10.07.2015
216.013.5cff

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ГРАНУЛ НА ОСНОВЕ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ И ГИДРОКСИАПАТИТА И/ИЛИ КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТА ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКТИВНО-ПЛАСТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области медицины и касается керамических материалов для реконструктивно-пластических операций при поврежденных костных тканях. Описаны материалы на основе системы карбонат кальция - гидроксиапатит и/или каронатгидроксиапатит, содержащие от 20 до 80 масс. % карбоната кальция, обладающие биоактивными свойствами и высокой биорезорбцией, что способствует быстрому восстановлению костной ткани. Гранулы указанного состава получали по суспензионной технологии, основанной на принципе несмешивающихся жидкостей, в результате диспергирования суспензии на основе раствора полиакриламида в среду растительного масла с температурой 80-180°С. После промывания и сушки полученные гранулы спекали в среде углекислого газа при температуре 620-700°С. Техническим результатом является получение пористых керамических гранул с регулируемым размером от 100 до 2000 мкм, открытой пористостью 40-80% и с размером пор от 20 до 400 мкм. 1 табл., 2 пр.
Основные результаты: Способ получения пористых гранул на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях, отличается тем, что в порошок состава:карбонат кальция 20 до 80 масс. %,гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит - 20-80 масс. %,вводят спекающую добавку на основе карбонатов щелочных металлов 3-7 масс. %, взятую сверх 100% по отношению к порошку;полученный порошок с добавкой смешивают с полиакриламидом и водой с образованием суспензии в соотношении:полиакриламид - 10-25 масс. %;порошок с добавкой - 10-40 масс. %;остальное - вода,полученную суспензию диспергируют в среду растительного масла с температурой 80-180°С и интенсивно перемешивают с последующим промыванием, сушкой и спеканием гранул в среде углекислого газа при температуре 620-700°С.
Реферат Свернуть Развернуть

Одним из наиболее часто и эффективно применяемых видов матриксов для инженерии костной ткани являются пористые керамические гранулы. Они представляют собой керамический пористый материал с нерегулярной или близкой к сферической геометрией, на котором происходит культивирование стволовых клеток, факторов роста, протеинов и белков для создания тканеинженерных конструкций. Такие конструкции имплантируют в место костного дефекта при реконструктивно-пластических операциях. Ключевой проблемой является создание специфической архитектуры, способствующей циркуляции физиологических жидкостей, неоваскуляризации и росту новой костной ткани в месте костного дефекта. Предпочтительно, чтобы гранулы имели высокую открытую (до 80%) взаимосвязанную пористость [Weinlander М., Plenk Н., Jr., Adar F. and Holmes R. In: Bioceramics and the human body, Eds. A.Ravaglioli and A.Krajewski. Elsevier, London, 1992. P. 317].

Керамические гранулы могут изготовляться разными способами. Для получения гранул с формой, близкой к сферической, в основном используют метод, основанный на сфероидизации жидких капель за счет сил поверхностного натяжения. Реализация этого метода описана в работе [Paul W., Sharma СР. Development of porous spherical hydroxyapatite granules: application towards protein delivery // J.Mater. ScL: Mater. Med. 1999. V. 10, N 7. P. 383-388], где пористые сферические гранулы получали в результате смешения смесей суспензии гидроксиапатита в растворе связующего (хитозана) и жидкого парафина. Способ позволяет получать пористые гранулы сферической формы, открытые поры в которых образуются за счет выжигания связки. К недостаткам этого способа можно отнести использование расплавленного парафина и низкую пористость получаемого материала.

Наиболее близкими по техническому решению и достигаемому эффекту являются пористые керамические гранулы фосфатов кальция [патент РФ №2299869, МПК С04В 35/447, С04В 35/626, A61L 27/12, опубл. 27.05.2007. Способ изготовления пористых керамических гранул фосфатов кальция / Комлев B.C., Баринов С.М., Кубарев О.Л.]. В предложенной работе сферические пористые керамические гранулы с открытой пористостью от 20 до 80 об.%, размером от 50 до более чем 2000 мкм, состава от трехкальциевого фосфата (Са/Р=1,5) до гидроксиапатита (ГА) (Са/Р=1,67) получали на основе суспензионной технологии, основывающейся на методе несмешивающихся жидкостей, диспергированием суспензии на основе желатина в среду растительного масла. После диспергирования материалы подвергали термической обработке при температурах от 900 до 1250°C. В результате термической обработки получали высокопористые гранулы, при этом поры формируются в результате удаления желатина и растительного масла. Недостатком данного метода является высокая температура термической обработки, связанная с высокой температурой спекания керамических гранул, содержащих трехкальцийфосфат (ТКФ) и ГА. Кроме того, желатин имеет высокую температуру разложения - 400 до 600°C [Z. Yang, Y. Jiang, L. xin Yu, В. Wen et al. Preparation and characterization of magnesium doped hydroxyapatite-gelatin nanocomposite // J. Mater. Chem. 2005. V. 15, Р. 1807-1811]. Это может приводить к науглероживанию материала в результате образования свободного углерода или высокоуглеродистых соединений при спекания гранул и, как следствие, ухудшению биологических свойств.

Технический результат предлагаемого изобретения - получение пористых керамических гранул на основе карбоната кальция (КК) и ГА и/или карбонатгидроксиапатита (КГА) с регулируемым размером гранул от 100 до 2000 мкм с низкой температурой спекания 620-700°C с открытой пористостью от 40 до 80 об. % и размером пор 20-400 мкм.

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что способ получения пористых гранул на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях отличается тем, что получают порошок состава:

карбонат кальция 20 до 80 масс. %,

гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит - 20-80 масс. %,

спекающая добавка на основе карбонатов щелочных металлов 3-7 масс. %, взятая сверх 100% по отношению к порошку;

затем порошок с добавкой смешивают с полиакриламидом и водой с образованием суспензии состава:

полиакриламид - 10-25 масс. %,

порошок с добавкой - 10-40 масс. %,

остальное - вода;

полученную суспензию диспергируют в среду растительного масла с температурой 80-180°C и интенсивно перемешивают с последующим промыванием, сушкой и спеканием гранул в среде углекислого газа при температуре 620-700°C.

В качестве органического связующего используют полиакриламид (ПАА), который в отличие от желатина (прототип) полностью удаляется при термообработке при температуре до 300°C, что связано с низкой температурой его кипения - около 215°C. Это позволяет получать гранулы, спекающиеся при 620-700°C без эффекта науглероживания, т.е. без присутствия свободного углерода и высокоуглеродистых соединений. При кипении ПАА внутри термообрабатываемых гранул образуются крупные поры размером от 20 до 400 мкм, размер и количество которых увеличивается с повышением содержания ПАА в исходном материале. Полученные гранулы имеют более низкую температуру спекания по сравнению с прототипом, это связано с использованием керамического материала на основе системы ГА (КГА)-КК [Гольдберг М.А., Смирнов В.В., Куцев С.В., Шибаева Т.В., Шворнева Л.И., Сергеева Н.С., Свиридова И.К., Баринов С.М. Композиционные керамические материалы системы гидроксиапатит-карбонат кальция // Неорганические материалы. 2010. Т. 46, №11. С. 1397-1402] и спекающей добавки в количестве 3-7 масс. % по сравнению с материалами на основе системы ГА-ТКФ, спекающимися при 900-1250°C. При выходе за указанные соотношения в составе порошка - КК менее 20 масс. % и более 80 масс. %, а добавки менее 3 масс. % гранулы не спекается. При увеличении содержания добавки более 7 масс. % гранулы имеют низкую пористость - менее 40%. При этом спекание необходимо проводить в среде, содержащей углекислый газ, что предотвращает разложение материала.

При содержании ПАА в суспензии менее 10 масс. % или содержании порошка менее 10 масс. % или температуры смешения суспензии с растительным маслом менее 80°C гранулы не образуются (растекаются). При содержании ПАА более 25 масс. % или порошка более 40 масс. % получается очень вязкая суспензия, что препятствует формированию гранул при диспергировании в среду растительного масла. При температуре растительного масла выше 180°C образование гранул также невозможно вследствие их разрушения при быстром закипании воды, содержащейся в суспензии гранул. При температуре спекания гранул ниже 620°C они имеют низкую прочность, что приводит к их разрушению. При спекании гранул без использования среды углекислого газа и при температуре выше 700°C происходит термическое разложение материала.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В порошок, содержащий 8 г (80 масс. %) карбоната кальция и 2 г (20 масс. %) гидроксиапатита (10 масс. %), вводят добавку 0,3 г (3 масс. %) карбоната натрия, взятую по отношению к порошку сверх 100%. Затем полученный порошок с добавкой в количестве 10 г (10 масс. %) смешивают с 10 г (10 масс. %) ПАА и 80 г (80 масс. %) воды с образованием суспензии. Полученную суспензию диспергируют в среду растительного масла при температуре 80°C и постоянном перемешивании лопастной мешалкой со скоростью 500 об/мин в течение 3 мин. После отстаивания, фильтрования, промывки и сушки полученные гранулы подвергают спеканию при температуре 620°C в среде углекислого газа. Обожженные образцы имели размер 100-300 мкм, присутствуют поры размером 20-50 мкм, открытая пористость составляет 60-70 об. %.

Пример 2. В порошок, содержащий 8 г (20 масс. %) карбоната кальция и 32 г (80 масс. %) карбонатгидроксиапатита, вводят добавку карбоната калия 2,8 г (7 масс. %), взятую по отношению к порошку сверх 100%. Затем полученный порошок с добавкой в количестве 40 г (40 масс. %) перемешивают с 10 г (10 масс. %) ПАА и 50 г (50 масс. %) воды с образованием суспензии. Суспензию вводят в растительное масло с температурой 120°C при постоянном перемешивании лопастной мешалкой со скоростью 100 об/мин в течение 10 мин. После отстаивания, фильтрования, промывки и сушки гранулы подвергают спеканию при температуре 700°C в среде углекислого газа. Обожженные образцы имели размер 1800-2000 мкм, присутствуют поры размером 200-400 мкм, открытая пористость составляет 40-50 об. %.

Были изготовлены образцы гранул в пределах заявленного способа, определены свойства гранул в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.

Состав порошка, масс. % Добавка, масс. %, взятая сверх 100% по отношению к порошку Состав суспензии, масс. % Температура масла, °C Температура спекания, °C Размер гранул, мкм Размер пор, мкм Пористость, % Примечание
Образец № ГА и/или КГА КК Порошок с добавкой ПАА Вода
1 20 80 3 10 10 80 80 620 100-300 20-50 60-70
2 80 20 7 40 10 50 120 700 1800-2000 200-400 40-50
3 50 50 5 10 25 65 180 650 800-1200 100-300 70-80
4 (прототип) 100 0 0 1 г без добавки 1,5 мл 10% раствор желатина - 1200 1000-10000 1-10 39-41
5(прототип) 100% ТКФ 0 0 1 г без добавки 3 мл 10% раствор желатина - 900 50-400 0,5-15 79-81
6 100 0 2 20 20 60 80 600 Гранулы после спекания разрушаются
7 0 100 10 5 25 70 100 740 Гранулы после спекания разрушаются
8 50 50 3 5 2 93 200 Не происходит образования гранул из суспензии
8 80 20 7 50 30 20 50 Не происходит образования гранул из суспензии

Способ получения пористых гранул на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для заполнения костных дефектов при реконструктивно-пластических операциях, отличается тем, что в порошок состава:карбонат кальция 20 до 80 масс. %,гидроксиапатит и/или карбонатгидроксиапатит - 20-80 масс. %,вводят спекающую добавку на основе карбонатов щелочных металлов 3-7 масс. %, взятую сверх 100% по отношению к порошку;полученный порошок с добавкой смешивают с полиакриламидом и водой с образованием суспензии в соотношении:полиакриламид - 10-25 масс. %;порошок с добавкой - 10-40 масс. %;остальное - вода,полученную суспензию диспергируют в среду растительного масла с температурой 80-180°С и интенсивно перемешивают с последующим промыванием, сушкой и спеканием гранул в среде углекислого газа при температуре 620-700°С.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 100 items.
20.02.2013
№216.012.26d5

Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью

Разработан способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью, для использования в реконструктивно-пластической хирургии и стоматологии при замещении костных дефектов. Способ включает синтез цинк-, медь-, железо- или сереброзамещенного гидроксиапатита из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475461
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.05.2013
№216.012.3f9f

Способ изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения

Изобретение относится к получению пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий, предназначенных для применения в качестве костных имплантатов. Заявленный способ изготовления заключается в проведении следующих стадий: предварительная термообработка гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481857
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014
Showing 1-10 of 88 items.
20.02.2013
№216.012.26d5

Способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью

Разработан способ получения пористой керамики из гидроксиапатита, обладающей антимикробной активностью, для использования в реконструктивно-пластической хирургии и стоматологии при замещении костных дефектов. Способ включает синтез цинк-, медь-, железо- или сереброзамещенного гидроксиапатита из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475461
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.05.2013
№216.012.3f9f

Способ изготовления пористых керамических изделий из β-трикальцийфосфата для медицинского применения

Изобретение относится к получению пористых β-трикальцийфосфатных керамических изделий, предназначенных для применения в качестве костных имплантатов. Заявленный способ изготовления заключается в проведении следующих стадий: предварительная термообработка гипсовых заготовок в течение 2,0-2,5...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481857
Дата охранного документа: 20.05.2013
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
27.09.2013
№216.012.6f09

Способ упрочнения пористой кальцийфосфатной керамики

Изобретение относится к композиционным материалам на основе кальцийфосфатной керамики с улучшенными прочностными характеристиками и может быть использовано для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Для получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494076
Дата охранного документа: 27.09.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014

Похожие РИД в системе