ПОЛИМЕРНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ХИРУРГИЧЕСКОГО КОСТНОГО ЦЕМЕНТА Российский патент 2023 года по МПК A61L24/06 C08L33/12 A61L24/02 

Изобретение относится к медицине, преимущественно к травматологии, ортопедии и может быть использовано для пластической реконструкции поврежденных костных тканей при эндопротезировании, фиксации отломков кости, замещении отсутствующей костной ткани, а также в челюстно-лицевой хирургии, пластической хирургии и стоматологии.

Важное место среди хирургических методов лечения занимает использование связующего материала фиксации в системе "имплантат - материал фиксации - костная ткань", а также использование материала фиксации при лечении остеосинтеза и в пластической хирургии. Этим материалом может служить полимерная композиция на основе производных акриловых и метакриловых мономеров, известная как костный цемент.

Основой всех видов известных полимерных композиций, предназначенных для использования в качестве костных цементов, являются порошкообразный полимер и жидкий мономер.

Порошкообразный полимер представляет собой предварительно полимеризованный полиметилметакрилат, полученный методом суспензионной полимеризации. Порошкообразная фракция может также содержать минеральные наполнители: сульфат бария в качестве рентгено-контрастного вещества, модифицированный кварц и т.д.

Жидкая фракция состоит из смеси мономера: метилметакрилата (ММА), ингибитора (гидрохинона), активатора полимеризации, обычно третичного амина (например, N,N-диметил-пара-толуидина).

Порошкообразную фракцию смешивают с мономерной жидкостью в соотношении примерно 2:1 по массе.

При смешивании компонентов цемента происходит набухание и растворение порошка в мономере, а также частичная полимеризация мономера. Этот процесс протекает в течение 2-6 мин и соответствует клейкообразному состоянию цементной массы. Началом рабочей стадии, определяемым хирургом органолептически (когда цементная масса перестает липнуть к пальцу в перчатке), считается образование пластичного теста, удобного для использования, как с помощью шприца, так и вручную. Рабочая стадия цемента продолжается от 3 до 7 минут и сопровождается увеличением скорости полимеризации, при этом вязкость цементной массы возрастает, а ее пластичность и адгезия к имплантату и костной ткани постепенно уменьшаются.

Однако полимерная композиция должна иметь постоянную пластичность, хорошую адгезию к имплантату и костной ткани в течение рабочей фазы (5-8 мин). В течение этого времени хирург должен успеть подвести цемент (часто несколькими порциями) к соответствующему месту, ввести и зафиксировать элементы эндопротеза, прежде чем начнется заметное уменьшение пластичности первых порций введенной цементной массы. Далее отверждение цемента должно произойти в течение 2-3мин.

Известен композиционный материал (патент US4910259), представляющий собой двухфазную систему из порошка и жидкости. Основу жидкой фракции составляют, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин-0,83

Гидрохинон-22 ppm

Основу порошкообразного компонента составляют, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 90,6

Сульфат бария - 9,4

Перекись бензоила - 2,8

Соотношение между жидкофазными твердофазным компонентами составляет 0,5:1.

К недостатком данного материала следует отнести сокращенные сроки схватывания. Данный цемент не обладает достаточной пластичностью на период рабочего времени, в течение которого цементное тесто теряет свою подвижность и в течение которого с твердеющей массой можно работать и придавать ей форму. Заметное уменьшение пластичности данной композиции происходит за 2,5-3 минуты. После имплантации реакция полимеризации протекает по радикальному механизму.

Удлинение рабочей фазы и снижение вязкости цементной массы возможно различными способами: за счет увеличения процентного содержания в композиции мономерного компонента (патент GB2156824) или использования специальных добавок (патент US4758612), например гликолевой или лимонной кислот, соединений, содержащих не менее одной фосфорно-углеродной или фосфорно-борной ковалентной связи.

Известно, что уменьшение концентрации активатора полимеризации может уменьшить скорость полимеризации, что в свою очередь уменьшит внутреннюю энергию системы за счет увеличения тепла, отдаваемого окружающей среде.

Кроме того стандартные композиции костного цемента имеют белый цвет, что в дальнейшем при замене изношенных протезов не позволяет хирургам визуально оценить степень полноты удаления старого слоя цемента с поверхности кости пациента.

Задачей настоящего изобретения является оптимизация состава полимерной композиции хирургического костного цемента, позволяющего получить материал с достаточной продолжительностью рабочей стадии, имеющий в течение всей рабочей стадии высокую адгезию и возможно низкую температуру полимеризации, обладающий отличительным цветом.

Указанный результат достигается предложенным составом полимерной композиции хирургического костного цемента, содержащей жидкий компонент из метилметакрилата, ускорителя полимеризации NN-диметил-п-толуидина, гидрохинона и порошкообразный компонент из полиметилметакрилата, сульфата бария, перекиси бензоила, и оксид хрома (III) при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Жидкий компонент содержит:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,31-0,41;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7;

Оксид хрома (III) - 0,57-1,14;

при соотношении между жидким компонентом и порошкообразным компонентом 2:1.

Новизна и суть изобретения заключается в том, что для решения поставленных задач предлагается уменьшить количество N,N-диметил-пара-толуидина в составе жидкого компонента и дополнительно в состав порошкового компонента ввести оксид хрома (III). Как известно инициатором радикальной сополимеризации (отверждения) компонентов цементной массы является окислительно-восстановительная (RED-OX) система на основе перекиси бензоила и третичных ароматических аминов, например, N,N-диметил-пара-толуидина. А окраска костного цемента в зеленый цвет оксидом хрома (III) позволит при необходимости визуально оценить степень полноты удаления старого слоя цемента с поверхности кости пациента. Распространенным пигментом для окраски полимерных композиционных материалов в зеленый цвет является оксид хрома (III). Оксид хрома (III) является инертным материалом, не оказывающим влияния на организм человека. Кроме того Cr является микроэлементом, что подтверждает безопасность эксплуатации данного цемента.

Технический результат, получаемый при осуществлении настоящего изобретения, заключается в создании полимерной композиции хирургического костного цемента, имеющего удлиненную рабочую фазу (до 5 минут) и комфортную температуру полимеризации, при сохранении в течение всей рабочей фазы пластичности цементной массы. А также материал имеет необходимый цвет для эффективного удаления остатков костного цемента с поверхности кости пациента. Кроме того, предлагаемая полимерная композиция изготавливается из отечественных материалов и может быть использована в медицинской практике.

Ниже представлены конкретные примеры, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Пример 1

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 1,24;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7.

Соотношение между твердофазными жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 2.

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,62;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 3

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,31;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 4

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,36;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 5

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,41;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 6

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,41;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7;

Оксид хрома (III) - 0.57.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 7

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,41;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7;

Оксид хрома (III) - 0,85.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Пример 8

Предлагаемая композиция в составе жидкого компонента содержит, мас.ч.:

Метилметакрилат - 100;

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,41;

Гидрохинон - 22 ppm;

В составе порошкообразного компонента содержит, мас.ч.:

Полиметилметакрилат - 100;

Сульфат бария - 11,4;

Перекись бензоила - 2,7;

Оксид хрома (III) - 1,14.

Соотношение между твердофазным и жидкофазным компонентами составляет 2:1.

Технические характеристики исследуемых композиций цемента определялись следующим образом. Для определения продолжительности рабочей фазы цементной массы вскрывали флакон с жидкостью и выливали содержимое флакона в полиэтиленовую чашку. Срезали угол полиэтиленового пакета и высыпали порошок из пакета в жидкость. Включали таймер. Шпателем перемешивали порошок и жидкость до получения однородной массы в течение 30-40 с. Готовность цемента для работы (начало рабочей фазы) определяли в соответствии с ISO (МОС) 5833.1992(E) (приложение В) следующим образом: пальцем в мокрой хирургической перчатке дотрагивались до поверхности цемента. Цемент готов к работе, если он не липнет к перчатке. Данное время фиксировали таймером. Окончание рабочей фазы цемента определяли органолептически следующим образом: порцию цемента из чашки в количестве 10-15 г растягивали пальцами в перчатке. Цемент не годен к работе, если он не тянется, а рвется без образования нитей. Окончание рабочей фазы фиксировали таймером. Рабочая фаза определялась при температуре воздуха 23 градуса Цельсия. Полученные технические характеристики по рецептуре представленных композиций (Примеры 1-8) представлены в Табл.

Из данных видно, что полимерная композиция, предлагаемая для получения хирургического костного цемента, имеет удлиненную рабочую фазу до 5 минут и комфортную температуру полимеризации (39-40°С) при сохранении в течение всей рабочей фазы пластичности цементной массы. Кроме того, композиция окрашена в цвет для эффективного удаления остатков костного цемента с поверхности кости пациента. Предлагаемая полимерная композиция изготовлена на основе отечественных материалов

Таким, образом, приведенные примеры наглядно иллюстрируют преимущество заявляемого состава полимерной композиции хирургического костного цемента, который может использоваться в медицинской практике.

Изобретение относится к медицине, преимущественно к травматологии, ортопедии, хирургии и стоматологии. Предложена полимерная композиция для хирургического костного цемента, содержащая порошкообразный компонент, состоящий из суспензионного полиметилметакрилата, сульфата бария, перекиси бензоила и оксида хрома (III), и жидкий компонент из метилметакрилата, ускорителя полимеризации N,N-диметил-п-толуидина и ингибитора полимеризации гидрохинона, причем соотношение между жидким и порошкообразным компонентом 1:2 по массе. Предлагаемая композиция имеет удлиненную рабочую фазу до 5 минут, комфортную температуру полимеризации 39-40°С при сохранении в течение всей рабочей фазы пластичности цементной массы. Композиция окрашена в зеленый цвет для эффективного удаления остатков костного цемента с поверхности кости пациента. 1 табл., 8 пр.

Полимерная композиция хирургического костного цемента, содержащая жидкий компонент из метилметакрилата, ускорителя полимеризации N,N-диметил-п-толуидина, гидрохинона и порошкообразный компонент из полиметилметакрилата, сульфата бария, перекиси бензоила и оксида хрома (III), при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Жидкий компонент содержит:

Метилметакрилат - 100

Ускоритель полимеризации N,N-диметил-п-толуидин - 0,31-0,41

Гидрохинон - 22 ppm

В составе порошкообразного компонента:

Полиметилметакрилат - 100

Сульфат бария - 11,4

Перекись бензоила - 2,7

Оксид хрома (III) - 0,57-1,14,

при соотношении между жидким компонентом и порошкообразным компонентом 2:1.