×
20.02.2019
219.016.bc3b

Способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, включающий воздушно-абразивную обработку с использованием порошка электрокорунда дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 мин, затем для формирования покрытия проводят электроплазменное напыление подслоя из порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, после чего проводят электроплазменное напыление кремнийзамещенного гидроксиапатита с дисперсностью до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин. Способ направлен на повышение адгезии и биоактивности покрытия. 1 ил., 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, которые могут быть использованы для получения, биосовместимого покрытия металлических внутрикостных имплантатов, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, в том числе в стоматологии.

Известен способ получения проводящих нанокомпозитных покрытий, содержащих металл в кремний-углеродной матрице (патент РФ на изобретение №229747). Для этого в вакуумной камере с помощью плазмотрона создают поток плазмы паров кремнийсодержащего жидкого углеводорода в присутствии аргона с парциальным давлением, более чем в три раза превышающим парциальное давление паров кремнийсодержащего жидкого углеводорода, и поток частиц металла с помощью магнетрона. Покрытие осаждают на подложкодержатель с подложками, выполненный с возможностью изоляции от потока частиц.

Недостатком данного способа является получение покрытий с невысокой биосовместимостью и отсутствием биоактивности, необходимых для протекания процесса остеоинтеграции.

Известен способ получения биологически активного керамического покрытия на основе гидроксиапатита методом погружения (патент US на изобретение №6569489 В1, опубл. 27.05.2003), включающий несколько стадий. Сначала подготавливают подложку и получают водный раствор, имеющий уровень рН=6,0-7,5, температуру ниже или равную 100°С и содержащий ионы кальция, фосфата и карбонат-ионы. Затем погружают заготовку изделия в раствор и выдерживают в течение времени, достаточного для формирования керамического покрытия при рН раствора <8.0.

Однако в описанном выше способе не решена проблема формирования покрытия с развитой морфологией и высокими значениями адгезии.

Наиболее близким к заявляемому способу получения биоактивного покрытия является способ нанесения покрытий методом высокочастотного магнетронного распыления (Остеоиндуктивные покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита: физико-химические свойства и invitro исследование / М.А. Сурменева, А. Ковтун, Р.А. Сурменев и др. // Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине: материалы III Международной научно-практической конференции. - 2013. - С. 154-159), заключающийся в предварительной обработке поверхности для создания развитого рельефа и магнетронном напылении при рабочем давлении 0,1 Па, расстоянии между мишенью и подложкой 40 мм, времени напыления 3 ч (ВЧ-мощность 290 Вт) и 5 ч (ВЧ-мощность 200 Вт).

Недостатком отмеченного способа является невозможность создания покрытий, обладающих достаточной толщиной для использования в сложных клинических ситуациях в ортопедии и стоматологии (например, для модификации покрытий жидкими веществами с целью придания им различных свойств). Кроме того, недостатком является использование сложного дорогостоящего оборудования, а также длительное время проведения операции напыления.

Задачей заявляемого изобретения является получение методом электроплазменного напыления кремнийзамещенного покрытия на основе гидроксиапатита с развитой морфологией поверхности и повышенными адгезией и биоактивностью.

Технический результат заключается в повышении адгезии и биоактивности за счет использования кремнийзамещенного гидроксиапатита (Si-ГА) дисперсностью до 90 мкм, используемого в качестве компонента, входящего в состав плазмонапыленного покрытия, и получении покрытия с развитой морфологией поверхности.

Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, заключающемся в предварительной подготовке поверхности и формировании покрытия. Новым является то, что для создания развитого рельефа предварительно проводят воздушно-абразивную обработку с использованием порошка электрокорунда дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 мин, затем для формирования покрытия проводят электроплазменное напыление подслоя из порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, после чего проводят электроплазменное напыление кремнийзамещенного гидроксиапатита с дисперсностью до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом: фиг. - СЭМ-изображения поверхности плазмонапыленного Si-ГА на титановой подложке.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительную обработку поверхности медицинского изделия для создания развитого рельефа поверхности осуществляют воздушно-абразивной обработкой на аппарате АСОЗ 1.2 МЕГА порошком электрокорунда Белэкт №25 (ТУ 9391-094-45814830-2003) дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 минут (Лясникова А.В., Дударева О.А. Медицинские имплантаты: учеб. пособие / А.В. Лясникова, О.А. Дударева. Москва: Прондо, 2014. - 792 с.).

Далее для формирования покрытия осуществляют электроплазменное напыление титанового подслоя с дисперсностью порошка 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин на абразивно-обработанную титановую основу на полуавтоматической установке УПН-28.

Формирование покрытия завершают слоем Si-ГА с дисперсностью частиц до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин.

Ток дуги при электроплазменном напылении, время напыления, дистанция напыления, дисперсность порошка и расход плазмообразующего газа были получены экспериментальным путем, результаты которого представлены в таблице 1.

Выбранные технологические режимы электроплазменного напыления объясняются следующим образом.

Увеличение тока дуги значительно повышает энтальпию и температуру плазменной струи, а также температуру, скорость и дисперсность напыляемых частиц, что обусловливает рост плотности покрытия, производительности напыления и коэффициент использования материала. Наиболее рациональное регулирование тока дуги, параметров напыления и качества получаемого покрытия обеспечивается при токе дуги 300 А.

Время напыления было определено также экспериментальным путем в зависимости от типа используемого материала. Для небольшой длительности электроплазменного напыления характерен недостаточный прогрев частиц порошка и тонкий неравномерный слой покрытия, а при использовании большего времени напыления наоборот - слишком толстый слой покрытия, что негативно сказывается на прочности сцепления покрытия с основой. Поэтому при электроплазменном напылении титана целесообразно использование времени, равного 5-10 сек.

Слишком малые дистанции не обеспечивают необходимого прогрева частиц, а также значения их скорости, создают опасность перегрева напыляемой поверхности и всего изделия, а чрезмерно большая дистанция вызывает падение температуры и скорости плазменного потока в зоне формирования покрытия. Оптимальной для заявляемого способа является дистанция напыления 150-200 мм.

Дисперсность частиц порошка титана выбирается из условия необходимости их быстрого нагрева до температуры плавления и распыления, поэтому наиболее рациональным является использование порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм.

Повышение расхода плазмообразующего газа снижает теплофизические характеристики потока частиц, плотность покрытия и эффективность напыления, увеличивая при этом дисперсность и скорость частиц. В зависимости от требуемых показателей дисперсности частиц и плотности покрытия следует устанавливать наименьший возможный расход плазмообразующего газа, в заявляемом способе он определен экспериментально и составляет 20 л/мин.

Режимы электроплазменного напыления слоя Si-ГА выбираются из технологических соображений, описанных выше (таблица 2).

Анализ морфологии поверхности образцов с покрытием показал, что плазмонапыленное Si-ГА покрытие состоит из плотноупакованных частиц порошка размерами порядка 40-100 мкм, образующих агломераты размером до 200 мкм, равномерно распределенных по всей поверхности образца (Фиг., а). Так же обнаружено наличие наночастиц порошка (80-150 нм), имеющих вытянутую форму, плотно расположенных по поверхности более крупных частиц (Фиг., б). Полученные данные для плазмонапыленных частиц макроразмеров сопоставимы с соответствующими значениями для плазмонапыленных ГА покрытий, сформированных при аналогичных режимах. В то же время Si-ГА покрытия показывают развитую морфологию и наличие большого количества наноразмерных структур по сравнению с ГА покрытиями.

Установлено, что наиболее развитая морфология покрытия характерна для значений дисперсности порошка Si-ГА до 90 мкм. Напыление порошка дисперсностью менее 100 нм технологически неэффективно, т.к. происходит слипание порошка при нахождении в порошковом питателе, а также частичное го сжигание в процессе плазменного напыления. Крупные частицы (более 90 мкм) стабильно образуют агломераты, что приводит к неоднородности покрытия, что также нежелательно.

Анализ химического элементного состава плазмонапыленных покрытий производился не менее чем в пяти точках поверхности образцов (Фиг., а) и показал, что плазмонапыленное Si-ГА покрытие содержит преимущественно кислород, кальций, фосфор и кремний (таблица 3). Наличие кремния фиксируется на всех исследованных участках поверхности, что свидетельствует о равномерности распределения частиц в плазмонапыленном покрытии.

Адгезия Si-ГА определялась расчетным методом, как среднее отношение усилия отрыва склеенных образцов к площади участка отрыва (ГОСТ 27890-88). Максимальное усилие, при котором произошел отрыв плазмонапыленного покрытия, составило 4,3 кН. При этом адгезия плазмонапыленного Si-ГА покрытия составила 12,0…12,6 МПа, что превышает средние показатели адгезии для ГА плазмонапыленных покрытий (порядка 10…11 МПа), но является сопоставимыми со значениями высокристалличного ГА.

Таким образом, разработан способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, обладающего развитой морфологией поверхности и повышенными адгезией и биоактивностью за счет наличия частиц кремния. Полученные электроплазменным напылением Si-ГА покрытия весьма перспективны для применения в медицинской практике, в том числе в дентальной имплантологии.

Способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, заключающийся в предварительной подготовке поверхности и формировании покрытия, отличающийся тем, что для создания развитого рельефа предварительно проводят воздушно-абразивную обработку с использованием порошка электрокорунда дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 мин, затем для формирования покрытия проводят электроплазменное напыление подслоя из порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, после чего проводят электроплазменное напыление кремнийзамещенного гидроксиапатита с дисперсностью до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин.
Способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 164.
10.04.2016
№216.015.2f69

Жидкостекольная композиция

Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред. Техническим результатом является повышение водостойкости и биостойкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580539
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2fc2

Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи (дополнительное)

Изобретение относится к строительству, а именно к устройствам, повышающим несущую способность буронабивных свай, и найдет применение при строительстве фундаментов зданий и сооружений. Устройство для образования винтового профиля на стенках скважин под буронабивные сваи, содержащее рабочий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580120
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.309d

Способ обработки поверхности фторсодержащей резины

Изобретение относится к технологии поверхностной обработки фторсодержащей резины для крепления ее к фторполимерам и может быть использовано в производстве резинотехнических изделий для автомобильной промышленности. Способ обработки поверхности фторсодержащей резины для крепления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580722
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.34f7

Свч-печь

Изобретение относится к области электротехники, в частности к СВЧ нагревательным установкам для нагрева диэлектрических материалов. СВЧ-печь содержит рабочую камеру с дверцей, источник СВЧ энергии с выводом и устройство распределения энергии, выполненное в виде прямоугольного волновода. При...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581689
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.350e

Способ стабилизации параметров шарикоподшипника

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении подшипника под нагрузкой, при этом внешнюю нагрузку направляют к оси подшипника под углом не более 12 градусов, число...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581414
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.354f

Способ правки длинномерных деталей

Изобретение относится к холодной обработке металлов давлением, а точнее к способам и устройствам для правки и стабилизации размеров длинномерных цилиндрических деталей. К заготовке прикладывают радиальную нагрузку, концы детали закрепляют шарнирно, радиальную нагрузку создают роликом, который...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581692
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.357d

Способ формирования серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных эндопротезов на титановой основе. Описан способ получения серебросодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающийся в предварительной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581825
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.35b1

Сорбционно-флуоресцентный способ определения содержания полициклических ароматических углеводородов в водных растворах и сорбент для реализации способа

Изобретение относится к области химии окружающей среды, к аналитической химии и может быть использовано для определения содержания полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) в водной среде. Способ определения содержания полициклических ароматических углеводородов в водных растворах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581411
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.35c5

Способ нанесения биокерамического покрытия на имплантаты

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения биокерамического покрытия на имплантатах из биосовместимых металлов и сплавов путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581824
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3611

Способ стабилизации параметров подшипника

Изобретение относится к машиностроению, а именно к стабилизации геометрических параметров подшипников качения приработкой в собранном виде. Способ заключается во вращении колец подшипника под внешней осевой нагрузкой, внешнюю нагрузку устанавливают равной Р=k С, а частоту вращения подшипника...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581408
Дата охранного документа: 20.04.2016
Показаны записи 1-10 из 38.
20.08.2013
№216.012.5f50

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата включает пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490032
Дата охранного документа: 20.08.2013
10.10.2013
№216.012.71b3

Способ получения лантансодержащего покрытия

Изобретение относится к челюстно-лицевой хирургии и травматологии и описывает способ получения лантансодержащего покрытия. При осуществлении способа помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl, выдерживают порошок на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494764
Дата охранного документа: 10.10.2013
20.10.2013
№216.012.7542

Способ модифицирования титановой поверхности

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутритканевых эндопротезов на титановой основе, а также для подготовки поверхности имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий. Описан способ модифицирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495678
Дата охранного документа: 20.10.2013
20.01.2014
№216.012.96fa

Способ формирования антимикробного покрытия

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для формирования антимикробного покрытия при изготовлении внутритканевых эндопротезов на титановой основе. Для этого осуществляют предварительную подготовку серебросодержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002504349
Дата охранного документа: 20.01.2014
10.04.2014
№216.012.b78b

Способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии. Описан способ изготовления внутрикостных имплантатов, включающий послойное нанесение плазменным напылением на металлическую основу имплантата биологического активного покрытия, при этом первым и вторым слоями дистанционно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002512714
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.08.2014
№216.012.ea19

Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении внутрикостных стоматологических имплантатов путем нанесения на их металлическую основу многослойных плазменных покрытий. Проводят пескоструйную обработку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525737
Дата охранного документа: 20.08.2014
20.08.2014
№216.012.ec1c

Способ изготовления внутрикостных имплантатов с многослойным покрытием

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и предназначено для использования при изготовлении внутритканевых эндопротезов на титановой основе. На металлическую основу имплантата осуществляют многослойное плазменное напыление биологического активного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002526252
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.09.2014
№216.012.f7c1

Способ изготовления имплантатов

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для изготовления внутритканевых эндопротезов на титановой основе. Способ изготовления имплантатов включает многослойное плазменное напыление на металлическую основу имплантатов биологического активного покрытия, при этом первым и вторым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002529262
Дата охранного документа: 27.09.2014
10.10.2014
№216.012.fcd2

Способ изготовления внутрикостного имплантата с ионно-лучевой модификацией

Изобретение относится к медицине, конкретно к ортопедической хирургии, и может быть использовано при изготовлении высоконагруженных внутрикостных имплантатов, а также мини-имплантатов. Описан способ, включающий пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530568
Дата охранного документа: 10.10.2014
10.10.2014
№216.012.fcd7

Способ изготовления внутрикостных имплантатов с биоактивным покрытием

Изобретение относится к медицине, а именно к челюстно-лицевой хирургии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутритканевых эндопротезов на титановой основе. Описан способ изготовления внутрикостных имплантатов с биоактивным покрытием, заключающийся в послойном нанесении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530573
Дата охранного документа: 10.10.2014
+ добавить свой РИД