Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата



Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата
Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата
Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата
Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата
Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата

 


Владельцы патента RU 2553355:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) (RU)

Изобретение относится к медицине, в частности к способу получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата. Способ получения заключается в предварительной подготовке лантансодержащего порошка, подготовке поверхности титановой основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхности титановой основы, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой, формировании лантансодержащего биопокрытия. Формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2. Осуществление изобретения позволяет получить покрытие с развитой морфологией, а также антитромбоцитными и антимикробными свойствами, что способствует быстрой и надежной остеоинтеграции имплантата с биологическими тканями за счет наименьшего процента их отторжения. 5 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии и травматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных эндопротезов на титановой основе.

Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием [патент РФ 2074674, МПК: A61F 2/28, опубликован 10.03.1997], включающий изготовление из металла или сплава универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) основы имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы, нанесение на основу имплантата методом плазменного напыления системы покрытий из четырех слоев - двух слоев титана или гидрида титана различной дисперсности и толщины, третьего слоя из механической смеси титана или гидрида титана или гидроксиапатита с соотношением соответственно 60-80 мас.% и 20-40 мас.% и наружного слоя - гидроксиапатита.

Недостатком данного изобретения является невысокая биосовместимость и хрупкость покрытия. Данный способ не позволяет получить покрытие с антимикробными и антитромбоцитными свойствами, что ограничивает применение данного покрытия.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ получения лантансодержащего биопокрытия на имплантате из титана [патент РФ 2494764, МПК: A61L 27/32, A61L 27/04, A61L 27/40, опубликован 10.10.2013]. Способ осуществляют предварительной подготовкой лантансодержащего раствора, подготовкой поверхности имплантата с нанесением титанового подслоя, а затем лантансодержащего покрытия электроплазменным напылением.

Недостатком данного способа является то, что он позволяет получать лантансодержащее покрытие при трудно контролируемых параметрах технологической операции пропитки частиц гидроксиапатита раствором CaCl3, что классифицирует способ, как трудно воспроизводимый с низким выходом годных изделий.

Задача заявляемого изобретения заключается в получении лантансодержащего биопокрытия, которое обеспечивает создание развитой морфологии поверхности на наноуровне, а также антитромбоцитного и антимикробного эффекта в прилежащих к эндопротезу тканях с высокой воспроизводимостью и управляемостью, присущей методу ионной имплантации, в котором автоматически контролируется и воспроизводится не только энергия и доза внедряемых ионов лантана, но и профиль их распределения в лантансодержащем биопокрытии, что способствует увеличению выхода годных изделий при остеоинтеграции имплантата.

Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающемся в предварительной подготовке поверхности основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхность титана, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой; в осуществлении подготовки лантансодержащего порошка, необходимого для получения лантансодержащего биопокрытия, новым является то, что формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана технология и поперечное сечение лантансодержащего биопокрытия на поверхности гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата, состоящего из плазмонапыленных слоев титана, гидроксиапатита и ионно-имплантированного лантансодержащего слоя, полученного при имплантации ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5 кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2; на фиг. 2 представлена пористая наноструктурированная ионной имплантацией ионов лантана поверхность гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата; на фиг. 3 - установка ионного легирования «Везувий-5»; на фиг. 4 - экспериментальная зависимость коэффициента выхода годных имплантатов (К) от энергии ионов лантана (• - экспериментальные средние значения 20 экспериментов); на фиг. 5 - экспериментальная зависимость коэффициента выхода годных имплантатов (К) от дозы ионов лантана (• - экспериментальные средние значения 20 экспериментов).

Способ осуществляют следующим образом.

Подготовку лантансодержащего порошка осуществляют следующим образом: раствор LaCl3 высушивают при 200-300°C в течение 3-4 часов и отжигают при 600-700°C в течение 1-2 часов. Сушка и отжиг порошка в течение указанного времени выбраны из условия, что при сушке порошка менее 3 часов он остается влажным - в вакуумной камере влага недопустима, а более 4 часов - частицы порошка спекаются в конгломераты и интенсивность испарения лантана в источнике ионов установки ионного легирования недостаточна. Таким образом, при указанном интервале температур достигается требуемая дисперсность порошка.

Предварительную обработку поверхности имплантата осуществляют с помощью струйной обработки порошком электрокорунда с размером частиц 150-200 мкм под давлением 6,5 атм (Лясникова А.В. Стоматологические имплантаты. Исследование, разработка, производство, клиническое применение / А.В. Лясникова и др. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2006. - 254 с.; Лясникова А.В. Биосовместимые материалы и покрытия нового поколения: особенности получения, наноструктурирование, исследование свойств, перспективы клинического применения / А.В. Лясникова и др. - Саратов: Научная книга, 2011. - 220 с.).

Далее осуществляют плазменное напыление титанового подслоя на поверхность титана на установке ВРЕС 744.3227.001. Наиболее рациональное регулирование мощности дуги, параметров напыления и качества получаемого покрытия обеспечивается при максимально возможном напряжении при 35 В и силе тока 450 А.

Далее осуществляют плазменное напыление порошка гидроксиапатита дисперсностью 40-70 мкм с дистанцией напыления 80 мм, при силе тока 450 А, напряжении 35 В и расходе аргона 60-65 л/мин.

Получение лантансодержащего биопокрытия на поверхности гидроксиапатитового покрытия титанового имплантата проводят имплантацией ионов лантана на установке ионного легирования, например «Везувий-5» (фиг. 3), дозой ионов лантана 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 без дополнительного нагрева имплантата.

Полученный на подготовительном этапе порошок LaCl3 помещают в камеру испарения источника ионов установки ионного легирования, например «Везувий-5», где происходит ионизация LaCl3 эмитированными горячим (2500…3000°C) катодом электронами.

Из образующегося плазменного облака ионы La+ отбираются (вытягиваются) электрическим полем с вытягивающим напряжением, оптимальными значениями для ионов лантана являются Uвыт.=5, 10, 15 кВ.

Вытягивающийся из источника ионный (La+) пучок фокусируется, ускоряется и попадает на поверхность гидроксиапатитового покрытия титановых имплантатов, которые закреплены на барабане в приемной камере. Дозиметры, установленные в приемной камере, обеспечивают контроль над дозой имплантации. Экспериментально полученными оптимальными дозами ионов лантана, необходимыми для проведения процесса ионной имплантации, т.е. внедрения ионов лантана в поверхность слоя гидроксиапатита, нанесенного на титановый подслой, являются 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 с энергией 50±5 кэВ. При дозах ионов лантана менее 1,2·1016 ион/см2 и более 1,8·1016 ион/см2 не образуется развитая морфология поверхности, антитромбоцитные и антимикробные свойства лантансодержащего слоя не проявляются.

Из приведенных экспериментально полученных данных (фиг. 4, 5), очевидно, что оптимальными значениями энергии и дозы ионов лантана для получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата при ионной имплантации являются соответственно Е=50±5 кэВ и Ф=1,2·1016-1,8·1016 ион/см2 (К - коэффициент выхода годных имплантатов при остеоинтеграции в %, характеризующий увеличение времени до появления первых симптомов отторжения).

Таким образом, разработан способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, который позволяет получать покрытие с развитой морфологией, а также антитромбоцитными и антимикробными свойствами, что будет способствовать быстрой и надежной остеоинтеграции имплантата с биологическими тканями за счет наименьшего процента их отторжения.

Способ получения лантансодержащего биопокрытия титанового имплантата, заключающийся в предварительной подготовке лантансодержащего порошка, подготовке поверхности титановой основы имплантата, плазменном напылении титанового подслоя на поверхность титановой основы, плазменном напылении порошка гидроксиапатита на титановый подслой, формировании лантансодержащего биопокрытия, отличающийся тем, что формирование лантансодержащего биопокрытия осуществляют имплантацией ионов лантана в слой гидроксиапатита с энергией 50±5кэВ и дозой 1,2·1016-1,8·1016 ион/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано для изготовления неавтоклавного композиционного ячеистого бетона естественного твердения.

Изобретение относится к способу приготовления оксидно-полиметаллических катализаторов, содержащих металлы платиновой группы, для окислительно-паровой конверсии углеводородов с получением оксида углерода и водорода.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Природный или синтетический графит или терморасширенный графит контактирует с кислородом или озоном при температуре от -30оС до 700°C.

Изобретение относится к области нанотехнологии волокнистых материалов, в частности к антимикробной защитной отделке, и может быть использовано в текстильной промышленности для получения нетоксичных для человека антибактериальных, защитных текстильных материалов, сохраняющих свои свойства в течение нескольких влажно-тепловых обработок.

Изобретение относится к области химии и нанотехнологии. Сначала готовят раствор полиакрилонитрила (ПАН) и ацетилацетоната Fe(CH3COCH=C(CH3)O)3·6H2O в диметилформамиде при температуре 40°C.

Изобретение относится к фотокаталитическим материалам с адсорбционными и антибактериальными свойствами. Материал содержит текстильную целлюлозосодержащую основу, фотокаталитический слой, представляющий собой комплекс из диоксида кремния, модифицированного алюминат-ионами, и диоксида титана анатазной модификации, и слой адсорбента из оксида алюминия бемитной структуры, который расположен между фотокаталитическим слоем и текстильной основой.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Для получения наноразмерных и наноструктурированных материалов на основе слоистых трихалькогенидов переходных металлов общей формулы MQ3, где M=Ti, Zr, Hf, Nb, Та; Q=S, Se, Те, в качестве исходного материала используют порошкообразные трихалькогениды, которые диспергируют в наноразмерные частицы посредством ультразвуковой обработки в органическом растворителе.

Использование: источник излучения. Сущность изобретения заключается в том, что источник излучения включает активный слой из полупроводникового материала, многослойную структуру с периодически чередующимися слоями с отличающимися показателями преломления, электрические контакты - верхний и нижний, верхний представляет собой тонкую металлическую пленку толщиной от 3 нм до 30 нм, расположенную над данным активным слоем на расстоянии не более 70 нм, толщины слоев в данной многослойной структуре и толщина данной тонкой металлической пленки выбраны таким образом, чтобы данная структура поддерживала длиннопробежное распространение поверхностных плазмонов вдоль ее поверхности, причем эффективный показатель преломления такого распространения был близок к показателю преломления внешней среды.

Изобретение относится к обработке металлов давлением, в частности к устройствам для упрочнения металлических трубных изделий. Устройство содержит оправку и роликовую матрицу.

Изобретение относится к каталитическим химическим процессам, а именно к реакциям гидрирования непредельных углеводородов и ароматических нитросоединений. Задачей изобретения является создание палладийсодержащего катализатора гидрирования, в котором частицы палладия имеют нанометровый размер и равномерно распределены на поверхности носителя.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита, который может быть использован для создания новых керамических, композиционных материалов, цементных масс и лечебных паст для травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии.

Изобретение относится к области медицины и созданию новых материалов биомедицинского назначения, которые могут быть использованы при создании биоактивных кальций-фосфатных покрытий на имплантатах, при создании бифазных композитов на основе фосфатов кальция и сплавов титана.
Изобретение относится к медицине. Описан двухфазный материал заменителя костной ткани на основе фосфата кальция / гидроксиапатита (САР/НАР), включающий ядро из спеченного CAP и как минимум один равномерный и закрытый эпитаксически нарастающий слой нанокристаллического НАР, нанесенный сверху на ядро из спеченного CAP, причем эпитаксически нарастающие нанокристаллы имеют такой же размер и морфологию, что и у минерала костей человека, то есть длину от 30 до 46 нм и ширину от 14 до 22 нм.

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения карбонатгидроксилапатита, приближенного к неорганическому матриксу костной ткани из модельного раствора синовиальной жидкости человека, в котором готовят модельную среду указанного состава: CaCl2 - 1.3431 г/л, Na2HPO4·12H2O - 7.4822 г/л, NaCl - 2,8798 г/л, MgCl2∙6H2O - 0.4764 г/л, Na2SO4 - 1.6188 г/л, КСl - 0.3427 г/л, осаждение проводят при концентрации карбонат-ионов 24 ммоль/л, температуре 22-25°С, значении рН 7.4±0,05 в течение 30 дней.
Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Описаны кальцийфосфатные цементные материалы, которые получают на основе порошков тетракальциевого фосфата и/или трикальцийфосфата.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в стоматологии, травматологии и ортопедии. Описан способ получения наноструктурированнного кальций-фосфатного покрытия для медицинских имплантатов, заключающийся в распылении мишени из стехиометрического гидроксиапатита Ca10(PO4)6(OH)2 в плазме высокочастотного магнетронного разряда в атмосфере аргона при давлении 0.1-1 Па и плотностью мощности на мишени 0.1-1 Вт/см2 в течение 15-180 мин на расстоянии от мишени до подложки в интервале от 40 до 50 мм, где формирование наноструктуры производится после нанесения покрытия в ходе контролируемого термического отжига при температуре 700-750°C в течение 15-30 мин.

Изобретение относится к челюстно-лицевой хирургии и травматологии и описывает способ получения лантансодержащего покрытия. При осуществлении способа помещают порошок гидроксиапатита в раствор 0,04 LaCl3, выдерживают порошок на воздухе при комнатной температуре в течение времени, необходимого для качественной пропитки частиц гидроксиапатита раствором LaCl3, отфильтровывают осадок на воронке Бюхнера, который затем промывают горячей водой, высушивают при 200-300°С в течение 4-6 часов и отжигают при 600-700°С в течение 2-3 часов, формирование лантансодержаего покрытия производят сначала напылением титанового подслоя, а затем лантансодержащего порошка гидроксиапатита.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии. .
Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к остеоинтеграционным оксидным покрытиям на ортопедические и стоматологические титановые имплантаты.
Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии, ортопедии, челюстно-лицевой хирургии, стоматологии и нейрохирургии. Биодеградируемый материал для замещения костной ткани содержит 50-52% мас.
Наверх