Стекло для биосовместимого стеклокристаллического материала Советский патент 1992 года по МПК C03C10/06 

Изобретение относится к бионеорганическому медицинскому материаловедению и может быть использовано в ортопедической стоматологии для изготовления искусственных зубов, корней зубов, зубных коронок, искусственных костных тканей и пломбировочных материалов.

Наиболее близким к изобретению по технологической сущности и достигаемому результату является стекло для биосовместимого стеклокристаллического материала, имеющее следующий состав, мас.%: Si02 20.95-34,21, Р205 8,36-20,48; СаО 25.87-34,05 17.77-29,03; В2Оз 1,0 3,0;CaF2 1,53-3,75.

Недостатком указанного изобретения является длительная выдержка в процессе кристаллизации стекла (3-4 ч) и невозможность достижения окраски естественных тонов.

Цель изобретения - уменьшение времени кристаллизации и придание изделиям окраски естественных тонов

Поставленная цель достигается тем, что стекло для биосовместимого стеклокристаллического материала, включающее SIO2, AlaOs, СаО, P20s, В20з и CaF2. дополнительно содержит МдО и по крайней мере один из оксидов Ре20з или при следующем соотношении компонентов, мае %:

Si0227.74-46,91

А120з1,81-21,28

СаО28,80-29,94

МдО0,89-15,02

Р20б5,21-14,31

В20з0,99-2,90

CaF20.96-2.62

Ре20з0.15-0.25

Мп20з0.05-0,17

Предлагаемый состав отличается от известного введением новых компонентов, а именно МдО, Ре20з и Мп20з. Анализ составов стекол показывает, что введение оксидов Si02, , СаО, P2Os, В20з и CaF2 в предлагаемых соотношениях обеспечивает уменьшение времени кристаллизации стекsv

Ё

2

ю

N3 GO Ч)

ля и придание изделиям окраски естественных тонов. Только использование стекла, содержащего оксиды МдО, Ре20з и/или Мп20з, способствует достижению поставленной цели. Введение данных компонентов позволяет выделить из стекла при более низкой температуре и меньшем времени кристаллизации три кристаллические фазы - фторапатит (CastPCMfeF), анортит (CaAl2Si2Q8) и диопсид (CaMgSiaOe). Биологические свойства предлагаемых материалов определяются их биосовместимостью с костной тканью организма, благодаря наличию минерала фторапатита. Необходимые прочностные характеристики обеспечиваются минералами анортитом и диопсидом. Высокой устойчивостью к воздействию водной среды обладает остаточная стеклофаза. Придание изделиям окраски естественных тонов достигается за счет введения оксидов Рв20з и Мп20з. В то же время в известном составе образуются кристаллы фторапатита () и анортита (CaAteSteOe). Однако для выделения этих фаз в отсутствии соответствующих инициаторов кристаллизации, в качестве которых могут служить оксиды МдО, Ре20з и Мп20з, требуются более высокие температуры кристаллизации стекла и значительные выдержки при данных температурах. Из-за отсутствия в известном составе красящих оксидов материал одноцветен (белоснежный), что не соответствует окраске естественных тонов.

Процесс производства закристаллизованного стекла состоит из двух основных этапов - варки базового стекла и его последующей кристаллизации. Варку базового стекла проводят в корундовых тиглях в печах прямого нагрева из реактивов марки ч, ч.д.а. или х.ч. В качестве реактивов испольт зуют S102, , МдО, РегОз, Мп20з; СаО, P20s и В20з, вводят через СаСОз, (МН4)2НР04и НзВОз(все реактивы квалификации ч.д.а). После взвешивания реактивов на аналитических весах их перемешивают в агатовой ступке до получения однородной массы. Полученную порошкообразную смесь засыпают в корундовые тигл.и и загружают в силитовую печь. Максимальная температура варки стекла 1380-1450°С, выдержка 1 ч. Хорошо проваренное стекло отливают в формы и полученные заготовки подвергают -кристаллизации в муфельных печах с целью выделения кристаллических фаз. Наряду с кристаллизацией стекла в виде цельнолитых образцов возможна и термообработка стеклянных порошков. Кристаллизацию проводят при 850-1000°С с выдержкой 1-2 ч для развития кристаллов. Предлагаемое стекло для биосовместимого

стеклокристаллического материала не содержит токсичных, дорогих или дефицитных компонентов. Синтез стекол проводят при относительно невысоких температурах, при

этом не выдвигается особых требований к защите огнеупорных сосудов и варочных пространств печи, его можно производить на заводах медицинского приборостроения на существующем оборудовании,

0В табл. 1 приведены составы закристаллизованных стёкол, в табл. 2 - физико-технические свойства, в табл. 3 - запредельные составы и их физико-технические свойства. Из табл. 1 и 2 следует, что предлагаемое

5 соотношение компонентов 5Ю2. А120з, СаО, MgO, P20s. СаР2, В20з, Рв20з и Мп20з обеспечивает уменьшение времени кристаллизации до 1-2 ч (у известного 3--4 ч), вместе с этим полученные изделия приобретают ок0 раску естественных тонов.

Благодаря достижению ТКЛР значений (76-86) х 10 повышается адгезия закристаллизованных стекол к металлам платиновой группы и титану, широко

5 применяемым в зубопротезировании. Это позволяет использовать предлагаемые составы для облицовки каркасов, изготовленных из данных металлов.

Свойства закристаллизованных стекол

0 функционально связаны с особенностями их строения. Высокие механические свойства предлагаемых составов являются следствием формирования равномернокристаллической структуры образующейся при выделении из

5 матрицы базового стекла мелких (до 1 мкм) .кристаллов фторапатита. анортита и диоп- сида. Устойчивостью к воздействию водной среды отличаются как кристаллическая составляющая материала, так и остаточная

0 стекловидная фаза.

Уменьшение времени кристаллизации предлагаемых стекол наблюдается за счет катализирующего действия МдО, Ре20з и Мп20з, снижающих температуру начала вы5 деления кристаллических фаз. Придание изделиям окраски естественных тонов (соответствующей окраске естественных зубов) достигается за счет красящих компонентов Рв20з и Мп20з.

0 Снижение количества А120з (табл. 3) приводит к снижению прочностных показателей материала; отмечается высокая -температура варки и кристаллизации стекла за счет уменьшения количества МдО.

5 Положительный эффект от использования предлагаемого материала заключается в том, что предлагаемое закристаллизованное стекло характеризуется малым временем кристаллизации 1-2 ч и обладает окраской естественных тонов. Уменьшение

времени кристаллизации стекла позволяет облегчить процесс изготовления импланта- та и снизить энергетические затраты при его производстве. Введение красящих компонентов позволит добиться необходимой расцветки изделий. Биосовместимость закристаллизованного стекла с костной тканью организма определяется в значительное мере близостью их структур.

Использование изобретения позволяет обеспечить медицинскую промышленность новым биосовместимым материалом с высокими физико-техническими свойствами. Формула изобретения Стекло для биосовместимого стекло- кристаллического материала, включающее SI02, , CaO, P20s. В20з, CaF2, о т л и ч а0

5

ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения продолжительности кристаллизации и придания изделиям окраски естественных тонов, оно дополнительно содержит МдО и по крайней мере один оксид из группы: Ре20з. Мп20з при следующем соотношении компонентов, мас.%:

SI0227,74-46,91

А120з1,81-21,28

СаО28,80-29,94

Р2055,21-14.31

В20з0,99-2,90

CaF20,96-2,62

MgO 0.89-15,02

по крайней мере один оксид из группы Рв20з0.15-0,25

МП2(Г

0,05-15.02

Использование: в ортопедической стоматологии для изготовления искусственных зубов, искусственных костных тканей и W-ft-JS.,, пломбировочных материалов. Сущность изобретения: стекло содержит оксид кремния 27,74-46,91 % БФ Sl02, оксид алюминия 1,81-21,28% БФ , оксид кальция 28.80-29,94% БФ СаО, оксид фосфора 5.21- 14,31% БФ P20s, оксид бора 0,99-2,90% БФ В20з. фторид кальция 0,96-2.62% БФ CaF2, оксид магния 0,89-15,02% БФ MgOf по крайней мере один оксид из группы: оксид железа 0,15-0,25% БФ Ре20з, оксид марганца 0.05-0,17% БФ МпаОз Характеристики стекла: температура варки 1380-1400°С, температура кристаллизации 850-900°С, продолжительность кристаллизации 1 ч 3 табл.

20

Таблица 1

Таблица2

ТаблицаЗ