Способ изготовления пористых гранул из фосфатов кальция Российский патент 2025 года по МПК C04B35/447 A61L27/12 C04B38/06 

Изобретение относится к области керамических материалов для медицины, а именно травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для изготовления материалов, предназначенных для заполнения костных дефектов.

Керамические гранулы могут быть изготовлены разными способами, включая дробление блоков с последующей обкаткой, распылительной сушкой, закалкой в жидкости, гидротермальным синтезом, с получением гранул нерегулярной или близкой к сферической геометрии. Последняя предпочтительна как для предотвращения воспалительных реакций организма, так и для процесса остеоинтеграции.

Наиболее близким техническим решением является способ получения гранул на основе гидроксиапатита, основанный на сфероидизации жидких капель за счет сил поверхностного натяжения, реализуемый при использовании смесей суспензии гидроксиапатита в растворе желатина в среде растительного масла (Патент РФ №2299869 Комлев В.С., Баринов С.М., Кубарев О.Л. Способ изготовления пористых керамических гранул фосфатов кальция.). Способ позволяет получать пористые гранулы сферической формы, открытые поры в которых образуются за счет выжигания желатина. Недостатки способа связаны с использованием в качестве дисперсионной среды растительного масла, что требует дополнительной операции промывки после формования гранул, а также относительно малой пористостью получаемых гранул. Благодаря правильной сферической форме и небольшого количества пор на поверхности гранул ГА, а также малой скорости биорезорбции ГА в организме, последние не могут использоваться в регенеративной медицине.

Техническим результатом изобретения является увеличение пористости гранул из фосфатов кальция с соотношением Са/Р 1,67 до 50-60%, а также увеличение скорости их резорбции в модельной жидкости при pH 7,4 и температуре 37 °С

Технический результат предлагаемого изобретения достигается тем, что в способе изготовления пористых гранул из фосфатов кальция, включающем формование и спекание гранул, согласно изобретению, для формования гранул готовят суспензию предварительно синтезированного порошка фосфата кальция с 5%-ным водным раствором альгината натрия в соотношении от 1 до 5,0 мл раствора альгината натрия на 1 г порошка с последующим внесением суспензии по каплям в 5%-ный водный раствор хлорида кальция и отделением сформированных гранул, которые далее спекают при температуре 900-1000°С градусов в течение 2-4 часов, со скоростью подъема температуры 5 град/мин и выдержкой при температурах 300, 600, 850°С в течение 40-60 мин.

1 г порошка фосфата кальция с соотношением Са/Р от 1,5 до 1,67 (от трикальцийфосфата до гидроксиапатита) смешивают с раствором альгината в дистиллированной воде, в количестве от 1 до 5 мл 5% раствора альгината натрия, после чего суспензию помещают в дозатор и по каплям вносят в 5%-ный водный раствор хлорида кальция. При взаимодействии суспензии, содержащей альгинат натрия с раствором хлорида кальция, происходит смешивание альгината натрия, в результате чего формируются близкие к сферическим частицы. После отстаивания в течение 5 мин осадок в виде минерал-полимерных гранул отфильтровывают, сушат и проводят обжиг при температурах от 900 до 1250°С со скоростью подъема температуры 5 град/мин и выдержкой при температурах 300, 600, 850 °С от 30 до 300 мин. Обжиг длится от 2 до 4 часов.

В процессе обжига образовавшихся гранул происходит термическое разложение альгината с выделением газообразных продуктов (углекислого газа и поров воды), которые формируют взаимосвязанные поры в гранулах. На рис. 1 представлена микрофотография гранулы магний-замещеного ГА, полученной в результате спекания при 900°С.

Пример 1.

1 г порошка магний-замещенного ГА смешивают с 5 мл 5%-ного раствора альгината натрия. Образовавшуюся суспензию помещают в дозатор и по каплям

помещают в 5%-ный водный раствор хлорида кальция. Раствор перемешивают с помощью лопастной мешалки со скоростью 300-500 мин^-1. Сформировавшиеся гранулы отделяют фильтрованием на воронке Бюхнера, сушат на воздухе в течение 2-4 часов, после чего помещают в тигле в муфельную печь и проводят обжиг в течение 2 часов при 1100°С со скоростью подъема температуры 5 град/мин с изотермическими выдержками при 300, 600 и 850°С в течение 40-60 мин. Спеченные пористые гранулы магний-замещенного ГА делят на фракции с помощью набора сит. По данным РФА, единственной фазой спеченных гранул является апатит. Пористость составляет 50-60%, размер пор варьирует в пределах 10-80 мкм. На рис. 1 представлена микрофотография гранулы магний-замещенного ГА. Гранулы растворяются в физиологическом растворе, содержащем ТРИС-буфер, при рН=7.4 и температуре 37°С в течение 28 суток.

Пример 2.

1 г порошка марганец-замещенного ТКФ смешивают с 4 мл 5%-ного раствора альгината натрия. Образовавшуюся суспензию помещают в дозатор и по каплям помещают в 5%-ный водный раствор хлорида кальция. Раствор перемешивают с помощью лопастной мешалки со скоростью 300-500 мин^-1. Сформировавшиеся гранулы отделяют фильтрованием на воронке Бюхнера, сушат на воздухе в течение 2-4 часов, после чего помещают в тигле в муфельную печь и проводят обжиг в течение 2 часов при 1000°С со скоростью подъема температуры 5 град/мин с изотермическими выдержками при 300, 600 и 850°С в течение 40-60 мин. Керамические пористые гранулы марганец-замещенного ТКФ делят на фракции с помощью набора сит. По данным РФА, единственной фазой спеченных гранул является витлокит. Пористость составляет 50-60%, размер пор варьирует в пределах 10-80 мкм. Гранулы растворяются в физиологическом растворе, содержащем ТРИС-буфер, при рН=7.4 и температуре 37°С в течение 21 суток.

Изобретение относится к области керамических материалов для медицины: травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, а именно материалов для заполнения костных дефектов. Разработан способ изготовления пористых гранул из фосфатов кальция. Для формования гранул готовят суспензию предварительно синтезированного порошка фосфата кальция с 5%-ным водным раствором альгината натрия в соотношении от 1 до 5,0 мл раствора альгината натрия на 1 г порошка с последующим внесением суспензии по каплям в 5%-ный водный раствор хлорида кальция и отделением сформированных гранул, которые далее спекают при температуре 900-1000°С в течение 2-4 часов со скоростью подъема температуры 5 град/мин и выдержкой при температурах 300, 600, 850°С от 30 до 300 мин в течение 40-60 мин. Технический результат – увеличение пористости гранул, а также увеличение скорости биорезорбции в физиологических условиях в жидкостях, моделирующих жидкости организма. 1 ил., 2 пр.

Способ изготовления пористых гранул из фосфатов кальция, включающий формование и спекание гранул, отличающийся тем, что для формования гранул готовят суспензию предварительно синтезированного порошка фосфата кальция с 5%-ным водным раствором альгината натрия в соотношении от 1 до 5,0 мл раствора альгината натрия на 1 г порошка с последующим внесением суспензии по каплям в 5%-ный водный раствор хлорида кальция и отделением сформированных гранул, которые далее спекают при температуре 900-1000°С градусов в течение 2-4 часов, со скоростью подъема температуры 5 град/мин и выдержкой при температурах 300, 600, 850°С в течение 40-60 мин.