×
27.06.2015
216.013.5ae6

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ХИТОЗАНОВЫХ ГУБОК, СОДЕРЖАЩИХ ФОСФАТЫ КАЛЬЦИЯ, ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к медицине. Описан способ получения композиционного материала на основе хитозана, содержащего аспарагиновую или глутаминовую аминокислоты в количестве от 2 до 5% мас., а также фосфаты кальция с соотношением Ca/P от 1,0 до 1,67. Способ заключается в барботировании через суспензию фосфатов кальция, полученных in situ в растворе хитозана и аспарагиновой или глутаминовой кислоты, с последующей лиофильной сушкой вспененных продуктов. Пористые матриксы могут использоваться в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, остеопластической хирургии в качестве имплантатов при лечении дефектов костной ткани. Полученные образцы характеризуются равномерной пористой структурой с пористостью 70-85% при одновременном уменьшении размеров фосфата кальция до наноуровня при сокращении числа операций получения материала. 2 ил., 5 пр.
Основные результаты: Способ получения пористых хитозановых губок, содержащих фосфаты кальция, для заполнения костных дефектов, отличающийся тем, что синтез in situ фосфатов кальция в водном растворе, содержащем хитозан и глутаминовую или аспарагиновую кислоту, взятую в количестве 2-5 мас.%, проводят при температуре реакционной смеси от 37 до 90°C, при этом через 30 мин после завершения синтеза реакционную смесь вспенивают барботированием через нее воздуха с использованием компрессора, после чего вспененную массу сушат вымораживанием в лиофильной сушилке.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области композиционных материалов для медицины, а именно травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для изготовления консолидированных материалов, предназначенных для заполнения костных дефектов.

Поскольку костная ткань является композиционным материалом, содержащим фосфаты кальция (ФК) и органические компоненты (коллаген, коллагеновые и неколлагеновые белки), такой состав позволяет нести механические нагрузки, которые являются критичными, например, для керамических костных имплантатов. Поэтому перспективным является использование композиционных материалов, содержащих как неорганические (ФК), так и органические компоненты. Помимо коллагена и желатина, в качестве органического компонента может использоваться хитозан. Хитозан является биосовместимым и биодеградируемым натуральным полимером, что позволяет его использовать в различных областях медицины, в том числе для быстрого заживления ран различной этимологии (Хитин и хитозан. Получение, свойства и применение. Под ред. академика РАСХН К.Г. Скрябина. Наука. 2002. 365 стр.). Особенно широкое применение получили хитозановые материалы в виде пластичных пористых губок. За счет пористости данные материалы легко деформируются до требуемого размера (костного дефекта) и после помещения их в сжатом состоянии в костный дефект расправляются (за счет обратной деформации), заполняя объем дефекта. Хитозан относится к полисахаридам - веществам, способствующим формированию костной ткани. Однако хитозановые губки не содержат таких важных для формирования костной ткани элементов, как фосфор и кальций. Поэтому при резорбции таких губок в костном дефекте формируются в основном хрящевые ткани (хондроидные). Фосфаты кальция, такие как дикальцийфосфатдигидрат (ДКФД), октакальциевый фосфат (ОКФ), трикальцийфосфат (ТКФ), аморфизированный фосфат кальция (АФК), осажденный гидроксиапатит (ОГА), карбонатсодержащий гидроксиапатит (КГА), другие замещенные формы гидроксиапатита (ГА), в результате биодеградации в организме человека под действием биологических жидкостей образуют ионы кальция и фосфата, способствующие формированию костной ткани de novo.

Из уровня техники известно близкое к предлагаемому по техническому решению и достигаемому эффекту изобретение: патент РФ №2376019 «Пористый композиционный материал на основе хитозана и желатина, содержащий октакальцийфосфат для заполнения костных дефектов». Пористые хитозановые губки получали следующим образом: порошок высокомолекулярного хитозана (молекулярная масса 450000-500000 г/моль) в количестве 1 г (33,3 мас.%) растворяли в водном растворе уксусной кислоты. Затем при перемешивании добавляли 1 г (33,3 мас.%) гранул ГА (наполнителя) с размером гранул 100-300 мкм и 1 г (33,3 мас.%) порошка карбоната аммония. В результате получили пластичную композиционную губку с пористостью 85%. Недостатками данного изобретения являются необходимость использования в процессе получения губок уксусной кислоты и карбоната аммония, а также большое количество операций, предшествующих получению пористых хитозановых губок: синтез ФК, их сушка, дезагрегация, формование и спекание полученных ФК материалов.

В патенте РФ №2376019 C2 «Пористые композиционные материалы на основе хитозана для заполнения костных дефектов» получали консолидированные материалы из пористого композиционного матрикса на основе хитозана и ФК (КМХФК). Порошок высокомолекулярного хитозана (молекулярная масса 450000-500000 г/моль) в количестве 1 г (33,3 мас.%) растворили в растворе уксусной кислоты. Затем при перемешивании добавили 1 г (33,3 мас.%) гранул ГА (наполнителя) с размером гранул 100-300 мкм и 1 г (33,3 мас.%) порошка карбоната аммония. Полученную губку промывают этанолом и сушат на воздухе до удаления этанола. В результате получили пластичную композиционную губку с пористостью 85%. Недостатком вышеописанного изобретения являются использование для вспенивания карбоната аммония и уксусной кислоты, приводящее к образованию побочного продукта - ацетата аммония, и необходимость операции отмывки от него.

Задачей настоящего изобретения является создание биосовместимого материала, приближенного по структуре к естественной костной ткани человека, при сокращении числа операций получения материала.

Техническим результатом настоящего изобретения является сохранение пористости материала при одновременном уменьшении размеров ФК до наноуровня (менее 100 нм) при сокращении числа операций получения материала.

Технический результат достигается тем, что пористые хитозановые губки для заполнения костных дефектов, содержащие ФК, получают синтезом in situ ФК в водном растворе, содержащем хитозан и аминокислоту (глутаминовую или аспарагиновую), взятых в количестве 2-5 мас.% при температуре реакционной смеси от 37 до 90°C, согласно изобретению, через 30 мин после завершения синтеза реакционную смесь вспенивают барботированием через нее воздуха с использованием компрессора, после чего вспененную массу сушат вымораживанием в лиофильной сушилке.

Сущность изобретения состоит в синтезе ФК in situ в растворе, содержащем хитозан, аспарагиновую или глутаминовую кислоту, с последующим вспениванием суспензии и высушиванием ее в лиофильной сушилке. Такой способ получения пористых хитозановых матриксов исключает несколько операций - стадию фильтрования ФК, его высушивания, дезагрегации (помол в планетарной или шаровой мельнице) и равномерного распределения в растворе хитозана и аспарагиновой или глутаминовой кислот. Кроме того, предложенный в изобретении способ получения пористых матриксов позволяет сохранить размер частиц фосфатов кальция в хитозановой матрице на уровне 30-70 нм, как это имеет место в естественной костной ткани. Наноразмерность частиц ФК в хитозановой матрице сохраняется благодаря отсутствию процесса сушки полученного ФК, при котором происходит агломерация частиц и образование из агломератов плотных и прочных крупных агрегатов.

В процессе лиофилизации вспененных образцов происходит удаление воды, при котором вода из твердого состояния превращается в газообразное, минуя жидкое состояние. При этом сохраняется пористая структура вспененного образца.

Пример 1

2 г аспарагиновой кислоты растворяли в 100 мл воды, затем в образовавшемся растворе кислоты (pH 3,5-4,0) растворяли 2 г хитозана высокомолекулярного (М.м. 300000 кДа) при температуре 37°C. К образовавшемуся раствору добавляли 40 мл раствора нитрата кальция концентрации 1 моль/л, после чего к раствору при перемешивании добавляли по каплям 40 мл раствора двузамещенного фосфата аммония в концентрации 1 моль/л. pH смеси в конце синтеза 5,5-6,0. Через 30 мин после начала перемешивания через суспензию барботировали воздух с использованием компрессора. Вспененную массу помещали в форму, после чего производили сушку вымораживанием с использованием лиофильной сушилки. Основной фазой по данным РФА является ДКФД, на дифрактограммах также присутствуют полосы, соответствующие аспарагиновой кислоте и хитозану. Размер частиц ФК в хитозановой матрице находится в интервале 20-70 нм. Пористость материала в интервале 80-85%, поры взаимосвязанные.

Пример 2

6 г аспарагиновой кислоты растворяли в 100 мл воды, затем в образовавшемся растворе кислоты (pH 3,5-4,0) растворяли 6 г хитозана высокомолекулярного (М.м. 300000 кДа) при температуре 60°C. Образовывалась очень вязкая суспензия. При добавлении 60 мл раствора нитрата кальция раствор с суспензией не смешивался, не происходило образование однородного раствора. После добавления фосфата аммония образовывался осадок, который не удалось равномерно распределить в объеме суспензии хитозана. При попытке барботировать воздух через реакционную смесь прохождение пузырьков воздуха через суспензию оказалось невозможным ввиду слишком высокой вязкости последней.

Пример 3

1 г аспарагиновой кислоты растворяли в 100 мл воды, затем в образовавшемся растворе кислоты (pH 2,5-3,0) растворяли 1 г хитозана высокомолекулярного (М.м. 300000 кДа) при температуре 90°C. К образовавшемуся раствору добавляли 50 мл раствора нитрата кальция концентрации 1 моль/л, после чего к раствору при перемешивании добавляли по каплям 30 мл раствора двузамещенного фосфата аммония концентрации 1 моль/л. pH смеси в процессе синтеза поддерживали в интервале 8,5-9,0 добавлением раствора аммиака. Через 30 мин после образования осадка суспензию вспенивали барботированием воздуха с использованием компрессора. После вспенивания происходило слишком быстрое оседание пены, что не дало возможности произвести лиофилизацию с сохранением структуры пены. В результате сушки вместо губки образовывался порошок, что объясняется низкой концентрацией хитозана и вследствие этого низкой вязкостью суспензии.

Пример 4

5 г глутаминовой кислоты растворяли в 100 мл воды, затем в образовавшемся растворе кислоты (pH 4,0) растворяли 5 г хитозана высокомолекулярного (М.м. 300000 кДа). К образовавшемуся раствору добавляли 60 мл раствора нитрата кальция концентрации 1 моль/л, после чего к раствору при перемешивании добавляли по каплям 40 мл раствора двузамещенного фосфата аммония концентрации 1 моль/л. pH смеси в процессе синтеза поддерживали на уровне 7,0 добавлением раствора аммиака. Через 30 мин после начала перемешивания через суспензию барботировали воздух с использованием компрессора. Вспененную массу помещали в форму, после чего производили сушку вымораживанием с использованием лиофильной сушилки. Основной фазой по данным РФА является АФК, на дифрактограммах присутствуют полосы, соответствующие глутаминовой кислоте и хитозану. Размер частиц ФК в хитозановой матрице находится в интервале 20-70 нм. Пористость матрикса составляла 70-80%, поры взаимосвязанные. На рис. 1(а, б) представлена микроструктура образца, подтверждающая это.

Пример 5

4 г аспарагиновой кислоты растворяли в 100 мл воды, затем в образовавшемся растворе кислоты (pH 2,5-3,0) растворяли 4 г хитозана высокомолекулярного (М.м. 300000 кДа) при температуре 90°C. К образовавшемуся раствору добавляли 50 мл раствора нитрата кальция концентрации 1 моль/л, после чего к раствору при перемешивании добавляли по каплям 30 мл раствора двузамещенного фосфата аммония концентрации 1 моль/л. pH смеси в процессе синтеза поддерживали в интервале 8,5-9,0 добавлением раствора аммиака. Через 30 мин после образования осадка суспензию вспенивали барботированием воздуха с использованием компрессора. После вспенивания суспензию высушивали в лиофильной сушилке. Основной фазой по данным РФА является ОГА, что подтверждается сильно уширенными пиками на дифрактограммах (рис. 2), также присутствуют полосы, соответствующие аспарагиновой кислоте и хитозану. Размер частиц ФК в хитозановой матрице находится в интервале 60-90 нм. Пористость материала в интервале 80-85%, поры взаимосвязанные.

Способ получения пористых хитозановых губок, содержащих фосфаты кальция, для заполнения костных дефектов, отличающийся тем, что синтез in situ фосфатов кальция в водном растворе, содержащем хитозан и глутаминовую или аспарагиновую кислоту, взятую в количестве 2-5 мас.%, проводят при температуре реакционной смеси от 37 до 90°C, при этом через 30 мин после завершения синтеза реакционную смесь вспенивают барботированием через нее воздуха с использованием компрессора, после чего вспененную массу сушат вымораживанием в лиофильной сушилке.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ХИТОЗАНОВЫХ ГУБОК, СОДЕРЖАЩИХ ФОСФАТЫ КАЛЬЦИЯ, ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ ХИТОЗАНОВЫХ ГУБОК, СОДЕРЖАЩИХ ФОСФАТЫ КАЛЬЦИЯ, ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 71-80 of 115 items.
26.01.2019
№219.016.b479

Способ получения фотокаталитического диоксида титана модификации анатаз и брукит на поверхности керамического изделия из рутила, полученного окислительным конструированием

Изобретение может быть использовано при получении фотокатализаторов различной формы на основе диоксида титана для фотокаталитической очистки воды и воздуха от органических соединений. Способ получения фотокаталитического диоксида титана TiO основывается на поверхностной модификации фазы рутила,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678206
Дата охранного документа: 24.01.2019
08.02.2019
№219.016.b835

Кальцийфосфатный цемент для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины, а именно к кальцийфосфатному цементу для заполнения костных дефектов. Кальцийфосфатный цемент для заполнения костных дефектов, состоящий из порошка, содержащего трикальцийфосфат, гидроксиапатит и цементной жидкости, содержащей фосфат магния, фосфорную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679140
Дата охранного документа: 06.02.2019
08.03.2019
№219.016.d2e5

Радиопоглощающий конструкционный материал

Изобретение относится к радиопоглощающим конструкционным материалам. Материал содержит 30-60 мас.% карбида кремния, 20-50 мас.% наполнителей в виде ферритов на основе ВаО и СoО и остальное керамическая связка на основе титаната марганца и оксида алюминия. Материал обладает достаточно высокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681330
Дата охранного документа: 06.03.2019
08.03.2019
№219.016.d2f4

Способ получения композиционного материала sic-tin

Изобретение относится к технической керамике в виде композиционного материала SiC-TiN. Способ включает горячее прессование порошковой смеси. В качестве порошковой смеси используют смесь, содержащую 53-83 мас.% порошка карбида кремния, 5-40 мас.% порошка титана и 7 мас.% порошка спекающей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681332
Дата охранного документа: 06.03.2019
14.03.2019
№219.016.df2c

Керамический материал и способ его получения

Изобретение относится к области керамических материалов на основе тетрагонального диоксида циркония и способу его получения. Материал может быть использован для изготовления изделий конструкционного и медицинского назначения, преимущественно для каркасов цельнокерамических реставраций в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681788
Дата охранного документа: 12.03.2019
25.04.2019
№219.017.3b97

Способ изготовления термостабильных редкоземельных магнитов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению термостабильных редкоземельных магнитов. Магниты могут использоваться в системах автоматики, промышленном оборудовании, автомобилях. Осуществляют выплавку базового сплава на основе интерметаллического соединения NdFeB и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685708
Дата охранного документа: 23.04.2019
02.05.2019
№219.017.4864

Способ получения биодеградируемого полимерного покрытия на основе полилактида на проволоке tinbtazr

Изобретение относится к способу получения биодеградируемого полимерного покрытия на основе полилактида на проволоке TiNbTaZr для кава-фильтров, применяемых в эндоваскулярной профилактике тромбоэмболии легочной артерии. Способ включает растворение полилактида в хлороформе, добавление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686747
Дата охранного документа: 30.04.2019
20.05.2019
№219.017.5d26

Способ обескремнивания нефелинового концентрата и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области металлургии, в частности к переработке нефелинового концентрата с получением из него синтетического боксита, содержащего до 80% AlO и до 1,5% SiO. Способ включает приготовление шихты из концентрата и углерода и карботермическую восстановительную плавку шихты в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688083
Дата охранного документа: 17.05.2019
11.07.2019
№219.017.b28b

Способ изготовления тонкой проволоки из биосовместимого сплава tinbtazr

Изобретение относится к способам изготовления тонкой проволоки из биосовместимого сплава TiNbTaZr для кава-фильтров и стентов. Способ включает выплавку заготовки и ее деформационно-термическую обработку. Возможность получения изделий повышенной прочности, пластичности и улучшенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694099
Дата охранного документа: 09.07.2019
11.07.2019
№219.017.b29f

Устройство для измерения толщины и диэлектрической проницаемости тонких пленок

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается устройства для исследования толщины и диэлектрических свойств тонких пленок. Устройство включает в себя два лазера с различной длиной волны, делительный кубик, расширитель светового потока, линзу, два поляризатора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002694167
Дата охранного документа: 09.07.2019
Showing 71-80 of 82 items.
09.06.2019
№219.017.7e35

Способ получения нанодисперсного гидроксиапатита для медицины

Изобретение относится к способу получения нанодисперсного гидроксиапатита осаждением из растворов солей кальция и фосфатов щелочных металлов и/или аммония в присутствии биополимера, например желатина или крахмала, концентрацией 0,1-1 мас.%. Образующийся осадок фосфата кальция, имеющий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402483
Дата охранного документа: 27.10.2010
19.06.2019
№219.017.8936

Композиционный материал на основе гидроксиапатита и карбоната кальция для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для заполнения костных дефектов. Изобретение представляет композиционный материал на основе гидроксиапатита и карбоната кальция,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002429885
Дата охранного документа: 27.09.2011
19.06.2019
№219.017.8975

Низкотемпературная фторгидроксиапатитовая керамика для реконструкции костных дефектов

Изобретение относится к медицине, в частности к кальцийфосфатным фторгидроксиапатитовым керамическим материалам, предназначенным для изготовления костных имплантатов и/или замещения дефектов при различных костных патологиях. Получение прочного ФГА связано с высокой температурой обжига керамики....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002428206
Дата охранного документа: 10.09.2011
10.07.2019
№219.017.b122

Способ получения наноразмерного порошка для биоматериалов

Изобретение относится к медицине, в частности к кальцийфосфатным керамическим материалам, предназначенным для изготовления костных имплантатов и/или замещения дефектов при различных костных патологиях. Для снижения степени агрегированности и повышения площади удельной поверхности осажденные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002440149
Дата охранного документа: 20.01.2012
16.08.2019
№219.017.c0ae

Способ получения биоцемента для заполнения костных дефектов на основе дикальцийфосфата дигидрата и сульфата кальция двуводного

Изобретение относится к медицине и касается получения биоцемента для заполнения костных дефектов. Для этого цементный раствор получают в результате смешения порошка трикальцийфосфата и сульфата кальция полуводного с водным раствором дигидроортофосфата магния 4-водного - раствор 50-66% соли...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697396
Дата охранного документа: 14.08.2019
04.11.2019
№219.017.de5f

Способ получения пористых материалов из альгината натрия и поливинилпирролидона, содержащих фосфаты кальция

Изобретение может быть использовано в реконструктивно-пластической хирургии для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Для получения пористых материалов из альгината натрия и поливинилпирролидона, содержащих фосфаты кальция, для заполнения костных дефектов проводят синтез in...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002705084
Дата охранного документа: 01.11.2019
27.12.2019
№219.017.f28e

Керамический материал с низкой температурой спекания на основе системы диоксида циркония - оксида алюминия - оксида кремния

Изобретение относится к области получения высокоплотной керамики на основе ZrO-AlO-SiO. Разработанные материалы могут быть использованы для получения огнеупорных изделий, высокотемпературных деталей машин и печного оборудования. Керамический материал имеет следующий химический состав, мас.%:...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710341
Дата охранного документа: 25.12.2019
15.02.2020
№220.018.02b4

Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция

Изобретение может быть использовано в производстве материалов для восстановления дефектов костной ткани, зубных пломб. Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция включает смешение лактата кальция с двузамещенным фосфатом аммония при их мольном соотношении, равном 1. Смешение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714188
Дата охранного документа: 12.02.2020
12.05.2023
№223.018.5437

Керамический материал системы диоксида циркония-оксида алюминия-оксида кремния с пониженной температурой спекания

Изобретение относится к области получения высокопрочной керамики на основе диоксида циркония–оксида алюминия–оксида кремния для получения изделий медицинского назначения. Керамический материал получен из шихты, включающей, мас.%: тетрагональный диоксид циркония (содержание оксида иттрия 3...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795518
Дата охранного документа: 04.05.2023
23.05.2023
№223.018.6e66

Керамический материал с низкой температурой спекания на основе диоксида циркония тетрагональной модификации для аддитивного производства

Изобретение относится к области получения изделий из высокоплотной керамики на основе диоксида циркония сложной формы при помощи аддитивного производства методом цифровой обработки светом (Digital Light Processing, DLP). Разработанные материалы могут быть использованы для получения зубных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002795866
Дата охранного документа: 12.05.2023
+ добавить свой РИД