состав углепластика для устранения дефектов кости

Формула изобретения

1. Состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М и полиамидную пленку 12/10, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит порошок кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродная ткань ТГН-2М	57,5-62,5
порошок кремния	2,5-7,5
полиамидная пленка 12/10	остальное

2. Состав углепластика для устранения дефектов кости по п.1, отличающийся тем, что содержит порошок кремния с размерами частиц 20-50 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области медицины, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для устранения костных дефектов.

Известен состав углепластика для устранения дефектов костей "Остек", который содержит углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М	65
Полиамидная пленка 12/10	35

представляющий из себя пресс-пакет, состоящий из чередующихся между собой углеродной ткани ТГН-2М, размером 100×100×034-7 слоев; полиамидной пленки 12/10 в виде пленки размером 100×100×0,2-7 слоев (ТУ 48-4807-22989).

Однако указанный материал "Остек" при всех его положительных качествах имеет один серьезный недостаток - он рентгенопрозрачен со всеми вытекающими отсюда последствиями: при устранении различных костных дефектов у человека углеродным материалом "Остек" при контрольном исследовании рентгенологических снимков и компьютерных томограмм углеродный материал не визуализируется. В послеоперационном периоде невозможно проследить дальнейшую судьбу углеродных имплантатов, установленных во время операции.

Наиболее близким к предложенному является состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М полиамидную пленку 12/10, порошок металлического бора при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М	45-65
Порошок металлического бора с размерами частиц 20-50 мкм	2-20
Полиамидная пленка 12/10	остальное

[патент РФ N 2241495, A61L 27/08 A61F 2/28, 2003]

Недостатком указанного углепластика с порошком бора является то, что он плохо виден на спиральной компьютерной томограмме и не виден вообще при рентгенологическом исследовании, что затрудняет послеоперационный контроль за установленным углеродным материалом в организме человека. Также при исследовании пациентов на спиральном компьютерном томмографе увеличивается лучевая нагрузка в несколько раз. Также порошок бора в больших количествах токсичен для живых организмов.

Техническим результатом данного изобретения является повышение рентгеноконтрастности и биосовместимости, уменьшение токсичности материала.

Технический результат достигается тем, что в составе углепластика для устранения дефектов кости, содержащем углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10, отличительной особенностью является то, что он дополнительно содержит порошок кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М	57,5-62,5
Порошок кремния	2,5-7,5
Полиамидная пленка 12/10	остальное

Желательно, чтобы размер частиц порошка кремния составлял 20-50 мкм.

Предложенный состав углепластика обладает высокими физико-механическими свойствами, высокой рентгеноконтрастностью, не токсичен, не канцерогенен, более биосовместим.

Кремний имеет плотность 2,328 г/см ³, химически пассивный элемент, окисляется на воздухе при температуре свыше 400°С. До этих температур не образует никаких соединений с общей флорой, не растворяется ни в кислотах, ни щелочах, отличается высокой атмосферной стойкостью. Кремний добавляли в виде порошка 2,5-7,5% в пресс-пакет и проводили термомеханическую обработку по нижеприведенной технологии, которая сохраняет первоначальные свойства порошка кремния.

Пример 1.

Материал получают следующим образом: 62,5 г углеродной ткани марки ТГН-2М перекладывают 35 г полиамидной пленки 12/10, между которой равномерно распределяют 2,5 г порошка кремния с размерами частиц 20-50 мкм. Таким образом, полученный материал, состоящий из чередующихся между собой слоев углеродной ткани марки ТГН-2М, размером 100×100×0,34-7 слоев; полиамидной пленки 12/10 размером 100×100×0,2-7 слоев и порошка кремния 20-50 мкм, равномерно распределенного между тканью и полиамидной пленкой, подвергают горячему прессованию при температуре 210±5С°, давлении 100 кг/см ² и выдержке 1 час. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 2.

Материал, состоящий из 60 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 35 г полиамидной пленкой 12/10 и 5 г порошком кремния с размерами частиц 20-50 мкм соответственно, подвергают горячему прессованию по примеру 1. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 3.

Материал, состоящий из 57,5 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 35 г полиамидной пленкой 12/10 и 7,5 г порошком кремния соответственно, подвергают горячему прессованию по примеру 1. Соотношение компонентов материала составляет 57,5:35:7,5 соответственно. Свойства углепластика приведены в таблице.

Технологическое оборудование позволяет получать заготовки размером 20×200×300 мм, из которых изготавливают имплантаты, механической обработкой по чертежам или слепкам применительно индивидуально к пациенту.

При добавлении более 7,5% порошка кремния начинают ухудшаться заданные свойства углеродного материала и его не рекомендуется вносить в биосреду человеческого организма, если добавлять менее 2,5% порошка кремния, материал окажется не рентгеноконтрастным и хирург не сможет проследить его дальнейшую судьбу, степень его износа.

Физико-механические свойства углепластика "Остек", "Остека" с бором и "Остека" с кремнием
№п/п	Свойства		"Остек"	"Остек" с добавками бора						"Остек" с кремнием
				2%	4%	6%	8%	12%	15%	2,5%	5%	7,5%
1	Плотность, г/см3		1,16	1,18	1,20	1,23	1,26	1,33	1,36	1,20	1,28	1,31
2	Пористость, %		36,9	33,7	30,1	26,2	21,5	16,8	14,7	21,2	18,1	15,8
3	Модуль упругости, МПа×103		1,83	1,9	1,94	1,97	1,99	2,02	2,05	3,84	3,71	3,35
4	Прочность, МПа	при изгибе	49,6	50,5	51,3	51,5	52,6	54,1	56,4	62,3	60,6	57,8
		при сжатии	13,1	14,6	16,3	17,9	19,2	21,2	22,7	24,9	26,3	28,1

Из таблицы видно, что при сравнительном анализе материала "Остек" и "Остек с добавками бора" и предлагаемого состава "Остек с добавками кремния" плотность материала в предлагаемом составе больше, чем в известных углепластиках "Остек". Также из таблицы видно, что при увеличении процентного содержания добавок бора и кремния плотность материала увеличивается, пористость уменьшается, модуль упругости увеличивается, прочность при сжатии и изгибе также увеличивается. Таким образом предлагаемый состав с добавками кремния (плотность визуализации по шкале Хаунсфильда 400-500 ед.) по сравнению с известным "Остек с добавками бора" (плотность визуализации по шкале Хаусфильда 70-150 ед.) обладает большей рентгеноконтрастностью. "Остек" без добавок не обладает рентгеноконтрастностью (плотность визуализации по шкале Хаусфильда 0 ед). Содержание бора в материале "Остек с добавками бора" достигает 12-15%, что отрицательно сказывается на биосовместимости материала, повышении токсичности и канцерогенности. Причем визуализация данного материала возможна только при использовании спирального компьютерного томографа, при этом лучевая нагрузка увеличивается в несколько раз. Кроме того, возрастает стоимость лучевой диагностики. Предлагаемый состав при меньшем содержании кремния обладает хорошей визуализацией при использовании рентгеновских методов исследования, при увеличении биосовместимости, отсутствии токсичности и канцерогенности, отсутствии коррозийных явлений, стойкостью к усталостным разрушениям, низкой величиной износа и упругостью, близкой к упругости кости и близкой к электропроводности тканей человеческого организма.