СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОГО ПОРОШКА ДЛЯ БИОМАТЕРИАЛОВ Российский патент 2012 года по МПК A61L27/02 A61L27/12 B82B1/00 

Описание патента на изобретение RU2440149C1

Порошки на основе системы гидроксиапатит (ГА) - карбоната кальция (КК) перспективны для получения керамических материалов, применяемых в медицине в качестве матриксов для восстановления костной ткани. Варьированием концентрации компонентов возможно получение материалов с требуемой биорезорбцией, что важно для быстрого замещения дефектов костной ткани разного размера и лечения пациентов различного возраста. Основными характеристиками, определяющими использование порошковых материалов при получении керамики, являются их фазовый состав и дисперсность. За счет уменьшения размеров порошков системы ГА-КК можно получить материалы с субмикронной структурой, обладающие высокой прочностью, что способствует созданию на их основе надежных костных имплантатов и пористых матриксов для быстрого восстановления костной ткани.

Кальцийфосфатные порошки получали методом химического осаждения солей (S.Raynaud, E.Champion*, D.Bemache-Assollant, P.Thomas, Calcium phosphate apatites with variable Ca/P atomic ratio I.Synthesis, characterisation and thermal stability of powders // Biomaterials 23 (2002) 1065-1072) из водных растворов в результате добавления водного раствора диаммония фосфата к водному раствору нитрата кальция. Полученный влажный порошок затем фильтровали, сушили и прокаливали. В зависимости от условий осаждения, температуры прокаливания получали различные по фазовому составу агрегированные порошки с разной удельной поверхностью от 47 до 88 г/м2. Недостатком данных порошков являются невысокая удельная поверхность порошков и образование в процессе сушки и высокотемпературного обжига (выше 1000°С) прочных агрегатов. Использование таких порошков препятствует формированию нанокристаллических керамических материалов с равномерной микроструктурой и высокой прочностью.

Наиболее близкими по техническому решению являются композиционные кальцийфосфатные порошки (патент №2367633) с атомарным соотношением Ca/P от 1,4 до 1,8 в результате химического осаждения. Для снижения степени агрегированности и повышения удельной поверхности влажные порошки, полученные в результате химического взаимодействия, промывают водой для удаления растворимых примесей, затем этанолом для вытеснения воды из порошка и толуолом для последующего замещения этанола. При постепенном замещении содержащейся в порошке воды на этанол, этанола на толуол получают влажную суспензию из осажденного порошка и толуола. В отличие от предыдущих промывающих жидкостей толуол имеет более низкое значение поверхностного натяжения, что позволяет получать более дисперсные порошки вследствие снижения поверхностных сил, стягивающих порошки в агрегаты при их сушке. Окончательное удаление жидкости осуществляется при сушке на воздухе при 100-150°С. В результате термообработки при 150-900°С формируются слабо закристаллизованные наноразмерные порошки с площадью удельной поверхности 120-200 м2/г. К недостаткам данного метода относятся: низкая площадь удельной поверхности порошков, что может приводить к формированию крупнокристаллической структуры и, как следствие, снижению прочности спеченных материалов; использование токсичного реактива - толуола; применение термообработки порошков, что повышает стоимость конечного материала. Кроме того, содержание плохорастворимых в порошках фаз - ГА и ТКФ, приводит к снижению резорбции материалов, получаемых на их основе, что приводит к нежелательному повышению времени восстановления костной ткани.

Технический результат предлагаемого изобретения - получение композиционного порошка на основе системы ГА-КК, содержащего 15-25 мас.% КК, обладающего высокой площадью удельной поверхности не менее 210 м2/г.

Технический результат достигается тем, что в способе получения наноразмерного порошка для биоматериалов, получаемого в результате химического осаждения из водных растворов с последующей промывкой в этаноле, фильтрованием и сушкой, согласно изобретению сразу после осаждения порошок подвергают старению в маточном растворе в течение не менее 14 суток и получают порошок состава 75-85 мас.% гидроксиапатита и 15-25 мас.% карбоната кальция, и площадью удельной поверхности не менее 210 м2/г.

Полученный в результате химического осаждения, сначала выдержанный в маточном растворе в течение 14 и более суток, порошок промывали этанолом, затем фильтровали и сушили до удаления жидкой фазы. Сразу после осаждения порошок состоит из слабоагрегированных частиц с низкой степенью закристаллизованности. В процессе старения в маточном растворе происходит кристаллизация аморфного осадка с образованием хорошо закристаллизованного высокодисперсного порошка. Промывка в этаноле препятствует вторичной агрегации во время сушки порошка. В результате получаются нанопорошки с площадью удельной поверхности не менее 210 м2/г.

В случае старения материалов в маточном растворе в течение меньшего времени, чем 14 суток, и использовании материалов, содержащих более 25 мас.% КК, порошки обладают меньшей величиной площади удельной поверхности (менее 200 м2/г). Использование материалов, содержащих менее 15 мас.% КК, приводит к снижению его растворимости и, как следствие, может уменьшать биорезорбцию имплантанта.

Пример 1. Порошок состава 80 мас.% ГА - 20 мас.% КК синтезировали путем смешения водных растворов гидрокарбоната и гидрофосфата аммония и водного раствора, содержащего взвесь гидроксида кальция. Осадок выдерживали в маточном растворе в течение 14 суток. После этого осадок промывали этиловым спиртом, фильтровали и сушили. Полученный порошок характеризовался площадью удельной поверхности 220 м2/г (размер частиц 5-13 нм).

Были изготовлены порошки, имеющие состав в пределах заявленного, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.

Состав и свойства спеченных керамических композитов Образец Соотношение ГА и КК, мас.% Время старения, сутки Площадь удельной поверхности, м2 Размер частиц, нм Растворимость на 7 сутки в физиологическом растворе мг/л, Са2+ Примечание ГА КК 1 80 20 14 220 5-13 10 2 80 20 21 240 5-10 10,1 3 80 20 7 73 20-45 9,9 4 (прототип) 100 0 - 180 10-40 Менее 3 5 90 10 - 80 15-45 Менее 6 6 50 50 21 125 15-25 11 7 60 40 30 196 10-35 10 Непромытый в этаноле

Похожие патенты RU2440149C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОГО ПОРОШКА НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТ-ГИДРОКСИАПАТИТ ДЛЯ СИНТЕЗА КЕРАМИЧЕСКИХ БИОМАТЕРИАЛОВ 2007
  • Баринов Сергей Миронович
  • Фадеева Инна Вилоровна
  • Фомин Александр Сергеевич
  • Бакунова Наталия Валерьевна
  • Смирнов Валерий Вячеславович
RU2367633C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОГО ГИДРОКСИАПАТИТА В МИКРОВОЛНОВОМ ПОЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫГОРАЮЩЕЙ ДОБАВКИ 2014
  • Коротченко Наталья Михайловна
  • Рассказова Людмила Алексеевна
  • Жук Илья Вячеславович
RU2574455C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТА И БРУШИТА 2014
  • Солоненко Анна Петровна
  • Голованова Ольга Александровна
RU2546539C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО БИОРЕЗОРБИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ СМЕСИ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ 2015
  • Коротченко Наталья Михайловна
  • Рассказова Людмила Алексеевна
  • Осмольская Елена Олеговна
RU2596739C1
Способ биомиметического синтеза Sr-содержащего карбонатгидроксилапатита, допированного брушитом 2017
  • Измайлов Ринат Рашидович
  • Голованова Ольга Александровна
RU2650637C1
Способ биомиметического синтеза Sr - содержащего карбонатгидроксилапатита, модифицированного брушитом 2017
  • Измайлов Ринат Рашидович
  • Голованова Ольга Александровна
RU2640924C1
Композиционный материал, содержащий альгинат натрия и смеси фосфатов кальция, способ получения композиционного материала 2019
  • Голованова Ольга Александровна
  • Цыганова Анна Анатольевна
RU2725882C1
Способ получения мезопористых порошков гидроксиапатита методом химического соосаждения 2022
  • Антонова Ольга Станиславовна
  • Гольдберг Маргарита Александровна
  • Донская Надежда Олеговна
  • Тютькова Юлия Борисовна
  • Баринов Сергей Миронович
  • Комлев Владимир Сергеевич
RU2797213C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ КАРБОНАТА КАЛЬЦИЯ И ГИДРОКСИАПАТИТА И/ИЛИ КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТА ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ ПРИ РЕКОНСТРУКТИВНО-ПЛАСТИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЯХ 2013
  • Смирнов Валерий Вячеславович
  • Гольдберг Маргарита Александровна
  • Баринов Сергей Миронович
RU2523453C1
БИОСОВМЕСТИМЫЙ КОСТНОЗАМЕЩАЮЩИЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЕГО 2012
  • Полежаева Любовь Константиновна
RU2494721C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОРАЗМЕРНОГО ПОРОШКА ДЛЯ БИОМАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к медицине, в частности к кальцийфосфатным керамическим материалам, предназначенным для изготовления костных имплантатов и/или замещения дефектов при различных костных патологиях. Для снижения степени агрегированности и повышения площади удельной поверхности осажденные порошки, полученные в результате химического взаимодействия, выдерживают в маточном растворе в течение не менее 14 суток и промывают этанолом. После сушки получают ультродисперсные порошки с площадью удельной поверхности не менее 210 м2/г. По своему составу наноразмерные порошки состоят из гидроксиапатита и карбоната кальция. Высокая удельная поверхность порошков позволяет использовать их для получения биоматериалов с мелкодисперсной или нанокристаллической структурой. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 440 149 C1

Способ получения наноразмерного порошка для керамических биоматериалов, применяемых в медицине в качестве матриксов для восстановления костной ткани, получаемого в результате химического осаждения из водных растворов с последующей промывкой в этаноле, фильтрованием и сушкой, отличающийся тем, что сразу после осаждения порошок подвергают старению в маточном растворе в течение не менее 14 суток и получают порошок состава 75-85 мас.% гидроксиапатита и 15-25 мас.% карбоната кальция и с площадью удельной поверхности не менее 210 м2/г.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2440149C1

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЙ КАЛЬЦИЙФОСФАТНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТ-ГИДРОКСИАПАТИТ ДЛЯ РЕКОНСТРУКЦИИ КОСТНЫХ ДЕФЕКТОВ 2007
  • Смирнов Валерий Вячеславович
  • Фомин Александр Сергеевич
  • Баринов Сергей Миронович
RU2359708C1
HEILMANN F, STANDARD ОС, MÜLLER FA, HOFFMAN M
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
ingrowth., J Mater Sci Mater Med
Пресс для выдавливания из деревянных дисков заготовок для ниточных катушек 1923
  • Григорьев П.Н.
SU2007A1
АМОРФНЫЙ, КАРБОНИРОВАННЫЙ И ФТОРИРОВАННЫЙ ГИДРОКСИАПАТИТ ДЛЯ ЗУБНЫХ ПАСТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Арсеньев П.А.
  • Балин В.Н.
  • Дощицын Ю.Ф.
  • Евдокимов А.А.
  • Пташко А.В.
  • Феоктистов А.Ф.
RU2179437C2

RU 2 440 149 C1

Авторы

Смирнов Валерий Вячеславович

Гольдберг Маргарита Александровна

Баринов Сергей Миронович

Даты

2012-01-20Публикация

2010-07-06Подача