27.04.2015
216.013.46d6

СОСТАВ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ НА ОСНОВЕ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ ДЛЯ КОСТНОЙ ИНЖЕНЕРИИ ПРИ 3D ФОРМОВАНИИ И/ИЛИ 3D ПЕЧАТИ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к материалам, пригодным для метода 3D формования и/или 3D печати, и может быть использовано для получения формованных изделий на основе фосфатов кальция, применяемых в медицине для костной инженерии в качестве матриксов, обладающих биологической совместимостью и остеокондуктивностью. Предлагается состав жидкости для 3D формования и/или 3D печати пористых керамических образцов на основе фосфатов кальция, которая представляет собой водный раствор, содержащий сахарозу от 2 до 20 мас.% и этанол от 20 до 60 мас.%. Технический результат изобретения - сокращение времени сушки отформованных изделий с обеспечением определённой поровой структуры. По своим прочностным характеристикам и пористости образцы не уступают своим аналогам. 1 табл., 2 пр.
Основные результаты: Состав жидкости для получения пористых керамических образцов на основе фосфатов кальция для костной инженерии при 3D формовании и/или 3D печати, отличающийся тем, что дополнительно содержит этанол при следующем соотношении компонентов масс.%:сахароза - 2-20;этанол - 20-60;остальное - вода,где в качестве порошков при 3D формовании и/или 3D печати могут использоваться любые порошки фосфатов кальция, например порошки гидроксиапатита, порошки трикальцийфосфата, порошки тетракальцийфосфата и другие, а также их смеси в любой пропорции.
Реферат Свернуть Развернуть

Материалы на основе фосфатов кальция, применяемые в медицине для костной инженерии в качестве матриксов, обладают биологической совместимостью и остеокондуктивностью. При этом важнейшим элементом архитектуры матриксов является их пористость - ее количество и размер пор. Наиболее простым и перспективным методом, позволяющим по компьютерным моделям формировать пористые структуры с заданной конфигурации пор, является метод 3D печати. Для успешной реализации данного метода необходимы исходные материалы со свойствами, адаптированными к печати на струйном принтере. Используемые порошок и жидкость для принтера в процессе печати объемной модели должны взаимодействовать между собой с образованием каркаса за счет склеивания и/или связывания частиц порошка между собой. В результате после печати и последующей сушки получается пористый образец с заданной конфигурацией. В дальнейшем образцы подвергают термообработке с целью достижения требуемых свойств, например прочности и фазового состава.

Пористые керамические образцы получали с использованием гипса методом 3D печати (Lowmunkong, R., et al., Transformation of 3DP gypsum model to HA by treating in ammonium phosphate solution. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials, 2006. 80(2): p.386-393). После 3D печати пористую гипсовую заготовку обрабатывали в растворе, содержащем фосфат аммония, после чего заготовку сушили и обжигали при температуре до 1250°C. В результате получали пористый образец (основная фаза трикальциевый фосфат (ТКФ)) с заданной формой и количеством пор. Недостатком данного способа является многостадийность получения керамики на основе фосфата кальция и низкая прочность образцов - около 2 МПа при сжатии.

Наиболее близкими по техническому решению является получение образцов пористых керамических кальцийфосфатных образцов на основе ТКФ и гидроксиапатита (ГА) (В.В. Смирнов, А.Ю. Федотов, Е.Н. Антонов, В.Н. Баграташвили, С.М. Баринов, М.А. Гольдберг, О.С. Антонова, Н.В. Петракова Керамические кальций-фосфатные материалы, полученные по технологии, адаптированной для 3D печати на струйном принтере. Материаловедение, 2012, №10 стр.43-47). В данном методе в качестве исходных компонентов применялись порошки ТКФ или ГА, которые склеивали между собой 10 масс.% раствором сахарозы. После формования образцы обжигали. Полученные образцы характеризовались прочностью до 13,2 МПа при сжатии при пористости 55-70%. Недостатком данного метода является продолжительная сушка образцов после их формования от 10-12 часов до 1 суток, что значительно удлиняет технологический процесс получения готовых изделии. Кроме того, недостаточно высушенные образцы имеют низкую прочность, что не позволяет вынимать их из 3D принтера. Это приводит к простою дорогостоящего технологического оборудования и повышению себестоимости образцов.

Технический результат предлагаемого изобретения - сокращение времени сушки кальцийфосфатных образцов после их формования с помощью 3D принтера. Сокращение времени сушки после формования образцов достигается за счет использования в качестве жидкости для 3D формовании и/или 3D печати водного раствора сахарозы, содержащего этанол в количестве от 20 до 60 масс.%. Содержание этанола в жидкости приводит к более быстрому удалению избыточного количества жидкости из образцов и, как следствие, более быстрой сушки образцов. При этом время сушки сокращается до 20-50 минут. После сушки образцы подвергают термической обработке при температуре не ниже 600°C с целью удаления сахарозы и получения прочных спеченных образцов заданного фазового состава. Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что состав жидкости для получения пористых керамических образцов на основе фосфатов кальция для костной инженерии при 3D формовании и/или 3D печати отличается тем, что дополнительно содержит этанол при следующем соотношении компонентов масс.%:

сахароза - 2-20;

этанол - 20-60;

остальное - вода.

В качестве порошков при 3D формовании и/или 3D печати могут использоваться любые порошки фосфатов кальция, например порошки гидроксиапатита, порошки трикальцийфосфата, порошки тетракальцийфосфата и другие, а также их смеси в любой пропорции.

Полученные после 3D формования и/или 3D печати образцы прокаливают при температуре не ниже 600°C.

При использовании раствора с содержанием сахарозы менее 2 масс.% или при содержании этанола менее 20 масс.% образцы после сушки в заданном интервале времени (до 50 минут) имеют низкую прочность. При использовании растворов, содержащих более 60 масс.% этанола, или при содержании сахарозы более 20 масс.% после формования получаются неоднородные по структуре и/или непрочные образцы, что приводит к снижению прочности после их термообработки.

Пример 1. Из порошка трикальцийфосфата получали объемные образцы с использованием 3D принтера. В качестве жидкости для принтера использовали раствор - 10 масс.% сахарозы, 36 масс.% этанола, 54 масс.% воды. После печати образцы выдерживались при температуре 20-24°C (естественная сушка) в принтере в течение 25 минут. Затем образцы подвергали термообработке при температуре 1300°C. В результате были получены образцы с пористостью - 65% и прочностью при сжатии 15 МПа.

Пример 2. Из порошка гидроксиапатита получали объемные образцы с использованием 3D принтера. В качестве жидкости для принтера использовали раствор - 2 масс.% сахарозы, 60 масс.% этанола, 38 масс.% воды. После печати образцы выдерживались при температуре 20-24°C (естественная сушка) в принтере в течение 20 минут. Затем образцы подвергали термообработке при температуре 1250°C. В результате были получены образцы с пористостью - 60% и прочностью при сжатии 13 МПа.

Состав жидкости для получения пористых керамических образцов на основе фосфатов кальция для костной инженерии при 3D формовании и/или 3D печати, отличающийся тем, что дополнительно содержит этанол при следующем соотношении компонентов масс.%:сахароза - 2-20;этанол - 20-60;остальное - вода,где в качестве порошков при 3D формовании и/или 3D печати могут использоваться любые порошки фосфатов кальция, например порошки гидроксиапатита, порошки трикальцийфосфата, порошки тетракальцийфосфата и другие, а также их смеси в любой пропорции.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 100.
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
Показаны записи 1-10 из 88.
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