RU2643337C1 - Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики - Google Patents

Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики Download PDF

Info

Publication number
RU2643337C1
RU2643337C1 RU2017119881A RU2017119881A RU2643337C1 RU 2643337 C1 RU2643337 C1 RU 2643337C1 RU 2017119881 A RU2017119881 A RU 2017119881A RU 2017119881 A RU2017119881 A RU 2017119881A RU 2643337 C1 RU2643337 C1 RU 2643337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calcium
cement
peg
radiopaque
bone
Prior art date
Application number
RU2017119881A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Азарьевич Медков
Дина Николаевна Грищенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
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 учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2017119881A priority Critical patent/RU2643337C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2643337C1 publication Critical patent/RU2643337C1/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/06Aluminium, calcium or magnesium; Compounds thereof, e.g. clay
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/06Aluminium, calcium or magnesium; Compounds thereof, e.g. clay
    • A61K33/08Oxides; Hydroxides
    • 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
    • A61L24/00Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/02Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing inorganic materials

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, а именно получению ренгеноконтрастных цементов для закрытия небольших полостей в костных тканях. Рентгеноконтрастный инжектируемый кальций-фосфатный цемент для костной пластики содержит в качестве рентгеноконтрастного вещества оксид тантала Ta2O5, дополнительно содержит монокальцийфосфат моногидрат (МКФМ), а в качестве затворяющей жидкости - смесь коллоидной силикатной суспензии (КСС) с полиэтиленгликолем (ПЭГ) при следующем соотношении компонентов, масс. %: сухая смесь:
ТКФ - 55,1-62,9%; МКФМ - 29,9-34,1%; Ta2O5 - 3-15%; затворяющая жидкость: КСС- 90%, 95%; ПЭГ – 5%, 10%. Технический результат изобретения заключается в упрощении состава рентгеноконтрастного инжектируемого кальций-фосфатного цемента за счет обеспечения оптимальных показателей текучести и рентгеноконтрастности без введения специальных улучшающих добавок при одновременном повышении безопасности применения. 1 табл.

Description

Изобретение относится к медицине, а именно получению ренгеноконтрастных цементов для закрытия небольших полостей в костных тканях, а также лечения трещин травматического генезиса с визуализацией процессов введения материала и последующего восстановления костной ткани. В травматологии и челюстно-лицевой хирургии в качестве костнозамещающих материалов применяют композиционные кальций-фосфатные цементы, содержащие рентгеноконтрастные вещества (РКВ).
Регенерация костной ткани при использовании кальций-фосфатных цементов происходит благодаря постепенной резорбции ортофосфатов кальция с вовлечением минеральных компонентов в остеогенез. Немаловажными достоинствами таких материалов являются биосовместимость и малая инвазивность при введении их с помощью шприца.
Кальций-фосфатные цементы получают при смешении порошков кислых и основных фосфатов кальция с затворяющей жидкостью. В ходе реакции твердые компоненты растворяются в жидкой фазе и в результате переосаждения формируются нейтральные фосфаты кальция, менее растворимые, чем исходные. Процесс переосаждения сопровождается образованием кристаллов апатитов и наблюдается как переход от пастообразного состояния в твердое, что используется при создании инъекционных составов для остеопластики. По составу апатиты разделяют на монетиты, брушиты и гидроксиапатиты. Гидроксиапатитовые цементы превосходят по прочности, однако монетитовые и брушитовые обладают более высокой кинетикой резорбции. Состав и свойства кальций-фосфатных цементов, в частности, зависят от выбора затворяющей жидкости. Обычно используют воду или буферные водные растворы (например, фосфорную кислоту, лимонную кислоту, фосфаты калия, натрия, магния, гидроксид кальция). Известны примеры использования в качестве затворяющей жидкости коллоидного диоксида кремния в виде суспензии.
Среди широко применяемых в рентгенологической практике рентгеноконтрастных соединений главное место занимают йодсодержащие вещества. Именно их используют для контрастирования сосудистых образований или закрытых полостей. Однако введение этих РКВ сопровождается рядом побочных эффектов. Отмечено их токсическое действие на кровь, почки, печень и щитовидную железу. Наиболее перспективными для рентгенодиагностики являются рентгеноконтрастные соединения тантала. Кроме своей нетоксичности эти РКВ обладают преимуществом - возможностью применения наряду с рентгенодиагностикой компьютерной томографии для исследования процессов биорезорбции, протекающих организме. Для данной методики используется рентгеновское излучение энергии 50-150 кэВ. Следует отметить, танталсодержащие РКВ имеют границу К-поглощения 67,4 кэВ, в то время как йодсодержащие - 30-40 кэВ.
Известен состав кальций-фосфатного цемента (Acta Biomateriala. 2010. Vol. 6. №8. Р. 3199-3207), содержащий в качестве рентгеноконтрастного средства основной салицилат висмута. К недостаткам этого цемента относится токсичность соединений висмута.
Кальций-фосфатный цемент, предложенный в (International Journal of Biomaterials. 2011: 232574), готовится из смеси порошков трикальцийфосфата кальция и монокальцийфосфата моногидрата, в которую после тщательного перемешивания вводится глицерин в качестве пластификатора. Отверждение происходит в присутствии фосфатного буфера при температуре 37°C. Для рентгеноконтрастности используют ZrO2. К недостаткам этого цемента относится то, что оксид циркония в организме не подвергается биодеградации и при миграции частиц ZrO2 в близлежащие к месту введения цемента ткани, особенно суставы, возможны механические повреждения последних из-за высокой твердости частиц.
В заявке на изобретение WO 2014016707, опубл. 30.01.2014, описан инъекционный цемент с рентгеноконтрастными веществами SrBr2 и SrI2. Наряду с резорбируемыми фосфатами кальция он содержит сульфаты и силикаты кальция, а также акрилаты, которые уменьшают биодоступность материала. Также известно, что стронций, являясь тяжелым металлом, представляет опасность для организма, так как способен накапливаться и вызывать тератогенное действие.
Известен состав цемента для остеопластики (US 7553362, опубл. 30.06.2009), в который для рентгеноконтрастности добавлен оксид тантала Ta2O5. Цемент готовится из тетракальцийфосфата, ангидрида дикальцийфосфата и коллоидной силикатной суспензии. Однако в процессе спекания при 1250°C конечным продуктом является нерезорбируемый силикат кальция.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности является состав костнозамещающего цемента (WO 2004050131, опубл. 17.06.2004) с использованием в качестве рентгеноконтрастного вещества BaSO4. Гидроксиапатитовый цемент получают при смешении порошков фосфатов кальция с затворяющей жидкостью, которой служат водные растворы фосфатов натрия, калия, аммония, магния или их смеси. Получаемый костнозамещающий цемент обеспечивает необходимую прочность, однако инъекционная текучесть композита чувствительна к составу. Только добавка BaSO4 из всех приведенных в этом патенте РКВ улучшает инъекционную текучесть, что, однако, экономически нецелесообразно для достижения оптимальной вязкости состава.
Улучшения рентгеноконтрастных свойств описанного кальций-фосфатного цемента добиваются включением в состав, как минимум, одного вещества, относящегося к неорганическим или органическим соединениям ряда металлов. Кроме того, значение рН при смешении компонентов достигает 12 и медленно уменьшается при переходе из пасты в цементный камень, что приводит к химическому ожогу близлежащих тканей.
Задачей предлагаемого изобретения является создание рентгеноконтрастного инжектируемого костнозамещающего кальций-фосфатного цемента, простого в приготовлении, удобного при введении с минимальной токсичностью для организма.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении его состава за счет обеспечения оптимальных показателей текучести и рентгеноконтрастности без введения специальных улучшающих добавок при одновременном повышении безопасности его применения.
Указанный технический результат достигают рентгеноконтрастным инжектируемым кальций-фосфатным цементом для костной пластики, содержащим трикальцийфосфат (ТКФ), рентгеноконтрастное вещество и затворяющую жидкость. В отличие от известного, в качестве рентгеноконтрастного вещества цемент содержит оксид тантала Ta2O5, дополнительно содержит монокальцийфосфат моногидрат (МКФМ), а в качестве затворяющей жидкости - смесь коллоидной силикатной суспензии (КСС) с полиэтиленгликолем (ПЭГ) при следующем соотношении компонентов, масс. %:
сухая смесь:
ТКФ 55,1-62,9%
МКФМ 29,9-34,1%
Ta2O5 3-15%
затворяющая жидкость:
КСС 90,95%
ПЭГ 5,10%
Оксид тантала Ta2O5 имеет более высокое К-поглощение по сравнению с BaSO4 и не требует введения улучшающих рентгеноконтрастность веществ, при этом его добавка не сказывается на механических свойствах используемого кальций-фосфатного цемента, такие как прочность конечного продукта, и не влияет на вязкость инъекционной цементной пасты.
Использование коллоидного диоксида кремния в качестве затворяющей жидкости приводит к тому, что реакция переосаждения фосфатов кальция начинается при значениях рН около 9, полностью завершаясь при физиологических значениях рН. Это минимизирует дополнительное травмирование окружающих имплантат тканей организма.
Цемент готовят следующим образом.
Трикальцийфосфат Ca3(PO4)2 и монокальцийфосфат моногидрат Ca(H2PO4)2⋅H2O смешивают в отношении 3:2, добавляют оксид тантала Ta2O5 и затворяющую жидкость, а именно коллоидную силикатную суспензию SIGMA-ALDRICH, в которую добавлен пластификатор полиэтиленгликоль ПЭГ-35(1500). В результате получают цементную пасту. ПЭГ вводят в затворяющую жидкость для свободного прохождения цементной пасты через иглу для инъекций и для пролонгирования сроков ее схватывания. Процесс отверждения происходит при температуре 25°C и 70% относительной влажности. Время схватывания цемента регулируется количеством ПЭГ, а также зависит от количества оксида тантала в смеси компонентов и колеблется от 5 до 20 мин. Время полного затвердевания цемента около трех часов, прочность на сжатие 2-4 МПа. Фазовый состав цемента - гидроксиапатит, брушит, монетит, оксид тантала.
В таблице 1 приведены характеристики кальций-фосфатных цементов в зависимости от количества в образцах оксида тантала, ПЭГ и соотношения твердой и жидкой фаз.
Figure 00000001
Figure 00000002
* - верхний предел съемки рентгеноконтрастности вещества.
Костные ткани имеют собственную рентгеноконтрастность, которая в зависимости от формы, строения, функции и развития варьирует в диапазоне от 350 до 1250 Hu. Из таблицы 1 видно, что для визуализации имплантата достаточным является 3% содержание Ta2O5 в цементе, а добавление оксида тантала свыше 15% нецелесообразно по экономическим соображениям.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1 (таблица 1, состав №8). Сухие компоненты 0,5254 г ТКФ; 0,2846 г МКФМ; 0,09 г Ta2O5 смешивают и добавляют 0,65 мл 5% раствора ПЭГ в КСС. Массу тщательно перемешивают до получения цементной пасты, которая через 5 мин схватывается в цементный камень. Рентгеноконтрастность по шкале Хаунсфилда (Hu) 2766 ед.
Пример 2 (таблица 1, состав №7). Сухие компоненты 0,5546 г ТКФ; 0,3004 г МКФМ; 0,045 г Ta2O5 смешивают и добавляют 0,75 мл 10% раствора ПЭГ в КСС. Массу тщательно перемешивают до получения цементной пасты, которая через 10 мин схватывается в цементный камень. Рентгеноконтрастность по шкале Хаунсфилда (Hu) 1945 ед.
Пример 3 (таблица 1, состав №5). Сухие компоненты 0,5663 г ТКФ; 0,3067 г МКФМ; 0,027 г Ta2O5 смешивают и добавляют 0,75 мл 10% раствора ПЭГ в КСС. Массу тщательно перемешивают до получения цементной пасты, которая через 9 мин схватывается в цементный камень. Рентгеноконтрастность по шкале Хаунсфилда (Hu) 1511 ед.

Claims (8)

  1. Рентгеноконтрастный инжектируемый кальций-фосфатный цемент для костной пластики, содержащий трикальцийфосфат, рентгеноконтрастное вещество и затворяющую жидкость, отличающийся тем, что в качестве рентгеноконтрастного вещества содержит оксид тантала Ta2O5, дополнительно содержит монокальцийфосфат моногидрат (МКФМ), а в качестве затворяющей жидкости - смесь коллоидной силикатной суспензии (КСС) с полиэтиленгликолем (ПЭГ) при следующем соотношении компонентов, масс. %:
  2. сухая смесь:
  3. ТКФ - 55,1-62,9%
  4. МКФМ - 29,9-34,1%
  5. Ta2O5 - 3-15%
  6. затворяющая жидкость:
  7. КСС – 90%, 95%
  8. ПЭГ – 5%, 10%.
RU2017119881A 2017-06-06 2017-06-06 Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики RU2643337C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119881A RU2643337C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017119881A RU2643337C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2643337C1 true RU2643337C1 (ru) 2018-01-31

Family

ID=61173554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017119881A RU2643337C1 (ru) 2017-06-06 2017-06-06 Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2643337C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004050131A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-17 Kyphon Inc. Formulation for a cement preparation as bone substitute
RU2010132904A (ru) * 2008-01-07 2012-02-20 Графтис (Fr) Болеутоляющий апатитный кальций-фосфатный цемент
RU2578032C2 (ru) * 2010-07-02 2016-03-20 Агновос Хелскэар, Ллк. Способы лечения дегенеративных состояний костей

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004050131A1 (en) * 2002-12-03 2004-06-17 Kyphon Inc. Formulation for a cement preparation as bone substitute
RU2010132904A (ru) * 2008-01-07 2012-02-20 Графтис (Fr) Болеутоляющий апатитный кальций-фосфатный цемент
RU2578032C2 (ru) * 2010-07-02 2016-03-20 Агновос Хелскэар, Ллк. Способы лечения дегенеративных состояний костей

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5383961B2 (ja) マグネシウム塩で安定化されたブラッシュ石水硬セメント
KR101410691B1 (ko) 골 재생을 위한 2상 시멘트 전구체 조성물
DE60305036T2 (de) Hydraulischer zement auf basis von calciumphosphat für chirurgische anwendungen
EP2170245B1 (de) Implantatmaterial auf basis eines hydraulischen zements sowie dessen verwendung
CA2686820C (en) Fibrin compositions containing strontium compounds
JP4940126B2 (ja) 外科用のリン酸カルシウムをベースとする水硬セメント
Pina et al. Influence of setting liquid composition and liquid-to-powder ratio on properties of a Mg-substituted calcium phosphate cement
DK2958603T3 (en) IMPROVED CURE FOR HARDWARE BONE COMPENSATION
CA2567325A1 (en) Orthopedic cements comprising a barium apatite contrast agent
Chen et al. A new injectable quick hardening anti-collapse bone cement allows for improving biodegradation and bone repair
JP2019514651A5 (ru)
Tanaka et al. Biopex® acquires anti-washout properties by adding sodium alginate into its liquid phase
US20050023171A1 (en) Calcium phosphate cements comprising a water-soluble contrast agent
JP7145368B2 (ja) 血液を含むリン酸カルシウムセメント組成物
RU2643337C1 (ru) Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики
JP5936107B2 (ja) 注入可能なペースト状組成物及びそれから成る骨又は歯充填材
JP6807099B2 (ja) 生体活性セメントペーストおよび生体活性セメントを製造するためのキット、生体活性セメントペーストおよびその製造方法
RU2824989C1 (ru) Остеопластический материал для замещения дефектов костной ткани
CN105770986B (zh) 一种可注射生物钙盐复合性骨水泥及其制备方法
JPH06172008A (ja) 硬化性組成物
Medkov et al. Calcium-Phosphate X-ray Contrast Cements for Bone Repair
RU2697396C1 (ru) Способ получения биоцемента для заполнения костных дефектов на основе дикальцийфосфата дигидрата и сульфата кальция двуводного
JPH0763502B2 (ja) 人体硬組織代替組成物
JP2022030655A (ja) リン酸カルシウム組成物
JPH03174348A (ja) 水硬性リン酸カルシウムセメント