способ получения биологического гидроксиапатита

Формула изобретения

Способ получения биологического гидроксиапатита, включающий предварительную очистку костей, измельчение их, растворение костной ткани в соляной кислоте с последующим осаждением гидроксиапатита осадителем, фильтрование, термическую обработку и измельчение осадка, отличающийся тем, что измельчение костей производят до получения частиц размером 2,5-5 см, растворение костной ткани осуществляют раствором соляной кислоты с концентрацией 0,5-2М с последующим отделением жидкой части взвеси фильтрацией и добавлением в отфильтрованный раствор при постоянном перемешивании хитозана концентрацией 1,5-2 мас.% до его полного растворения, в качестве осадителя гидроксиапатита применяют 3-5М раствор гидроксида натрия или гидроксида калия путем его добавления при активном перемешивании до достижения значения рН реакционной среды 7,0-7,5, термическую обработку полученного после фильтрования осадка осуществляют прокаливанием при температуре 830°С в течение не менее 40 мин.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицине, а именно к получению биологического гидроксиапатита, который может быть использован в травматологии, ортопедии, стоматологии, нейрохирургии в качестве материала для замещения дефектов костной ткани, резорбируемых матриксов для клеточных технологий остеогенеза, средства локализованной доставки лекарственных препаратов, покрытий на металлических имплантатах, производства зубных пломб, зубных паст, сорбентов и пр.

Известен способ получения гидроксиапатита, включающий осаждение из водных растворов солей кальция и гидроортофосфата аммония, добавление к водному раствору нитрата кальция 0,05-0,2 М раствора этилендиаминтетраацетата натрия при температуре 40-70°С, добавление к этой смеси по каплям раствора гидроортофосфата аммония при постоянном перемешивании, нагрев до 40-60°С и выдерживание в течение 10-20 мин, старение осадка в течение одних суток, фильтрацию, сушку при 100-150°С и нагрев при 250-700°С в течение часа (RU, патент № 2391117, A61L 27/00, С01В 25/32, Опубл. 10.06.2010 г.).

Недостаток этого способа заключается в том, что при синтезе гидроксиапатита из водных растворов солей отсутствует микроэлементный состав, присущий биологической костной ткани живого организма, что уменьшает биологическую активность гидроксиапатита.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения гидроксиапатита из костной ткани крупного рогатого скота, включающий предварительную очистку костей, измельчение их, растворение костной ткани в соляной кислоте, с последующим осаждением гидроксиапатита осадителем, фильтрование, сушку и измельчение осадка (Талашова И.А. и др. Лабораторное выделение кальцийфосфатных соединений из костной ткани крупного рогатого скота и определение их состава методом электронно-зондового микроанализа. / Гений Ортопедии, № 4, 2007, С.71-75).

Недостатками этого способа являются длительное отделение твердой осажденной фазы гидроксиапатита, что приводит к образованию крупных частиц гидроксиапатита.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в разработке способа получения биологического гидроксиапатита, обеспечивающего сохранение ценного микроэлементного состава, максимально приближенного к составу кости человека, обладающего возможностью регулирования размера частиц гидроксиапатита в зависимости от скорости протекания реакции при осаждении фосфатов кальция и характеризующего простотой аппаратурного оформления.

При этом техническим результатом является получение мелкодисперсного порошка гидроксиапатита с размером частиц от 5 нм и с микроэлементным составом, максимально приближенным к составу костной ткани человека.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения биологического гидроксиапатита, включающем предварительную очистку костей, измельчение их, растворение костной ткани в соляной кислоте с последующим осаждением гидроксиапатита осадителем, фильтрование, термическую обработку и измельчение осадка, измельчение костей производят до получения частиц размером 2,5-5 см, растворение костной ткани осуществляют раствором соляной кислоты с концентрацией 0,5-2 М с последующим отделение жидкой части взвеси фильтрацией и добавлением в отфильтрованный раствор при постоянном перемешивании хитозана концентрацией 1,5-2 мас.% до его полного растворения, в качестве осадителя гидроксиапатита применяют 3-5 М раствор гидроксида натрия или гидроксида калия путем его добавления при активном перемешивании до достижения значения рН реакционной среды 7,0-7,5, термическую обработку полученного после фильтрования осадка осуществляют прокаливанием при температуре 830°С в течение не менее 40 минут.

Измельчение костей до получения частиц размером 2,5-5 см, растворение костной ткани раствором соляной кислоты с концентрацией 0,5-2 М с последующим отделение жидкой части взвеси фильтрацией и добавлением в отфильтрованный раствор при постоянном перемешивании хитозана концентрацией 1,5-2 мас.% до его полного растворения, применение в качестве осадителя гидроксиапатита 3-5 М раствора гидроксида натрия или гидроксида калия путем его добавления при активном перемешивании до достижения значения рН реакционной среды 7,0-7,5 и термическая обработка полученного после фильтрования осадка прокаливанием при температуре 830°С в течение не менее 40 минут обеспечивает сохранение ценного микроэлементного состава, максимально приближенного к составу кости человека, возможность регулирования размера частиц гидроксиапатита в зависимости от скорости протекания реакции при осаждении фосфатов кальция. Это позволяет получить мелкодисперсный порошок гидроксиапатита с размером частиц от 5 нм и с микроэлементным составом, максимально приближенным к составу костной ткани человека.

Способ получения биологического гидроксиапатита осуществляется следующим образом.

Исходное сырье, кости сельскохозяйственных животных, очищают от параоссальных тканей механическим путем и промывают теплой водой. Далее кости измельчают на щековой дробилке до получения частиц размером 2,5-5 см. Применение дробленой кости позволяет сократить проведение процесса деминерализации до 36 часов, а также добиться более полной вытяжки фосфатов кальция и микроэлементов. Далее выполняют деминерализацию костной ткани сельскохозяйственных животных раствором соляной кислоты с концентрацией 0,5-2 М. Указанная концентрация раствора соляной кислоты выбрана исходя из условий обеспечения максимальной вытяжки фосфатов кальция и микроэлементов. Применение концентрации раствора соляной кислоты меньше 0,5 М не приводит к полноценной вытяжке фосфатов кальция и микроэлементов из костной ткани, а использование концентрации выше 2 М нецелесообразно, поскольку увеличение содержания соляной кислоты в растворе не приводит к большему содержанию кальция и микроэлементов в растворе. Следует также отметить, что использование раствора соляной кислоты с концентрацией 0,5-2,0 М обеспечивает размеры частиц порошка гидроксиапатита 5-60 нм с площадью удельной поверхности материала 76-95 м²/г. По завершении деминерализации жидкую часть взвеси отделяют фильтрацией. В отфильтрованный раствор при постоянном перемешивании добавляется хитозан концентрацией 1,5-2 мас.% до его полного растворения. Применение хитозана обеспечивает гомогенное осаждение частиц гидроксиапатита и не дает им слипаться друг с другом. При добавлении в раствор хитозана концентрацией менее 1,5 мас.% частицы гидроксиапатита слипаются друг с другом. При добавлении в раствор хитозана концентрацией более 2 мас.% осадок гидроксиапатита получается вязким и плохо фильтрующимся. Применение хитозана позволяет из осадка убирать избыточное количество ионов натрия или калия за счет их взаимодействия с хитозаном. Гидроксиапатит осаждают из раствора добавлением при активном перемешивании 3-5 М раствором гидроксида натрия или гидроксида калия до достижения значения рН реакционной среды 7,0-7,5, при этом отмечают обильное выпадение осадка. Взвесь подвергают фильтрации. Полученное пастообразное вещество прокаливают при температуре 830°С в течение не менее 40 минут, а затем измельчают.