ЦЕМЕНТ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ Российский патент 2004 года по МПК A61K6/33 A61L27/00 

Изобретение относится к области медицины, а именно к составам композиционных материалов для остеопластики, в частности, для заполнения обширных полостей и дефектов в костной ткани, и может быть использован в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, оториноларингологии, травмотологии.

Кость представляет собой композит, состоящий из органических и неорганических компонентов, где минеральная фаза, представляющая собой в основном фосфорнокислый кальций (гидроксиапатит кальция) и небольшие количества микроэлементов, составляет от 60 до 70% полного сухого веса кости.

Поскольку кость естественным образом подвергается различным напряжениям, она постоянно обновляется. В начале цикла обновления остеокласты выводят поврежденную костную ткань в определенные области, а затем остеобласты заполняют остеокластом созданные пустоты с коллагеном, который через определенное время минерализуется и становится зрелой костью. Способность кости регенерироваться обеспечивается содержанием в минеральной фазе кости фосфата кальция и кристаллической природой кости.

Под воздействием механических и иных нагрузок в кости возможно развитие нежелательных напряжений, обеспечивающих различные формы деформаций костной ткани, приводящих к появлению микродефектов, микротрещин, микроразрывов и т.п., которые могут возникать в ответ на один или на комбинацию подобных возмущающих факторов, в том числе при ее хирургическом иссечении или рассечении, травматическое разрушение или нарушение структуры собственно костной ткани обменного или возрастного характера.

В лечении поврежденной костной ткани в настоящее время развивается ряд методологий, из числа которых одной из наиболее актуальных является использование костных цементов, в частности цементов на основе фосфорнокислого кальция как заполняющего и скрепляющего материала.

Этим материалом заполняют пустоты и отверстия разной природы в живой кости, после чего они представляют организму строительный материал и матрицу для регенирирующейся костной ткани.

Известно средство для внутрикостной имплантации, представляющее собой водную суспензию гидроксиапатита, предлагаемое для стимуляции роста костной ткани (пат. РФ 2077329, кл. А 61 К 33/06, 1993).

Однако увлажненный материал не обладает пластичностью, не способен фиксироваться в костных полостях и не способен сохранить заданную форму, в связи с чем не обеспечивается даже минимальная защита от механических повреждений, необходимая вновь образующимся костным тканям.

Известен также композиционный материал для замещения костной ткани, содержащий фосфаты кальция - гидроксиапатит в виде гранул, порошкообразные бета-трикальций фосфаты, коллаген и хондроитинсульфат, взятые в массовом соотношении 12-20:6-12:30-40:34-38 (пат. РФ 2122437, кл. A 61 L 27/00, 1996). К недостаткам этого материала следует отнести низкие механические свойства изделий из него, такие, что в процессе хранения и транспортировки и подготовке к применению они легко растрескиваются и рассыпаются.

Наиболее близким из числа известных по технической сущности к предлагаемому является цемент для замещения костных тканей, содержащий аморфный фосфат калция, дополнительный источник кальция, выбранный из группы: оксид кальция, гидроксид кальция и фосфат кальция, и физиологический раствор (пат. США 5782971, кл. С 04 В 12/02, 1992).

Как отмечалось выше, цемент используется организмом как строительный материал. Поэтому состав цемента должен быть максимально приближен к составу костной ткани человеческой кости. Однако достаточно широкие варации самих компонентов известного цемета (его количественный состав) и отсутствие указаний на количественное содержание компонентов приводит, по сути, к получению в известном техническом решении неопределенной гаммы различных материалов, обладающих, в конечном итоге, различным составом, характеристиками и структурой.

Поставленная задача состояла в разработке цемента для замещения костной ткани, который после заполнения им дефектов костной ткани в процессе отверждения образует материал, являющийся аналогом неорганической составляющей костной ткани и обладающий биосовместимостью с ней и биоактивностью, остеокондуктивными и остеоиндуктивными свойствами, благодаря чему он перерабатывается организмом в натуральную костную ткань, эффективно восстанавливая имеющиеся дефекты. Технический результат достигается тем, что цемент для замещения костной ткани на основе фосфатов кальция дополнительно содержит гель гидроксиапатита, карбонат магния, бикарбонат натрия и фтористый натрий, а в качестве фосфатов кальция - дикальций фосфат и трикальций фосфат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Трикальций фосфат 300-320

Дикальций фосфат 540-560

Гель гидроксиапатита 320-500

Бикарбонат натрия 3-10

Фтористый натрий 2-10

Окись кальция 150-170

Предлагаемые интервалы соотношения компонентов определяются областью гомогенизации апатитной фазы и вариациями элементного состава костной ткани в зависимости от возраста человека и места замещения костной ткани.

Гель гидроксиапатита формулы Са₁₀(РO₄)₆(ОН)₂ получают в результате взаимодействия гидроксида кальция с ортофосфорной кислотой известным способом. В данном случае существенным моментом является физическое состояние продукта, а именно гелеобразное состояние. Предпочтительная концентрация гидроксиапатита в геле 6-10% по массе.

После изготовления порошок цемента для стерилизации его помещают в полиэтиленовый пакет и запаивают. Затем подвергают γ-облучению дозой 20000 Гр.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Для получения образцов цемента, составы которых приведены в таблице, все твердые предварительно высушенные компоненты (кроме геля гидроксиапатита) перемешивают в шаровой мельнице в течение 24 часов в инертной атмосфере. Для формирования рабочей пасты непосредственно перед употреблением к полученному порошку добавляют гель гидроксиапатита и перемешивают в течение 3 мин и немедленно после перемешивания помещают в дефект костной ткани. Время отверждения составляет 15 мин. Результаты испытаний показали, что в отличие от известных цементов, предлагаемые цементы обладают практически полной биосовместимостью с костной тканью, создают условия уменьшения в необходимости пересадки костной ткани и общей длительности хирургического вмешательства, устраняют необходимость в добавочной фиксации костных фрагментов (обломков), уменьшают возможную потребность в повторных операциях, а также исключают возможность передачи латентной инфекции от донора при традиционном использовании аллогенной кости.

Изобретение относится к области медицины и касается составов композиционных материалов для остеопластики. Цемент для замещения костной ткани выполнен на основе фосфатов кальция, дополнительно содержит гель гидроксиапатита, карбонат магния, бикарбонат натрия и фтористый натрий, а в качестве фосфатов кальция - трикальций фосфат и дикальций фосфат, компоненты берут в определенном количественном содержании. Цемент обладает повышенной биосовместимостью с костной тканью, биоактивностью и эффективно восстанавливает костную ткань. 1 табл.

Цемент для замещения костной ткани на основе фосфатов кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гель гидроксиапатита, карбонат магния, бикарбонат натрия и фтористый натрий, а в качестве фосфатов кальция - трикальций фосфат и дикальций фосфат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Трикальций фосфат 300-320

Дикальций фосфат 540-560

Гель гидроксиапатита 320-500

Бикарбонат натрия 3-10

Фтористый натрий 2-10

Окись кальция 150-170