RU2690854C1 - Method of producing boron-containing bioactive glass - Google Patents
Method of producing boron-containing bioactive glass Download PDFInfo
- Publication number
- RU2690854C1 RU2690854C1 RU2019105753A RU2019105753A RU2690854C1 RU 2690854 C1 RU2690854 C1 RU 2690854C1 RU 2019105753 A RU2019105753 A RU 2019105753A RU 2019105753 A RU2019105753 A RU 2019105753A RU 2690854 C1 RU2690854 C1 RU 2690854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bioglass
- boron
- turpentine
- oleate
- glass
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 241000779819 Syncarpia glomulifera Species 0.000 claims abstract description 8
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000001739 pinus spp. Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229940036248 turpentine Drugs 0.000 claims abstract description 8
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 7
- BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M Sodium oleate Chemical compound [Na+].CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC([O-])=O BCKXLBQYZLBQEK-KVVVOXFISA-M 0.000 claims abstract description 6
- ZCZLQYAECBEUBH-UHFFFAOYSA-L calcium;octadec-9-enoate Chemical compound [Ca+2].CCCCCCCCC=CCCCCCCCC([O-])=O.CCCCCCCCC=CCCCCCCCC([O-])=O ZCZLQYAECBEUBH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 6
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 2
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 abstract description 20
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 206010031252 Osteomyelitis Diseases 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- -1 silicon ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 2-tert-butyl-6-(3-tert-butyl-2-hydroxy-5-methylphenyl)sulfanyl-4-methylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(C)=CC(SC=2C(=C(C=C(C)C=2)C(C)(C)C)O)=C1O MQWCQFCZUNBTCM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910011255 B2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020335 Na3 PO4.12H2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 102000003982 Parathyroid hormone Human genes 0.000 description 1
- 108090000445 Parathyroid hormone Proteins 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 108010053950 Teicoplanin Proteins 0.000 description 1
- 229930003316 Vitamin D Natural products 0.000 description 1
- QYSXJUFSXHHAJI-XFEUOLMDSA-N Vitamin D3 Natural products C1(/[C@@H]2CC[C@@H]([C@]2(CCC1)C)[C@H](C)CCCC(C)C)=C/C=C1\C[C@@H](O)CCC1=C QYSXJUFSXHHAJI-XFEUOLMDSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008468 bone growth Effects 0.000 description 1
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- JUNWLZAGQLJVLR-UHFFFAOYSA-J calcium diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O JUNWLZAGQLJVLR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 229940043256 calcium pyrophosphate Drugs 0.000 description 1
- 210000003169 central nervous system Anatomy 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- DDTDNCYHLGRFBM-YZEKDTGTSA-N chembl2367892 Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]([C@H]1C(N[C@@H](C2=CC(O)=CC(O[C@@H]3[C@H]([C@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O3)O)=C2C=2C(O)=CC=C(C=2)[C@@H](NC(=O)[C@@H]2NC(=O)[C@@H]3C=4C=C(O)C=C(C=4)OC=4C(O)=CC=C(C=4)[C@@H](N)C(=O)N[C@H](CC=4C=C(Cl)C(O5)=CC=4)C(=O)N3)C(=O)N1)C(O)=O)=O)C(C=C1Cl)=CC=C1OC1=C(O[C@H]3[C@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](CO)O3)NC(C)=O)C5=CC2=C1 DDTDNCYHLGRFBM-YZEKDTGTSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N dexamethasone Chemical compound C1CC2=CC(=O)C=C[C@]2(C)[C@]2(F)[C@@H]1[C@@H]1C[C@@H](C)[C@@](C(=O)CO)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N 0.000 description 1
- 229960003957 dexamethasone Drugs 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019821 dicalcium diphosphate Nutrition 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000005009 osteogenic cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000000199 parathyroid hormone Substances 0.000 description 1
- 229960001319 parathyroid hormone Drugs 0.000 description 1
- 235000011837 pasties Nutrition 0.000 description 1
- 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 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 229960001608 teicoplanin Drugs 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 210000002303 tibia Anatomy 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N tributyl borate Chemical compound CCCCOB(OCCCC)OCCCC LGQXXHMEBUOXRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 description 1
- DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N triethyl phosphate Chemical compound CCOP(=O)(OCC)OCC DQWPFSLDHJDLRL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019166 vitamin D Nutrition 0.000 description 1
- 239000011710 vitamin D Substances 0.000 description 1
- 150000003710 vitamin D derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229940046008 vitamin d Drugs 0.000 description 1
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
- A61L27/28—Materials for coating prostheses
- A61L27/30—Inorganic materials
-
- 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
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/12—Silica-free oxide glass compositions
- C03C3/16—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus
- C03C3/19—Silica-free oxide glass compositions containing phosphorus containing boron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
- C03C4/0007—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass
- C03C4/0021—Compositions for glass with special properties for biologically-compatible glass for dental use
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к способу получения борсодержащего биостекла, которое может быть использовано в травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии для создания на имплантатах биоактивного покрытия.The invention relates to medicine, namely to a method for producing a boron-containing bioglass, which can be used in traumatology, orthopedics, and maxillofacial surgery to create a bioactive coating on implants.
Биоактивные стекла относятся к классу керамики, способной взаимодействовать с тканями организма (предпочтительно костными тканями). Они состоят в основном из диоксида кремния, оксида натрия, оксида кальция и оксида фосфора, причем известно что оптимальные биологические свойства проявляются при содержании (в мас. %): 45% SiO2 - 24,5%, Na2O - 24,5%, CaO - 6% P2O5 [Hench L.L. «The story of Bioglass®»// J. Materials Science: Materials in Medicine, 2006, V. 17, Р. 967-978]. Биостекло запускает реакции организма, отвечающие за восстановление костного дефекта. Это происходит за счет медленного растворения компонентов биостекла под воздействием среды организма. С одной стороны, в ходе растворения на поверхности формируется биологически активный слой нанокристаллического гидроксиапатита, что обеспечивает прочное связывание с костными тканями организма. С другой стороны, продукты растворения (ионы кальция и кремния) стимулируют пролиферацию остеогенных клеток для воспроизводства новых тканей. Вследствие низких механических характеристик, таких как прочность на излом и хрупкость, биостекла редко используются сами по себе. Например, для структурных элементов в ортопедии предпочитают использовать металлические сплавы или синтетические полимеры. Покрытие имплантатов слоем биостекла решает проблему биосовместимости чужеродных материалов, так как защищая поверхность сплава от коррозии или деструкции, биостекло препятствует выходу потенциально токсичных веществ в среду организма. Покрытие имплантатов слоем биостекла проводят способами окунания или термическим напылением.Bioactive glasses belong to the class of ceramics capable of interacting with body tissues (preferably bone tissues). They consist mainly of silicon dioxide, sodium oxide, calcium oxide and phosphorus oxide, and it is known that the optimal biological properties occur when the content (in wt.%): 45% SiO 2 - 24.5%, Na 2 O - 24.5 %, CaO - 6% P 2 O 5 [Hench LL "The story of Bioglass®" // J. Materials Science: Materials in Medicine, 2006, V. 17, R. 967-978]. Bioglass triggers body reactions that are responsible for repairing the bone defect. This is due to the slow dissolution of the components of bioglass under the influence of the body environment. On the one hand, during the dissolution, a biologically active layer of nanocrystalline hydroxyapatite is formed on the surface, which ensures strong binding to the bone tissues of the body. On the other hand, dissolution products (calcium and silicon ions) stimulate the proliferation of osteogenic cells for the reproduction of new tissues. Due to their low mechanical properties, such as fracture toughness and brittleness, bioglass is rarely used by itself. For example, for structural elements in orthopedics they prefer to use metal alloys or synthetic polymers. Coating implants with a layer of bioglass solves the problem of biocompatibility of foreign materials, since protecting the surface of the alloy from corrosion or destruction, the bioglass prevents the release of potentially toxic substances into the environment of the body. The coating of implants with a layer of bioglass is carried out by dipping or thermal spraying.
Бор является одним из микроэлементов в организме человека, который играет важную роль в росте костей. Регулируя паратиреоидный гормон, он косвенно воздействует на обмен магния, кальция, фосфора и витамина D. Бор участвует в процессах, происходящих в центральной нервной системе и мозге, поддерживает в норме состояние мышечной ткани, он вовлечен в метаболизм костных тканей и принимает активное участие в ее формировании.Boron is one of the trace elements in the human body, which plays an important role in bone growth. By regulating the parathyroid hormone, it indirectly affects the exchange of magnesium, calcium, phosphorus and vitamin D. Boron participates in the processes occurring in the central nervous system and brain, maintains the normal state of muscle tissue, it is involved in the metabolism of bone tissue and takes an active part in its formation.
Известен состав и способ получения боратного биоактивного стекла содержащего (мол. %): 6Na2O, 8K2O, 8MgO, 22СаО, 54B2O3, 2P2O5. По этому способу стекло получают смешением необходимых количеств Na2CO3, K2CO3, MgCO3, СаСО3, Н3ВО3, NaH2PO4 и плавлением смеси в платиновом тигле в течение 1 ч при 1100°С. [Zhang X. et al. «Teicoplanin-loaded borate bioactive glass implants for treating chronic bone infection in a rabbit tibia osteomyelitis model» // Biomaterials, 2010, V. 31, p. 5865-5874].Known composition and method of producing borate bioactive glass containing (mol.%): 6Na 2 O, 8K 2 O, 8MgO, 22CaO, 54B 2 O 3 , 2P 2 O 5 . According to this method, glass is obtained by mixing the required amounts of Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , MgCO 3 , CaCO 3 , H 3 BO 3 , NaH 2 PO 4 and melting the mixture in a platinum crucible for 1 hour at 1100 ° C. [Zhang X. et al. "Teicoplanin-loaded borate bioactive glass implants for treating chronic bone infection in a rabbit tibia osteomyelitis model" // Biomaterials, 2010, V. 31, p. 5865-5874].
Недостатком способа является необходимость тщательной гомогенизации исходной смеси и высокая температура плавки.The disadvantage of this method is the need for careful homogenization of the initial mixture and a high melting point.
Известен способ получения биоактивного борсодержащего стекла [пат. US №7582310, опубл. 01.09.2009], основанный на плавлении исходных сухих компонентов. Его осуществляют следующим образом. Сначала смешивают карбонат кальция, диоксид кремния, оксид бора, оксид магния, фторид кальция и пирофосфат кальция при соотношении реагентов, необходимом для получения биоактивного стекла. Затем смесь помещают в платиновый тигель и постепенно нагревают до 1400°С в электрической печи и выдерживают при этой температуре в течение 2 часов до полного расплавления. Расплав извлекают из тигля, выливают на стальную пластину или используют водяную баню для быстрого охлаждения.A method of obtaining bioactive boron-containing glass [US Pat. US No. 7582310, publ. 01.09.2009], based on the melting of the original dry components. It is carried out as follows. First, calcium carbonate, silicon dioxide, boric oxide, magnesium oxide, calcium fluoride and calcium pyrophosphate are mixed at a ratio of reagents necessary to obtain bioactive glass. Then the mixture is placed in a platinum crucible and gradually heated to 1400 ° C in an electric furnace and maintained at this temperature for 2 hours until completely melted. The melt is removed from the crucible, poured onto a steel plate, or a water bath is used for rapid cooling.
К недостаткам способа можно отнести то, что он не гарантирует получения гомогенного материала из-за возможности фазового разделения компонентов биостекла и высокую температуру плавки.The disadvantages of the method include the fact that it does not guarantee the production of a homogeneous material due to the possibility of phase separation of the components of the bioglass and high melting temperature.
Известен способ получения борсодержащего биостекла [з. US №20170340666, опубл. 30.11.2017] из расплава. Для этого предварительно тщательно размешенную композицию из смеси борной кислоты, алюминия, карбоната натрия, карбоната калия, известняка, оксида магния, фосфата кальция и сульфата натрия отжигают в течение 24 часов при 250°С. Затем сухую композицию плавят при 1200°С в течение 6 часов и полученный расплав резко охлаждают, выливая его на стальную пластину. На завершающем этапе проводят нагрев материала до 500°С.A method of obtaining boron-containing bioglass [s. US No. 2013340666, publ. 30.11.2017] from the melt. To do this, a previously thoroughly mixed composition of a mixture of boric acid, aluminum, sodium carbonate, potassium carbonate, limestone, magnesium oxide, calcium phosphate and sodium sulfate is annealed for 24 hours at 250 ° C. Then the dry composition is melted at 1200 ° C for 6 hours and the resulting melt is rapidly cooled by pouring it onto a steel plate. At the final stage, the material is heated to 500 ° C.
Предложенный метод имеет такие недостатки как длительность получения, наличие нескольких этапов и энергозатратность.The proposed method has such disadvantages as the duration of receipt, the presence of several stages and energy consumption.
Известен способ получения борсодержащих биоактивных стекол золь-гель-методом. [Furlan R.G. et al. «Preparation and characterization of boron-based bioglass by sol-gel process» // Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2018, V. 88, p. 181-191]. Для этого NaCl растворяют в 5 мл воды и вводят в раствор тетраэтоксисилана в этаноле (16,8 мл : 16,5 мл). Затем добавляют 0,6 М раствор HCl (900 мл) и перемешивают в течение 15 мин с помощью магнитной мешалки при комнатной температуре. После этого добавляют растворы CaCl2⋅2H2O, Na3PO4⋅12H2O (1,6 г), борной кислоты (0,2 г) и NH4OH (3 мл) для увеличения рН суспензии до 5 (±0,5). В результате получают гель, который оставляют на 1 неделю для созревания и затем высушивают при комнатной температуре. Термическую обработку проводят при 700°С в течение 3 часов. Использование этилового спирта способствует растворению бора, что позволяет получить однородные биостекла.A method of obtaining boron-containing bioactive glasses by the sol-gel method. [Furlan RG et al. “Preparation and characterization of the boron-based bioglass by sol-gel process” // Journal of Sol-Gel Science and Technology, 2018, V. 88, p. 181-191]. To this end, NaCl is dissolved in 5 ml of water and introduced into a solution of tetraethoxysilane in ethanol (16.8 ml: 16.5 ml). Then add a 0.6 M HCl solution (900 ml) and mix for 15 minutes using a magnetic stirrer at room temperature. After this, solutions of CaCl 2 .2H 2 O, Na 3 PO 4 .12H 2 O (1.6 g), boric acid (0.2 g) and NH 4 OH (3 ml) are added to increase the pH of the suspension to 5 (± 0.5). The result is a gel, which is left for 1 week to mature and then dried at room temperature. Heat treatment is carried out at 700 ° C for 3 hours. The use of ethanol contributes to the dissolution of boron, which allows to obtain a homogeneous bioglass.
Недостатком предложенного способа является длительность и многоэтапность процесса получения биостекла.The disadvantage of the proposed method is the duration and multistage of the process of obtaining bioglass.
Известен способ (прототип) получения борсодержащих биоактивных стекол путем включения бора (5 и 10 мол. %) при замещении части кремния. [Wu Ch. et al. «Proliferation, differentiation and gene expression of osteoblasts in boron-containing associated with dexamethasone deliver from mesoporous bioactive glass scaffolds» // Biomaterials, 2011, V. 32, р. 7068-7078]. Для приготовления биоактивного стекла, содержащего 10% бора, 17,5 г тетраэтилортосиликата, 4,2 г Са(NO3)2⋅4H2O, 2,83 г трибутилбората, 2,19 г триэтилфосфата и 3 г 0,5 М HCl растворяют в 180 г этанола и перемешивают при комнатной температуре в течение 1 дня. Затем удаляют избыток раствора, а оставшуюся часть оставляют испаряться при комнатной температуре в течение 24 часов. На заключительном этапе сухой остаток прокаливают при 700°С в течение 5 часов. Биостекла с 5% бора, получают при изменении содержания бора в исходной смеси.The known method (prototype) of obtaining boron-containing bioactive glasses by including boron (5 and 10 mol.%) When replacing part of the silicon. [Wu Ch. et al. “Proliferation, differentiation and in-borne-containing associated with dexamethasone delivering from mesoporous bioactive glass scaffolds” // Biomaterials, 2011, V. 32, p. 7068-7078]. For the preparation of bioactive glass containing 10% boron, 17.5 g of tetraethyl orthosilicate, 4.2 g of Ca (NO 3 ) 2 · 4H 2 O, 2.83 g of tributylborate, 2.19 g of triethyl phosphate and 3 g of 0.5 M HCl dissolved in 180 g of ethanol and stirred at room temperature for 1 day. Then remove the excess solution, and the remaining part is left to evaporate at room temperature for 24 hours. At the final stage, the dry residue is calcined at 700 ° C for 5 hours. Bioglass with 5% boron, obtained by changing the boron content in the original mixture.
К недостаткам способа относится длительность и энергозатратность процесса, а также то, что в составе биостекла отсутствует такой важный компонент как натрий, который участвует в метаболизме костной ткани. Кроме того, использование в составе исходной смеси нитрат-ионов и большого объема этанола делает эту смесь пожаровзрывоопасной.The disadvantages of the method include the duration and energy consumption of the process, as well as the fact that there is no such important component in the composition of bioglass as sodium, which is involved in bone tissue metabolism. In addition, the use in the composition of the initial mixture of nitrate ions and a large volume of ethanol makes this mixture a fire and explosion hazard.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в упрощении способа получения биостекла за счет значительного сокращения времени процесса, а также снижении пожароопасности, так как в составе прекурсора отсутствуют окислители, в частности нитраты.The technical result of the invention is to simplify the method of obtaining bioglass due to a significant reduction in process time, as well as reducing fire risk, since there are no oxidizing agents in the precursor, in particular nitrates.
Технический результат достигается способом получения биоактивного борсодержащего стекла, включающим смешение компонентов стекла в органическом растворителе с последующим пиролизом. Для этого используют раствор, содержащий тетраэтоксисилан, трибутилфосфат, олеат натрия и олеат кальция в скипидаре, а также раствор борной кислоты в смеси три-н-октиламина (ТОА) с октановым спиртом (ОС), отношение ТОА:ОС=1:1. После смешения компонентов биостекла выполняют отгонку растворителя при температуре 150-200°С. Затем проводят обжиг (пиролиз) полученного состава в муфельной печи до температуры 700°С.The technical result is achieved by a method of producing bioactive boron-containing glass, comprising mixing the glass components in an organic solvent, followed by pyrolysis. To do this, use a solution containing tetraethoxysilane, tributyl phosphate, sodium oleate and calcium oleate in turpentine, as well as a solution of boric acid in a mixture of tri-n-octylamine (TOA) with octane alcohol (OS), the ratio TOA: OS = 1: 1. After mixing the components of the bioglass perform the distillation of the solvent at a temperature of 150-200 ° C. This is followed by firing (pyrolysis) of the resulting composition in a muffle furnace to a temperature of 700 ° C.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of carrying out the invention is confirmed by the following examples.
Пример 1. В 15 мл скипидара при нагревании до 70-80°С растворяют 3,4 г олеата кальция и добавляют 0,3 мл трибутилфосфата. Отдельно в 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,1 г олеата натрия и добавляют 1,9 мл тетраэтоксисилана. Отдельно в смеси 2 мл три-н-октиламина и 2 мл октилового спирта растворяют 0,1 г борной кислоты. Растворы смешивают в порядке получения и нагревают при температуре 150°С для удаления избытка органики. Затем пастообразную массу подвергают пиролизу, нагревая до 700°С и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. В результате получают биостекло с содержанием компонентов, мас. %:Example 1. In 15 ml of turpentine when heated to 70-80 ° C dissolve 3.4 g of calcium oleate and add 0.3 ml of tributyl phosphate. Separately, 3.1 g of sodium oleate are dissolved in 15 ml of turpentine when heated and 1.9 ml of tetraethoxysilane are added. Separately, 0.1 g of boric acid is dissolved in a mixture of 2 ml of tri-n-octylamine and 2 ml of octyl alcohol. The solutions are mixed in the order of receipt and heated at a temperature of 150 ° C to remove excess organics. Then the pasty mass is subjected to pyrolysis, heating to 700 ° C and maintained at this temperature for 30 minutes. The result is a bioglass containing components, by weight. %:
Пример 2. В 15 мл скипидара при нагревании до 100-110°С растворяют 3,4 г олеата кальция и добавляют 0,3 мл трибутилфосфата. Отдельно в 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,1 г олеата натрия и добавляют 1,4 мл тетраэтоксисилана. Отдельно в смеси 5 мл три-н-октиламина и 5 мл октилового спирта растворяют 0,36 г борной кислоты. Растворы смешивают в порядке получения и нагревают при температуре 200°С для удаления избытка органики. Затем массу подвергают пиролизу, нагревая до 700°С и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. В результате получают биостекло с содержанием компонентов, мас. %:Example 2. In 15 ml of turpentine when heated to 100-110 ° C dissolve 3.4 g of calcium oleate and add 0.3 ml of tributyl phosphate. Separately, 3.1 g of sodium oleate are dissolved in 15 ml of turpentine when heated and 1.4 ml of tetraethoxysilane are added. Separately, 0.36 g of boric acid is dissolved in a mixture of 5 ml of tri-n-octylamine and 5 ml of octyl alcohol. The solutions are mixed in the order of receipt and heated at a temperature of 200 ° C to remove excess organics. Then the mass is subjected to pyrolysis, heating to 700 ° C and maintained at this temperature for 30 minutes. The result is a bioglass containing components, by weight. %:
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105753A RU2690854C1 (en) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | Method of producing boron-containing bioactive glass |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019105753A RU2690854C1 (en) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | Method of producing boron-containing bioactive glass |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2690854C1 true RU2690854C1 (en) | 2019-06-06 |
Family
ID=67037858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019105753A RU2690854C1 (en) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | Method of producing boron-containing bioactive glass |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2690854C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109830324A (en) * | 2019-01-17 | 2019-05-31 | 中国辐射防护研究院 | A kind of charging feed liquid and preparation method suitable for pyrolytic incineration method processing Radioactive myocardial damage |
| RU2765471C1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for producing bioglass doped with zirconium dioxide |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508132C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of making calcium-phosphate glass fibre materials |
| US20170340666A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Corning Incorporated | Bioactive glass microspheres |
-
2019
- 2019-02-28 RU RU2019105753A patent/RU2690854C1/en active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508132C1 (en) * | 2013-01-10 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method of making calcium-phosphate glass fibre materials |
| US20170340666A1 (en) * | 2016-05-27 | 2017-11-30 | Corning Incorporated | Bioactive glass microspheres |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WU C. et al, Proliferation, differentiation and gene expression of osteoblasts in boron-containing associated with dexamethasone deliver from mesoporous bioactive glass scaffolds, Biomaterials, 2011, v. 32, p. 7068-7078. FURLAN R.G. et al, Preparation and characterization of boron-based bioglass by sol-gel process, Journal of Sol-Gel and Technology, 2018, v. 88, no. 1, p. 181-191. * |
| МЕДВЕДЕВ М.А. и др., Получение биоактивных материалов медицинского назначения, Труды Кольского научного центра РАН, 2015, номер 5 (31), с. 409-313. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109830324A (en) * | 2019-01-17 | 2019-05-31 | 中国辐射防护研究院 | A kind of charging feed liquid and preparation method suitable for pyrolytic incineration method processing Radioactive myocardial damage |
| CN109830324B (en) * | 2019-01-17 | 2022-11-25 | 中国辐射防护研究院 | Feed liquid suitable for treating radioactive organic waste liquid by pyrolysis incineration method and preparation method |
| RU2765471C1 (en) * | 2021-06-01 | 2022-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Method for producing bioglass doped with zirconium dioxide |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Plewinski et al. | The effect of crystallization of bioactive bioglass 45S5 on apatite formation and degradation | |
| Bui et al. | Bioactive glass 58S prepared using an innovation sol-gel process | |
| Goel et al. | Influence of strontium on structure, sintering and biodegradation behaviour of CaO–MgO–SrO–SiO2–P2O5–CaF2 glasses | |
| Oudadesse et al. | Apatite forming ability and cytocompatibility of pure and Zn-doped bioactive glasses | |
| Miguez-Pacheco et al. | Development and characterization of lithium-releasing silicate bioactive glasses and their scaffolds for bone repair | |
| Bellucci et al. | Mg-and/or Sr-doped tricalcium phosphate/bioactive glass composites: Synthesis, microstructure and biological responsiveness | |
| Bellucci et al. | Low temperature sintering of innovative bioactive glasses | |
| Dziadek et al. | Gel-derived SiO2–CaO–P2O5 bioactive glasses and glass-ceramics modified by SrO addition | |
| AU2012262674B2 (en) | Biocompatible material and uses thereof | |
| Brauer | Phosphate glasses | |
| Bavya Devi et al. | Magnesium silicate bioceramics for bone regeneration: a review | |
| JP4477377B2 (en) | Bioactive rennite glass ceramic | |
| RU2690854C1 (en) | Method of producing boron-containing bioactive glass | |
| Bellucci et al. | Bioactive glass-based composites for the production of dense sintered bodies and porous scaffolds | |
| Dimitriadis et al. | Development of novel bioactive glass-ceramics in the Na2O/K2O-CaO-MgO-SiO2-P2O5-CaF2 system | |
| CN111840652B (en) | Bone repair material and preparation method thereof | |
| CN101596326A (en) | A kind of borate biological microcrystalline glass and its production and application | |
| He et al. | Fabrication of a novel calcium carbonate composite ceramic as bone substitute | |
| Karasu et al. | Bioactive glasses | |
| Namdar et al. | Advances in ion-doping of Ca-Mg silicate bioceramics for bone tissue engineering | |
| Lutisanova et al. | Comparison of bioactivity in vitro of glass and glass ceramic materials during soaking in SBF and DMEM medium | |
| Liu et al. | Bioinspired strontium magnesium phosphate cement prepared utilizing the precursor method for bone tissue engineering | |
| Farag et al. | In vitro biocompatibility evaluation of canasite-calcium phosphate glass-ceramics | |
| Li et al. | Investigating the surface reactivity of SiO 2–TiO 2–CaO–Na 2 O/SrO bioceramics as a function of structure and incubation time in simulated body fluid | |
| Babu et al. | Exploring the potential of silica mixed zinc phosphate bioactive glasses for bone regeneration: In vitro bioactivity and antibacterial activity analysis |