close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY5705

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 5705
(13) C1
(19)
7
(51) A 61L 27/00,
(12)
A 61K 6/033,
C 03C 10/04
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СОСТАВ СТЕКЛА ДЛЯ ПОРИСТОЙ БИОСТЕКЛОКЕРАМИКИ
И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ БИОСТЕКЛОКЕРАМИКИ
(21) Номер заявки: a 19991032
(22) 1999.11.19
(46) 2003.12.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Бобкова Нинель Мироновна;
Заяц Наталия Ивановна (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
BY 5705 C1
(57)
1. Состав стекла для пористой биостеклокерамики, содержащий SiO2, CaO, P2O5, K2O
и CaF2, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ZrO2, MgO и Na2O при следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO2
35,0-40,2
CaO
22,0-30,5
P2O5
11,2-20,0
2,00-4,03
K2O
CaF2
10,0-13,0
MgO
0,1-0,3
ZrO2
2,5-5,5
Na2O
1,0-3,0.
2. Способ получения пористой биостеклокерамики, включающий получение из стекла
стеклогранулята, его измельчение с получением стеклопорошка, добавление выжигаемой
основы, выжигание основы и кристаллизацию и спекание керамики, отличающийся тем,
что используют стекло состава по п. 1, из стеклопорошка готовят водную суспензию, дополнительно содержащую глину и карбоксиметилцеллюлозу, и пропитывают ею выжигаемую пенополиуретановую основу.
(56)
BY 1822 C1, 1997.
SU 1719332 A1, 1992.
SU 1728198 A1, 1992.
RU 2132702 C1, 1999.
DE 4113021 A1, 1992.
EP 0563372 A1, 1993.
Изобретение относится к составам и технологии получения биологически активных
стеклокерамических материалов, предназначенных для использования в медицине, в частности, в челюстно-лицевой хирургии костного эндопротезирования.
Применение пористых имплантатов из биоактивных материалов в качестве заменителей
фрагментов костной ткани позволяет уменьшить сроки их срастания с костью вследствие
BY 5705 C1
прорастания костной и соединительной тканей в поры материала. При этом обеспечивается
высокопрочное соединение имплантата с костью, а биоактивность исключает его отторжение.
Материал имплантата должен иметь однородную пористую структуру с размерами
пор более 100 мкм и обладать достаточной механической прочностью и вместе с тем легко
поддаваться механической обработке для получения изделий нужных форм и размеров,
соответствующих фрагментам заменяемых костей.
Известна пористая керамика из фосфата кальция для замещения костей [1]. Материал
получают спеканием порошка трехкальциевого фосфата или порошка трехкальциевого
фосфата с добавлением кальция до мольного соотношения Са/Р, равного 1,67. Однако этот
пористый материал имеет низкие показатели прочностных свойств и, кроме того, обладает
способностью к ресорбции (полному рассасыванию в организме).
Известна также пористая стеклокерамика апатит-диопсид-волластонитового состава
для применения в медицине [2]. Однако технология ее получения, основанная на выгорании органических добавок (нафталина, полиэтилена) не дает возможность контролировать
пористость и размер пор.
Наиболее близкими к предлагаемому составу являются составы стекол, предназначенных для получения биоситаллов, содержащих, мас. %: SiO2 24,44-39,1; СаО 13,78-23,55;
Аl2О3 12,67-29,33; Р2О5 18,35-21,00; К2О 3,79-5,70; CaF2 7,66-8,40 [3].
Из этих составов стекол возможно получение пористой биостеклокерамики. Однако
существенным и главным недостатком составов является высокое содержание оксида
алюминия (12,67-29,33 мас. %). Известно, что увеличение содержания оксида алюминия в
стеклокерамических материалах приводит к снижению их биоактивных свойств. Кроме
того, из пористых материалов, в результате увеличения поверхности взаимодействия со
средой живого организма, возможно увеличение миграции компонентов, входящих в состав
биостеклокерамических материалов, имеющих ограничения по предельной концентрации.
Поэтому наличие большого количества оксида алюминия также является нежелательным.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения стеклокристаллических материалов, которые могут быть использованы в качестве имплантационных [4]. Однако способ их изготовления не позволяет получать материал с большими
значениями пористости и размерами пор.
Задача изобретения - разработка состава стекла, пригодного для получения пористой
биостеклокерамики, исключающего вредные для живого организма компоненты, и способа получения на его основе пористой стеклокерамики с равномерной регулируемой пористостью и размерами пор.
Указанная задача достигается тем, что состав стекла для пористой биостеклокерамики,
содержащий SiO2, CaO, Р2О5, К2О, CaF2 дополнительно содержит ZrO2, MgO, Na2O при
следующем соотношении компонентов, мас. %:
SiO
35,0-40,2
CaO
22,0-30,5
Р2O5
11,2-20,0
К2 O
2,0-4,03
CaF2
10,0-13,0
MgO
0,1-0,3
ZrO2
2,5-5,5
Na2O
1,0-3,0.
Для получения пористой структуры предлагается использовать способ, включающий
получение из стекла стеклогранулята, его измельчение с получением стеклопорошка, добавление выжигаемой основы, выжигание основы, кристаллизацию и спекание керамики,
отличающийся тем, что используется вышеназванное стекло, из стеклопорошка готовят
водную суспензию, дополнительно содержащую глину и карбоксиметилцеллюлозу, и
пропитывают ею выжигаемую пенополиуретановую основу.
Полученная пористая биостеклокерамика с равномерной пористой структурой и регулируемым диаметром пор от 300 до 1000 мкм имеет фазовый состав, близкий к составу
2
BY 5705 C1
минеральной части натуральной кости и содержит в качестве основных кристаллических
фаз - трикальцийфосфат и фторапатит, что обеспечивает приведенные ниже показатели
физико-механических, химических и биологических свойств.
Варка стекол для получения пористой биостеклокерамики осуществляется в газовой
печи при температуре 1520-1550 °С. В качестве сырьевых материалов используются кварцевый песок, фосфаты кальция, углекислый калий, углекислый кальций, фтористый кальций,
углекислый магний, углекислый натрий, диоксид циркония. Полученный стеклогранулят
проходит помол в халцедоновом барабане с такими же мелющими телами до величины
размеров зерен 50 мкм и менее. Затем готовится стекольная суспензия, которая состоит из
стеклопорошка, глины, карбоксиметилцеллюлозы и воды. Стекольной суспензией пропитывается пенополиуретановая губка с размерами пор 500-1200 мкм. От размера и формы
порового пространства используемой пенополиуретановой губки зависит размер пор пористой стеклокерамики. Заготовки высушиваются при температуре 220-230 °С и подвергаются
термической обработке, при которой происходит удаление выгорающей основы (300 °С),
спекание и кристаллизация (1050-1100 °С, 60-120 мин). При термической обработке в пористой биостеклокерамике формируются выше приведенные кристаллические фазы.
Термообработка не сопровождается ни потерей формы сетчато-ячеистого каркаса, ни
растрескиванием образцов. Структура характеризуется равномерным распределением пор,
размер которых можно регулировать от 300 до 1000 мкм.
Изобретение поясняется выполнением конкретных примеров.
Пример 1.
Состав стекла для получения пористой биостеклокерамики, мас. %: SiO2 39,53; СаО
21,94; Р2О5 15,25; К2О 4,03; CaF2 11,9; MgO 0,29; ZrO2 5,28; Na2O 1,78. Стекло подвергается помолу, готовится стекольная суспензия, состоящая из стеклопорошка, глины, карбоксиметилцеллюлозы и воды, которой пропитываются заготовки из пенополиуретана. Затем
заготовки высушиваются и проходят термическую обработку по вышеуказанному режиму. В процессе термообработки выжигается пенополиуретановая основа, происходит кристаллизация и спекание образцов.
Остальные примеры выполнялись аналогично, но отличаются количественным соотношением компонентов исходного стекла и приведены в табл. 1. Результаты определений
свойств пористой биостеклокерамики представлены в табл. 2.
Наилучшие результаты получены при использовании для получения пористой биостеклокерамики стекла следующего состава, мас. %: SiO2 39,53; СаО 21,94; Р2О5 15,25;
К2О 4,03; CaF2 11,9; MgO 0,29; ZrO2 5,28; Na2O 1,78. Из приведенной таблицы видно, что у
заявляемой пористой биостеклокерамики снизилась температура варки стекла, кристаллизации и спекания, концентрации вытяжек из биостеклокерамики в различные среды не
превышают предельно допустимые.
Таблица 1
Составы пористой биостеклокерамики
Компоненты,
мас. %
SiO2
Аl2O3
Р2O5
СаО
MgO
CaF2
ZrO2
К2 O
Na2O
1
39,5
15,2
21,9
0,29
11,9
5,28
4,03
1,78
Пример
2
35,0
11,2
30,5
0,1
13,0
5,5
3,7
1,0
3
3
40,2
20,0
22,0
0,3
10,0
2,5
2,0
3,0
Прототип [3]
39,1
12,67
21,00
15,78
7,66
3,79
-
BY 5705 C1
Таблица 2
Свойства пористой биостеклокерамики
Показатели свойств
Температура варки стекла, °С
Максимальная температура
спекания и кристаллизации, °С
Средний размер пор, мкм
Пористость, %
Прочность при сжатии, Мпа
Химическая устойчивость (концентрация компонентов, входящих в
состав биоситаллов по отношению
к ПДК в различных средах при месячной экспозиции) (*):
1
1530
Пример
2
3
1520
1550
1080
1070
1080
300700
60-70
10
300700
60-70
11
300700
60-70
8
Прототип
[3]
1580
Прототип
[4]
1500-1600
1150
750-1100
-
-
11
200-385
по содержанию
На
На
На
А13+ выше
Дистиллированная вода
уровне уровне уровне
уровня ПДК в 2
ПДК ПДК ПДК
раза
На
На
На
Выше уровня
3 % раствор молочной кислоты
уровне уровне уровне ПДК в 15 раз
ПДК ПДК ПДК
(Аl3+)
На
На
На
Выше уровня
в слюне (иммитация)
уровне уровне уровне ПДК в 2 раза
3+
ПДК ПДК ПДК
(Al )
На
На
На
Выше уровня
в 2 % растворе соды
уровне уровне уровне
ПДК в 4
ПДК ПДК ПДК
раза(Аl3+)
*) Примечание. Испытания проведены в Минском государственном медицинском институте.
Способ изготовления пористой биостеклокерамики позволяет регулировать размер
пор и пористость, получать материалы с однородной пористой структурой и достаточно
высокими значениями размера пор и пористости.
Состав пористой стеклокерамики по проведенной санитарно-химической и токсиколого-гигиенической оценке является безвредным для живого организма и отвечает требованиям, предъявляемым к материалам для костного эндопротезирования. Введенные в
дефект костной ткани имплантаты из пористой биостеклокерамики не проявляют выраженных признаков антигенности по отношению к костной ткани и биологической несовместимости.
Источники информации:
1. Патент Японии 63-174909, МПК А 61К 6/02, 1988.
2. Патент Японии 61-158841, МПК С 03С 11/00, A 61L 27/00, 1986.
3. Патент Республики Беларусь 1822, МПК С 03С 10/04, А 61К 6/027, 1997.
4. SU 1719332 А1, 1992.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
132 Кб
Теги
патент, by5705
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа