RU2714035C2 - Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения - Google Patents
Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2714035C2 RU2714035C2 RU2018120090A RU2018120090A RU2714035C2 RU 2714035 C2 RU2714035 C2 RU 2714035C2 RU 2018120090 A RU2018120090 A RU 2018120090A RU 2018120090 A RU2018120090 A RU 2018120090A RU 2714035 C2 RU2714035 C2 RU 2714035C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tungsten
- radiopaque
- glass
- ray contrast
- oleate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- 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
- C03C3/04—Glass compositions containing silica
- C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
- C03C3/097—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing phosphorus, niobium or tantalum
-
- 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
- C03C4/08—Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths
- C03C4/087—Compositions for glass with special properties for glass selectively absorbing radiation of specified wave lengths for X-rays absorbing glass
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине, а именно к композиции рентгеноконтрастного биостекла и способу ее получения, и может быть использовано в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии для создания на имплантатах биоактивного покрытия или в стоматологии в качестве добавки в пломбировочный материал, и позволит визуально контролировать позиционирование имплантата или пломбы как на стадии размещения, так и с течением времени. Технический результат изобретения заключается в упрощении способа получения биостекла, содержащего рентгеноконтрастную добавку - оксид вольфрама, обладающий меньшей растворимостью, и менее токсичный. Рентгеноконтрастное биоактивное стекло содержит следующие компоненты, мас.%: SiO2 40,5-44,5, Na2О 22,0-24,3, CaO 22,0-24,3, Р2О5 5,5-5,9, WO3 1,0-10,0. Его получают смешением олеата кальция, олеата натрия, трибутилфосфата и тетраэтоксисилана в скипидаре, добавлением экстракта вольфрама, полученного экстракцией три-н-октиламина из солянокислого раствора вольфрама, нагреванием для удаления растворителя при 150-200°С, и проведением пиролиза при температуре 1250-1300°С в течение 30 мин. 3 пр.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к композиции рентгеноконтрастного биостекла и может быть использовано в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии для создания на имплантатах биоактивного покрытия или в стоматологии в качестве добавки в пломбировочный материал, и позволит визуально контролировать позиционирование имплантата или пломбы как на стадии размещения, так и с течением времени.
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% Р2О5 (Hench L.L. // J.Mater Sci: Mater Med, V. 17, P. 967-978, 2006). 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 имплантантов слоем биостекла проводят способами окунания или термическим напылением.
В стоматологии в клиническую практику активно внедряются новые эндогерметики на основе биостекол из гидроксида кальция и фосфата кальция.
Препараты хорошо себя зарекомендовали в силу низкой водорастворимости, так как образуют пробку верхушечного отверстия корня, а также выраженного бактериостатического эффекта. Помимо этого, за счет окклюзии корневого канала они индуцируют образование твердых тканей зуба, апикальной пробки, что в дальнейшем служит биологическим барьером от тканей периодонта.
Для визуализации процессов введения имплантата и последующего контроля за восстановлением костной ткани в ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии применяют контрастирование материалов. Для этого широко используют соли йода, бария, оксиды тантала, висмута, никеля, стронция.
Известно рентгеноконтрастное стекло для наполнителей композиционных стоматологических материалов (пат. РФ №2028980, опубл. 20.02.1995, бюл. №5), имеющее следующий состав, мас. %: Al2O3 12-30; ВаО 7-27,5; B2O3 1-9; СоО 0,0001-0,0003; NiO 0,001-0,003; Nd2O3 0,003-0,03; Er2O3 0,0004-0,007; SiO2 остальное. Недостатком таких рентгеноконтрастных стекол является то, что они имеют сложный дорогостоящий состав, включают токсичные оксиды кобальта, бария, никеля, а главное, не содержат гидроксиапатит и поэтому проигрывают в биологических свойствах, а также уступают в водорастворимости. Помимо этого, данный материал не подходит для применения в ортопедии.
Описан состав стоматологического рентгеноконтрастного стекла (пат. ЕР №0634373, опубл. 18.01.1995), содержащий (мас. %): SiO2 45-65; Al2O3 5-20; SrO 15-35; В2О3 5-20; F2O 0-2. Недостатком состава является высокое содержание рентгеноконтрастных добавок. Отсутствие гидроксиапатита приводит к худшим показателям водорастворимости и биосовместимости, чем у кальций-фосфатных стекол. Помимо этого, способ изготовления включает тщательное измельчение и просеивание компонентов, что требует специального оборудования.
Известны состав и способ получения рентгеноконтрастного стекла (пат. BY №13965, опубл. 28.02.2011), содержащий (мас. %) 20-45% SiO2, 5-35% Al2O3, 10-30% SrO, 1-10% В2О3, 2-20% F, 1-10% WO3. Для получения стекла указанного состава шихту со всеми компонентами перемешивают в шаровой мельнице и плавят в муфельной печи при температуре 1300-1500°C.
К недостаткам этого состава относятся присутствие в качестве рентгеноконтрастной добавки токсичного оксида бора, и отсутствие оксидов кальция и фосфора, необходимых для придания биоактивных свойств. Также к недостаткам способа получения относятся необходимость измельчения шихты в шаровой мельнице и высокая температура плавления.
В качестве прототипа выбрано рентгеноконтрастное биостекло (з. US №20120148646, опубл. 14.06.2012), в котором рентгеноконтрастное вещество распределено в/на частицах стекла в виде частиц меньшего размера. В качестве рентгеноконтрастных веществ могут быть использованы Bi2O3, ТаО, Ta2O5, WO3, ВаО. В частном случае исполнения материал получают следующим образом. Смесь гексаметилдисилоксана, 2-этилгексаноата натрия, 2-этилгексаноата кальция, трибутилфосфата и 2-этилгексаноата висмута гомогенизируют и растворяют в ксилоле. Полученный раствор фильтруют, инжектируют через капилляр, диспергируют пропусканием кислорода и подвергают пиролизу, воспламеняя в кислородно-метановом пламени. Продукты сгорания собирают на волоконном фильтре над пламенем с помощью вакуумного насоса.
К недостаткам известного биостекла можно отнести то, что заявленный материал, строго говоря, является не стеклом, а стеклокерамикой, состоящей из стеклофазы (матрицы) содержащей кристаллическую фазу наночастиц рентгеноконтрастной добавки. Композиция образуется при быстром сжигании органического раствора, содержащего исходные компоненты, что не позволяет получить стекло в аморфном состоянии. Растворение компонентов биокерамики в физиологической среде организма приводит к изменению состава среды, что может влиять на клеточную активность. В случае прототипа при растворении матрицы будет высвобождаться и попадать в организм оксид вольфрама в виде наночастиц. Про оксид вольфрама известно, что он избирательно убивает некоторые раковые клетки, но и для здоровых клеток оксид вольфрама тоже может представлять опасность.
Другим недостатком является то, что известный способ имеет высокую энергоемкость и пожароопасность, так как температура горения кислородно-метановой смеси составляет 3000°C, также к недостаткам прототипа относится использование вакуумного оборудования для улавливания частиц стекла из продуктов горения, а также необходимость вводить высокие концентрации
рентгеноконтрастного вещества в стекло для обеспечения приемлемой рентгеноконтрастности. Так, например, при концентрации оксида висмута 50 мас. % достигается рентгеноконтрастность равная ступени алюминиевого клина толщиной 4,7 мм.
Задачей предлагаемого изобретения является получение рентгеноконтрастного стекла, с низкой токсичностью и высокой рентгеноконтрастностью, простого и менее пожароопасного в приготовлении.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается во включении оксида вольфрама в сетку биостекла, что обеспечивает меньшую растворимость, и, следовательно, меньшую токсичность, и в применении для его получения более простого способа. Указанный технический результат достигают введением в композицию экстракта оксида вольфрама (WO3), а также проведением отгонки органического растворителя, что обеспечивает снижение пожароопасности процесса, и получением стекломассы пиролизом при температуре 1250-1300°C. При этом осуществление процесса не требует сложного специального оборудования.
Поставленная задача решается следующим образом. Биоактивное стекло включает в себя оксиды кремния, натрия, кальция, фосфора и вольфрама. Для получения стекла используют раствор, содержащий тетраэтоксисилан, трибутилфосфат, олеат натрия в скипидаре, олеат кальция в скипидаре и экстракт вольфрама в бензольном растворе три-н-октиламина. Экстракцию вольфрама проводят следующим образом. В качестве исходной водной фазы используют раствор, содержащий 20 г/л W и 3,2 г/л HCl. Экстрагент - 20% бензольный раствор три-н-октиламина, предварительно обработанный водным раствором HCl, имеющим концентрацию 3,2 г/л. Органическую и водную фазы смешивают в равных объемах, и они контактируют в течение 0,5 часа при интенсивном перемешивании. После разделения фаз получают экстракт, содержащий 14 г/л вольфрама. После смешения компонентов биостекла выполняют отгонку растворителя при температуре 150-200°C. Затем проводят обжиг (пиролиз) в муфельной печи при температуре до достижения температуры 1250-1300°C.
Возможность осуществления изобретения подтверждается следующими примерами.
Пример 1. В 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,394 г олеата кальция и добавляют 0,297 мл трибутилфосфата. Отдельно в 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,101 г олеата натрия и добавляют 2,154 мл тетраэтоксисилана. Растворы смешивают и добавляют 5,030 мл экстракта вольфрама. Полученный раствор нагревают при температуре 150-200°C для удаления избытка органики. Затем пастообразную массу подвергают пиролизу, нагревая до 1250°C и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. В результате получают кальций-фосфатное стекло со следующим содержанием компонентов, мас. %:
Рентгеноконтрастность, определенная по стандарту ИСО 4049, соответствует ступени алюминиевого клина толщиной 4,7 мм.
Пример 2. В 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,257 г олеата кальция и добавляют 0,285 мл трибутилфосфата. Отдельно в 15 мл скипидара при нагревании растворяют 2,975 г олеата натрия и добавляют 2,067 мл тетраэтоксисилана. Растворы смешивают и добавляют 25,150 мл экстракта вольфрама. Полученный раствор нагревают при температуре 150-200°C для удаления избытка органики. Затем пастообразную массу подвергают пиролизу, нагревая до 1300°C и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут. В результате получают кальций-фосфатное стекло со следующим содержанием компонентов, мас. %:
Рентгеноконтрастность по стандарту ИСО 4049 соответствует ступени алюминиевого клина толщиной 5 мм.
Пример 3. В 15 мл скипидара при нагревании растворяют 3,085 г олеата кальция и добавляют 0,270 мл трибутилфосфата. Отдельно в 15 мл скипидара при нагревании растворяют 2,819 г олеата натрия и добавляют 1,959 мл тетраэтоксисилана. Растворы смешивают и добавляют 50,300 мл экстракта вольфрама. Полученный раствор нагревают при температуре 150-200°C для удаления избытка органики. Затем пастообразную массу подвергают пиролизу, нагревая до 1300°C и выдерживают при этой температуре в течение 30 минут.
В результате получают кальций-фосфатное стекло со следующим содержанием компонентов, мас. %:
Рентгеноконтрастность по стандарту ИСО 4049 соответствует ступени алюминиевого клина толщиной 5,6 мм.
Claims (2)
- Рентгеноконтрастное биоактивное стекло, получаемое смешением олеата кальция, олеата натрия, трибутилфосфата и тетраэтоксисилана в скипидаре, добавлением экстракта вольфрама, полученного экстракцией три-н-октиламина из солянокислого раствора вольфрама, нагреванием для удаления растворителя при 150-200°С и проведением пиролиза при температуре 1250-1300°С в течение 30 минут, содержащее оксиды кремния, натрия, кальция, фосфора и рентгеноконтрастную добавку в виде оксида вольфрама при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
SiO2 40,5-44,5 Na2O 22,0-24,3 CaO 22,0-24,3 Р2О5 5,5-5,9 WO3 1,0-10,0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120090A RU2714035C2 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018120090A RU2714035C2 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2018120090A3 RU2018120090A3 (ru) | 2019-12-02 |
RU2018120090A RU2018120090A (ru) | 2019-12-02 |
RU2714035C2 true RU2714035C2 (ru) | 2020-02-11 |
Family
ID=68834105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018120090A RU2714035C2 (ru) | 2018-05-30 | 2018-05-30 | Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2714035C2 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765471C1 (ru) * | 2021-06-01 | 2022-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения биостекла, легированного диоксидом циркония |
RU2795271C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Стекло преимущественно для наполнителей композиционных стоматологических материалов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU456792A1 (ru) * | 1972-11-15 | 1975-01-15 | Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ выделени молибдена |
US6993934B2 (en) * | 1998-08-27 | 2006-02-07 | Cabot Corporation | Dental glass powders |
US7816292B2 (en) * | 2004-05-29 | 2010-10-19 | Schott Ag | Nano glass powder and use thereof, in particular multicomponent glass powder with a mean particle size of less than 1 μm |
US20120148646A1 (en) * | 2009-08-19 | 2012-06-14 | Universitat Zurich | Radio-opaque bioactive glass materials |
RU2508132C1 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения кальций-фосфатных стеклокерамических материалов |
-
2018
- 2018-05-30 RU RU2018120090A patent/RU2714035C2/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU456792A1 (ru) * | 1972-11-15 | 1975-01-15 | Новочеркасский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.Серго Орджоникидзе | Способ выделени молибдена |
US6993934B2 (en) * | 1998-08-27 | 2006-02-07 | Cabot Corporation | Dental glass powders |
US7816292B2 (en) * | 2004-05-29 | 2010-10-19 | Schott Ag | Nano glass powder and use thereof, in particular multicomponent glass powder with a mean particle size of less than 1 μm |
US20120148646A1 (en) * | 2009-08-19 | 2012-06-14 | Universitat Zurich | Radio-opaque bioactive glass materials |
RU2508132C1 (ru) * | 2013-01-10 | 2014-02-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения кальций-фосфатных стеклокерамических материалов |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2765471C1 (ru) * | 2021-06-01 | 2022-01-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения биостекла, легированного диоксидом циркония |
RU2795271C1 (ru) * | 2022-05-23 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Стекло преимущественно для наполнителей композиционных стоматологических материалов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2018120090A3 (ru) | 2019-12-02 |
RU2018120090A (ru) | 2019-12-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Ghosh et al. | In vivo response of porous hydroxyapatite and β‐tricalcium phosphate prepared by aqueous solution combustion method and comparison with bioglass scaffolds | |
Gorustovich et al. | Osteoconductivity of strontium‐doped bioactive glass particles: a histomorphometric study in rats | |
JP5599608B2 (ja) | 生物活性ガラス | |
EP0511868B1 (en) | Medical or dental hardening compositions | |
US20100094419A1 (en) | Porous composite comprising silicon-substituted hydroxyapatite and beta-tricalcium phosphate, and process for preparing the same | |
JP2009539755A5 (ru) | ||
JP4477377B2 (ja) | 生物活性レナナイト(rhenanite)ガラスセラミック | |
EP0386525A2 (de) | Knochenersatzteil aus Glasionomerzement | |
Karasu et al. | Bioactive glasses | |
RU2714035C2 (ru) | Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения | |
WO2011121087A1 (en) | A glass ceramic biomaterial | |
CN107365083B (zh) | 高强度抑菌骨传导二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 | |
Zhu et al. | Cemented injectable multi-phased porous bone grafts for the treatment of femoral head necrosis | |
Rahmani et al. | A comprehensive investigation of the effect of Ag on the structure and antibacterial efficacy of Li-substituted 58S and 68S bioactive glasses | |
Ferreira et al. | Can the regenerative potential of an alkali-free bioactive glass composition be enhanced when mixed with resorbable β-TCP? | |
EP3849566B1 (en) | Dental and medical compositions having a multiple source of metallic ions | |
EP1413321B1 (de) | Phosphathaltiger Knochenersatzwerkstoff mit kristallinen und röntgenamorphen Phasen | |
WO2014102538A1 (en) | A novel glass-ionomer cement | |
TWI814496B (zh) | 玻璃陶瓷複合材料 | |
KR101383757B1 (ko) | 치아 분말을 이용한 생체재료 및 그 제조 방법 | |
WO2017176724A1 (en) | Processing methods of solgel-derived bioactive glass-ceramic compositions and methods of using the same | |
Braga et al. | Calcium phosphate graft substitute: When the impact of innovation is in the form rather than content | |
Sankaralingam et al. | IDEAL BIOMATERIAL SHOULD BE | |
Karasu et al. | Biyoaktif Camlar | |
Magri et al. | Use of Biosilicate® to Treat Bone Defects due to Periapical Disease: A Case Report |