Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, связанной с протезированием искусственных клапанов сердца (ИКС), и может быть использовано при изготовлении эндопротезов иных органов в ортопедии, стоматологии, травматологии и др., а также в различных областях техники.
Известен углеродсодержащий материал LTI (Low Temperature Isotropic form Pyrolitic Carbon), содержащий 10 мас.% кремния (Si) [1]. Изотропный пироуглерод LTI получают путем газофазного пиролиза углеводородов в установках с псевдоожиженном слоем. LTI используется только в виде покрытия толщиной 250 мкм на графитовой подложке определенной конфигурации для изготовления элементов ИКС. Технология предусматривает индивидуальную обработку каждой детали. Физико-механические свойства LTI приведены в таблице 1. Практическое применение способа, основанного на технологии псевдоожиженного слоя, ограничено из-за невозможности получения пиролитического отложения с толщиной, достаточной для изготовления монолитных изделий.
Известен углеродсодержащий материал - углеситалл [2], содержащий 12-18 мас.% бора (В). Этот материал, выбранный нами в качестве прототипа, получают путем пиролиза в виде монолитного отложения с толщиной, достаточной для изготовления деталей ИКС. Физико-механические свойства углеситалла приведены в таблице 1. Однако прочность и твердость углеситалла ниже, чем у LTI.
Целью изобретения является повышение прочности, твердости и износостойкости углеситалла.
Указанная цель достигается тем, что предложенный материал
включает, мас.%:
Отличие предложенного материала заключается в вышеуказанном соотношении компонентов.
Предлагаемый состав материала выбран на основании изучения физико-механических характеристик, комплекса медико-биологических исследований и испытаний образцов материала.
По физико-механическим характеристикам, а также по результатам испытаний на токсикологию и тромборезистентность все материалы, содержащие бор в интервале 10-20 мас.% или кремний 10 мас.% и изотропный пироуглерод - остальное, удовлетворяют требованиям, предъявляемым к материалу для эндопротезов. Однако углеситалл имеет прочность, твердость и, следовательно, износостойкость ниже, чем LTI. В свою очередь технология получения LTI не позволяет получить пироуглеродное отложение с толщиной, достаточной для изготовления элементов ИКС.
В основу предлагаемого изобретения положена задача повышения прочности, твердости и износостойкости углеситалла путем введения в его состав кремния до 9 мас.%. Это позволит получить пироуглеродное отложение с толщиной, достаточной для изготовления элементов ИКС, и более высокими физико-механическими свойствами.
Способ получения материала предлагаемого состава основан на объемной кристаллизации углерода из газовой фазы с последующей конденсацией на поверхности подложки. Осуществляют процесс в электровакуумном пиролизном реакторе. Для реактора ф200 мм в качестве подложки применяют внутреннюю поверхность цилиндра из графита. Реагенты: природный газ, пропан, треххлористый бор (BCl3), метилтрихлорсилан (СН3Cl3Si), или трихлорсилан (SiHCl3), или хлорид кремния (SiCl4) и инертный газ (например, азот). Состав материала регулируют соотношением вводимых реагентов.
Пример 1.
Состав материала: бор 9 мас.%, кремний 1 мас.% и изотропный пироуглерод 90 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:
Пример 2.
Состав материала: бор 10 мас.%, кремний 5 мас.% и изотропный пироуглерод 85 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:
Пример 3.
Состав материала: бор 11 мас.%, кремний 9 мас.% и изотропный пироуглерод 80 мас.%. Материал такого состава имеет следующие физико-механические свойства:
В таблице 1 приведены физико-механические свойства изотропных пироуглеродных материалов. Из анализа таблицы видно, что предлагаемый материал занял пустующее место в ряду этих материалов. Физико-механические свойства плавно изменяются от пирографита изотропного без легирующих элементов до материала LTI, легированного кремнием.
Таким образом, материал предлагаемого состава имеет более высокую прочность и твердость, чем углеситалл. Это позволит увеличить износостойкость элементов ИКС и, следовательно, приведет к увеличению долговечности и надежности ИКС. Материал предлагаемого состава позволит изготовить из него прочные и надежные дентальные имплантаты, эндопротезы различных суставов и другие изделия медицинского назначения.
Физико-механические свойства изотропных пироуглеродов
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dauskardt R.H., Ritche R.O., Pyrolitic carbon coatincs,// In: Hench L.L., Wilson.
J. (eds). Singapore, World Scientific Publ. Co. - 1993: 261-279.
2. Патент RU №2163105 C1, A 61 F 2/24, 20.02.2001.
Предлагаемое изобретение относится к медицине, в частности к сердечно-сосудистой хирургии, связанной с протезированием искусственных клапанов сердца (ИКС), и может быть использовано при изготовлении эндопротезов иных органов в ортопедии, стоматологии, травматологии и др., а также в различных областях техники. Углеродсодержащий материал с двойными карбидами для эндопротезов содержит бор, кремний, изотропный пироуглерод при определенных соотношениях. Материал с повышенной прочностью, твердостью и износостойкостью и используется для изготовления элементов ИКС и других медицинских изделий. 1 табл.
Углеродсодержащий материал для эндопротезов, содержащий изотропный пироуглерод и бор, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кремний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
при условии, что
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ЭНДОПРОТЕЗОВ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАГОТОВОК ЭНДОПРОТЕЗОВ ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО МАТЕРИАЛА | 1999 |
|
RU2163105C1 |
| US 4166292 А, 04.09.1979 | |||
| Искусственный клапан сердца | 1991 |
|
SU1819588A1 |
| Способ изменения сорбционных свойств углеситалла | 1986 |
|
SU1407302A1 |
