×
14.02.2019
219.016.b9f5

КОМПОЗИТ ДЛЯ 3D-ПЕЧАТИ МЕДИЦИНСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к композиционным материалам медицинского назначения, а именно к высокомолекулярным материалам с фосфорсодержащими неорганическими наполнителями, и может быть использовано для изготовления изделий медицинского назначения методом 3D-печати путем послойного нанесения расплава материала. Композит для 3D-печати медицинских изделий содержит полилактид, гидроксиапатит дисперсностью 20-100 нм, глицерин и сорбит при следующем соотношении компонентов, мас. %: полилактид 12,5-98,8; гидроксиапатит 1,0-75,0; глицерин 0,1-6,25; сорбит 0,1-6,25. Технический результат: увеличение прочности и улучшение биологических свойств медицинских изделий, изготовленных из композита предложенного состава. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к композиционным материалам медицинского назначения, а именно к высокомолекулярным материалам с фосфорсодержащими неорганическими наполнителями и может быть использовано для изготовления изделий медицинского назначения методом 3D-печати путем послойного нанесения расплава материала.

Известен полимерный композит для 3D-печати медицинских изделий [RU 2631890 С1, МПК (2006.01) A61L 27/12, A61L 27/14, A61L 27/46, опубл. 28.09.2017], состоящий из «жесткой» и «мягкой» фаз на основе биоразлагаемых и биосовместимых полимерных композиций. «Жесткая» фаза представлена кристаллической фазой полимерной матрицы, химическими и физическими сшивками и биоактивным компонентом в виде гидроксиапатита с размером частиц от 100 до 1000 нм, а «мягкая» фаза представлена аморфной фазой полимерной матрицы и пластификатором в виде полиэтиленгликоля при следующем соотношении компонентов, мас. %:

полилактид 80-47
гидроксиапатит 15-35
полиэтиленгликоль 4,6-15
химический агент для сшивки 0,4-3,0.

Этот композит имеет низкое содержание гидроксиапатита, что ограничивает сферу его применения. Высокая дисперсность гидроксиапатита не обеспечивает необходимую пластичность композита для высокой точности печати. Предел прочности на растяжение образцов, полученных из этого композита, составляет 43 МПа, а предел прочности на сжатие составляет 96 МПа.

Предлагаемое изобретение позволяет увеличить прочность и улучшить биологические свойства медицинских изделий, изготовленных из композита предложенного состава.

Композит для 3D-печати медицинских изделий, также как в прототипе, содержит полилактид и гидроксиапатит дисперсностью 100 нм.

Согласно изобретению используют гидроксиапат с размером частиц 20-100 нм и дополнительно введены глицерин и сорбит при следующем соотношении компонентов мас. %:

полилактид 12,5-98,8
гидроксиапатит 1,0-75,0
глицерин 0,1-6,25
сорбит 0,1-6,25.

Технический результат достигается тем, что гидроксиапатит вводится в полимер в нанодисперсном состоянии совместно с глицерином и сорбитом, придавая расплаву композита высокую пластичность, что позволяет печатать изделия сложной формы с точными геометрическими размерами методом послойной 3D-печати. Использование наноразмерного гидроксиапатита позволяет увеличить его содержание в композите. Использование глицерина и сорбита позволяет увеличить содержание гидроксиапатита, обеспечивая однородность смешения его с полилактидом. Совокупность этих факторов позволяет повысить прочностные характеристики.

Композит обладает совокупностью прочностных характеристик: предел прочности на сжатие увеличен до 98 МПа, предел прочности на растяжение - до 51 МПа. Количество циклов нагружения до полного разрушения составляет 4500-5000 циклов.

Так как повышение содержания гидроксиапатита улучшает биологические свойства материала, предложенный состав композита по сравнению с прототипом обеспечивает улучшение биологических свойств (биосовместимость и приживаемость) медицинских изделий из него и сферу его применения [Akkouch A.; Zhang Z.; Rouabhia М.A novel collagen/hydroxyapatite/poly(lactide-co-ε-caprolactone) biodegradable and bioactive 3D porous scaffold for bone regeneration. Journal of Biomedical Materials Research Part A 2011, Vol. 96, Iss. 4. - pp. 693-704. DOI: 10.1002/jbm.a.33033].

Присутствие гидроксиапатита способствует приведению рН в диапазон нормальных значений (7,3-7,4), что важно при деградации полилактида, значительно снижающего рН, и благоприятно влияет на приживаемость материала композита [Agrawal С.М.; Athanasiou K.A. Technique to control рН in vicinity of biodegrading PLA-PGA implants. Journal of Biomedical Materials Research 1997, Vol. 38, Iss. 2, - pp. 105-114. DOI: 10.1002/(SICI)1097-4636(199722)38:2<105::AID-JBM4>3.0.CO;2-U].

В таблице 1 приведены составы композитов и их механические свойства.

Пример 1.

В заранее приготовленный раствор полилактида (98,8 мас. %) (Natural Works Ingeo 40-43d, NatureWorks LLC, USA) в трихлорметане с вязкостью 1,5-2 Па⋅с добавили глицерин (0,1 мас. %) и сорбит (0,1 мас. %) при постоянном перемешивании. Полученную массу поместили в ультразвуковую ванну (42 кГц) с механическим перемешивающим устройством и примешивали гидроксиапатит (1 мас. %), синтезированный по жидкофазному методу [Toropkov N.E.; Vereshchagin V.I.; Petrovskaya T.S.; Antonkin N.S. Influence of synthesis conditions on the crystallinity of hydroxyapatite obtained by chemical deposition. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 2016, Vol. 156, №1. - pp. 6-13, DOI: 10.1088/1757-899X/156/1/012038], малыми порциями до получения однородной массы. При продолжении перемешивания массу высушивали и доводили до значения вязкости 5-7 Па⋅с. Вязкость определяли с помощью вискозиметра. Массу выливали на фторопластовую подложку и высушивали в сушильном шкафу при температуре 75-80°С в течение 6-7 часов до полного прекращения потери массы. В результате масса превратилась в твердый композит.

Композит измельчили в роторной дробилке до частиц со средним размером 1-4 мм (гранулят). Полученный гранулят загрузили в бункер шестеренчатого питателя печатной головки 3D-принтера.

Образцы для испытания механических характеристик печатали и испытывали в соответствии со стандартами: ГОСТ 33519-2015, ГОСТ 32656-2014, ГОСТ Р 57143-2016. Испытания прочности образцов на сжатие и разрыв проводили на испытательной машине Instron 5985, на циклическую усталость - Instron 8801.

Примеры 2 и 3 готовили аналогичным образом, меняя содержание гидроксиапатита, полилактида, глицерина и сорбита. Как видно из таблицы 1 механические свойства композитов, предложенных составов, превосходят свойства прототипа.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 41-50 of 255 items.
13.01.2017
№217.015.6e74

Способ управления активностью катализатора процесса дегидрирования высших н-парафинов

Изобретение относится к органической химии, а именно к процессам дегидрирования с образованием неароматических соединений, содержащих двойные углерод-углеродные связи, каталитическим способом, и может быть использовано при производстве сырья, используемого в технологии производства линейных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596870
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.6e88

Устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора. Сущность изобретения заключается в том, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора содержит два независимых канала, каждый из которых содержит генератор ультразвуковых сигналов,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596907
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.71e8

Стенд для исследования процесса зажигания и горения капли органоводоугольного топлива

Изобретение относится к экспериментальному оборудованию, а именно к исследованию процессов тепломассопереноса, фазовых превращений и химического реагирования при зажигании одиночных капель различных по компонентному составу органоводоугольных топлив в газовой среде окислителя. Стенд содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002596797
Дата охранного документа: 10.09.2016
13.01.2017
№217.015.7778

Способ компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора

Использование: для измерения глубины скважин посредством ультразвукового локационного устройства. Сущность изобретения заключается в том, что способ компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора включает излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599602
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7958

Способ получения металлического бериллия

Изобретение относится к получению металлического бериллия из бериллиевых концентратов. Бериллийсодержащее сырье смешивают с гидрофторидом аммония, взятого с 5-20%-ным избытком согласно стехиометрически необходимого количества. Фторирование концентрата проводят при 130-240°C. Образованный спек...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599478
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.796c

Релятивистский магнетрон с катодными концевыми экранами

Изобретение относится к области релятивистской высокочастотной электроники и может быть использовано для генерации сверхмощного СВЧ-излучения. Релятивистский магнетрон с катодными концевыми экранами содержит многорезонаторный анодный блок (1) с торцевыми крышками (7), волноводный вывод мощности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599388
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.01.2017
№217.015.7cb9

Способ получения паравольфрамата аммония

Изобретение относится к способу получения паравольфрамата аммония из вольфрамового концентрата. Способ включает автоклавное содовое выщелачивание вольфрамового концентрата, регенерацию содового раствора и возвращение его на выщелачивание, концентрирование вольфрама с помощью ионного обмена на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600045
Дата охранного документа: 20.10.2016
13.01.2017
№217.015.8481

Устройство для генерации последовательно движущихся капель жидкости

Изобретение относится к области исследования свойств жидкостей, а именно к дозаторам с внешним управлением для повторяющегося отмеривания и выдачи заданных объемов жидкостей и может быть использовано при проведении научных исследований в области гидродинамики, химии, биологии, медицины и др....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602996
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.8507

Способ определения температуры эксплуатации элементов котельного оборудования

Изобретение относится к области энергетического машиностроения и может найти применение на предприятиях энергетической отрасли, при разработке энергетического оборудования и исследовании новых марок сталей. В способе подготавливают образцы элемента котельного оборудования, затем их нагревают,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603207
Дата охранного документа: 27.11.2016
13.01.2017
№217.015.85d4

Способ твердофазной экстракции красителя малахитового зеленого

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано для твердофазной экстракции тетраметил-4,4-диаминотрифенилметана (малахитового зеленого) из водных растворов. Способ твердофазной экстракции красителя малахитового зеленого включает взаимодействие полимерной матрицы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002603161
Дата охранного документа: 20.11.2016
Showing 11-12 of 12 items.
17.04.2020
№220.018.156a

Способ получения гранулированной металлопорошковой композиции (фидстока) и композиция, полученная данным способом

Изобретение относится к области обработки металлических порошков, а именно к получению гранулированных материалов (фидстоков), используемых для получения металлических изделий методом инжекционного формования/литья под давлением и аддитивного производства. Проводят деагломерацию и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002718946
Дата охранного документа: 15.04.2020
20.04.2023
№223.018.4ad3

Способ металлизации керамических изделий

Изобретение относится к металлизации керамики, используемой в электронной, радиотехнической и других отраслях промышленности, и может найти применение для изготовления электровакуумных приборов, гибридных интегральных схем и корпусов силовых модулей и мощных полупроводниковых приборов. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002777312
Дата охранного документа: 02.08.2022
+ добавить свой РИД