ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ
НОВЫЕ ПАТЕНТЫ, ЗАЯВКИ НА ПАТЕНТ
БИБЛИОТЕКА ПАТЕНТОВ НА ИЗОБРЕТЕНИЯ

способ получения биологически активного покрытия

Классы МПК:A61L27/32 фосфорсодержащие материалы, например апатит
A61L27/34 высокомолекулярные материалы
A61F2/02 имплантируемые протезы
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью Концерн Научно-Производственное объединение "Биотехника Плюс" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-05-05
публикация патента:

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биологически активного покрытия, имеющего размер пор не менее 80 мкм, поверхностную пористость до 45%, который заключается в том, что получают раствор полимера, затем добавляют порошок гидроксиапатита, перемешивают до состоянии гомогенизации, высушивают, причем используют сополимер поливинилиденфторида с тетрафторэтиленом, в качестве растворителя используют смесь ацетона с этилацетатом, порошок гидроксиапатита предварительно обрабатывают в шаровой мельнице, затем приготовленный раствор сополимера и дисперсию порошка гидроксиапатита перемешивают в шаровой мельнице, доводят полученную смесь до вязкости, при которой данную смесь наносят на металлические протезы. Сополимер поливинилиденфторида и смесевой растворитель берут в соотношении мас.%: сополимер поливинилиденфторида - 10-20 и смесевой растворитель - 80-90; ацетон и этилацетат в соотношении мас.%: ацетон - 50-70 и этилацетат - 30-50; порошок гидроксиапатита и бутилацетат в соотношении мас.%: порошок гидроксиапатита - 30-50 и бутилацетат - 50-70; дисперсию порошка гидроксиапатита и раствор сополимера в соотношении мас.%: дисперсия порошка гидроксиапатита - 30-70 и раствор сополимера - 30-70. Способ направлен на повышение остеоиндуктивных свойств до 70-75%, на получение адгезии к металлическому субстрату не менее 10 МПа, на повышение эластичности не менее 4 мм. 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области медицины, конкретно к травматологии и ортопедии, а именно к способу получения биологически активного покрытия и может быть использовано в качестве покрытия на металлические протезы.

Известен способ получения биологически активного материала для медицинских применений описанных в Materials Research, vol.10, No.3,247-251, 2007.

Метод получения биологически активного покрытия заключается в следующем:

1. Получают раствор поливинилиденфторида в димитилацетамиде при температуре 100°С и постоянном помешивании.

2. К полученному раствору добавляют порошок гидроксиапатита и перемешивают смесь до полного растворения поливинилиденфторида без нагревания при постоянном перемешивании.

3. Полученную дисперсию выливают в стеклянную чашку Петри и высушивают в течении 4 часов при температуре 110°С для удаления остатков растворителя. Таким образом, получают гибкое, гомогенное покрытие, обладающее биологической активностью.

Недостатками описанного способа являются:

1. Малый размер пор: менее 10 мкм.

2. Малая поверхностная пористость - 45%.

3. Высокая токсичность применяемых растворителей.

Также известен способ получения гидроксиапатитовых покрытий путем нанесения суспензии на титан и его сплавы постоянным или импульсным током в условиях искрового разряда, сушки при температуре 80-120°С и обжига при температуре 600-800°С в течение 0,5-1 ч, отличающийся тем, что в качестве суспензии используют синтетический и биологический порошок гидроксиапатита при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Синтетический порошок гидроксиапатита 10-90

Биологический порошок гидроксиапатита 10-90

(Патент № 2287315).

Задачей предлагаемого изобретения является создание биологически активного покрытия на титане и его сплавах, удовлетворяющих следующим требованиям:

1. Размер пор не менее 80 мкм.

2. Высокая поверхностная пористость - 45%.

3. Высокие остеоиндуктивные свойства (70-75%).

4. Высокая адгезия к металлическому субстрату (не менее 10 МПа).

5. Высокая эластичность ИСО 1519-73 (не менее 4 мм).

Поставленная задача решается путем предлагаемого способа, заключающегося в том, что порошок гидроксиапатита перемешивают до состояния гомогенизации, высушивают. Новизна предлагаемого способа заключается в том, что используют сополимер поливинилиденфторида с тетрафторэтиленом, в качестве растворителя используют смесь ацетона с этилацетатом, порошок гидроксиапатита предварительно обрабатывают в шаровой мельнице, затем приготовленный раствор сополимера и дисперсию порошка гидроксиапатита с бутилацетатом перемешивают в шаровой мельнице, доводят полученную смесь до вязкости, при которой данную смесь наносят.

Соотношение сополимера поливинилиденфторида с тетрафторэтиленом составляет (10-20)% и (80-90)% соответственно.

Соотношение ацетона с этилацетатом составляет (50-70)% и (30-50)% соответственно. Порошок гидроксиапатита и бутилацетата берут в соотношениях: (30-50)% и (50-70)% соответственно. Дисперсию порошка гидроксиапатита и раствора сополимера берут в соотношениях: (30-70)% и (30-70)% соответственно.

Обоснования заявляемых параметров:

1. Меньшее содержание сополимера ведет к уменьшению вязкости получаемой смеси, а увеличение его содержания - к существенному увеличению вязкости, что, в свою очередь, ведет к дефектам на этапе нанесения покрытия на эндопротез (потеки, разнотолщинность, шагрень и т.п.).

2. Меньшее содержание ацетона в смесевом растворителе ведет к уменьшению растворяющей способности смесевого растворителя, а его увеличение ведет к дефектам на этапе нанесения покрытия на эндопротез (потеки, разнотолщинность, шагрень и т.п.).

3. Отклонение в большую или меньшую сторону от заявленных параметров пропорции порошка гидроксиапатита и бутилацетата ведет к дефектам на этапе нанесения покрытия на эндопротез (потеки, разнотолщинность, шагрень и т.п.).

4. Уменьшение от заявленных пропорций дисперсии порошка гидроксиапатита и раствор сополимера ведет к уменьшению биологических свойств (остеоиндуктивных, остеокондуктивных), а увеличение дисперсии порошка гидроксиапатита и сополимера ведет к снижению механических свойств покрытия (эластичность, адгезия и т.п.).

Сущность способа демонстрируется следующими примерами:

ПРИМЕР 1.

Пластины титана и его сплавов перед нанесением покрытия готовят следующим образом:

- подвергают пескоструйной обработке кондуктором с размером зерен 60-40 мкм до получения однородной матовой поверхности;

- обезжиривают в растворе моющего средства «Прогресс» или в растворе другого аналогичного по моющей способности средства;

- промывают водой при температуре 60°С, затем водой температурой 20°С;

- протравливают в водном растворе кислот, мас.%:

азотная кислота 10

плавиковая кислота 10

вода 80

при температуре 40°С в течение 1 минуты;

- промывают в воде с температурой 60°С, затем в воде с температурой 20°С;

- нейтрализуют в водном растворе едкого натра с массовой долей 5% в течение 1 минуты при комнатной температуре;

- промывают водопроводной водой, затем дистиллированной водой;

- высушивают при температуре 80°С в течение 15 минут.

Качество подготовки поверхности определяют пробой на смачиваемость. Для этого на изделие, предварительно подготовленное по вышеописанной методике, наливают дистиллированную воду - 5-8 см3. Вода должна полностью смочить поверхность металла.

Смесевой растворитель готовят в стеклянной таре с притертой крышкой при следующем содержании компонентов, мас.%:

ацетон 70

этилацетат 30

Смесь выбалтывают и выдерживают при комнатной температуре не менее 4,5 часов.

Раствор готовят в стеклянной таре с притертой крышкой, добавляя к смесевому растворителю порошок сополимера татрафторэтилена с винилиденфторидом при следующем содержании компонентов, мас.%:

смесевой растворитель 80

порошок сополимера 20

Смесь плотно закрывают крышкой и нагревают до температуры 30°С, затем смесь постоянно перемешивают в течение 15 часов при помощи магнитной мешалки. После этого смесь охлаждают до температуры 20°С со скоростью 5 град/час. Получают однородную прозрачную жидкость с вязкостью по вязкозиметру Вз-3 в пределах 10 сек.

Порошок гидроксиапатита просеивают через сито с размером ячеек 90 мкм.

Порошок закладывают в шаровую мельницу и добавляют бутилацетат при следующем содержании компонентов, мас.%:

порошок гидроксиапатита 50

бутилацетат 50

Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 3 часов до получения однородной белой дисперсии.

В шаровую мельницу закладывают дисперсию порошка гидроксиапатита и раствор сополимера в следующих пропорциях, мас.%:

дисперсия порошка гидроксиапатита 70

раствор сополимера 30

Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 1 часа.

Нанесение покрытия осуществляют с помощью пневматических распылителей, обеспечивающих равномерное распыление. Диаметр распылительной головки 1 мм, давление воздуха при распылении 1,5 атм. Расстояние до покрываемого изделия должно составлять 30 см. Покрытие производят в один слой сверху вниз с перекрытием последующих полос таким образом, чтобы обеспечить одинаковую толщину покрытия 150 мкм.

На изделии не должно быть потеков, разнотолщений, просветов подложки и т.п.

Изделие с нанесенным композитом загружают в печь и формируют со следующими температурными режимами:

1. Сушка при температуре 30°С в течение 3 часов.

2. Подъем температуры до 100°С со скоростью 1°С в минуту.

3. Выдержка при температуре 100°С в течение 1,5 часов.

4. Подъем температуры до 250°С со скоростью 1,5°С в минуту.

5. Выдержка при температуре 250°С в течение 20 минут.

6. Закалка покрытия путем погружения изделия с нанесенным композитом в дистиллированную воду с температурой 10°С.

Полученное изделие с биологически активным покрытием упаковывают в крафт пакеты и стерилизуют перед применением в автоклаве при температуре 120°С в течение 30 минут.

ПРИМЕР 2.

Пластины титана и его сплавов перед нанесением покрытия готовят следующим образом:

- подвергают пескоструйной обработке кондуктором с размером зерен 60 мкм до получения однородной матовой поверхности;

- обезжиривают в растворе моющего средства «Прогресс» или в растворе другого аналогичного по моющей способности средства;

- промывают водой при температуре 60°С, затем водой температурой 20°С;

- протравливают в водном растворе кислот, мас.%:

азотная кислота 15

плавиковая кислота 10

вода 75

при температуре 45°С в течение 1 минуты;

- промывают в воде с температурой 60°С, затем в воде с температурой 20°С;

- нейтрализуют в водном растворе едкого натра с массовой долей 7% в течение 1 минуты при комнатной температуре;

- промывают водопроводной водой, затем дистиллированной водой;

- высушивают при температуре 90°С в течение 15 минут.

Качество подготовки поверхности определяют пробой на смачиваемость. Для этого на изделие, предварительно подготовленное по вышеописанной методике, наливают дистиллированную воду - 5-8 см3. Вода должна полностью смочить поверхность металла.

Смесевой растворитель готовят в стеклянной таре с притертой крышкой при следующем содержании компонентов, мас.%:

ацетон 60

этилацетат 40

Смесь выбалтывают и выдерживают при комнатной температуре не менее 6 часов.

Раствор готовят в стеклянной таре с притертой крышкой, добавляя к смесевому растворителю порошок сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом при следующем содержании компонентов, мас.%:

смесевой растворитель 85

порошок сополимера 15

Смесь плотно закрывают крышкой и нагревают до температуры 40°С, затем смесь постоянно перемешивают в течение 10 часов при помощи магнитной мешалки. После этого смесь охлаждают до температуры 22°С со скоростью 5 град/час. Получают однородную прозрачную жидкость с вязкостью по вязкозиметру Вз-3 в пределах 9 сек.

Порошок гидроксиапатита просеивают через сито с размером ячеек 70 мкм.

Порошок закладывают в шаровую мельницу и добавляют бутилацетат при следующем содержании компонентов, мас.%:

порошок гидроксиапатита 40

бутилацетат 60

Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 4 часов до получения однородной белой дисперсии.

В шаровую мельницу закладывают дисперсию порошка гидроксиапатита и раствор сополимера в следующих пропорциях, мас.%:

дисперсия порошка гидроксиапатита 60

раствор сополимера 40

Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов.

Нанесение покрытия осуществляют с помощью пневматических распылителей, обеспечивающих равномерное распыление. Диаметр распылительной головки 1,5 мм, давление воздуха при распылении 2 атм. Расстояние до покрываемого изделия должно составлять 35 см. Нанесение производят в один слой сверху вниз с перекрытием последующих полос таким образом, чтобы обеспечить одинаковую толщину покрытия 200 мкм. На изделии не должно быть потеков, разнотолщений, просветов подложки и т.п.

Изделие с нанесенным композитом загружают в печь и формируют по следующими температурными режимами:

1. Сушка при температуре 40°С в течение 2 часов.

2. Подъем температуры до 110°С со скоростью 1°С в минуту.

3. Выдержка при температуре 110°С в течение 1 часа.

4. Подъем температуры до 260°С со скоростью 2°С в минуту.

5. Выдержка при температуре 260°С в течение 15 минут.

6. Закалка покрытия путем погружения изделия в дистиллированную воду с температурой 10°С.

Полученное изделие с биологически активным покрытием упаковывают в крафт-пакеты и стерилизуют перед применением в автоклаве при температуре 120°С в течение 30 минут.

ПРИМЕР 3

Пластины титана и его сплавов перед нанесением покрытия готовят

следующим образом:

- подвергают пескоструйной обработке кондуктором с размером зерен 50 мкм до получения однородной матовой поверхности;

- обезжиривают в растворе моющего средства «Прогресс» или в растворе другого аналогичного по моющей способности средства;

- промывают водой при температуре 60°С, затем водой температурой 20°С;

- протравливают в водном растворе кислот, мас.%:

азотная кислота 10

плавиковая кислота 15

вода 75

при температуре 35°С в течение 1 минуты;

- промывают в воде с температурой 60°С, затем в воде с температурой 20°С;

- нейтрализуют в водном растворе едкого натра с массовой долей 10% в течение 1 минуты при комнатной температуре;

- промывают водопроводной водой, затем дистиллированной водой;

- высушивают при температуре 100°С в течение 15 минут.

Качество подготовки поверхности определяют пробой на смачиваемость. Для этого на изделие, предварительно подготовленное по вышеописанной методике, наливают дистиллированную воду - 5-8 см3. Вода должна полностью смочить поверхность металла.

Смесевой растворитель готовят в стеклянной таре с притертой крышкой при следующем содержании компонентов, мас.%:

ацетон 50

этилацетат 50

Смесь выбалтывают и выдерживают при комнатной температуре не менее 3 часов.

Раствор готовят в стеклянной таре с притертой крышкой, добавляя к смесевому растворителю порошок сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом при следующем содержании компонентов, мас.%:

смесевой растворитель 90

порошок сополимера 10

Смесь перемешивают при комнатной температуре в течение 2 часов.

Нанесение покрытия осуществляют с помощью пневматических распылителей, обеспечивающих равномерное распыление. Диаметр распылительной головки 2 мм, давление воздуха при распылении 2,5 атм. Расстояние до покрываемого изделия должно составлять 40 см. Нанесение производят в один слой сверху вниз с перекрытием последующих полос таким образом, чтобы обеспечить одинаковую толщину покрытия 250 мкм. На изделии, покрытом дисперсией, не должно быть потеков, разнотолщений, просветов подложки и т.п.

Изделие с нанесенным композитом загружают в печь и формируют со следующими температурными режимами:

1. Сушка, при температуре 35°С в течение 2,5 часов.

2. Подъем температуры до 90°С со скоростью 1°С в минуту.

3. Выдержка при температуре 90°С в течение 2 часов.

4. Подъем температуры до 240°С со скоростью 3°С в минуту.

5. Выдержка при температуре 240°С в течение 30 минут.

6. Закалка покрытия путем погружения изделия в дистиллированную воду с температурой 10°С.

Полученное изделие с биологически активным покрытием упаковывают в крафт пакеты и стерилизуют перед применением в автоклаве при температуре 120°С в течение 30 минут.

Механические и биологические характеристики биологически активного покрытия были исследованы следующими методами:

1. Поверхностная пористость и размер пор исследовали методом сканирующей электронной микроскопии на установке Philips SEM515.

2. Эластичность полученного биологически активного покрытия на приборе ИЗГИБ по ИСО 1519-73.

3. Прочность при нормальном отрыве полученного биологически активного покрытия на приборе Адгезиометр ОР по ИСО 4624.

4. Толщину покрытия определяли с помощью прибора Константа К5.

5. Токсичность образцов in vitro оценивали согласно ISO 10993-5 на 24-ч культуре клеток костного мозга мышей.

6. Биологическую совместимость и костеобразующую способность оценивали in vivo на 120 самцах мышей линии Balb/c с массой 18-21 г. Мышам подкожно имплантировали КФ диски с предварительно нанесенным столбиком костного мозга, который извлекали из бедренной кости животных (клеточность 1,5×106 клеток/мл) в среде DI-MEM (ISN) с 10% эмбриональной телячьей сыворотки («Вектор», Новосибирск). Через 1,5 месяца животных умерщвляли эфирным наркозом, диски извлекали и подвергали гистологическому анализу. Результаты исследований биологических свойств представлены в таблице 1.

Результаты механических свойств приведены в таблице 2

Таблица № 1.

Результаты исследований биологических свойств.
Образец % жизнеспособ

ности
Площадь прилипания к пластику (S), мм2 Оптическая плотность (D), у.е.о.п. Вероятность образования тканевой пластинки (Р1), % Вероятность образования кости (Р2), % P1×P2,%
Общий контроль (клетки без дисков) In vitro In vivo
60-80288,73 31/18 -- -
n=4 n=6
164 290.98 36.18 100 75 75
n=2n=3
Р1=0.0001
2 67 289.85 38.08 100 75 75
n=2n=3
Р1=0.00003
3 58 332.55 34.89 75 75 56,25
n=2n=3
Р1=0.0005
КФРам (контроль) 71,5253.88 35.31 90 100 90
n=2n=3
Р1=0.0003

Таблица № 2.

Результаты исследований механических свойств
Номер образца Толщина материала мкм Поверхностная пористость %Размер пор мкм Гибкость мм Усилие отрыва*106 кг/м2
1300 56,50,5-180 3 12
2 250 43,20,5-120 3 18
3 200 37,50,5-80 2 22

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения биологически активного покрытия на эндопротезах из титана и его сплавов, включающий порошок гидроксиапатита, который перемешивают до состояния гомогенизации, высушивают, отличающийся тем, что используют сополимер поливинилиденфторида с тетрафторэтиленом, в качестве растворителя используют смесь ацетона с этилацетатом, порошок гидроксиапатита предварительно обрабатывают в шаровой мельнице, затем приготовленный раствор сополимера и дисперсию порошка гидроксиапатита с бутилацетатом перемешивают в шаровой мельнице, доводят полученную смесь до вязкости, при которой данную смесь наносят.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сополимер поливинилиденфторида и смесевой растворитель берут в соотношении, мас.%:

сополимер поливинилиденфторида 10-20
смесевой растворитель80-90

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ацетон и этилацетат берут в соотношении, мас.%:

ацетон50-70
этилацетат 30-50

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что порошок гидроксиапатита и бутилацетат берут в соотношении, мас.%:

порошок гидроксиапатита 30-50
бутилацетат 50-70

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дисперсию порошка гидроксиапатита и раствор сополимера берут в соотношении, мас.%:

дисперсия порошка гидроксиапатита 30-70
раствор сополимера30-70


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2428207

patent-2428207.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61L27/32 фосфорсодержащие материалы, например апатит

Патенты РФ в классе A61L27/32:
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека -  патент 2526191 (20.08.2014)
способ увеличения прочности цементов для медицины -  патент 2524614 (27.07.2014)
способ получения наноструктурированного кальций-фосфатного покрытия для медицинских имплантатов -  патент 2523410 (20.07.2014)
способ получения лантансодержащего покрытия -  патент 2494764 (10.10.2013)
способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием -  патент 2490032 (20.08.2013)
остеоинтеграционное покрытие на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты -  патент 2472532 (20.01.2013)
способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов -  патент 2444376 (10.03.2012)
кальций-фосфатное биологически активное покрытие на имплантате и способ его нанесения -  патент 2423150 (10.07.2011)
способ нанесения гидроксиапатитового покрытия на имплантаты -  патент 2417107 (27.04.2011)

Класс A61L27/34 высокомолекулярные материалы

Патенты РФ в классе A61L27/34:
антимикробные/антибактериальные медицинские устройства, покрытые традиционными средствами китайской медицины -  патент 2524635 (27.07.2014)
устройство для введения интраокулярной линзы, содержащее картридж с внутренним покрытием -  патент 2519746 (20.06.2014)
композиции и способы для уничтожения клеток -  патент 2471349 (10.01.2013)
способ обработки синтетических текстильных имплантируемых медицинских изделий, контактирующих с кровью -  патент 2462273 (27.09.2012)
способ нанесения сплошного покрытия на стент и стент, полученный названным способом -  патент 2458708 (20.08.2012)
биоразрушаемое средство для поддержания просвета сосудов -  патент 2452517 (10.06.2012)
процесс изготовления совместимого с кровью изделия сложной конфигурации и изделие, получаемое упомянутым способом -  патент 2430744 (10.10.2011)
способ профилактики гнойно-воспалительных раневых осложнений при эксплантационной герниопластике -  патент 2414933 (27.03.2011)
захват эндотелиальных клеток-предшественников элюирующим лекарственные средства имплантируемым медицинским устройством -  патент 2400256 (27.09.2010)
состав и способ обработки поверхности биопротеза клапана сердца -  патент 2372945 (20.11.2009)

Класс A61F2/02 имплантируемые протезы

Патенты РФ в классе A61F2/02:
способ изготовления имплантатов -  патент 2529262 (27.09.2014)
матрица для регенерации мягких тканей -  патент 2526182 (20.08.2014)
эндопротез сетчатый основовязаный усиленный для пластики паховых грыж (варианты) и способ его применения -  патент 2524308 (27.07.2014)
эндопротез сетчатый основовязаный усиленный для пластики вентральных грыж (варианты) и способ его применения -  патент 2524196 (27.07.2014)
способ получения наноструктурированного кальций-фосфатного покрытия для медицинских имплантатов -  патент 2523410 (20.07.2014)
композит и его применение -  патент 2522255 (10.07.2014)
способ изготовления электретов -  патент 2521598 (10.07.2014)
матрица для клеточной трансплантологии -  патент 2521194 (27.06.2014)
фиксатор медицинского устройства с улучшенными характеристиками сжатия и доставки -  патент 2516555 (20.05.2014)
эндопротез сетчатый основовязаный усиленный для хирургической реконструкции тазового дна у женщин -  патент 2514333 (27.04.2014)


Наверх