UA148613U - Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини - Google Patents

Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини Download PDF

Info

Publication number
UA148613U
UA148613U UAU202102132U UAU202102132U UA148613U UA 148613 U UA148613 U UA 148613U UA U202102132 U UAU202102132 U UA U202102132U UA U202102132 U UAU202102132 U UA U202102132U UA 148613 U UA148613 U UA 148613U
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
orthophosphate
sodium
calcium
bone tissue
base
Prior art date
Application number
UAU202102132U
Other languages
English (en)
Inventor
Наталія Юріївна Струтинська
Микола Семенович Слободяник
Original Assignee
Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка filed Critical Київський Національний Університет Імені Тараса Шевченка
Priority to UAU202102132U priority Critical patent/UA148613U/uk
Publication of UA148613U publication Critical patent/UA148613U/uk

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

Abstract

Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини включає змішування основи та добавки, при цьому як вихідні компоненти використовують β-ортофосфат кальцію та альгінат натрію, додавання в отриману суміш води, в результаті чого отримують клеєподібну масу, яку поміщують в розчин Са2+ з наступною витримкою, фільтруванням та сушінням отриманого біоматеріалу. β-ортофосфат кальцію, який виконаний наноструктурованим і містить мікроелемент натрій, використовують як основу і отримують з нітрату кальцію та ортофосфату натрію. Альгінат натрію використовують як добавку, а клеєподібну масу поміщують в розчин Са2+ за допомогою шприца. При цьому співвідношення основи, добавки та води у складі клеєподібної маси складає 4:1:50.

Description

Корисна модель належить до галузі медичного матеріалознавства, а саме створення наноструктурованих гібридних біологічно активних композицій для лікування дефектів у кісткових тканинах.
На сьогодні в галузях ортопедії і стоматології як матеріали-імпланти використовують значне розмаїття біоматеріалів, що характеризуються комплексом функціональних характеристик (біоактивність, остеоіндуктивність, біорезорбція та ін-). Серед яких важливою властивістю є контрольоване розчинення (біорезорбція) матеріалу у внутрішньому середовищі людини, що у подальшому має ключову роль в процесі інженерії кісткової тканини. Серед відомих матеріалів значну увагу привертають кальцій фосфати гідроксіапатитового (Са(РОзв(ОН)г) та вітлокітового (В-Саз(РОз4)г) структурних типів, що за хімічним складом та структурою є найбільш наближеними до неорганічної компоненти кісткової тканини. Однак, гідроксіапатит характеризується нижчою розчинністю у порівняні з відповідною для р-кальцій ортофосфату (вітлокітового типу). Тому в ряді випадків для створення матеріалу спеціального призначення, що характеризується швидким ступенем резорбції слід використати за основу саме Вр-кальцій ортофосфат. Додавання інших компонентів: неорганічної чи органічної природи дозволить додатково функціоналізувати такий матеріал.
Використання природного полімеру альгінату (компонент бурих морських водоростей) дозволить досягти фазового співвідношення неорганічної/органічної компонент, гранульованої форми та подальшої функціоналізації (регульоване вивільнення лікарських препаратів) матеріалу.
Відомий спосіб одержання керамічного біорезорбованого матеріалу на основі трикальцій фосфату, гідроксіапатиту (10-15 95) та біоактивного кальцій-силікатного фосфатного скла 4555 (70-80 96) включає ретельне перемішування у ступці вихідних компонентів до одержання однорідної маси, з якої готують пластичну масу і формують гранули (1). Гранули висушують у сушильній шафі при температурі 200 "С. Після цього суміш відпалюють при температурі 500 С протягом б год., а потім при 900 С протягом 30 хвилин. Синергічний ефект взаємодії компонентів композиту забезпечує підвищену швидкість резорбції. Основними недоліками цього способу є те, що відпал суміші при 900 "С призводить до формування керамічних зразків зі значними розмірами частинок. Одержаний в такий спосіб матеріал за хімічним та
Зо гранулометричним складом суттєво відрізняється від відповідних характеристик для кісткової тканини, а також не забезпечує необхідну біорезорбцію та не може бути основою для створення імплантів для регенеративних методів лікування. Одержаний матеріал містить лише компоненти неорганічної природи, фазовий склад представлений (гідроксіапатитом та фосфатним склом), біорезорбція яких є нерегульованою.
Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є спосіб одержання композиційного біоматеріалу для кісткової тканини, який включає змішування основи та добавки, при цьому як вихідні компоненти використовують В-ортофосфат кальцію та альгінат натрію, додавання в отриману суміш води, в результаті чого отримують клеєподібну масу, яку поміщують в розчин
Са» |2). Отриманий композитний матеріал у формі пластинчастих мембран складається з трикальцій фосфату та альгінату натрію. Вміст трикальцій ортофосфату у композиті становить 10, 20, 30, 40 та 50 мас. 95. Показано, що механічні властивості (на стиск) покращуються та зменшується ступінь набухання матеріалів по мірі збільшення кількості неорганічної компоненти в їх складі. Створені композитні пластинчасті мембрани можуть використовуватися в імплантації шкіри та тканинній інженерії. Основним недоліком способу одержання матеріалу є незначна кількість неорганічної компоненти, що призводить до погіршення його механічних властивостей, а також форма матеріалу - плоскі мембрани.
В основу корисної моделі поставлена задача створення способу одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини, в якому за рахунок використання ортофосфату натрію для синтезу наноструктурованого ДВ-кальцій ортофосфату, незначної кількості добавки (альгінату натрію) забезпечується можливість отримання біоматеріалу у формі гранул, який характеризується високою біоактивністю, містить мікроелемент та за структурою наближений до кісткової тканини.
Поставлена задача вирішується у способі одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини, що включає змішування основи та добавки, при цьому як вихідні компоненти використовують В-ортофосфат кальцію та альгінат натрію, додавання в отриману суміш води, в результаті чого отримують клеєподібну масу, яку поміщають в розчин
Са з наступною витримкою, фільтруванням та сушінням отриманого біоматеріалу, у якому, згідно з корисною моделлю, В-ортофосфат кальцію, який виконаний наноструктурованим і містить мікроелемент натрій, використовують як основу і отримують з нітрату кальцію та бо ортофосфату натрію, альгінат натрію використовують як добавку, а клеєподібну масу поміщають в розчин Са: за допомогою шприца, при цьому співвідношення основи, добавки та води у складі клеєподібної маси складає 4:1:50.
Спочатку методом співосадження з водного розчину, з використанням вихідних компонентів:
Са(МОз)2-4Н2О та МагНРО»х (чи МазРО-12Н20) при мольному співвідношенні Са/Р - 1,55, синтезують хімічномодифікований р-кальцій ортофосфат, що містить катіони натрію (0,2-0,5 мас. 95), який в подальшому використовують для створення композиту. Композит формується у вигляді сфер, діаметром 0,2-0,5 мм, що на відміну від плоских мембран (2) є зручнішим для заповнення дефектних ділянок у кістковій тканині, ВД-кальцій ортгофосфат у формі наночастинок (20-50 нм) рівномірно розподілений в полімерній альгінатній матриці, що позитивно відрізняється від близьких аналогів (1| у керамічній формі з мікронними розмірами частинок.
Хімічне модифікування р-кальцій ортофосфату здійснюють з метою доставки в дефектну зону кісткової тканини мікроелемента натрію, який відіграє важливу роль в мінералізації кістки і клітинній адгезії.
Спосіб, відповідно до корисної моделі, що заявляється, здійснюють наступним чином.
Приклад 1.
Умовно спосіб можна розділити на два етапи. На першому етапі одержують натрійвмісний ІД- кальцій ортофосфат змішуванням розчинів, що містять Са(МОз)2-44Н2О та МагНРО». при мольному співвідношенні Са/Р - 1,55. Одержаний осад відфільтровують, промивають дистильованою водою, висушують при 100 "С, відпалюють при 350 "С, ретельно перетирають.
Фазовий склад підтверджують даними порошкової рентгенографії (тригональна сингонія, просторова група ВЗс, з параметрами комірки в межах значень: а - 10,42-10,43 А, с - 37,31- 37,35 А), а розміри частинок - методом скануючої електронної мікроскопії. Синтезовані та охарактеризовані зразки використовують для одержання гібридних композицій.
На другому етапі. Для синтезу 10 г гібридного композиту: модифікованого В-кальцій ортофосфату - 75-80 905 та альгінату кальцію - 25-20 9о взято 8 г Д-кальцій ортофосфату та 2 г альгінату натрію. Суміш ретельно перемішують в агатовій ступці до одержання однорідної суміші, додають 100 мл дистильованої води та готують клеєподібну масу, яку видавлюють через шприц діаметром 1-2,5 мм в розчин, що містить нітрат кальцію (0,1-0,ю2 ммоль/л), з відстані між шприцом і поверхнею розчину 15 см та витримують гранули в цьому розчині
Зо протягом 10-20 хв в залежності від їх діаметра. Після цього гранули сферичної форми відділяють від розчину та промивають дистильованою водою. Отримані гранули сферичної форми є гранульованим композиційним біоматеріалом для кісткової тканини.
Приклад 2
Спочатку одержують натрійвмісний В-кальцій ортгофосфат змішуванням розчинів, що містять
Са(Моз)»-4НгО та МазРО.-12Н20 при мольному співвідношенні Са/Р - 1,55. Одержаний осад відфільтровують, промивають дистильованою водою, висушують при 100 "С, відпалюють при 350 "С, ретельно перетирають. Синтезований фосфат містить більшу кількість катіонів натрію (0,4-0,5 мас. 95), ніж відповідний, одержаний з гідрофосфату натрію. Фазовий склад підтверджують даними порошкової рентгенографії (тригональна сингонія, просторова група ВАзс, з параметрами комірки в межах значень: а - 10,42-10,43 А, с - 37,31-37,35 А), а розміри частинок методом скануючої електронної мікроскопії. Синтезовані та охарактеризовані зразки використовують для одержання гібридних композицій.
На наступному етапі. Для синтезу 10 г гібридного композиту взято 8 г Д-кальцій ортофосфату та 2 г альгінату натрію. Суміш ретельно перемішують в агатовій ступці до одержання однорідної суміші, додають 100 мл дистильованої води та готують клеєподібну масу, яку видавлюють через шприц діаметром 1-2,5 мм в розчин, що містить нітрат кальцію (0,1-0,2 ммоль/л), з відстані між шприцом і поверхнею розчину 15 см та витримують гранули в цьому розчині протягом 10-20 хв в залежності від їх діаметра. Після цього гранули сферичної форми відділяють від розчину та промивають дистильованою водою. Отримані гранули сферичної форми містять мікроелемент натрій (0,4-0,5 мас.9Уб) і є гранульованим композиційним біоматеріалом для кісткової тканини.
Розроблений спосіб одержання нанокомпозиційного матеріалу у формі сферичних гранул може бути використаний в медичній галузі (ортопедія, хірургія, протезування) для отримання біоактивного матеріалу для імплантації. Саме поєднання в гібридному композиті синтетичного модифікованого ДВ-кальцій ортофосфату з альгінатом забезпечує одержання біоактивного матеріалу складу, наближеного до відповідного для кісткової тканини (співвідношення мінеральної та полімерної складової, а також присутність мікроелементів катіонної природи) з підвищеною швидкістю резорбції, у формі гранул.
Джерела інформації:
1. Опис до патенту на корисну модель України Ме124402 "Біорезорбований керамічний композиційний матеріал для кісткової хірургії", від 10.04.2018, МПК АбІРЕ 2/28, АТ 27/12 2. В. зідаі, В. Кап, К. 7Нао, Т. Веп, В. іп, у. МУ/вї, Т. Снеп Ргерагаїйоп ої Тгісаісішт РпозрНаїе-
Саїсішит АїЇдіпає Сотровзіе НБіаї 5Зпевї Метбргапез апа ТНеїг Арріїсайоп ог Ргоїєїп. Роїутег Сотрозіїев5. 2015. - М. 36. - Р. 1899-1906.

Claims (1)

  1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ
    Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини, який включає змішування основи та добавки, при цьому як вихідні компоненти використовують рД-
    ортофосфат кальцію та альгінат натрію, додавання в отриману суміш води, в результаті чого отримують клеєподібну масу, яку поміщують в розчин Са» з наступною витримкою,
    фільтруванням та сушінням отриманого біоматеріалу, який відрізняється тим, що -
    ортофосфат кальцію, який виконаний наноструктурованим і містить мікроелемент натрій, використовують як основу і отримують з нітрату кальцію та ортофосфату натрію, альгінат натрію використовують як добавку, а клеєподібну масу поміщують в розчин Са?" за допомогою шприца, при цьому співвідношення основи, добавки та води у складі клеєподібної маси складає
    4:1:50.
UAU202102132U 2021-04-22 2021-04-22 Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини UA148613U (uk)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202102132U UA148613U (uk) 2021-04-22 2021-04-22 Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAU202102132U UA148613U (uk) 2021-04-22 2021-04-22 Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA148613U true UA148613U (uk) 2021-08-25

Family

ID=77515335

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UAU202102132U UA148613U (uk) 2021-04-22 2021-04-22 Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини

Country Status (1)

Country Link
UA (1) UA148613U (uk)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Boudemagh et al. Elaboration of hydroxyapatite nanoparticles and chitosan/hydroxyapatite composites: a present status
Hesaraki et al. The influence of the acidic component of the gas‐foaming porogen used in preparing an injectable porous calcium phosphate cement on its properties: Acetic acid versus citric acid
Cui et al. An injectable borate bioactive glass cement for bone repair: preparation, bioactivity and setting mechanism
US10806827B2 (en) Controlled and tunable precipitation of biomimetic apatites via in situ mineralization of an organic polymeric matrix
Zhang et al. Preparation of chitosan/hydroxyapatite guided membrane used for periodontal tissue regeneration
EA000309B1 (ru) Материал для замещения кости и способ его получения
Chen et al. Synthesis of fiber-like monetite without organic additives and its transformation to hydroxyapatite
Sobczak-Kupiec et al. Physicochemical and biological properties of hydrogel/gelatin/hydroxyapatite PAA/G/HAp/AgNPs composites modified with silver nanoparticles
Said et al. Manufacturing methods, properties, and potential applications in bone tissue regeneration of hydroxyapatite-chitosan biocomposites: A review
Baheiraei et al. Investigation of magnesium incorporation within gelatin/calcium phosphate nanocomposite scaffold for bone tissue engineering
Tithito et al. Fabrication of biocomposite scaffolds made with modified hydroxyapatite inclusion of chitosan-grafted-poly (methyl methacrylate) for bone tissue engineering
Rezakhani et al. Synthesis and characterization of hydroxyapatite nanocrystal and gelatin doped with Zn 2+ and cross linked by glutaraldehyde
Schmitt et al. Crystallization at the polymer/calcium-phosphate interface in a sterilized injectable bone substitute IBS
Vokhidova et al. Synthesis and application of chitosan hydroxyapatite: A Review
Senthil et al. Hydroxyapatite and demineralized bone matrix from marine food waste–a possible bone implant
Kanasan et al. FTIR and XRD evaluation of magnesium doped hydroxyapatite/sodium alginate powder by precipitation method
RU2494721C1 (ru) Биосовместимый костнозамещающий материал и способ получения его
ES2211446T3 (es) Materiales compuestos de ceramicos y polimeros.
Sha et al. Physico-chemical and biological properties of novel Eu-doped carbonization modified tricalcium silicate composite bone cement
US20100233269A1 (en) Mineralized polymer particles and the method for their production
Hesaraki et al. Investigation of an effervescent additive as porogenic agent for bone cement macroporosity
Karfarma et al. Enhancing degradability, bioactivity, and osteocompatibility of poly (propylene fumarate) bone filler by incorporation of Mg-Ca-P nanoparticles
Stojkovska et al. Novel composite scaffolds based on alginate and Mg‐doped calcium phosphate fillers: Enhanced hydroxyapatite formation under biomimetic conditions
CN113750289B (zh) 基于磷酸钙的有机-无机复合生物活性材料及其制备方法
UA148613U (uk) Спосіб одержання гранульованого композиційного біоматеріалу для кісткової тканини