ) превосходит по резорбируемости гидроксипатиат (ГА).
Задача заявляемого способа получения керамического биосовместимого материала (Mg-ТКФ) заключается в создании порошка магнийзамещенного трикальцийфосфата, предназначенного для плазменного напыления.
Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения керамического биосовместимого материала, включающего подготовку шихты, представляющую собой смесь порошков, и обжиг, согласно заявляемому техническому решению в качестве шихты используют смесь пирофосфата магния и карбоната кальция при массовом соотношении 1:1 моль, при этом обжиг шихты проводят при температуре 1120-1180°C в течение 5-7 часов. Кроме того, при подготовке шихты используют пирофосфат магния в стехиометрическом соотношении Mg/P=1,67, полученный жидкофазным синтезом.
Технический результат заключается в повышении биосовместимости за счет получения магнийзамещенного трикальцийфосфата из двух компонентов: пирофосфата магния, полученного жидкофазным синтезом, и карбоната кальция.
Изобретение поясняется с помощью Фиг. 1 и Фиг. 2:
Фиг. 1 - ИК-спектр образца кристаллического ПФМ,
Фиг. 2 - Дифрактограмма образца Mg-ТКФ.
Способ осуществляют следующим образом.
Для получения шихты проводят подготовку исходных компонентов: карбоната кальция и синтез пирофосфата магния. Процесс синтеза пирофосфата магния проводят методом осаждения из водных растворов.
Для синтеза пирофосфата магния (ПФМ) стехиометрическое отношение Mg/P взято 1,67 по аналогии с синтезом ГА (гидроксиапатита кальция). ПФМ и Mg-ТКФ получают по реакциям:
Полученный в результате синтеза ПФМ осадок оставляют на созревание на 24-26 часов в химическом стакане. После отстаивания осадок MgNH4PO4 пятикратно промывают декантацией до pH=7 для его частичного гидролиза, фильтруют на воронке Бюхнера. Далее сушат осадок при температуре 95-100°C в течение 24-26 часов, а затем в течение 2-3 часов при температуре 200-250°C и далее в течение 3-4 часов прокаливают порошок при температуре 600-650°C для придания ему кристаллической структуры.
Сушка и прокаливание осадка в течение указанного времени выбраны из условия, что при сушке осадка менее 24 часов влага удаляется не полностью, а при сушке более 26 часов происходит полное удаление остатков воды, выбор времени равным 24-26 часов является технологически обоснованным. При прокаливании порошка менее 3 часов при температуре менее 600°C количество аморфной фазы носит доминантный характер, а при прокаливании более 4 часов при температуре более 650°C увеличивается количество кристаллической фазы. Таким образом, при указанной температуре достигается требуемое соотношение аморфной и кристаллической фаз.
Согласно результатам, приведенным в Таблице 1, целесообразно использовать интервал температур для сушки порошка ПФМ 200-250°C, так как температура сушки менее 200°C не способствует полному удалению остатков влаги из порошка, а температура сушки более 250°C приводит к спеканию таблетки порошка и образованию его в конгломераты.
Прокаливание порошка ПФМ при указанном интервале температур (600°-650°C) объясняется тем, что при этих температурах достигается необходимая степень кристалличности порошка (Таблица 2).
Далее проводят смешивание ПФМ и карбоната кальция при массовом соотношении 1:1 моль и образуют тем самым шихту. Проводят обжиг шихты при температуре 1120-1180°С в течение 5-7 часов.
При отжиге шихты менее 1120°С менее 5 часов не получают в достаточной степени спеченный материал, в частности не происходит образование магнийзамещенного β-ТКФ, а отжиг при температуре более 1180°С более 7 часов ведет к деградации микроструктуры керамического материала, связанной с аномальным ростом зерен (таблица 3). Кроме того, при температурах выше 1180°С шихта может перейти в высокотемпературную α-Ca3(PO4)2 модификацию, растворимость которой в воде существенно выше.
Для определения качества, полученного в соответствии с заявляемым способом Mg-ТКФ, были проведены исследования ИК-спектров на Фурье-спектрометре FT-801 (ООО НПФ «СИММЕКС», г. Новосибирск) в интервале волновых чисел 500…4000 см-1, таблетки с КВr. ИК-спектр образцов ПФМ полностью соответствует структуре соединения в форме Mg2P2O7. Для двух структур Mg2P2O7 в ИК-спектре НПВО наблюдалась интенсивная полоса валентных колебаний группы РО4 при 1100 см-1. Полосы антисимметричных и симметричных валентных колебаний группы Р-O-Р проявлялись при 975 и 739 см-1 соответственно. Конечным продуктом реакции из водных растворов Mg(NO3)2 и 2-замещенного аммонийфосфата являлся ПФМ, обладающий выраженной кристалличностью исходя из более узких полос колебаний группы РО4 (Фиг. 1).
Рентгеноструктурный фазовый анализ проводился на дифрактометре ДРОН-4 с использованием рентгеновской трубки с медным анодом (Cu-Kα излучение). Для анализа дифрактограмм использовалась база данных PCPDFWIN, v. 2.02, 1999, Международного Центра по дифракционным данным. (JCPDS). При расшифровке данных была обнаружена фаза Ca2.81Mg0.19(PO4)2, карточка №70-0682, и фаза Mg3Ca3(PO4)4, карточка №73-1182 (Фиг. 2).
По данным РЭМ, Mg-ТКФ, полученный из двух форм Mg2P2O7, представляет собой частицы правильной формы с плоскими гранями, что, несомненно, является положительным показателем при формировании биосовместимых покрытий плазменным напылением. ИКС образцов Mg-ТКФ полностью соответствовал структуре соединения в форме MgxCay(PO4)2. Для структур, синтезированных из различных форм Mg2P2O7 в ИКС НПВО, наблюдалась интенсивная полоса валентных колебаний группы РО4 при 1000…1100 см-1. Полосы антисимметричных и симметричных валентных колебаний группы Р-O-Р проявлялись при 970…980 и 750…740 см-1 соответственно.
Таким образом, разработан способ получения керамического биосовместимого материала, включающий синтез Mg-ТКФ порошка. Mg-ТКФ порошок может применяться в качестве компонентов при формировании плазмонапыленного покрытия.
Claims (2)
1. Способ получения керамического биосовместимого материала, включающий подготовку шихты, представляющую собой смесь порошков, и обжиг, отличающийся тем, что в качестве шихты используют смесь пирофосфата магния и карбоната кальция при массовом соотношении 1:1 моль, при этом обжиг шихты проводят при температуре 1120-1180°C в течение 5-7 часов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при подготовке шихты используют пирофосфат магния в стехиометрическом соотношении Mg/P=1,67, полученный жидкофазным синтезом.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121383A RU2623076C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения керамического биосовместимого материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121383A RU2623076C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения керамического биосовместимого материала |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623076C1 true RU2623076C1 (ru) | 2017-06-21 |
Family
ID=59241268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121383A RU2623076C1 (ru) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | Способ получения керамического биосовместимого материала |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623076C1 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2372313C2 (ru) * | 2007-07-11 | 2009-11-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамики на основе гидроксиапатита, содержащего оксид цинка |
RU2391316C1 (ru) * | 2008-12-30 | 2010-06-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамического биодеградируемого материала, состоящего из пирофосфата кальция и трикальцийфосфата |
EA022477B1 (ru) * | 2007-11-15 | 2016-01-29 | Ратджерс, Те Стейт Юниверсити Оф Нью Джерси | Способ получения монолитной керамической массы |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121383A patent/RU2623076C1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2372313C2 (ru) * | 2007-07-11 | 2009-11-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамики на основе гидроксиапатита, содержащего оксид цинка |
EA022477B1 (ru) * | 2007-11-15 | 2016-01-29 | Ратджерс, Те Стейт Юниверсити Оф Нью Джерси | Способ получения монолитной керамической массы |
RU2391316C1 (ru) * | 2008-12-30 | 2010-06-10 | Государственное учебно-научное учреждение Химический факультет Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова | Способ получения керамического биодеградируемого материала, состоящего из пирофосфата кальция и трикальцийфосфата |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Prabakaran et al. | Development of calcium phosphate based apatite from hen’s eggshell | |
Costescu et al. | PHYSICO-CHEMICAL PROPERTIES OF NANO-SIZED HEXAGONAL HYDROXYAPATITE POWDER SYNTHESIZED BY SOL-GEL. | |
Malina et al. | Studies on sintering process of synthetic hydroxyapatite. | |
JP4354012B2 (ja) | 珪素置換ヒドロキシアパタイトおよびその製法 | |
He et al. | Effects of strontium substitution on the phase transformation and crystal structure of calcium phosphate derived by chemical precipitation | |
Chaair et al. | Synthesis of β-tricalcium phosphate | |
Cicek et al. | Alpha-tricalcium phosphate (α-TCP): solid state synthesis from different calcium precursors and the hydraulic reactivity | |
Brazete et al. | Influence of the Ca/P ratio and cooling rate on the allotropic α↔ β-tricalcium phosphate phase transformations | |
Massit et al. | Synthesis and characterization of nano-sized β-tricalcium phosphate: effects of the aging time | |
Szurkowska et al. | Novel hybrid material based on Mg2+ and SiO44-co-substituted nano-hydroxyapatite, alginate and chondroitin sulphate for potential use in biomaterials engineering | |
El Idrissi et al. | A novel method to synthesize nanocrystalline hydroxyapatite: Characterization with x-ray diffraction and infrared spectroscopy | |
El Yacoubi et al. | Characterization of silicon-substituted hydroxyapatite powders synthesized by a wet precipitation method | |
Neves et al. | Effect of pH level and calcination on the production of calcium phosphates by acidic route of wet precipitation | |
Jamil et al. | Silicon substituted hydroxyapatite: preparation with solid-state reaction, characterization and dissolution properties | |
Ghedjemis et al. | Preparation of hydroxyapatite from dromedary bone by heat treatment | |
Thang et al. | Effect of carbonate contents on the thermal stability and mechanical properties of carbonated apatite artificial bone substitute | |
Song et al. | In situ synthesis of silicon-substituted biphasic calcium phosphate and their performance in vitro | |
RU2623076C1 (ru) | Способ получения керамического биосовместимого материала | |
KR20180024755A (ko) | 난각과 인산-암모니아 용액을 이용한 인산칼슘계 물질의 제조방법 | |
TWI656248B (zh) | Calcium phosphorus compound and method for making calcium and phosphorus compound containing magnesium and strontium | |
Vijayalakshmi et al. | Synthesis and structural properties characterization of HA/alumina and HA/MgO Nanocomposite for biomedical applications | |
Wahid et al. | Effect of several calcination temperature on different concentration zinc substituted calcium phosphate ceramics | |
PL214929B1 (pl) | Sposób otrzymywania syntetycznego bioceramicznego tworzywa implantacyjnego na bazie hydroksyapatytów weglanowych | |
RU2617103C1 (ru) | Способ получения магний-замещенного гидроксиапатита | |
Salahi et al. | Synthesis and thermal behaviour of β tricalcium phosphate precipitated from aqueous solutions |