Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов

Классы МПК:A61L27/06 титан или его сплавы
B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур
A61L27/32 фосфорсодержащие материалы, например апатит
A61L27/54 биологически активные материалы, например терапевтические вещества
A61F2/02 имплантируемые протезы
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2010-12-06
публикация патента:

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, включающий анодирование титана и его сплавов, а процесс ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25% и серной кислоты концентрацией 5-10%, дополнительно содержащем порошок CaO до пересыщенного состояния и 5-10% суспензии гидроксилапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе, при постоянном или импульсном токе напряжением 80-250 вольт в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,3-15,0 Гц в течение 10-40 мин, при постоянном перемешивании и температуре 20-35°С и дополнительно помещают в специальную среду, обладающую остеогенной и противомикробной активностью, на 30-60 минут при температуре 20-37°С. Покрытия применяют для усиления фиксации вводимых имплантатов, когда обычными способами не удается добиться их стабильного взаимодействия с костной тканью и при наличии инфекционного процесса. 1 табл., 3 ил., 2 пр.

Рисунки к патенту РФ 2444376

способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу нанесения нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного биоактивного покрытия на титан и его сплавы, и может быть использовано в медицинском материаловедении, нанотехнологии, травматологии, ортопедии и стоматологии.

Известен способ анодирования металлов импульсным током в условиях искрового разряда, при котором оксидное покрытие на титане и его сплавах содержит оксиды титана, кальция, фосфора. Полученное покрытие с преобладающим содержанием оксида титана, солей титанатов кальция и фосфора обладает высокими биосовместимыми свойствами с умеренно выраженной способностью к остеокондукции и остеоиндукции, что снижает их «биологическую» фиксацию с костной тканью. Они не обладают противомикробной и антибактериальной активностью, что снижает их эффективность при лечении инфицированных травм и заболеваний (БИ № 23, 20.08.2000, RU 2154463; Патент РФ № 2221904 20.01.2004, Способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов, Игнатов В.П., Верещагин В.И., Шахов В.П., Мишунина Н.В., Петровская Т.С.).

Задачей изобретения является оптимизации способа нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на титановые имплантаты, обладающего повышенными остеокондуктивными, остеоиндуктивными свойствами и противомикробной активностью.

Поставленная задача достигается тем, что анодирование титана и его сплавов импульсным током в условиях искрового разряда или постоянного тока ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25% и серной кислоты концентрацией 5-10%, дополнительно содержащем порошок CaO до пересыщенного состояния и 5-10% суспензии гидроксилапатита, дисперсностью менее 70 мкм, в этом пересыщенном растворе.

Отличие заявляемого способа заключается в том, что процесс ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25% и серной кислоты концентрацией 5-10%, пересыщенном СаО растворе, и 5-10% суспензии гидроксилапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе. Затем поверхность имплантата перед введением в организм в течение 30-60 минут при температуре 20-37°С обрабатывают специальной средой, обладающей остеогенной и противомикробной активностью.

Впервые создан способ нанесения биоактивного покрытия на титан и его сплавы, позволяющий получить новый, неизвестный ранее положительный результат, заключающийся в получении биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия, обладающего противомикробным действием.

Сущность способа заключается в следующем. Берут раствор фосфорной кислоты концентрацией 5-25% и серной кислоты концентрацией 5-10%, дополнительно добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния и к этому пересыщенному раствору добавляют 5-10% порошка гидроксилапатита с дисперсностью менее 70 мкм для создания суспензии. Готовый к покрытию имплантат помещают в раствор. Через раствор пропускают постоянный или импульсный ток напряжением 80-250 вольт с частотой следования импульсов 0,3-15,0 Гц в течение 10-40 мин. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 20-35°С. При этом получают толщину покрытия 3-30 мкм. После стерилизации имплантата при температуре 180°-200°С в течение 30-60 минут его помещают в специальную среду, обладающую остеогенной и противомикробной активностью, на 30-60 минут при температуре 20-37°С. Для лучшего понимания сущности изобретения предлагаем конкретные примеры.

Пример 1

Имплантаты были выполнены из титана марки ВТ-1-0 или его сплава ВТ 6, имели диаметр 12 мм и толщину 1,1-1,2 мм. К 5%-ному раствору фосфорной кислоты и 5-10% серной кислоты добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния. Затем добавляют 10% порошка гидроксилапатита с дисперсностью менее 70 мкм для получения суспензии. Готовый к покрытию имплантат помещают в приготовленный раствор. Через раствор пропускают постоянный ток напряжением 80 вольт, в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 15,0 Гц в течение 10 мин. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 20°С в течение 60 мин. Имплантат обрабатывают при температуре 150°С в течение 30 минут и помещают на 30 минут при 37°С в среду с антимикробными добавками и остеогенными факторами. Полученная толщина покрытия составляет 15 мкм с развитой нано- и микроструктурой поверхности [Фиг.1. Поверхности нано- и микротекстурированного кальцийфосфатного покрытия на титане марки ВТ 1-0 (заявляемое изобретение). Видны многочисленные микро- и нанопоры. Сканирующая электронная микроскопия, Ув.6752х].

Пример 2.

Имплантаты были выполнены из титана марки ВТ-1-0 или его сплава ВТ 6, имели диаметр 12 мм и толщину 1,1-1,2 мм. К 25%-ному раствору фосфорной кислоты и 10% серной кислоты добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния. Затем добавляют 5% порошка гидроксилапатита с дисперсностью менее 70 мкм для получения суспензии. Готовый к покрытию имплантат помещают в приготовленный раствор. Через раствор пропускают постоянный ток напряжением 250 вольт, в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,3 Гц в течение 40 мин. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 35°С в течение 30 мин. Имплантат обрабатывают при температуре 200°С в течение 30 минут и помещают на 60 минут при 20°С в среду с антимикробными добавками и остеогенными факторами. Полученная толщина покрытия составляет 50 мкм. Имплантаты из титана и его сплавов, полученные заявляемым способом, прошли испытания на остеокондуктивные, противомикробные свойства (Staphylococcus aurous) по стандартным методам в системах in vivo и in vitro (Фриденштейн А.Я., Лурия Е.А. Клеточные основы кроветворного микроокружения. - М.: Медицина, 1980, 210 с.; Репин B.C., Сухих Г.Т. Медицинская клеточная биология. - М.: Медицина. - 1998. - 200 с.; Pottard J., Walker J. Basic cell cultural protocols. - Totowa. - Human Press. - 1997. - 175 p.; Хенч Л., Джоунс Д. Биоматериалы, искусственные органы и инжиниринг тканей. - М. - 2007. - 304 с.). В качестве контроля использовали имплантаты, полученные способом-прототипом и имеющие состав по прототипу. Через 1,5 месяца определяли физическими методами силу сцепления дисков с окружающей тканью. Оценивали размеры очагов костеобразования с помощью цифрового и морфометрического анализа. Было установлено, что признаков воспаления, нагноения, аллергических реакций со стороны окружающих тканей вокруг покрытий ни в одном случае не было. В прототипе в 20% случаев наблюдались признаки нагноения и воспаления (табл.1). Сила сцепления имплантатов с окружающими тканями была максимальной у дисков, полученных предлагаемым способом, без образования капсулы, а минимальная - у дисков, полученных по способу-прототипу и имеющих состав по прототипу (табл.1). Биоактивные материалы, содержащие дополнительно нано- и микротекстурированное кальцийфосфатное покрытие, обработанные специальной средой, обладающей остеогенной и противомикробной активностью к Staphylococcus aurous (заявляемое изобретение), не вызывают вокруг себя нагноения, воспаления, аллергических реакций, образование капсулы, хорошо сцеплены с окружающей тканью и обладают высокими остеокондуктивными свойствами [Фиг.2. Макропрепарат поверхности дисков с кальцийфосфатным покрытием. Образец 1 (прототип) и образец 2 с нано- и микроструктурированным кальцийфосфатным покрытием (заявляемое изобретение) после 35 суток подкожной имплантации мышам линии Balb/c на 14 сутки (эктопическое костеобразование)]. На поверхности заявляемого изобретения виден активный процесс образования костной ткани. На прототипе данный процесс выражен минимально, а при введении Staphylococcus aurous наблюдалось нагноение [Табл.1, Фиг.3. Гистологический срез эктопического очага костеобразования, выросшего на поверхности дисков с нано- и микроструктурированным кальцийфосфатным покрытием (заявляемое изобретение) после 35 суток подкожной имплантации мышам линии Balb/c. На поверхности заявляемого изобретения виден активный процесс образования и роста костной ткани. Окраска по Ван-Гизону, ув. 400х].

Покрытия, полученные заявляемым способом, могут быть рекомендованы для усиления фиксации вводимых имплантатов, когда обычными способами не удается добиться их стабильного взаимодействия с костной тканью. Заявляемые имплантаты приобретают свойства «естественной» костной ткани, что особенно важно при лечении переломов, имеющих длительный персистирующий (незаживающий) характер, и у пациентов с нарушенным остеогенезом. Данные покрытия, в отличие от прототипа, могут быть использованы при наличии угрозы инфицирования имплантата.

Выводы

1. Примеры 1 и 2 (прототип) не приводят к образованию капсулы. Остеокондуктивные свойства минимальны. У них наблюдается умеренное развитие воспаления и нагноения. Они могут быть использованы в простых случаях при лечении переломов, эндопротезировании и иных заболеваниях опорно-двигательного аппарата, когда не надо вызывать выраженную реакцию с окружающими тканями при отсутствии признаков инфицирования тканей.

2. Предлагаемый способ (примеры 1, 2), содержащий дополнительно структурированные кальцийфосфаты, обработанные специальной средой, не вызывающие нагноения (при добавлении в среду Staphylococcus aurous), воспаления, образования соединительнотканной капсулы, обладающие высокими остеокондуктивными свойствами, что увеличивает их интеграцию с поврежденной костью, может быть использован при сложных заболеваниях, нарушении процессов костеобразования, когда иные методы не дают позитивного результата.

Способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов.

Табл.1
Биологические свойства поверхностей га титане марки ВТ-1, полученных в опытах на мышах линии Balb/c.
НаименованиеСцепление с окружающими тканями Остеокондуктивность, площадь образования кости в мм2 Воспаление, % Капсула Нагноение, при добавлении в среду Staphylococcus aurous, %
Прототип + 10,2±1,13 + 57,5±7,3
ВТ-1-0способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376
Прототип + 10,7±1,55 - 60,9±4,1
ВТ 6способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376
Заявляемое +++ 50,3±3,1*# -- 0
изобретение способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376
ВТ 1-0способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376
Заявляемое +++ 55,9±4,5*- - 0
изобретение способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376
ВТ 6способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376 способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного   кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, патент № 2444376

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ нанесения биоактивного нано- и микроструктурированного кальцийфосфатного покрытия на имплантат из титана и его сплавов, включающий анодирование титана и его сплавов, отличающийся тем, что процесс ведут в фосфорной кислоте концентрацией 5-25% и серной кислоте концентрацией 5-10%, дополнительно содержащих порошок CaO до пересыщенного состояния и 5-10% суспензии гидроксилапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе, при постоянном или импульсном токе напряжением 80-250 В в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,3-15,0 Гц в течение 10-40 мин при постоянном перемешивании и температуре 20-35°С и дополнительно помещают в специальную среду, обладающую остеогенной и противомикробной активностью, на 30-60 мин при температуре 20-37°С.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2444376

patent-2444376.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61L27/06 титан или его сплавы

Патенты РФ в классе A61L27/06:
многокомпонентное биоактивное нанокомпозиционное покрытие с антибактериальным эффектом -  патент 2524654 (27.07.2014)
способ получения наноструктурированного кальций-фосфатного покрытия для медицинских имплантатов -  патент 2523410 (20.07.2014)
устройство зонтичное (окклюдер) с модифицированным поверхностным слоем -  патент 2522932 (20.07.2014)
способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом -  патент 2512714 (10.04.2014)
способ изготовления кардиоимплантата из сплава на основе никелида титана с модифицированным ионно-плазменной обработкой поверхностным слоем -  патент 2508130 (27.02.2014)
покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления -  патент 2502526 (27.12.2013)
способ модифицирования титановой поверхности -  патент 2495678 (20.10.2013)
способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с углеродным нанопокрытием -  патент 2490032 (20.08.2013)
медицинские изделия и способ их получения -  патент 2485979 (27.06.2013)
способ создания наноструктурной биоинертной пористой поверхности на титановых имплантатах -  патент 2469744 (20.12.2012)

Класс B82B3/00 Изготовление или обработка наноструктур

Патенты РФ в классе B82B3/00:
способ комбинированной интенсивной пластической деформации заготовок -  патент 2529604 (27.09.2014)
многослойный композиционный материал для защиты от электромагнитного излучения -  патент 2529494 (27.09.2014)
способ функционализации углеродных наноматериалов -  патент 2529217 (27.09.2014)
нанокомпонентная энергетическая добавка и жидкое углеводородное топливо -  патент 2529035 (27.09.2014)
способ получения насыщенных карбоновых кислот -  патент 2529026 (27.09.2014)
способ получения катализатора для процесса метанирования -  патент 2528988 (20.09.2014)
способ модифицирования углеродных нанотрубок -  патент 2528985 (20.09.2014)
полимерный медьсодержащий композит и способ его получения -  патент 2528981 (20.09.2014)
композиции матриксных носителей, способы и применения -  патент 2528895 (20.09.2014)
полимерное электрохромное устройство -  патент 2528841 (20.09.2014)

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 получения биологически активного покрытия -  патент 2428207 (10.09.2011)
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 A61L27/54 биологически активные материалы, например терапевтические вещества

Патенты РФ в классе A61L27/54:
антимикробные/антибактериальные медицинские устройства, покрытые традиционными средствами китайской медицины -  патент 2524635 (27.07.2014)
биорезорбируемая гидрогелевая полимерная композиция с биологически активными веществами (варианты) -  патент 2519103 (10.06.2014)
способ изготовления биорезорбируемого гибридного сосудистого импланта малого диаметра -  патент 2504406 (20.01.2014)
биоматериалы на основе фосфата кальция -  патент 2501571 (20.12.2013)
искусственная твердая мозговая оболочка и способ ее производства -  патент 2491961 (10.09.2013)
антимикробные полимерные изделия, способы их получения и способы их применения -  патент 2476072 (27.02.2013)
способы получения антибактериальных контактных линз -  патент 2471505 (10.01.2013)
способ обработки текстильных изделий для сердечно-сосудистой хирургии -  патент 2470671 (27.12.2012)
n-замещенные мономеры и полимеры -  патент 2470040 (20.12.2012)
антибактериальные контактные линзы с пониженной мутностью и их изготовление -  патент 2467768 (27.11.2012)

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