БИОАКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ИМПЛАНТАТ ИЗ ТИТАНА Советский патент 1995 года по МПК A61F2/00 A61F2/02 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к покрытиям имплантатов из титана и титансодержащих сплавов, и может быть использовано в травматологии и ортопедии.

Наиболее близким по технической сущности является биоактивное покрытие, включающее гидроксилапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂. Покрытия из гидроксилапатита, нанесенные путем плазменного напыления.

Недостатком покрытия является невысокая прочность сцепления с титаном или титансодержащими сплавами. Это ограничивает предельную толщину слоя покрытия до 60 мкм. Кроме этого, покрытие из гидроксилапатита с большими трудностями наносится газоплазменным способом, при этом прочность сцепления уменьшается по сравнению с покрытием, нанесенным плазменным напылением.

Целью изобретения является увеличение прочности сцепления покрытия с титаном, увеличение толщины покрытия и прочности срастания его с костной тканью.

Поставленная цель достигается тем, что известное биоактивное покрытие из гидроксилапатита дополнительно содержит оксиды магния, никеля, марганца, хрома, железа, титана, ванадия и кремния в количестве, не превышающем содержания элементов этих оксидов в естественной костной ткани при следующем соотношении, мас.

Гидроксилапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ основа MgO 0,1-1,0 SiO₂ 0,05-0,1 NiO 0,005-0,01
Σ TiO₂, MnO, FeO, V₂O₅, Cr₂O₃ 0,001-0,005
Отсутствие или уменьшение содержания указанных микродобавок приводит к уменьшению прочности сцепления покрытия с имплантатом и уменьшению предельной толщины покрытий. Увеличение содержания указанных микродобавок недопустимо, так как нарушает их баланс в естественной кости.

Гидроксилапатит предварительно спекают с микродобавками, измельчают и фракционируют в границах размеров частиц порошка 0,1-0, и с помощью плазмы напыляют на подготовленную из титана заготовку. Толщина слоя покрытия менялась от 50 мкм до 1000 мкм.

Покрытие наносят как плазменным так и газоплазменным напылением. При этом толщина покрытия может достигать 1000 мкм (по прототипу до 600 мкм).

П р и м е р 1. Получение биоактивного покрытия на имплантат из титана плазменным напылением, определение их свойств и испытание в хирургических опытах.

Составы нанесенных покрытий плазменным напылением указаны в табл. 1. Толщина слоя покрытия менялась от 50 мкм до 1000 мкм. Покрытия наносились на пластинки размером 10х45 мм с четырьмя отверстиями диаметром 3 мм. Пластинки были имплантированы в виде накладок на переломе бедренной кости собаки с помощью шурупов. По истечении 4-х месяцев проведена повторная операция с осмотром перелома с изъятием имплантированных пластин. Установлено зарастание костной тканью пластин с биоактивным покрытием и отсутствие этого процесса на титановых пластинках без покрытия. Граница раздела костной ткани с покрытием из гидроксилапатита без микродобавок (по прототипу) более четко различима, граница костной ткани с покрытием предложенного состава размыта, что представило определенную трудность извлечения пластин. После извлечения были исследованы прочность сцепления покрытия с титаном. Результаты определения свойств покрытий до и после имплантации приведены в табл. 2. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают более высокие прочности сцепления предложенного покрытия с поверхностью титана по сравнению с прочностью сцепления покрытия по прототипу.

Прочность сцепления покрытия с титаном увеличивают добавки оксидов: NiO, TiO₂, MnO, FeO, Cr₂O₃, V₂O₅. Добавки оксидов MgO, SiO₂ увеличивают прочность самого покрытия, особенно при условии увеличения его толщины до 1000 мкм. Добавка SiO₂ обеспечивает инертность NiO, MnO, TiO₂, FeO, Cr₂O₃, V₂O₅.

П р и м е р 2. Были проведены исследования минерального состава костной и мышечной ткани собак после перелома с фиксацией места перелома титановой пластинкой с напылением из гидроксилапатита, обогащенного микроэлементами.

Результаты представлены в табл. 3.

При фиксации перелома титановой пластинкой с напылением из гидроксилапатита, обогащенного микроэлементами, происходит накопление микроэлементов в месте перелома и усиленная регенерация костной и мышечной ткани.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к покрытиям имплантатов из титана и титан-содержащих сплавов, и может быть использовано в травматологии и ортопедии. Биоактивное покрытие на имплантат на основе гидроксилапатита дополнительно содержит оксиды никеля, титана, марганца, железа, хрома, ванадия, магния, кремния в количестве, не превышающем содержание элементов этих оксидов в костной ткани. Микродобавки указанных оксидов увеличивают прочность покрытия и прочность сцепления его с металлом, а также обеспечивают сбалансированность покрытия с костной тканью по микроэлементам.

БИОАКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ИМПЛАНТАТ ИЗ ТИТАНА, включающее гидроксилапатит, отличающееся тем, что, с целью увеличения прочности сцепления покрытия с титаном, увеличения толщины покрытия и прочности срастания его с костной тканью, оно содержит добавки оксидов магния, кремния, никеля, титана, марганца, железа, хрома и ванадия в количестве, не превышающем их содержание в костной ткани, при следующем соотношении ингредиентов, мас.

Гидроксилапатит Основа
Оксид магния 0,1 1,0
Оксид кремния 0,05-0,1
Оксид никеля 0,005 0,01
Сумма оксидов титана, марганца, железа, хрома, ванадия 0,001 0,005