СОСТАВ УГЛЕПЛАСТИКА ДЛЯ УСТРАНЕНИЯ ДЕФЕКТОВ КОСТИ Российский патент 2008 года по МПК A61L27/08 A61L27/04 A61L27/14 A61L27/06 A61F2/28 

Изобретение относится к области медицины, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для устранения костных дефектов.

Известен состав углепластика для устранения дефектов костей ″Остек″, который содержит углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10 при следующем соотношении компонентов мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М65Полиамидная пленка 12/1035,

представляющий из себя пресс-пакет, состоящий из чередующихся между собой углеродной ткани ТГН-2М, размером 100×100×034-7 слоев; полиамидной пленки 12/10 в виде пленки размером 100×100×0,2-7 слоев (ТУ 48-4807-22989).

Однако указанный материал ″Остек″ при всех его положительных качествах имеет один серьезный недостаток - он рентгенопрозрачен со всеми вытекающими отсюда последствиями: при устранении различных костных дефектов у человека углеродным материалом ″Остек″ при контрольном исследовании рентгенологических снимков и компьютерных томограмм углеродный материал не визуализируется. В послеоперационном периоде невозможно проследить дальнейшую судьбу углеродных имплантатов, установленных во время операций.

Наиболее близким к предложенному является состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10 и порошок металлического бора с размерами частиц 20-50 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М45-65Порошок металлического бора2-20Полиамидная пленка 12/10остальное

[Патент РФ N2241495, A61L 27/08, A61F 2/28, 2003]

Недостатком указанного углепластика с порошком бора является то, что он недостаточно визуализируется на спиральной компьютерной томограмме и не виден вообще при рентгенологическом исследовании, что затрудняет послеоперационный контроль за установленным углеродным материалом в организме человека. Также при исследовании пациентов на спиральном компьютерном томографе увеличивается лучевая нагрузка в несколько раз. Порошок бора в больших количествах токсичен для живых организмов.

Техническим результатом данного изобретения является повышение рентгеноконтрастности материала и биосовместимости, уменьшение токсичности и канцерогенности материала.

Технический результат достигается тем, что в составе углепластика для устранения дефектов кости, содержащем углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10, отличительной особенностью является то, что он дополнительно содержит порошок титана и порошок кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М60-64,5Порошок титана1,25-3,75Порошок кремния1,25-3,75Полиамидная пленка 12/10остальное

Желательно, чтобы размер частиц порошка титана и кремния составлял 20-50 мкм.

Предложенный состав углепластика обладает высокими физико-механическими свойствами, высокой рентгеноконтрастностью, не токсичен, не канцерогенен, полностью является биосовместимым материалом для организма человека.

Титан имеет плотность 4,32 г/см³, обладает отличной коррозийной стойкостью, устойчив на воздухе до температуры 550°С, обладает способностью вживляться в биологические ткани.

Кремний имеет плотность 2,328 г/см³, химически пассивный элемент, окисляется на воздухе при температуре свыше 400°С. До этих температур не образует никаких соединений с общей флорой, не растворяется ни в кислотах, ни щелочах, отличается высокой атмосферной стойкостью.

Титан и кремний в виде порошка равномерно рассевали между слоями ткани и полиамида и проводили термомеханическую обработку пресс-пакета по нижеприведенной технологии. Титан и кремний сохраняют первоначальные свойства и находятся в виде механических включений в порах ткани.

Пример 1

Материал получают следующим образом: 60 г углеродной ткани марки ТГН-2М перекладывают 35 г полиамидной пленки 12/10, между которой равномерно распределяют 2,5 г порошка титана и 2,5 г порошка кремния с размерами частиц 20-50 мкм. Таким образом, полученный материал, состоящий из чередующихся между собой слоев углеродной ткани марки ТГН-2М, размером 100×100×034 - 7 слоев; полиамидной пленки 12/10 размером 100х100х0,2 - 7 слоев, порошка титана и порошка кремния 20-50 мкм, равномерно распределенного между тканью и полиамидной пленкой, подвергают горячему прессованию при температуре 210±5°С, давлении 100 кг/см² и выдержке 1 час. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 2

Материал, состоящий из 64,5 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 33 г полиамидной пленки 12/10, 1,25 г порошка титана и 1,25 г кремния с размерами частиц 20-50 мкм соответственно, подвергают горячему прессованию по примеру 1. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 3

Материал, состоящий из 60,5 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 32 г полиамидной пленки 12/10, 3,75 г порошка титана и 3,75 г порошка кремния подвергают горячему прессованию по примеру 1. Соотношение компонентов материала составляет 60,5:32:3,75:3,75 соответственно. Свойства углепластика приведены в таблице.

Технологическое оборудование позволяет получать заготовки размером 20×200×300 мм, из которых изготавливают имплантаты, механической обработкой по чертежам или слепкам применительно индивидуально к пациенту.

При добавлении более 3,75% порошка титана и 3,75% кремния начинают ухудшаться заданные физико-химические свойства углеродного материала и его не рекомендуется вносить в биосреду человеческого организма, если добавлять менее 1,25% порошка титана и 1,25% кремния, материал окажется нерентгеноконтрастным и хирург не сможет проследить его дальнейшую судьбу, степень его износа.

Физико-механические свойства углепластика ″Остек″, ″Остек″ с бором и ″Остек с титаном и кремнием″.№ п/пСвойства″Остек″″Остек″ с добавками бора″Остек″ с титаном и кремнием (соотношение 1:1)2%4%6%8%12%15%по 1,25%по 2,75%по 3,75%1Плотность, г/см³1,161,181,201,231,261,331,361,221,251,292Пористость, %36,933,730,126,221,516,814,734,231,127,83Модуль упругости, МПа×10³1,831,91,941,971,992,022,051,931,951,984Прочность, МПапри изгибе49,650,551,351,552,654,156,452,753,654,1при сжатии13,114,616,317,919,221,222,716,918,320,1

Из таблицы видно, что при сравнительном анализе материала ″Остек″ и ″Остек с добавками бора″ и предлагаемого состава ″Остек с добавками титана и кремния″ плотность материала в предлагаемом составе больше, чем в известных углепластиках ″Остек″. Также из таблицы видно, что при увеличении процентного содержания добавок бора и титана с кремнием плотность материала увеличивается, пористость уменьшается, модуль упругости увеличивается, прочность при сжатии и изгибе также увеличивается.

Таким образом предлагаемый состав с добавками титана и кремния (плотность визуализации по шкале Хаунсфилда 600-700 ед.) по сравнению с известным ″Остек с добавками бора″ (плотность визуализации по шкале Хаунсфилда 70-150 ед.) обладают большей рентгеноконтрастностью. ″Остек″ без добавок не обладает рентгеноконтрастностью (плотность визуализации по шкале Хаунсфилда 0 ед.). Содержание бора в материале ″Остек с добавками бора″ достигает 12-15%, что отрицательно сказывается на биосовместимости материала, повышении токсичности и канцерогенности. Причем визуализация данного материала возможна только при использовании спирального компьютерного томографа, при этом лучевая нагрузка увеличивается в несколько раз. Кроме того возрастает стоимость лучевой диагностики. Предлагаемый состав при меньшем содержании кремния обладает хорошей визуализацией при использовании рентгеновских методов исследования, при увеличении биосовместимости, отсутствии токсичности и канцерогенности, отсутствии коррозийных явлений, стойкостью к усталостным разрушениям, низкой величиной износа и упругостью, близкой к упругости кости и близкой к электропроводности тканей человеческого организма.

Изобретение относится к области медицины, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для устранения костных дефектов. Техническим результатом данного изобретения является повышение рентгеноконтрастности и биосовместимости, уменьшение токсичности и канцерогенности материала. Состав углепластика для устранения дефектов кости содержит углеродный материал ТГН-2М и полиамидную пленку 12/10. Состав дополнительно содержит порошок титана и кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%: углеродная ткань ТГН-2М 60-64,5, порошок титана 1,25-3,75, порошок кремния 1,25-3,75, полиамидная пленка 12/10 остальное. Размер частиц порошка кремния и титана составляет 20-50 мкм. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М и полиамидную пленку 12/10, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит порошок титана и порошок кремния при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углеродная ткань ТГН-2М60-64,5порошок титана1,25-3,75порошок кремния1,25-3,75полиамидная пленка 12/10остальное