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

композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Классы МПК:A61L24/02 содержащие неорганические материалы
A61L27/02 неорганические материалы
A61L27/12 фосфорсодержащии материалы, например апатит
A61F2/28 кости
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-04-25
публикация патента:

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм. В качестве цементной жидкости используют раствор фосфатов магния, калия и/или натрия, фосфорной кислоты и воды. Компоненты берут в определенном количественном содержании. В процессе твердения материала формируется прочный каркас с равномерным распределением керамических частиц, способствующих повышению прочности. Высокие механические характеристики и доступность исходных материалов позволяет широко использовать данный материал для закрытия полостей в костных тканях. 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к медицине, а именно для пластической реконструкции поврежденных костных тканей.

Кальцийфосфатные костные цементы (КФЦ) получили значительное развитие в последние несколько лет благодаря превосходной биосовместимости и биоактивности, а также удобству использования в виде инжектируемых паст, легко заполняющих костные дефекты практически любой сложной формы. Цементные материалы на основе композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -трикальцийфосфата (композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ) обладают биоктивными и биосоместимыми свойствами.

В работе (Loreley Morejo n-Alonso, Oscar Jacinto Bareiro Ferreira, Raurl Garcia Carrodeguas, Luis Alberto dos Santos Bioactive composite bone cement based on a-tricalcium phosphate/tricalcium silicate J Biomed Mater Res Part В 2012:100B:94-102) цементные материалы получали при смешение реакционно-твердеющего порошка (РТП) композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ с цементной жидкостью, содержащей фосфаты натрия. В результате после схватывания получали цемент на основе осажденного гидроксиапатита (ОГА). Недостатком данного цемента является низкая прочность.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту являются цементные материалы на основе РТП композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ K. Takahashi, Y. Fujishiro, S. Yin, Т. Sato ФГА Preparation and compressive strength of a-tricalcium phosphate based cement dispersed with ceramic particles Ceramics International 30 (2004) 199-203, содержащие керамические частицы оксидов циркония, кремния или алюминия. Получали цемент при смешении порошка композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ с водой до жидкой суспензии с последующим добавлением керамических частиц. После схватывания и твердения формировался композит состава: матрица из гидроксиапатита или дефицитного гидроксиапатита и распределенной в матрице частицами керамики. Основным недостатком данных материалов является низкая прочность. К недостаткам также можно отнести наличие керамических частиц - диоксида циркония, оксида алюминия или оксида кремния, присутствие которых снижает биоактивность композиционного материала, т.к. данные фазы являются биологически чужеродными (инородными) для организма человека.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение прочности кальцийфосфатного цементного материала.

Технический результат достигается тем, что композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов на основе реакционно-твердеющего порошка, содержащего композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -трикальцийфосфат и цементной жидкости, содержащей воду, согласно изобритению реакционно-твердеющий порошок дополнительно содержит частицы гидроксиапатита размером от 50 до 220 мкм, а цементная жидкость дополнительно содержит фосфорную кислоту, фосфат магния, фосфат натрия и/или калия при следующем соотношении компонентов в кальцийфосфатном цементе:

в реакционно-твердеющей смеси порошков, % мас.:

Частицы гидроксиапатита размером 38-220 мкм - 5-50

Порошок композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -трикальцийфосфата - 50-95

при следующем соотношении компонентов в цементной жидкости, % мас.:

Фосфат магния - 30-60

Фосфат натрия и/или калия - 3,5-25

Фосфорная кислота - 0,5-3,0

Вода - остальное,

а количество цементной жидкости (мл) к количеству реакционно-твердеющей порошковой смеси (г) находиться в пределах 0,45-0,75.

Цемент, состоящий из реакционно-твердеющего порошка (РТП): композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ и керамических частиц гидроксиапатита ГА и ЦЖ на основе фосфорной кислоты, фосфатов магния, натрия и калия, не известен.

После смешения ЦЖ и РТП начинается реакция между компонентами, при этом происходит частичное растворение РТП с образованием новых фаз - гидроксиапатита, осажденного гидроксиапатита и кальций дефицитного гидроксиапатита в различном соотношении. В процессе схватывания и твердения формируется структура, состоящая из кристаллов вновь образовавшихся фаз, покрывающих прочные керамические частицы гидроксиапатита, что способствует повышению прочности цементного материала. Введение в РТП керамических частиц менее 5% мас., а также использование размером менее 38 мкм не приводит к повышению прочности. При введение частиц керамических гидроксиапатита более 70% мас., а так же размером более 220 мкм прочность цементов начинает резко снижаться. В случае использования цементной жидкости в количестве, меньшем нижнего предела (ЦЖ (мл) / РТП (г) <0,45 мл/г), или использованию высококонцентрированных растворов ЦЖ с содержанием фосфата магния более 60% мас., и суммарного содержания фосфата калия и натрия более 25%, получаемая смесь имеет высокую вязкость, что приводит к образованию многочисленных трещин при формовании изделия необходимой конфигурации. При применении ЦЖ в количестве выше верхнего предела (ЦЖ (мл) / ЦТП (г) >0,75) и разбавленных ЦЖ с большим содержанием воды, более 70% мас., содержанием фосфата магния менее 30% мас. смесь получается слишком жидкой, что не позволяет формовать изделия ввиду растекания смеси. Кроме того, значительно увеличивается время схватывания, что приводит к снижению прочности, особенно в первые минуты твердения. При введении суммарного содержания фосфата калия и натрия менее 3,5% мас., повышается пористость образцов, что приводит к резкому падению прочности. При выходе за пределы содержания в ЦЖ фосфорной кислоты - 0,5-3,0 мас.% получаемый цементный материал имеет низкую прочность.

Пример 1. Получение образца № 1. Порошок РТП, содержащий 0,5 г керамических частиц ГА размером 56-82 мкм и порошка 0,5 г композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФ, смешивают с 0,25 мл ЦЖ (50% мас, фосфата магния и 5% мас, фосфата калия, 5% мас, фосфата натрия, фосфорной кислоты 1% мас., остальное - вода). Смешение проводят в течение 1-2 минут металлическим шпателем на стекле до сметаноподобного состояния, после чего смесь помещают в цилиндрическую пресс-форму диаметром 8 мм. По истечении 15-20 минут отформованный образец вынимают и помещают в термостат при температуре 37°С в раствор SBF (Simulated Body Fluid), соответствующем плазме крови человека. Через 24 часа отвержденный образец имеет прочность на сжатие 90 МПа.

Аналогично были изготовлены образцы, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу 1.

Таблица 1
Состав и свойства цементных материалов
композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 3Ж, мл / Порошок РПС, гРазмер керамических частиц гидроксиапатита Соотношение компонентов в РТП, % мас. Состав ЦЖ, % мас. Время схватывания (37°С, 100% относительная влажность), минПрочность на сжатие, МПа1
композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 ГА композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -ТКФФосфат магнияФосфат натрия и/или калияФосфорная кислотаВода композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850
10,5 56-8250 5050 100,5 39,56-8 90
2 0,75 156-22070 3060 3,51,5 354-6 45
3 0,45 38-565 9530 253 524-5 48
4 0,5 30080 20- 30- 7035 5
9 (прототип) 0,3 композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 - 100- -- 1003 42
11 0,5 1-550 5050 1010 396-8- 42
12 0,85 56-8210 9010 400 50Более 20 5
130,15 -- 1000 4060 0Более 60 Образец разрушился

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов на основе реакционно-твердеющего порошка, содержащего композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -трикальцийфосфат, и цементной жидкости, содержащей воду, отличающийся тем, что реакционно-твердеющий порошок дополнительно содержит частицы гидроксиапатита размером от 50 до 220 мкм, а цементная жидкость дополнительно содержит фосфорную кислоту, фосфат магния, фосфат натрия и/или калия при следующем соотношении компонентов в кальцийфосфатном цементе:

в реакционно-твердеющей смеси порошков, мас.%:

Частицы гидроксиапатита размером 50-220 мкм 5-50
Порошок композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для   заполнения костных дефектов, патент № 2484850 -трикальцийфосфата 50-95


при следующем соотношении компонентов в цементной жидкости, мас.%:

Фосфат магния30-60
Фосфат натрия и/или калия3,5-25
Фосфорная кислота 0,5-3,0
Вода Остальное,


а количество цементной жидкости (мл) к количеству реакционно-твердеющей порошковой смеси (г) находится в пределах 0,45-0,75.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2484850

patent-2484850.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс A61L24/02 содержащие неорганические материалы

Класс A61L27/02 неорганические материалы

Патенты РФ в классе A61L27/02:
многокомпонентное биоактивное нанокомпозиционное покрытие с антибактериальным эффектом -  патент 2524654 (27.07.2014)
способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях -  патент 2523453 (20.07.2014)
способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом -  патент 2512714 (10.04.2014)
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 получения нетоксичного пористого имплантата из полимолочной кислоты для замещения костных дефектов длинных трубчатых костей -  патент 2465017 (27.10.2012)
способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия -  патент 2458707 (20.08.2012)
костно-протезный материал и способ его изготовления -  патент 2457000 (27.07.2012)
способ изготовления внутрикостных имплантатов -  патент 2443434 (27.02.2012)
способ получения наноразмерного порошка для биоматериалов -  патент 2440149 (20.01.2012)

Класс A61L27/12 фосфорсодержащии материалы, например апатит

Патенты РФ в классе A61L27/12:
материал заменителя костной ткани -  патент 2529802 (27.09.2014)
способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека -  патент 2526191 (20.08.2014)
способ получения шихты для композиционного материала на основе карбоната кальция и гидроксиапатита и/или карбонатгидроксиапатита для восстановления костной ткани при реконструктивно-пластических операциях -  патент 2523453 (20.07.2014)
способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом -  патент 2512714 (10.04.2014)
отверждаемый биокомпозиционный материал для замещения костных дефектов -  патент 2508131 (27.02.2014)
остеогенный биорезорбируемый материал для замещения костных дефектов и способ его получения -  патент 2504405 (20.01.2014)
биоматериалы на основе фосфата кальция -  патент 2501571 (20.12.2013)
способ получения нанокристаллического кремнийзамещенного гидроксиапатита -  патент 2500840 (10.12.2013)
способ получения канафита -  патент 2499767 (27.11.2013)
пористые микросферы на основе биофосфатов кальция и магния с регулируемым размером частиц для регенерации костной ткани -  патент 2497548 (10.11.2013)

Класс A61F2/28 кости



Наверх