способ изготовления внутрикостных имплантатов

Формула изобретения

Способ изготовления внутрикостных имплантатов, заключающийся в нанесении плазменным напылением на металлическую титановую основу имплантата биологически активного покрытия, отличающийся тем, что напыление при различных режимах ведут послойно, при этом первым слоем напыляют титан или гидрид титана дисперсностью 3 5 мкм, дистанцией напыления 70 80 мм и толщиной 5 10 мкм, вторым слоем титан или гидрид титана дисперсностью 50 100 мкм, дистанцией напыления 100 мм, толщиной 50 115 мкм, третьим слоем наносят механическую смесь титана или гидрида титана дисперсностью 40 70 мкм и гидроксилапатита дисперсностью 5 10 мкм с соотношением 60 80 и 20 40 мас. соответственно, дистанцией напыления 80 мм и толщиной слоя 15 20 мкм, четвертым слоем гидроксилапатит дисперсностью 40 70 мкм, дистанцией напыления 70 мм, толщиной слоя 20 30 мкм.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных имплантатов на металлической основе.

Наиболее распространен способ изготовления внутрикостного имплантата, который заключается в следующем. Из компактного титана точением, фрезерованием, электроискровым методом изготавливают цилиндрический, пластинчатый или гофрированный имплантат, затем при необходимости его подвергают термической, электрохимической или дробеструйной обработкам. На подготовленную поверхность методом осаждения, спекания, изостатического прессования, напыления и др. наносят слой биоактивного материала (трикальция фосфат, гидроксилапатит).

Однако существующие способы получения имплантатов с биопокрытием из-за значительного отличия термомеханических и биомеханических свойств титана или гидрида титана, оксида титана и биоматериала не позволяют достичь благоприятного сочетания механической прочности и биологической активности покрытия. Кроме того, невозможно получение биологического слоя с определенной пористой структурой и морфологией поверхности.

Отмеченные недостатки могут быть устранены при использовании многослойной технологии плазменного нанесения биоактивного материала. Метод плазменного напыления является наиболее технологичным, позволяющим формировать покрытия с программируемым комплексом свойств.

Из известных способов получения внутрикостных имплантатов наиболее близким по технологии и достигаемым результатам к изобретению является способ, включающий плазменное напыление переходного оксидного слоя и наружного биоактивного (1).

Недостатком данного способа является то, что переходный оксидный слой имеет более плотную пористую структуру в отличие от биоактивного слоя, в результате чего имплантат обладает невысокой механической прочностью.

Технический результат, на обеспечение которого направлено изобретение, заключается в повышении механической прочности имплантата.

На металлическую титановую основу имплантата плазменным напылением при различных режимах наносят систему покрытий, состоящую из четырех слоев.

Схема послойного формирования покрытий представлена на чертеже.

Поверхность металлического титанового имплантата 1 перед напылением подвергают дробеструйной обработке частицами оксида алюминия. Затем наносят два слоя порошка титана или гидрида титана толщиной в диапазоне 60 125 мкм при токе плазменной дуги 540 560 А. Первый слой 2 из порошка титана или гидрида титана дисперсностью от 3 5 мкм до 10 мкм напыляют непосредственно на металлическую компактную основу имплантата с расстояния 70 80 мм, толщиной 5 10 мкм. Второй слой 3 наносят порошком дисперсностью 50 100 мкм с расстояния 100 мм, толщиной 50 115 мкм. Нанесение двухслойного титанового покрытия обеспечивает плавный переход от структуры компактного титана 1 к слою 3 с пористостью 45 50% Третий переходный слой 4 состоит из смеси порошка титана или гидрида титана дисперсностью 40 70 мкм и гидроксилапатита дисперсностью 5 10 мкм с соотношением соответственно 60 80 мас. и 20 40 мас. толщина этого слоя равна 15 20 мкм. Диапазон состава покрытия из смеси титана и гидроксилапатита выбран таким, чтобы обеспечить максимальную прочность сцепления с плазмонапыленным титановым слоем. Варианты составов покрытия и адгезия приведены в таблице. (В таблице приняты обозначения: T_к компактный, Т_н напыленный, ГА гидроксилапатит.)

Напыление переходного слоя осуществляют при токе плазменной дуги 540 - 560 А и дистанции напыления 80 мм. Для придания биоактивных свойств имплантату последний четвертый слой 5 формируется из гидроксилапатита дисперсностью 40 70 мкм и толщиной 20 30 мкм. Ток плазменной дуги 450 540 А, дистанция напыления 70 мм.

Послойное плазменное напыление покрытий осуществляется в атмосфере в струе защитного газа аргона, при этом расход плазмообразующего газа 20 40 л/мин. Скорость перемещения плазмотрона при напылении 80 700 мм/мин, напряжение дуги 30 В, скорость вращения детали 110 160 об/мин.

Таким образом, отличительная особенность способа заключается в том, что для повышения механической прочности имплантата используется многослойная технология плазменного нанесения биоактивного материала, а именно в отличие от известного способа изготовления имплантата предлагается напыление дополнительных двух промежуточных слоев второго и третьего.

Положительный эффект достигается за счет формирования системы взаимосвязывающих пористых каналов по всей толщине покрытия, что способствует повышению механической прочности имплантата и надежности фиксации в костной ткани.