Изобретение относится к медицине, а точнее - к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов.
Известен композиционный материал для замещения костной ткани, содержащий пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием волокон 20…80% от ее общего объема и материал-наполнитель, имеющий кристаллический углерод с межплоскостным расстоянием 3,42…3,44 ангстрема - патент RU №2260402 С1, опубл. 20.09.2005.
По своим признакам и достигаемому результату этот композиционный материал наиболее близок к заявляемому и принят за прототип.
Известный композиционный материал используется для изготовления эндопротезов человека и животных и характеризуется модулем упругости 14…28 ГПа.
Недостаток известного композиционного материала заключается в чрезмерно высоком модуле упругости, значительно превышающим реальный модуль упругости костной ткани человека.
Эндопротез, изготовленный из известного материала, более жесткий по сравнению с костной тканью человека и при его взаимодействии с последней происходит непрерывное перемещение сопряженных поверхностей, что ведет к постепенному расшатыванию эндопротеза и ухудшению прорастания костной ткани в его поры.
Кроме того, сопряжение жестких поверхностей эндопротеза со здоровой костью человека вызывает убывание здоровой кости и тормозит создание новой гомогенной костной массы.
Технический результат изобретения заключается в создании композиционного материала для замещения костной ткани с модулем упругости, оптимально соответствующим модулю упругости костной ткани человека.
Названный технический результат достигается благодаря тому, что в композиционном материале для замещения костной ткани, содержащем пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием волокон 20…80% от ее общего объема, и материал-наполнитель, имеющий кристаллический углерод с межплоскостным расстоянием 3,42…3,44 ангстрема, согласно изобретению материал-наполнитель содержит полученный путем карбонизации фенол-формальдегидного связующего аморфный углерод в виде кокса в количестве 10…20% и полученный путем разложения углеводородного газа кристаллический углерод в количестве 70…50% соответственно от общего объема пор матрицы.
Изготовление композиционного материала для замещения костной ткани ведут следующим образом. Сначала из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема изготавливают пористую матрицу с содержанием волокнистого материала 20…80% от ее объема, которую затем пропитывают расчетным количеством прекурсора аморфного углерода - фенолформальдегидного связующего, например бакелита, и подвергают полимеризации.
Полученную углепластиковую заготовку подвергают карбонизации при температуре 1200 К в течение 3 часов, получая при этом аморфный углерод в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор матрицы (чем достигается приближение модуля упругости композиционного материала к модулю упругости костной ткани человека).
После этого производят заполнение пор кристаллическим углеродом с межплоскостным расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 70…50% соответственно от общего объема пор матрицы путем разложения углеводородного газа, например метана, при температурах 1173…1273 К (чем обеспечивается соответствие модуля упругости получаемого композиционного материала костной ткани человека).
Изобретение подтверждено результатами испытаний, представленными в таблице.
Для чего были изготовлены образцы композиционного материала для замещения костной ткани с разным содержанием аморфного и кристаллического углерода и проведены испытания с определением модуля упругости материала каждого образца.
По результатам испытаний видно, что образцы, содержащие аморфный и кристаллический углерод в заявленных пределах (опыты №3, 4, 5), имеют модули упругости как у костной ткани человека, а образцы, содержащие аморфный и кристаллический углерод вне заявленных пределов (опыты №1, 2 и 6, 7, 8, 9), имеют модули упругости, не совпадающие с костной тканью человека.
Композиционный материал для замещения костной ткани по сравнению с прототипом характеризуется модулем упругости, равным модулю упругости костной ткани человека, лежащим в пределах 13,8…19,4 ГПа.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ И ЭНДОПРОТЕЗЫ СУСТАВОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НЕГО | 2017 |
|
RU2684409C2 |
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ | 2016 |
|
RU2622751C1 |
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ | 2004 |
|
RU2260402C1 |
ЧАШКА ЭНДОПРОТЕЗА ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА | 2017 |
|
RU2668130C2 |
Скаффолд для замещения костных дефектов | 2020 |
|
RU2768571C1 |
Биокомпозиционный остеопластический материал для ускорения консолидации переломов животных | 2022 |
|
RU2805654C1 |
КОМПОЗИЦИОННЫЙ ПОРИСТЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТЕЙ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ | 2000 |
|
RU2181600C2 |
МЕДИЦИНСКИЙ КЛЕЙ-БИОИМПЛАНТАТ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ В ВИДЕ ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ | 2011 |
|
RU2477996C1 |
МЕДИЦИНСКИЙ БИО-КЛЕЙ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ БИОПОЛИМЕРНЫХ НАНОКОМПОЗИТОВ В ВИДЕ ПОЛУСИНТЕТИЧЕСКОЙ ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЫ C ПРИМЕНЕНИЕМ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ | 2013 |
|
RU2543321C2 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ УГЛЕРОД-КАРБИДОКРЕМНИЕВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА И УГЛЕРОД-КАРБИДОКРЕМНИЕВЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ | 1992 |
|
RU2084425C1 |
Изобретение относится к медицине, конкретно к области композиционных материалов для изготовления эндопротезов. Композиционный материал для замещения костной ткани содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием волокон 20…80 от ее общего объема и материал-наполнитель, имеющий кристаллический углерод с межплоскостным расстоянием 3,42…3,44 ангстрема. При создании композиционного материала для замещения костной ткани с модулем упругости, соответствующим костной ткани человека, материал-наполнитель содержит полученный путем карбонизации бакелита аморфный углерод в виде кокса в количестве 10…20% и полученный путем разложения метана кристаллический углерод в количестве 70…50% соответственно от общего объема пор матрицы. Композиционный материал имеет модуль упругости, соответствующий модулю упругости костной ткани человека. 1 табл.
Композиционный материал для замещения костной ткани, содержащий пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межплоскостным расстоянием 3,58…3,62 ангстрема с содержанием волокон 20…80% от ее общего объема и материал-наполнитель, имеющий кристаллический углерод с межплоскостным расстоянием 3,42…3,44 ангстрема, отличающийся тем, что материал-наполнитель содержит полученный путем карбонизации бакелита аморфный углерод в виде кокса в количестве 10…20% и полученный путем разложения метана кристаллический углерод в количестве 70…50% соответственно от общего объема пор матрицы.
КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЗАМЕЩЕНИЯ КОСТНОЙ ТКАНИ | 2004 |
|
RU2260402C1 |
Способ обработки шламов медно-электролитного производства | 1925 |
|
SU12091A1 |
Стол, могущий быть превращенным в кровать | 1928 |
|
SU11594A1 |
Авторы
Даты
2014-07-10—Публикация
2012-07-27—Подача