СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСТЕОФИКСАТОРАХ ИЗ ТИТАНА Российский патент 2008 года по МПК A61L27/10 A61L27/06 

Описание патента на изобретение RU2332239C1

Изобретение относится к области медицинской техники и может использоваться при изготовлении различных остеофиксаторов с остеоинтеграционным биопокрытием.

Остеофиксаторы из титана представляют костные имплантаты временного функционирования, подлежащие удалению из организма по истечении периода лечения. В процессе приживления остеофиксаторов должно создаваться прочное соединение их поверхности с окружающей костной тканью и обеспечиваться неподвижность в кости при биомеханических нагрузках, что достигается за счет использования биопокрытия. При этом глубина остеоинтеграции покрытия должна быть ограниченной во избежание травмирования костной ткани при последующем удалении остеофиксатора.

Известны способы нанесения остеоинтеграционных покрытий на стоматологические и ортопедические имплантаты [1-3], однако они предназначены для формирования высокопористой гетерогенной структуры покрытия, обеспечивающей глубокую остеоинтеграцию с целью длительного функционирования имплантатов. Все эти способы не могут использоваться при нанесении покрытий на остеофиксаторы, так как приводят к последующему травмированию костной ткани и различным послеоперационным осложнениям. Процессы нанесения таких покрытий сложны, а используемые биоматериалы дорогостоящи.

Известен способ изготовления имплантатов для наружного чрескостного остеосинтеза, предусматривающий нанесение на имплантаты плазменным методом биоактивного гидроксиапатитового покрытия [4]. Получаемое данным способом покрытие ограничивает глубину прорастания костной ткани и снижает травматизацию при удалении имплантатов. Существенным недостатком способа является высокая трудоемкость изготовления имплантатов, сложный состав покрытия, наличие исходных дорогих биоматериалов.

Ближайшим прототипом, по мнению авторов, является способ оксидирования металлов и сплавов путем воздействия на них парогазовой средой при повышенной температуре, равной 375-575°С, при естественной циркуляции среды и парциальном давлении пара в процессе обработки не менее 10% от общего давления среды, представляющей собой воздушно-паровую смесь с добавлением газовых примесей из аммиака, углекислого газа, азота. Процесс оксидирования ведут в зависимости от состава обрабатываемого материала в течение времени от 1 ч до 20 ч. Данный способ позволяет получить оксидное покрытие с повышенными защитными свойствами и не позволяет получить покрытие с пористой структурой, ограничивающей глубину прорастания костной ткани и достаточной для биомеханического закрепления остеофиксатора в кости [5].

Задачей изобретения является создание биосовместимого покрытия на остеофиксаторах, обеспечивающего ограниченную глубину остеоинтеграции, достаточную для прочного закрепления фиксаторов в кости и снижающую травматизацию ткани при их удалении, а процесс формирования покрытия сделать простым и недорогим.

Поставленная задача решается путем оксидирования титановых остеофиксаторов в паровой среде при повышенной температуре, равной 500-550°С, в течение 1,5-2 ч. Перед оксидированием предварительно из рабочего объема печи удаляют воздух подачей в него под давлением 3-4 атм перегретого водяного пара, процесс оксидирования осуществляют в среде перегретого чистого пара, подаваемого в рабочий объем под давлением 1,2-1,3 атм, оксидированные остеофиксаторы сначала охлаждают в печи в среде пара до температуры 250-300°С, затем на воздухе до температуры 20-30°С. Данные условия оксидирования приводят к образованию на поверхности изделий оксидного покрытия из оксида титана (TiO2).

Сущность изобретения заключается в том, что для создания покрытия проводят оксидирование титановых остеофиксаторов в среде перегретого водяного пара при температуре 500-550°С, продолжительности процесса 1,5-2 ч. При этом в сформированном покрытии создаются большие внутренние напряжения, превышающие предел его прочности, вследствие чего происходит растрескивание и образование шероховатой структуры покрытия, а также открытых пор размером 12-16 мкм, обеспечивающих необходимые условия для интеграции остеофиксаторов, их закрепления в ткани и надежного функционирования. Получаемое покрытие состоит из оксида титана (TiO2), имеет толщину 40-50 мкм и поверхностную пористость 30%. Глубина интеграции костной ткани в поры такого покрытия составляет 25-30 мкм, что не вызывает существенного травмирования костных структур при удалении остеофиксаторов.

Пример. Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. Берут готовый к формированию покрытия остеофиксатор, помещают его в печь нагревательной установки с температурой 500-550°С и продувают рабочий объем печи перегретым водяным паром при давлении 3-4 атм для удаления воздуха. Затем давление пара снижают до величины 1,2-1,3 атм и процесс ведут непрерывно в среде чистого водяного пара в течение 1,5-2 ч, после чего, не прекращая подачу пара, оксидированный остеофиксатор охлаждают в печи до температуры 250-300°С, после этого извлекают из печи и охлаждают на воздухе до температуры 20-30°С. Давление пара, равное 1,2-1,3 атм, позволяет избежать проникновение воздуха в рабочий объем через возможные неплотности соединений камеры печи, температура в печи 500-550°С и продолжительность оксидирования 1,5-2 ч обеспечивают формирование заданных параметров толщины и поверхностной структуры покрытия, последовательное охлаждение титановых остеофиксаторов сначала в печи, затем на воздухе определяет получение однородного фазово-структурного состояния покрытия, в наилучшей степени способствующего адаптации остеофиксаторов в кости. Толщина получаемого покрытия из оксида титана (TiO2) составляет 40-50 мкм. Поверхностная структура покрытия характеризуется шероховатым рельефом и наличием открытых пор размером 12-16 мкм, являющихся следствием разрыва покрытия на фрагменты из-за возникших в нем внутренних напряжений в процессе оксидирования. При этом глубина пор в покрытии находится в пределах 25-30 мкм, что обеспечивает остеоинтеграцию на указанное расстояние по толщине покрытия.

Положительный эффект достигается за счет формирования оксидного покрытия на остеофиксаторах из титана марок ВТ1-0, ВТ1-00, ВТ-16 с определенной толщиной, размером и глубиной открытых пор, обеспечивающих проникновение костных структур на заданное расстояние от поверхности покрытия.

Источники информации

1. Патент РФ №2158189, 1999 г. Способ нанесения гидроксиапатитовых покрытий.

2. А.с. №19950910. Биоактивное покрытие на имплантат из титана.

3. Патент РФ №2194536, 1999 г. Способ формирования биоактивного покрытия на имплантат.

4. Патент РФ №2134082, 1997 г. Способ изготовления имплантатов для наружного чрескостного остеосинтеза.

5. Патент РФ №2189400, 2002 г. Способ оксидирования металлов и сплавов и устройство для его реализации.

Похожие патенты RU2332239C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ НА ЧРЕСКОСТНЫХ ИМПЛАНТАТАХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 2009
  • Родионов Игорь Владимирович
  • Бутовский Константин Георгиевич
  • Анников Вячеслав Васильевич
  • Карпова Александра Игоревна
RU2412723C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ НА ЧРЕКОСТНЫХ ИМПЛАНТАТАХ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 2013
  • Родионов Игорь Владимирович
RU2519095C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО ПОКРЫТИЯ НА СТАЛЬНЫХ ЧРЕСКОСТНЫХ ИМПЛАНТАТАХ 2014
  • Родионов Игорь Владимирович
RU2542409C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДНОГО БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ НА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИМПЛАНТАТАХ ДЛЯ НАРУЖНОГО ЧРЕСКОСТНОГО ОСТЕОСИНТЕЗА 2014
  • Родионов Игорь Владимирович
RU2548740C1
ПОКРЫТИЕ НА ИМПЛАНТАТ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2008
  • Родионов Игорь Владимирович
  • Бутовский Константин Георгиевич
  • Серянов Юрий Владимирович
RU2361623C1
СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТОВ 2016
  • Гуров Александр Алексеевич
  • Порозова Светлана Евгеньевна
  • Рогожников Алексей Геннадьевич
  • Шулятникова Оксана Александровна
RU2630578C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИКРО-НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО ПОРИСТОГО СЛОЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТОВ 2018
  • Колганов Игорь Николаевич
  • Захарова Ирина Анатольевна
  • Захаров Максим Игоревич
  • Ревякин Александр Владимирович
RU2677271C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ НАНОСТРУКТУРНОЙ БИОИНЕРТНОЙ ПОРИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ТИТАНОВЫХ ИМПЛАНТАТАХ 2011
  • Абдуллаев Фикрет Мавлудинович
RU2469744C1
ОСТЕОИНТЕГРАЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ НА ОРТОПЕДИЧЕСКИЕ И СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ТИТАНОВЫЕ ИМПЛАНТАТЫ 2011
  • Родионов Игорь Владимирович
RU2472532C1
ОКСИДНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ЧРЕСКОСТНЫЕ ОРТОПЕДИЧЕСКИЕ ИМПЛАНТАТЫ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ 2011
  • Родионов Игорь Владимирович
RU2465015C1

Реферат патента 2008 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОСОВМЕСТИМОГО ПОКРЫТИЯ НА ОСТЕОФИКСАТОРАХ ИЗ ТИТАНА

Изобретение относится к области медицинской техники. Изобретение касается способа получения биосовместимого покрытия на остеофиксаторах из титана. Формирование покрытия осуществляют путем оксидирования титана в атмосфере перегретого водяного пара при температуре 50-550°С в течение 1,5-2 ч. При этом из рабочего объема предварительно удаляют воздух подачей в него под давлением 3-4 атм перегретого пара, а сам процесс оксидирования осуществляют в среде перегретого чистого пара, подаваемого в рабочий объем под давлением 1,2-1,3 атм. После этого оксидированные титановые остеофиксаторы сначала охлаждают в печи в среде пара до температуры 250-300°С, а затем на воздухе до температуры 20-30°С. Способ позволяет получить оксидное биосовместимое покрытие, обладающее остеоинтеграционными качествами, с минимальными материальными и трудовыми затратами.

Формула изобретения RU 2 332 239 C1

Способ получения биосовместимого покрытия на остеофиксаторах из титана путем оксидирования остеофиксаторов в паровой среде при повышенной температуре, равной 500-550°С, в течение 1,5-2 ч, отличающийся тем, что предварительно из рабочего объема удаляют воздух подачей в него под давлением 3-4 атм перегретого пара, процесс оксидирования осуществляют в среде перегретого чистого пара, подаваемого в рабочий объем под давлением 1,2-1,3 атм, оксидированные титановые остеофиксаторы сначала охлаждают в печи в среде пара до температуры 250-300°С, затем на воздухе до температуры 20-30°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2332239C1

СПОСОБ СОЗДАНИЯ БИОСОВМЕСТИМОЙ ПОВЕРХНОСТИ НА ИМПЛАНТАТАХ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ 2000
  • Бондарев В.В.
  • Шепель А.М.
RU2192892C2
ПОКРЫТИЕ НА ИМПЛАНТАТ ИЗ ТИТАНА И ЕГО СПЛАВОВ 2000
  • Карлов А.В.
  • Колобов Ю.Р.
RU2176524C1
JP 7047116 А, 21.02.1995, abstract
Телевизионное устройство для бесконтактного измерения линейных размеров объекта 1971
  • Хельмут Кубизьяк
SU606566A3
СПОСОБ ОКСИДИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2000
  • Феофанов В.Н.
  • Шмаков Л.В.
  • Лебедев В.И.
  • Мочалов Н.А.
  • Брусаков В.П.
  • Козлов В.А.
  • Черемискин В.И.
RU2189400C2
НАКАПЛИВАЮЩИЙ СУММАТОР 2014
  • Петренко Вячеслав Иванович
  • Жук Александр Павлович
  • Кузьминов Юрий Владимирович
RU2544748C1
JP 2000178791, 27.06.2000, abstract.

RU 2 332 239 C1

Авторы

Родионов Игорь Владимирович

Бутовский Константин Георгиевич

Бейдик Олег Викторович

Ткачева Ангелина Владимировна

Даты

2008-08-27Публикация

2006-12-27Подача