Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения гранул брушита в матрице хитозана

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского регенеративного назначения, которые могут быть использованы при создании бифазных композитов на основе брушита и полимерной органической матрицы, при заполнении костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии.

Известен способ получения гранул брушита в матрице хитозана с последующим образованием гранул гидроксилапатита в матрице хитозана (Davidenkoa N., Carrodeguasa G.R., Penichea С. Chitosan/apatite composite beads prepared by in situ generation of apatite or Si-apatite nanocrystals. // Acta Biomaterialia. 2010. V. 6. P. 466-476.) Согласно данному способу, первым этапом получения гранул является осаждение кристаллов брушита в растворе хитозана. Затем полученный раствор по каплям диспергируют в раствор NaOH-СН₃ОН. После промывки гранулы хитозана, содержащие брушит, обрабатывают смесью Na₃PO₄ и Na₅P₃O₁₀ для образования гранул гидроксилаптита в матрице хитозана.

Данный способ имеет ряд недостатков: высокая трудоемкость процесса, применение токсичного метанола, отсутствие информации о концентрациях применяемых реагентов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ изготовления хитозановых бус, содержащих гидроксилапатит (Погорелов М.В., Гусак Е.В., Бабич И.М., Калинкевич О.В., Калинкевич А.Н., Самохвалов И.И., Данильченко С.Н., Скляр A.M. Сорбция ионов металлов материалами на основе хитозана. // Ж. Клинических и экспериментальных исследований. 2014. Т. 2, №1. С. 88-99.). Хитозановые бусы, содержащие гидроксилапатит, получали добавлением в раствор хитозана 1М раствора хлорида кальция и 1 М раствора дигидрофосфата кальция (соотношение Са/Р 1,67). Полученные бусы выдерживали в 5% растворе щелочи 24 ч. Промывали водой, лиофильно высушивали.

К недостаткам данного способа следует отнести долгое время выдерживания бус в щелочном растворе, отсутствие информации о соотношении объемов раствора хитозана и прекурсоров гидроксилапатита, отсутствие информации о растворителе хитозана и его концентрации.

Технической задачей заявляемого решения является: разработка способа получения гранул брушита в матрице хитозана.

Техническим результатом заявляемого решения является получения гранул брушита в матрице хитозана, обладающих термической стабильностью в диапазоне температур от 200°С до 800°С.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения гранул брушита в матрице хитозана, заключающийся в том, что смешивают порошок брушита с 2 масс-% раствором хитозана в 0,5% уксусной кислоте при соотношении: 1 грамм брушита с 7,5 мл раствора хитозана до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют через капилляр диаметром 1-2 мм в 5% раствор NaOH при температуре T₁=20-28°С, полученные гранулы деконтируют от щелочного раствора и сушат при температуре T₂=25-27°С на воздухе в течение не менее 5 часов.

Пример 1

Смешивают порошок брушита с 2 масс. % раствором хитозана в 0,5% уксусной кислоте при соотношении 0,2 г порошка к 1,5 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 4 минут через каппиляр диаметром 1 мм в 5% раствор NaOH объемом 100 мл при температуре Т₁=20°С, полученные гранулы деконтируют от щелочного раствора, затем сушат при температуре T₂=25°С на воздухе в течение не менее 5 часов.

Пример 2

Смешивают порошок брушита с 2 масс. % раствором хитозана в 0,5% уксусной кислоте при соотношении 0,4 г порошка к 3,0 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 8 минут через каппиляр диаметром 1,5 мм в 5% раствор NaOH объемом 100 мл при температуре T₁=24°С, полученные гранулы деконтируют от щелочного раствора, затем сушат при температуре T₂=26°С на воздухе в течение не менее 5.5 часов.

Пример 3

Смешивают порошок брушита с 2 масс. % раствором хитозана в 0,5% уксусной кислоте при соотношении 0,8 г порошка к 6,0 мл раствора до однородной массы, затем полученную смесь диспергируют в течение 16 минут через каппиляр диаметром 2 мм в 5% раствор NaOH объемом 100 мл при температуре Т₁=28°С, полученные гранулы деконтируют от щелочного раствора, затем сушат при температуре T₂=28°С на воздухе в течение не менее 6 часов.

Для определения оптимального содержания хитозана в 0,5% уксусной кислоте изучали зависимость значений динамической вязкости от содержания масс % хитозана.

В таблице 1 представлены результаты определения оптимального содержания хитозана в 0,5% уксусной кислоте, масс. % и соответствующие этому содержанию значения динамической вязкости.

Исходя из данных табл.1, наибольшие значения динамической вязкости соответствуют содержанию хитозана в 0,5% уксусной кислоте - 2% масс %, дальнейшее увеличение содержания хитозана в 0,5% уксусной кислоте не приводит к увеличению динамической вязкости.

Кроме этого были проведены расчеты удельной поверхности получаемых гранул по уравнению Брунауэра, Эммета и Теллера (БЭТ), которое является одним из наиболее распространенных и общепринятых в настоящее время. Измерение удельной поверхности и пористости образцов производился по методу БЭТ (S_БЭT-N2) на анализатора Gemini 2365 по адсорбции стандартного газа азота при 77.4 К. Диапазон измерения удельной поверхности от 0.5 до 999 м²/г. Предел допускаемой относительной погрешности измерений удельной поверхности в режиме многократного измерения не более 5%.

В таблице 2 представлены результаты измерений удельной поверхности, полученных гранул при заданных размерах и распределение по размерам.

Кроме того, был проведен отжиг гранул при температурах 200°С, 400°С, 600°С, 800°С. Результаты проведения отжига представлены в таблице 3.

Исходя из данных табл. 3, что все гранулы сохраняют сферическую форму

Таким образом, заявляемый способ позволяет получить гранулы на основе брушита в матрице хитозана с диаметром 1-2 мм, обладающих термической стабильностью в диапазоне температур от 200°С до 800°С.