МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАПОЛНЕНИЯ КОСТНЫХ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВЫХ И СТОМАТОЛОГИЧЕСКИХ ДЕФЕКТОВ Российский патент 2007 года по МПК A61K6/33 

Изобретение относится к медицине, а именно использованию для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза.

Кальций фосфатные цементы получают на основе реакционно-твердеющей порошковой смеси (РПС) двух или более фосфатов кальция и затворяющей жидкости (ЗЖ). Исходный порошок представляет смесь кислых и основных фосфатов. При добавлении в смесь ЗЖ компоненты начинают взаимодействовать между собой через жидкую фазу по механизму растворения-осаждения с образованием нейтральных (рН˜7) фосфатов. В качестве исходной смеси (S.Takagi, L.C.Chow, К.Ishikawa, "Formation of hydrohyapatite in new calcium phosphate cements", Biomaterials, 19 (1998), pp.1593-1599) использовали трикальций фосфат в сочетании с гидроксидом кальция или карбонатом кальция, аморфный фосфат кальция с гидроксидом кальция, дикальций фосфат с гидроксидом кальция или карбонатом кальция. В качестве ЗЖ применяли водные растворы гидроксида натрия или двухзамещенного ортофосфата натрия. При смешении смеси порошков фосфата кальция с ЗЖ образуется тестоподобная масса, которая со временем схатывается до образования прочного гидрокиапатитового цементного камня, состоящего из кристаллического гидроксиапатита (ГА).

Предложенные материалы могут быть использованы в качестве цементных паст для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов. Недостатком данных материалов является низкая прочность - менее 8 МПа.

Наиболее близким по техническому решению является фосфатный цемент (В.В.Самускевич, Н.Х.Белоус, Л.Н.Самускевич, А.А.Добрышевская «Цемент водного затворения на основе гидроксиапатита и термообработанного дигидрофосфата кальция». Неорганические Материалы, 2000, т.36, № 9, с.1148-1152), состоящий из смеси порошков гидроксиапатита (ГА) и термообработанного дигидрофосфата кальция, в качестве ЗЖ используется вода. При добавлении затворяющей жидкости компоненты смеси реагируют друг с другом с образованием аморфной фазы, которая в процессе схватывания превращается в кристаллический ГА.

Существенным недостатком данного материала является низкая прочность (не более 30 МПа) и быстрое время схватывания - 2-3 минуты. Быстрое схватывание и низкая прочность не позволяют формовать костные имплантаты сложной конфигурации, залечивать костные дефекты большой площади и объема.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение прочности кальций фосфатного цементного материала. Для достижения технического результата предлагается использовать в качестве РПС смесь порошков ГА и трикальций фосфата (ТКФ) и в качестве ЗЖ - раствор фосфатов магния и кальция в фосфорной кислоте, что позволяет существенно повысить прочность цементного материала на основе ГА. Цемент, состоящий из реакционной смеси ГА и ТКФ и ЗЖ на основе фосфатов магния и кальция, не известен. Содержание в РПС ТКФ 20-80 мас.% Отношение количества вводимой затворяющей жидкости ЗЖ (мл) к количеству РПС (г) должно находиться в пределах 0,25-0,65 (ЗЖ (мл)/ РПС (г)=0,25-0,65). Время схватывания изменялось от 6 до 35 минут в зависимости от количества и состава ЗЖ и соотношения фосфатов в РПС. После добавления ЗЖ в РПС жидкая фаза вступает в реакцию, при этом происходит частичное растворение РПС с последующим осаждением в виде аморфной фазы. В процессе схватывания формируется структура, состоящая из кристаллов ГА, которые покрыты прослойками цементирующей аморфной фазы, обеспечивающей прочное сцепление кристаллов между собой. Введение ГА в количествах более 80 мас.% приводит к быстрому схватыванию твердеющей смеси, и наоборот, при введении менее 20 мас.% схватывание происходит очень медленно, и в том и другом случае это затрудняет применение данного материала в медицине. В случае использования затворяющей жидкости в количестве, меньшем нижнего предела (ЗЖ (мл) / твердое (г)<0,25) или использования высококонцентрированных растворов ЗЖ с содержанием фосфата магния более 70 мас.% и фосфата кальция более 50 мас.% получаемая смесь имела высокую вязкость, что приводило к образованию многочисленных трещин при формовании изделия необходимой конфигурации. При применении ЗЖ в количестве выше верхнего предела (ЗЖ (мл) / ЦПС (г)>0,65) и разбавленных растворов с большим содержанием воды, более 45 мас.%, содержанием фосфата магния менее 15 мас.% и фосфата кальция менее 5 мас.% смесь получалась слишком жидкой, что не позволяло формовать изделия ввиду растекания смеси, кроме того, значительно увеличивалось время схватывания, что приводило к снижению прочности особенно в первые минуты твердения.

Пример получения образца № 1. Порошки, состоящие из 16 г ГА и 24 г ТКФ, смешивают в вибромельнице корундовыми шарами в течение 20 минут. Полученную РПС в количестве 0,6 г смешивают с 0,3 мл ЗЖ (40 мас.% фосфата магния и 40 мас.% фосфата кальция, фосфорной кислоты 12 мас.%., 8 мас.% воды). Смешение проводят в течение 1-2 минут металлическим шпателем на стекле до сметаноподобного состояния, после чего смесь помещают в цилиндрическую форму диаметром 0,8 см. По истечении нескольких минут отформованный образец вынимают и помещают в термостат при температуре 37°С и относительной влажности 100%. Через 24 часа отвержденный образец имеет прочность на сжатие 110 МПа.

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

Предлагаемый кальций фосфатный цемент состоит из смеси порошков ГА и ТКФ и ЗЖ - растворов фосфатов магния и кальция в фосфорной кислоте - и характеризуется более высокой прочностью.

Состав и свойства цементных материалов ЗЖ, мл / Порошок РПС, гСоотношение компонентов в РПС, мас.%Состав ЗЖ, мас.%Время схватывания (37°С, 100%
относительная
влажность),
минПрочность на сжатие, МПа¹ГАТКФФосфат
магнияФосфат
кальцияФосфорная
кислотаВода10,5406040401281011020,25802025565564530,6560407051015253840,4208015202045353450,46040205020108 6 (прототип)0,3ГАДигидрофосфат кальция---10033070,15955800200-Образец рассыпался80,410901040050Более 60690,87030030700Более 602¹Испытания проводили через 24 часа после затворения.

Изобретение относится к области медицины и касается материалов для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях. Материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков и содержит гидроксиапатит и трикальций фосфат, а в качестве затворяющей жидкости используют раствор фосфата магния и фосфата кальция в фосфорной кислоте при определенном количественном содержании их в затворяющей жидкости, при этом количество затворяющей жидкости к количеству реакционно-твердеющей смеси составляет (г):0,25-0,65. Недорогие исходные компоненты и высокая прочность позволяют широко использовать данный материал для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза, при этом он обладает высокой прочностью. 1 табл.

Материал для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов на основе реакционно-твердеющей смеси порошков, содержащий гидроксиапатит и затворяющей жидкости, отличающийся тем, что реакционно-твердеющая смесь дополнительно содержит порошок трикальций фосфата, а в качестве затворяющей жидкости - раствор фосфата магния и фосфата кальция в фосфорной кислоте, при этом содержание компонентов в реакционно-твердеющей смеси составляет, мас.%:

Гидроксиапатит20,0-80,0Трикальций фосфат20,0-80,0

содержание компонентов в затворяющей жидкости составляет, мас.%:

Фосфат магния15,0-70,0Фосфат кальция5,0-50,0Фосфорная кислота10,0-65,0Вода5,0-45,0

а количество затворяющей жидкости к количеству реакционо-твердеющей смеси составляет, г: 0,25-0,65.