×
10.11.2014
216.013.03b8

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМИМЕТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СПЛАВАХ ТИТАНА ИЗ МОДЕЛЬНОГО РАСТВОРА СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ЧЕЛОВЕКА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании биоактивных кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, при создании бифазных композитов на основе фосфатов кальция и сплавов титана. Заявлен способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят раствор состава: CaCl - 1,3431 г/л, NaHPO·12HO - 7,4822 г/л, NaCl - 2,8798 г/л, MgCl·6HO - 0,4764 г/л, NaSO - 1,6188 г/л, KCl - 0,3427 г/л, NaHCO - 2,0160 г/л, осаждают две твердые фазы карбонатгидроксилапатита и октакальция фосфата при температуре 22-25°C, значении pH=7,4±0,05, в течение 7 дней. Затем фильтруют и сушат при 100°C в течение 2-3 часов до удаления химически несвязанной воды и готовят водную суспензию при концентрации фосфата кальция 5-10 мас.%. Полученную суспензию наносят капиллярным методом на сплав титана, сушат при температуре 20-25°C в течение 24 часов. Изобретение обеспечивает получение качественного покрытия на сплавах из титана, состоящего из карбонатгидроксилапатита и октакальция фосфата. 2 табл., 3 ил.
Основные результаты: Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят раствор состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822 г/л, NaCl - 2.8798 г/л, MgCl·6HO - 0.4764 г/л, NaSO - 1.6188 г/л, KCl - 0.3427 г/л, NaHCO - 2.0160 г/л, осаждают две твердые фазы карбонатгидроксилапатита и октакальция фосфата при температуре T=22-25°C, значении pH=7,4±0,05, в течение 7 дней, фильтруют и сушат при T=100°C в течение 2-3 часов, до удаления химически несвязанной воды, затем готовят водную суспензию при концентрации фосфата кальция ω=5-10 мас.%, наносят суспензию капиллярным методом на сплав титана, сушат при температуре T=20-25°C, в течение 24 часов.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании биоактивных кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, при создании бифазных композитов на основе фосфатов кальция и сплавах титана.

Известен способ нанесения покрытий на изделия из титана (патент RU 2453630), технический результат, в котором достигается за счет обработки поверхности титана углекислым газом, образующимся при реакции разложения гидрокарбоната кальция в водном растворе при соблюдении следующих условий: раствор гидрокарбоната натрия (ч.д.а.) приливают к раствору нитрата или хлорида кальция (х.ч.), соблюдая стехиометрическое соотношение реагентов 2:1. После начала выделения углекислого газа в реакционную смесь помещают титановые или с титановым покрытием изделия, например, пластины или штифты. Для устранения концентрационных потоков при формировании кристаллов смесь периодически перемешивают, при этом начинается более интенсивное выделение пузырьков углекислого газа. Толщина и адгезия покрытия, а также размер образующихся на титане кристаллов карбоната кальция изменяются в зависимости от времени протекания реакции и температуры. Прочные покрытия можно получить как минимум через десять минут после начала реакции при 20°C. Промытые пленки оставляют как минимум на сутки в контакте с раствором 0.6 М (NH4)2HPO4, затем как минимум на сутки в растворе одномолярного Ca(NO3)2, затем как минимум на сутки в растворе 0.6 М (NH4)2HPO4. Образцы промывают дистиллированной водой, сушат на воздухе при температуре 20°C. Для получения композиционных покрытий, содержащих биополимеры, титан с полученным кальцитным покрытием погружают в раствор желатина и/или хондроитинсульфата. Другие модификаторы вводят в систему с самого начала синтеза кальцитного покрытия. Недостатком данного способа является его многостадийность, сложность контролирования величины адгезии и толщины кальцитного покрытия, невозможность получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения биомиметического покрытия в среде синтетической жидкости (SBF), (Xiaohua Yu, Mei Wei Controlling Bovine Serum Albumin Release from Biomimetic Calcium Phosphate Coatings // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology, 2011, 2, 28-35). По данному способу пластины титана вертикально помещают в 1,5 мл пробирку, содержащую 1,0 мл M-SBF, затем инкубируют в водяной бане при 42°C в течение 24 час. Затем в каждую пробирку, после того как пластинка была погружена добавляли бычий сывороточный альбумин (BSA), в течение 0, 4, 6 и 8 ч соответственно. В результате чего конечная концентрация бычьего сывороточного альбумина (BSA) соответствовала 50 мкг/мл. После 24 ч инкубации в SBF, все пластинки вынимают, тщательно промывают деионизированной водой и сушат при комнатной температуре. Недостатком данного способа является его сложность и использование дорогостоящих компонентов, например сывороточного альбумина (BSA).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят раствор состава: CaCl2 - 1.3431 г/л, Na2HPO4·12H2O - 7.4822 г/л, NaCl - 2.8798 г/л, MgCl2·6H2O - 0.4764 г/л, Na2SO4 - 1.6188 г/л, KCl - 0.3427 г/л, NaHCO3 - 2.0160 г/л, осаждают две твердые фазы: карбонатгидроксилапатита и октакальция фосфата при температуре Т1=22÷25°C, значении pH=7,4±0,05, в течение 7 дней, фильтруют и сушат при T2=100°C в течение 2÷3 часов, до удаления химически несвязанной воды, затем готовят водную суспензию при концентрации фосфата кальция ω=5÷10 мас. %, наносят суспензию капиллярным методом на сплав титана, сушат при температуре T3=20÷25°C, в течение 24 часов.

Для каждой из суспензии измеряли краевой угол смачивания и поверхностное натяжение приготовленных суспензий. Затем на основании уравнения Юнга-Дюпре рассчитывали энергию адгезии наносимой суспензии фосфата кальция к твердой поверхности титановых образцов.

Wa01(1+cosΘ),

где Wa - энергия адгезии, σ01 - поверхностное натяжение на границе газ - жидкость cosΘ - косинус краевого угла смачивания.

Полученные расчеты характеристик поверхностного натяжения, угла смачивания, энергии адгезии и когезии представлены в Таблице 1.

Таблица 1
Адгезионные характеристики суспензии фосфата кальция на титане
ω, мас. % σ01, МДж/м2 cosΘ Wa, МДж/м2 Wk, МДж/м2 Wa/Wk hпокр, мкм
5 81,40 0,71 139,19 162,80 0,86 220
10 91,90 0,17 107,52 183,80 0,60 320
20 101,75 -0,25 76,31 203,50 0,38 480

Установлено, что с увеличением концентрации фосфата кальция в водной суспензии происходит рост поверхностного натяжения и краевого угла смачивания, это обусловлено частичным растворением полученного фосфата кальция и образованием в растворе неорганических ПИВ (поверхностно инактивных веществ). Что при концентрации суспензии более 10% приводит к несмачиваемости поверхности титанового сплава (табл.1).

Для характеристики получаемых покрытий важным является соотношение значений энергии адгезии и когезии. Для установления соотношения между энергиями адгезии и когезии (Wk) преобразуем уравнения Юнга-Дюпре:

,

так как , то

Известно, что если это соотношение близко к единице, то наблюдается хорошее смачивание и т.д.

При этом установлено, что с ростом концентрации фосфата кальция в наносимой суспензии происходит уменьшение энергии адгезии, которая характеризует взаимодействия наносимой дисперсной системы с поверхностью титанового образца. Так, при увеличении содержания фосфата кальция вдвое, энергия адгезии уменьшается в 1,294 раза, а энергии когезии увеличивается в 1,129 раза, что связано с увеличением толщины покрытия в 1,454 раза с 220 мкм до 320 мкм (табл.1). Для оценки параметров смачивания обычно используют соотношение этих двух энергий, при этом, если оно близко к 1, то наблюдается смачивание, и т.д.

Полученные покрытия были проанализированы с помощью электронной растровой микроскопии. На всех микрофотографиях покрытий, полученных из всего диапазона концентрации фосфата кальция 5÷20 мас.% суспензии присутствуют агрегаты палочкообразные (в виде игл), и глобуллярные (каплеобразные). На фиг.1 представлена микрофотография агрегатов на поверхности титана при концентрации фосфата кальция ω=5 мас.%, на фиг.2 агрегаты при концентрации фосфата кальция ω=10 мас.%, на фиг.3 агрегаты при концентрации ω=20 мас.%. Различие между этими микрофотографиями агрегатов состоит в изменении морфологии и средних абсолютных размеров, которые представлены в виде таблицы 2.

Таблица 2
Геометрические параметры агрегатов на поверхности титана, в зависимости от концентрации водной суспензии фосфата кальция
ω, мас.% Палочкообразные Длина, мкм Палочкообразные Ширина, мкм Глобулярные d, мкм
5 ~8 ~4 ~4
10 ~44 ~2 ~6
20 -37 -1 ~7

Данная морфология характерна для октакальция фосфата, карбонатгидроксилапатита, гидроксилапатита. При увеличении концентрации фосфата кальция в используемой суспензии для нанесения покрытия заметно, что агрегаты характеризуются различными размерами, так, геометрические параметры палочкообразных агрегатов уменьшаются, а сферических возрастают (табл.2), вероятно, это обусловлено наличием большего количества центров кристаллизации при более высоких концентрациях фосфата кальция в суспензии.

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить качественное покрытие состоящие из двух фаз карбонатгидроксилапатит и октакальция фосфат, при концентрации фосфата кальция в суспензии от 5÷10 мас.%

Способ получения биомиметического кальций-фосфатного покрытия на сплавах титана из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят раствор состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822 г/л, NaCl - 2.8798 г/л, MgCl·6HO - 0.4764 г/л, NaSO - 1.6188 г/л, KCl - 0.3427 г/л, NaHCO - 2.0160 г/л, осаждают две твердые фазы карбонатгидроксилапатита и октакальция фосфата при температуре T=22-25°C, значении pH=7,4±0,05, в течение 7 дней, фильтруют и сушат при T=100°C в течение 2-3 часов, до удаления химически несвязанной воды, затем готовят водную суспензию при концентрации фосфата кальция ω=5-10 мас.%, наносят суспензию капиллярным методом на сплав титана, сушат при температуре T=20-25°C, в течение 24 часов.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМИМЕТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СПЛАВАХ ТИТАНА ИЗ МОДЕЛЬНОГО РАСТВОРА СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ЧЕЛОВЕКА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМИМЕТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СПЛАВАХ ТИТАНА ИЗ МОДЕЛЬНОГО РАСТВОРА СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ЧЕЛОВЕКА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМИМЕТИЧЕСКОГО КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОГО ПОКРЫТИЯ НА СПЛАВАХ ТИТАНА ИЗ МОДЕЛЬНОГО РАСТВОРА СИНОВИАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ ЧЕЛОВЕКА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 30 items.
27.05.2013
№216.012.4538

Термохимический датчик

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в газоанализаторах для определения концентрации водородсодержащих горючих газов в окружающей среде и позволяет расширить диапазон измерения концентрации водородсодержащих горючих газов до 100 об.%. Термохимический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483297
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.09.2013
№216.012.66e7

Способ получения модифицированного сорбента платиновых металлов

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. Способ заключается в нанесении полианилина на поверхность носителя в окислительных условиях. Для повышения емкости по платиновым металлам и увеличения селективности сорбент переводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491990
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.771a

Способ моделирования костной кристаллизации при коксартрозе in vitro

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к области травматологии и ортопедии и конкретно к методам моделирования патологических процессов образования минеральных фаз при костных заболеваниях. Способ включает получение минеральных фаз, составляющих основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496150
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a275

Испаритель для вакуумного нанесения тонких пленок металлов и полупроводников

Изобретение относится к технологии нанесения тонких пленок, а именно к испарителям, и может быть использовано для напыления пленок из драгоценных металлов и сплавов. Технический результат - повышение гравитационной стабильности расплава, уменьшение разбрызгивания, увеличение эффективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507304
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c34e

Керамический материал

Изобретение относится к области криоэлектроники и может быть использовано при создании элементов наноэлектроники, активных элементов криоэлектронных схем, работающих в условиях космического вакуума и холода и использующих новые проводящие керамические материалы с очень малым температурным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515757
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.e15a

Способ получения углеродминерального сорбента из сапропеля для очистки воды от многокомпонентных загрязнений

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки сточных и природных вод. Сорбент получают путем термообработки сапропеля с содержанием минеральной составляющей 54-85%. Термообработку производят при температуре 300-350°C в воздушной среде. Полученный сорбент является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523476
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ebdf

Способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения карбонатгидроксилапатита, приближенного к неорганическому матриксу костной ткани из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят модельную среду указанного состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526191
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.0781

Способ определения суммарного содержания фенолов в водах

Изобретение может быть использовано для определения суммарного содержания фенолов в природных и очищенных сточных водах. Способ включает отбор пробы, обработку пробы избытком диазотированной сульфаниловой кислоты в щелочной среде, измерение оптической плотности окрашенного раствора на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533322
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.04.2015
№216.013.3acb

Способ получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита, который может быть использован для создания новых керамических, композиционных материалов, цементных масс и лечебных паст для травматологии, ортопедии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546539
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.05.2015
№216.013.4b2a

Способ формирования тонкопленочных микромостиков

Изобретение относится к приборам с использованием сверхпроводимости, в частности к приборам с переходом между различными материалами с использованием эффекта Джозефсона. Указанный результат достигается тем, что предложен способ формирования тонкопленочных микромостиков, в котором наносят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550749
Дата охранного документа: 10.05.2015
Showing 1-10 of 37 items.
27.05.2013
№216.012.4538

Термохимический датчик

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано в газоанализаторах для определения концентрации водородсодержащих горючих газов в окружающей среде и позволяет расширить диапазон измерения концентрации водородсодержащих горючих газов до 100 об.%. Термохимический датчик...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483297
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.09.2013
№216.012.66e7

Способ получения модифицированного сорбента платиновых металлов

Изобретение относится к области химической технологии, в частности к способам получения сорбционных материалов. Способ заключается в нанесении полианилина на поверхность носителя в окислительных условиях. Для повышения емкости по платиновым металлам и увеличения селективности сорбент переводят...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491990
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.10.2013
№216.012.771a

Способ моделирования костной кристаллизации при коксартрозе in vitro

Изобретение относится к области экспериментальной медицины, в частности к области травматологии и ортопедии и конкретно к методам моделирования патологических процессов образования минеральных фаз при костных заболеваниях. Способ включает получение минеральных фаз, составляющих основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496150
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.02.2014
№216.012.a275

Испаритель для вакуумного нанесения тонких пленок металлов и полупроводников

Изобретение относится к технологии нанесения тонких пленок, а именно к испарителям, и может быть использовано для напыления пленок из драгоценных металлов и сплавов. Технический результат - повышение гравитационной стабильности расплава, уменьшение разбрызгивания, увеличение эффективной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507304
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.05.2014
№216.012.c34e

Керамический материал

Изобретение относится к области криоэлектроники и может быть использовано при создании элементов наноэлектроники, активных элементов криоэлектронных схем, работающих в условиях космического вакуума и холода и использующих новые проводящие керамические материалы с очень малым температурным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002515757
Дата охранного документа: 20.05.2014
20.07.2014
№216.012.e15a

Способ получения углеродминерального сорбента из сапропеля для очистки воды от многокомпонентных загрязнений

Изобретение относится к области получения сорбционных материалов для очистки сточных и природных вод. Сорбент получают путем термообработки сапропеля с содержанием минеральной составляющей 54-85%. Термообработку производят при температуре 300-350°C в воздушной среде. Полученный сорбент является...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523476
Дата охранного документа: 20.07.2014
20.08.2014
№216.012.ebdf

Способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения карбонатгидроксилапатита, приближенного к неорганическому матриксу костной ткани из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят модельную среду указанного состава: CaCl - 1.3431 г/л, NaHPO·12HO - 7.4822...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526191
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.11.2014
№216.013.0781

Способ определения суммарного содержания фенолов в водах

Изобретение может быть использовано для определения суммарного содержания фенолов в природных и очищенных сточных водах. Способ включает отбор пробы, обработку пробы избытком диазотированной сульфаниловой кислоты в щелочной среде, измерение оптической плотности окрашенного раствора на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533322
Дата охранного документа: 20.11.2014
20.11.2014
№216.013.0791

Способ нагрева и определения температуры образцов

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для нагрева и измерения температуры образцов, прозрачных в инфракрасной области излучения (ИК). Предложен способ определения температуры образцов, прозрачных в ИК-области, подвергаемых воздействию потоками заряженных частиц...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533338
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.04.2015
№216.013.3acb

Способ получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита, который может быть использован для создания новых керамических, композиционных материалов, цементных масс и лечебных паст для травматологии, ортопедии,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546539
Дата охранного документа: 10.04.2015
+ добавить свой РИД