RU2652429C1 - Биорезорбируемый материал и способ его получения - Google Patents
Биорезорбируемый материал и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2652429C1 RU2652429C1 RU2017111971A RU2017111971A RU2652429C1 RU 2652429 C1 RU2652429 C1 RU 2652429C1 RU 2017111971 A RU2017111971 A RU 2017111971A RU 2017111971 A RU2017111971 A RU 2017111971A RU 2652429 C1 RU2652429 C1 RU 2652429C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- minutes
- hydroxyapatite
- bioresorbable material
- powder
- amount
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims abstract description 42
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- KELHQGOVULCJSG-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-1-(5-methylfuran-2-yl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CN(C)C(CN)C1=CC=C(C)O1 KELHQGOVULCJSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 15
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910003087 TiOx Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N tioxidazole Chemical compound CCCOC1=CC=C2N=C(NC(=O)OC)SC2=C1 HLLICFJUWSZHRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 12
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 2
- 239000000644 isotonic solution Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 210000002346 musculoskeletal system Anatomy 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical class [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical class [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- XAAHAAMILDNBPS-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].OP([O-])([O-])=O XAAHAAMILDNBPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UUVBYOGFRMMMQL-UHFFFAOYSA-N calcium;phosphoric acid Chemical compound [Ca].OP(O)(O)=O UUVBYOGFRMMMQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005018 casein Substances 0.000 description 1
- BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N casein, tech. Chemical compound NCCCCC(C(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CC(C)C)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(C(C)O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=O)N=C(O)C(COP(O)(O)=O)N=C(O)C(CCC(O)=N)N=C(O)C(N)CC1=CC=CC=C1 BECPQYXYKAMYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021240 caseins Nutrition 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000024245 cell differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 125000001449 isopropyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000133 mechanosynthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012567 medical material Substances 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000001812 pycnometry Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 102220240796 rs553605556 Human genes 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Chemical class 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K6/00—Preparations for dentistry
- A61K6/80—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth
- A61K6/831—Preparations for artificial teeth, for filling teeth or for capping teeth comprising non-metallic elements or compounds thereof, e.g. carbon
- A61K6/838—Phosphorus compounds, 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
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/04—Metals or alloys
- A61L27/06—Titanium or titanium alloys
-
- 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
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plastic & Reconstructive Surgery (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к медицине. Описан биорезорбируемый материал, включающий гидроксиапатит и монооксид титана состава TiOx, где х = 0.99, 1.09, 1.23, в количестве 10 – 20 мас.% от общего. Описан способ получения биорезорбируемого материала, включающий получение исходной смеси компонентов, сушку, прессование и последующий отжиг, при этом исходную смесь получают путем фрагментации порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460-480 мин с реверсом направления через каждые 15 мин и скоростью вращения 530-540 об/мин в среде изопропилового спирта, взятого в количестве 5-10 мл, а обжиг осуществляют при температуре 580-600°С в течение 350 – 360 мин со скоростью нагрева 100 – 110°С/ч. Биорезорбируемый материал имеет высокую микротвердость и может быть использован для реконструкции и замещения участков костной ткани. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил., 4 пр.
Description
Изобретение относится к области получения биологически активных фармацевтических и медицинских материалов и к способам их получения, которые могут применяться для реконструкции и замещения участков костной ткани, протезирования фрагментов опорно-двигательного аппарата, а также в качестве покрытия имплантатов для улучшения связи с костной тканью.
Известен биорезорбируемый материал, включающий размещенные в органической матрице наночастицы аморфного гидроксиапатита кальция, частично изоморфно замещенного ионами металлов II группы (МII) общей формулы Ca10-xMIIx(PO4)6(OH)2, где МII – Mg2+ и/или Zn2+; 0,01≤ x ≤2 (патент RU 2510740; МПК C01B 25/12, C08L 99/00, A61K 6/033, A61K 47/48, B82B 3/00; 2014 год).
Однако наночастицы известного материала включены в органическую матрицу биополимера и обладают сферической формой, что затрудняет непосредственный доступ к ним клеток – остеобластов, а следовательно, снижает эффективность закрепления клеток на наночастицах и скорость формирования собственной костной ткани. Кроме того, итоговое соотношение Ca/P отличается от соотношения в костной ткани человека (Ca/P=1,67).
Известен остеогенный биорезорбируемый материал для замещения дефектов костной ткани, выполненный из композиции, включающей в качестве наполнителя порошок биологического гидроксиапатита с размером частиц 1-40 мкм, полученного из деминерализованных костей крупного рогатого скота, фосфорно-кислый кальций, аминокислоту-аргинин, раствор казеина в 5%-ном водном растворе аммиака (патент RU 2504405; МПК A61L 27/12, A61K 31/198, A61K 38/16, A61P 41/00; 2014 год).
Однако известный биорезорбируемый материал используется как инъекционный материал. Таким образом, он может быть использован только для заполнения незначительных объемов при замещении дефектов костных тканей. Кроме того, использование биологического гидроксиапатита, полученного из деминерализованных костей крупного рогатого скота, обусловливает наличие дополнительного технологического процесса его получения.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является материал на основе гидроксиапатита общей формулы Ca10(PO4)6(OH)2 (патент RU 2104924, МПК C01B 25/32, 1998 год), который может быть использован в качестве биорезорбирумого материала.
Однако известный материал характеризуется высокой удельной поверхностью (~ 100 м2/г) и, как следствие, недостаточно высокой микротвердостью (~ 140 МПа), что ухудшает его механические свойства при использовании в качестве имплантата.
Известен также способ получения гидроксиапатита, содержащего оксид цинка, включающий взаимодействие растворимых солей кальция и цинка с растворимыми фосфатами, формование изделий и обжиг в засыпке, представляющей собой смесь карбоната кальция и брушита (патент RU 2372313; МПК C04 B 35/447, A61L 27/12; 2009 год).
Однако известный способ включает высокотемпературный обжиг (1100 – 1200оС) и обеспечивает возможность получения достаточно крупных частиц размером 0.3 – 0.4 мкм, что обусловливает высокую удельную поверхность материала.
Таким образом, перед авторами была поставлена задача разработать биорезорбируемый материал на основе гидроксиапатита, обладающий высокой микротвердостью за счет снижения его удельной поверхности и повышения плотности. Кроме того, была поставлена задача разработать способ получения биорезорбируемого материала, включающий его низкотемпературный обжиг.
Поставленная задача решена в предлагаемом биорезорбируемом материале на основе гидроксиапатитата (ГАП) состава Ca10(PO4)6(OH)2, который дополнительно содержит монооксид титана состава TiOx, где х = 0.99, 1.09, 1.23, в количестве 10 – 20 мас.% от общего.
Поставленная задача также решена в предлагаемом способе получения биорезорбируемого материала на основе гидроксиапатитата (ГАП), включающего получение исходной смеси компонентов, сушку, прессование и последующий отжиг, в котором исходную смесь получают путем фрагментации порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 - 480 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 530-540 об/мин в среде изопропилового спирта, взятого в количестве 5-10 мл, а отжиг осуществляют при температуре 580-600оС в течение 350 – 360 минут со скоростью нагрева 100 – 110оС/ч.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы неизвестен биорезорбируемый материал на основе гидроксиапатитата (ГАП), который дополнительно содержит монооксид титана достехиометрического или сверхстехиометрического. Неизвестен также способ получения биорезорбируемого материала на основе гидроксиапатитата (ГАП), в котором исходную смесь получают путем фрагментации порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 - 480 минут с реверсом направления через 15 минут и скоростью вращения 530-540 об/мин в среде изопропилового спирта, взятого в количестве 5-10 мл, а обжиг осуществляют при температуре 580-600оС в течение 350 – 360 минут.
Исследования, проведенные авторами предлагаемого технического решения, позволили сделать вывод, что использование нестехиометрического монооксида титана для армирования ГАП позволяет существенно снизить температуру полного упрочнения и получить материал с высокой плотностью без проведения высокотемпературного отжига. Монооксид титана содержит вакансии как в подрешётке титана, так и в подрешётке кислорода, что способствует спеканию по твердофазному механизму при более низкой температуре, а возможность варьировать стехиометрию добавок позволяет влиять на фазовый состав и механические свойства нанокомпозита. Изменение стехиометрии и варьирования содержания монооксида титана позволяет улучшить рабочие характеристики материала, в частности микротвердость, за счет возможности управлять процессами фазообразования. При этом при содержании монооксида титана менее 10 мас.% не наблюдается повышения микротвердости. При содержании монооксида титана более 20 мас.% возможно изменение скорости биорезорбируемости по сравнению со скоростью регенерации костной ткани.
Механосинтез исходных компонентов в предлагаемых условиях позволяет получить уже промежуточный продукт высокой плотности слоистой структуры, которая облегчает холодное прессование и обеспечивает возможность проведения отжига при более низких температурах. Как известно, при производстве керамики из ГАП уплотнение начинается после 800°С. Максимальная плотность, а следовательно, и прочность керамики на основе ГАП достигается при температуре 1250-1300°С. Анализ морфологии поверхности получаемого материала показал присутствие спёкшихся либо частично спёкшихся частиц и агломератов размером от 50 нм до 1 мкм уже после отжига при 400°С. При этом наблюдается вторичная кристаллизация ГАП в виде стержневидных образований в порах и промежутках между агломератами. После отжига при 600°С уменьшается количество пор, микроструктура становится более плотной. При этом агломераты состоят из спекшихся частиц с размерами от 20-40 нм, поскольку спекание в предлагаемом температурном интервале не приводит к росту наночастиц, то есть наносостояние конечного продукта после отжига сохраняется. (фиг.1). Таким образом, выбранный интервал температур отжига позволяет избежать разложения ГАП, то есть сохранить его биологическую активность и создать условия для процессов диффузии и упрочнения керамики.
Предлагаемый биорезорбируемый материал на основе гидроксиапатита может быть получен следующим образом. Исходные компоненты гидроксиапатит (ГАП) состава Ca10(PO4)6(OH)2 и монооксид титана состава TiOx, где х = 0.99, 1.09, 1.23, в количестве 10 – 20 мас.% от общего, помещают в планетарную шаровую мельницу. В смесь добавляют изопропиловый спирт, взятый в количестве 5-10 мл. Осуществляют фрагментацию смеси порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 - 480 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 530-540 об/мин в среде изопропилового спирта. Полученный порошок сушат и прессуют в таблетки. После чего отжигают в вакуумной печи при температуре 580-600оС в течение 350 – 360 минут. Полученный продукт был исследован с использованием рентгеновского фазового анализа (РФА), растровой электронной микроскопии (РЭМ), метода Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ), пикнометрии, измерения микротвердости.
В таблице приведены рабочие характеристики известного материала-прототипа и предлагаемого материала (при t-25оС).
На фиг. 1 приведена микрофотография порошка биорезорбируемого материала состава ГАП-10 масс. %TiO0,99.
На фиг. 2 приведен график изменения микротвердости предлагаемого материала в зависимости от состава и температуры отжига.
На фиг. 3 приведен график изменения плотности предлагаемого материала в зависимости от состава и температуры отжига.
Одним из требований, предъявляемых к современным материалам биомедицинского назначения, является высокая биоактивность, учитывающая наряду с биологическими процессами роста и дифференциации клеток скорость растворения материала в средах близких к физиологической среде организма.
Для исследования биоактивности предлагаемого материала состава ГАП/TiOх была изучена растворимость ГАП/TiO1.23 10 мас.% в модельном растворе (изотонический раствор 0,9% NaCl с pH 7) по сравнению с известным материалом (см. фиг. 4). На фиг.4 приведен график кинетики растворения предлагаемого материала и известного в изотоническом растворе на начальном этапе: красный-Ca, ГАП-20 мас.% TiO1,23; черный- Ca, ГАП; голубой-Ti, ГАП-20 мас.% TiO1,2,3. Из приведенных графиков следует, что растворимость предлагаемого материала по сравнению с растворимостью неармированного ГАП не изменяется. Следовательно, предлагаемый материал соответствует по своим свойствам используемым биорезорбируемым материалам.
Получение предлагаемого биорезорбируемого материала и его свойства иллюстрируются следующими примерами конкретного исполнения.
Пример 1
Берут исходные компоненты гидроксиапатит (ГАП) состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 4,5 г и монооксид титана состава TiО0,99 в количестве 0,5 г, что составляет 10 мас.% от общего, помещают в планетарную шаровую мельницу Retsch PM 200. В смесь добавляют изопропиловый спирт, взятый в 5-10 мл. Осуществляют фрагментацию смеси порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 530 об/мин в среде изопропилового спирта. Полученный порошок сушат и прессуют в пресс-форме в таблетки диаметром 10 мм и массой 0,44-1,0 г без выдержки с максимальным давлением 20 МПа. После чего отжигают в вакуумной печи при температуре 580°С в течение 350 минут, при этом скорость нагрева составляет 100°С/ч. Полученный продукт охлаждают вместе с печью до комнатной температуры.
Получают биорезорбируемы материал состава, мас.%: Ca10(PO4)6(OH)2 - 90; TiO0,99 -10; с размером зерна 20-40 нм, микротвердостью 202,80±15,18 МПа, плотностью 3.07 г/см3, удельной поверхностью 21,26±0,07 м2/г.
Пример 2
Берут исходные компоненты гидроксиапатит (ГАП) состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 2,0 г и монооксид титана состава TiO0,99 в количестве 0,5 г, что составляет 20 мас.% от общего, помещают в планетарную шаровую мельницу Retsch PM 200. В смесь добавляют изопропиловый спирт, взятый в количестве 5-10 мл. Осуществляют фрагментацию смеси порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 480 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 540 об/мин в среде изопропилового спирта. Полученный порошок сушат и прессуют в пресс-форме в таблетки диаметром 10 мм и массой 0,44-1,0 г без выдержки с максимальным давлением 20 МПа. После чего отжигают в вакуумной печи при температуре 600°С в течение 360 минут, при этом скорость нагрева составляет 110°С/ч. Полученный продукт охлаждают вместе с печью до комнатной температуры.
Получают биорезорбируемый материал состава, мас.%: Ca10(PO4)6(OH)2 - 90; TiO0,99 -20; с размером зерна 20-40 нм, микротвердостью 192,50±13,62 МПа, плотностью 3.28 г/см3, удельной поверхностью10,05±0,17 м2/г.
Пример 3
Берут исходные компоненты гидроксиапатит (ГАП) состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 4,5 г и монооксид титана состава TiО1,23 в количестве 0,5 г, что составляет 10 мас.% от общего, помещают в планетарную шаровую мельницу Retsch PM 200. В смесь добавляют изопропиловый спирт, взятый в количестве 5-10 мл. Осуществляют фрагментацию смеси порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 530 об/мин в среде изопропилового спирта. Полученный порошок сушат и прессуют в пресс-форме в таблетки диаметром 10 мм и массой 0,44-1,0 г без выдержки с максимальным давлением 20 МПа. После чего отжигают в вакуумной печи при температуре 580оС в течение 350 минут, при этом скорость нагрева составляет 100оС/ч. Полученный продукт охлаждают вместе с печью до комнатной температуры.
Получают биорезорбируемы материал состава, мас.%: Ca10(PO4)6(OH)2 - 90; TiO1.23 -10; с размером зерна 20-40 нм, микротвердостью 189,50±8,38 МПа, плотностью 3.1 г/см3, удельной поверхностью 16,71±0,06 м2/г.
Пример 4
Берут исходные компоненты гидроксиапатит (ГАП)состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 2,0 г и монооксид титана состава TiO1,23 в количестве 0,5 г, что составляет 20 мас.% от общего, помещают в планетарную шаровую мельницу Retsch PM 200. В смесь добавляют изопропиловый спирт, взятый в количестве 5-10 мл. Осуществляют фрагментацию смеси порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460 минут с реверсом направления через каждые 15 минут и скоростью вращения 530 об/мин в среде изопропилового спирта. Полученный порошок сушат и прессуют в пресс-форме в таблетки диаметром 10 мм и массой 0,44-1,0 г без выдержки с максимальным давлением 20 МПа. После чего отжигают в вакуумной печи при температуре 580°С в течение 350 минут, при этом скорость нагрева составляет 100°С/ч. Полученный продукт охлаждают вместе с печью до комнатной температуры.
Получают биорезорбируемый материал состава, мас.%: Ca10(PO4)6(OH)2 - 90; TiO1.23-20; с размером зерна 20-40 нм, микротвердостью 210,50±10,76 МПа, плотностью 3.22 г/см3, удельной поверхностью 10,09±0,18 м2/г.
Таким образом, авторами предлагается плотный биорезорбируемый материал, имеющий высокую микротвердость, и способ его получения, который может быть использован в медицине для реконструкции и замещения участков костной ткани, протезирования фрагментов опорно-двигательного аппарата, а также в качестве покрытия имплантов для улучшения связи с костной тканью решена.
Таблица
| Соединение | Плотность, г/см3 |
Микротвердость исходных образцов, MПа |
Удельная поверхность, м2/г |
| Ca10(PO4)6(OH)2 (ГАП) | 2,93 | 138,43±12,65 | 98,80±0,65 |
| 10% TiO0,99 +ГАП | 3,07 | 202,80±15,18 | 21,26±0,07 |
| 20% TiO0,99 +ГАП | 3,28 | 192,50±13,62 | 10,05±0,17 |
| 10% TiO1,23+ГАП | 3,10 | 189,50±8,38 | 16,71±0,06 |
| 20% TiO1,23+ГАП | 3,22 | 210,50±10,76 | 10,09±0,18 |
| 10% TiO1,09 +ГАП | 3,09 | 188,90±9,57 | 18,98±0,07 |
| 20% TiO1,09 +ГАП | 3,25 | 203,65±9,81 | 10,02±0,09 |
Claims (2)
1. Биорезорбируемый материал на основе гидроксиапатита, отличающийся тем, что он дополнительно содержит монооксид титана состава TiOx, где х=0.99, 1.09, 1.23, в количестве 10-20 мас.% от общего.
2. Способ получения биорезорбируемого материала на основе гидроксиапатитата по п. 1, включающий получение исходной смеси компонентов, сушку, прессование и последующий отжиг, отличающийся тем, что исходную смесь получают путем фрагментации порошка гидроксиапатита и порошка монооксида титана в течение 460-480 минут с реверсом направления через каждые 15 мин и скоростью вращения 530-540 об/мин в среде изопропилового спирта, взятого в количестве 5-10 мл, а обжиг осуществляют при температуре 580-600°C в течение 350-360 минут со скоростью нагрева 100-110°C/ч.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111971A RU2652429C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Биорезорбируемый материал и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111971A RU2652429C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Биорезорбируемый материал и способ его получения |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2652429C1 true RU2652429C1 (ru) | 2018-04-26 |
Family
ID=62045568
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111971A RU2652429C1 (ru) | 2017-04-10 | 2017-04-10 | Биорезорбируемый материал и способ его получения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2652429C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724611C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химиитвердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Биоактивный композиционный материал |
| RU2816008C1 (ru) * | 2023-07-24 | 2024-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Композиционный биоматериал на основе гидроксиапатита и способ его получения |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2227011C2 (ru) * | 1998-10-02 | 2004-04-20 | Докса Актиеболаг | Биологически активный композиционный материал и способ его получения |
| RU2320353C1 (ru) * | 2006-07-31 | 2008-03-27 | Институт машиноведения Уральского отделения Российской Академии наук (ИМАШ УрО РАН) | Материал для медицинского применения |
| 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 |
-
2017
- 2017-04-10 RU RU2017111971A patent/RU2652429C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2227011C2 (ru) * | 1998-10-02 | 2004-04-20 | Докса Актиеболаг | Биологически активный композиционный материал и способ его получения |
| RU2320353C1 (ru) * | 2006-07-31 | 2008-03-27 | Институт машиноведения Уральского отделения Российской Академии наук (ИМАШ УрО РАН) | Материал для медицинского применения |
| 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 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2724611C1 (ru) * | 2020-03-12 | 2020-06-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химиитвердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Биоактивный композиционный материал |
| RU2816008C1 (ru) * | 2023-07-24 | 2024-03-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Композиционный биоматериал на основе гидроксиапатита и способ его получения |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kolanthai et al. | Synthesis of nanosized hydroxyapatite/agarose powders for bone filler and drug delivery application | |
| Marques et al. | Biocompatibility and antimicrobial activity of biphasic calcium phosphate powders doped with metal ions for regenerative medicine | |
| Suchanek et al. | Mechanochemical–hydrothermal synthesis of carbonated apatite powders at room temperature | |
| Han et al. | Synthesis and sintering of nanocrystalline hydroxyapatite powders by citric acid sol–gel combustion method | |
| Kalita et al. | Nanocrystalline calcium phosphate ceramics in biomedical engineering | |
| EP1465556B1 (en) | Machinable preformed calcium phosphate bone substitute material implants | |
| Hasegawa et al. | Cell-mediated bioresorption of sintered carbonate apatite in rabbits | |
| Gautam et al. | Synthesis and enhanced mechanical properties of MgO substituted hydroxyapatite: a bone substitute material | |
| Sánchez-Salcedo et al. | Design and preparation of biocompatible zwitterionic hydroxyapatite | |
| Tampieri et al. | Heterogeneous chemistry in the 3-D state: an original approach to generate bioactive, mechanically-competent bone scaffolds | |
| CA2611380C (en) | Shaped article | |
| JP2000500110A (ja) | 低温リン酸カルシウムアパタイト及びその製造方法 | |
| KR100783587B1 (ko) | 소결성이 우수한 β-트리칼슘포스페이트 분말 및 이의소결체의 제조방법 | |
| Deng et al. | Enhanced osteoinductivity of porous biphasic calcium phosphate ceramic beads with high content of strontium-incorporated calcium-deficient hydroxyapatite | |
| CN114452439B (zh) | 一种仿生天然骨矿组成的羟基磷灰石/白磷钙石生物活性陶瓷支架及其制备方法 | |
| Kareem et al. | Experimental and theoretical characterization of Bi-based hydroxyapatites doped with Ce | |
| Saidi et al. | Synthesis and characterization of bioactive glass coated forsterite scaffold for tissue engineering applications | |
| Foroutan et al. | Mesoporous strontium-doped phosphate-based sol-gel glasses for biomedical applications | |
| El-Fiqi et al. | Highly bioactive bone cement microspheres based on α-tricalcium phosphate microparticles/mesoporous bioactive glass nanoparticles: Formulation, physico-chemical characterization and in vivo bone regeneration | |
| Ahmadi et al. | (BaCa) TiO3 nanopowder: Synthesis and their electrical and biological characteristics | |
| RU2652429C1 (ru) | Биорезорбируемый материал и способ его получения | |
| US20090191111A1 (en) | Preparation method of calcium phosphate-based ceramic powder and compact thereof | |
| Farkas et al. | The effect of chemical composition and morphology on the drug delivery properties of hydroxyapatite-based biomaterials | |
| Kadhim et al. | Investigation the bioactivity of cordierite/hydroxyapatite ceramic material used in bone regeneration | |
| Gol’dberg et al. | Hydroxyapatite-calcium carbonate ceramic composite materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200411 |