Способ нанесения биокерамического покрытия на имплантаты

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения биокерамического покрытия на имплантатах из биосовместимых металлов и сплавов путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03. Суспензию наносят на поверхность имплантата, сушат и проводят последующую термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин. Способ является технологически простым и позволяет эффективно наносить серебросодержащее гидроксиапатитовое покрытие с бактерицидными свойствами на металлические имплантаты. 2 пр.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к способам нанесения биоактивных гидроксиапатитовых покрытий на металлические внутрикостные и чрескостные имплантаты.

Биокерамическое гидроксиапатитовое покрытие медицинских внутрикостных и чрескостных имплантатов из биосовместимых металлов и сплавов обеспечивает их ускоренное и эффективное приживление в костной ткани за счет высокого уровня биологической активности поверхности. Наиболее распространенной технологией нанесения порошковых гидроксиапатитовых покрытий является газотермическое напыление, заключающееся в пропускании порошка гидроксиапатита через высокотемпературную область частично ионизированного газа, нагревании, плавлении и придании кинетической энергии частицам порошка с последующим их осаждением на поверхность имплантата. Однако нанесение гидроксиапатитового покрытия наиболее широко распространенным газотермическим (плазменным) методом является технологически сложным процессом и характеризуется низким коэффициентом использования порошка, т.е. низкой технико-экономической эффективностью. При этом данный метод не позволяет наносить биокерамические гидроксиапатитовые покрытия, содержащие серебро в качестве бактерицидного компонента, служащего для повышения уровня приживляемости имплантатов.

Известен способ изготовления имплантатов с биокерамическим покрытием (гидроксиапатит, биоситалл), наносимым методом плазменного напыления [патент РФ №2157245, МПК A61L 27/06, A61F 2/28, опубл. 10.10.2000 г.].

Недостатком данного способа является сложность осуществления технологического процесса нанесения биокерамического покрытия на имплантаты, а также отсутствие технической возможности получения серебросодержащего покрытия с бактерицидными свойствами.

Известен способ нанесения гидроксиапатитовых покрытий, включающий смешивание порошка гидроксиапатита со связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки, взятые в соотношении к порошку 1,0-1,5:1,5-2,0, сушку и термообработку обжигом при температуре 250-600°С [патент РФ №2158189, МПК B05D 7/24, B05D 7/14, A61L 27/00, опубл. 27.10.2000 г.].

Недостатком данного способа является отсутствие технической возможности получения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия с бактерицидными свойствами.

Ближайшим прототипом, по мнению авторов, является способ нанесения гидроксиапатитового покрытия на имплантаты [патент РФ №2417107, МПК A61L 27/30, B05D 7/24, A61L 27/32, опубл. 27.04.2011 г.], включающий смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом в виде фосфатной связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесение получаемой суспензии на металлическую поверхность, сушку и последующую термообработку аргоно-плазменной струей при токе дуги 300-500 А, продолжительности 0,5-2,0 мин на дистанции 40-100 мм.

Однако недостатком данного способа является то, что процесс нанесения биокерамического покрытия является технологически сложным, требующим применения сложного и дорогостоящего оборудования, а также отсутствие технической возможности, обеспечивающей получение серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия с бактерицидными свойствами.

Задачей изобретения является создание технологически простого и эффективного способа нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия на металлические имплантаты.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении бактерицидных свойств биокерамического гидроксиапатитового покрытия для повышения приживляемости внутрикостных и чрескостных имплантатов, а также в создании технологически простых условий нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия.

Поставленная задача достигается за счет того, что в предлагаемом способе нанесения биокерамического покрытия на имплантаты, включающем смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесение получаемой суспензии на поверхность имплантата, сушку и последующую термообработку, согласно новому техническому решению, в суспензию из фосфатных связок и порошка гидроксиапатита дополнительно добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03, а термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией проводят в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин. При этом происходит эффективный нагрев поверхности имплантата с нанесенной суспензией, состоящей из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра, до температуры 900-950°С, обеспечивающей формирование биокерамического покрытия путем плавления фосфатной связки и протекания твердофазных превращений с получением механической смеси, обладающей бактерицидными свойствами.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Получение биокерамического покрытия на металлических имплантатах осуществляют путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03. Суспензию наносят на поверхность имплантата и сушат, после чего проводят термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин.

Данные условия позволяют технологически просто и эффективно формировать на поверхности металлических имплантатов механически прочное биокерамическое покрытие на основе гидроксиапатита, содержащее в качестве бактерицидного компонента наночастицы серебра.

При этом порошок гидроксиапатита смешивают со связующим веществом, содержащим наночастицы серебра, для предварительного удержания частиц гидроксиапатитового порошка и серебра на поверхности имплантата, а термообработку индукционным нагревом проводят для обеспечения ускоренного эффективного плавления фосфатной связки и протекания твердофазных превращений с получением биокерамического покрытия из механической смеси, обладающей бактерицидными свойствами.

Приведенные пределы значений технологического режима индукционно-термической обработки обеспечивают получение биокерамических гидроксиапатитовых покрытий с наночастицами серебра для придания поверхности имплантатов бактерицидных свойств.

Содержание в суспензии из фосфатной связки и порошка гидроксиапатита наночастиц серебра в пределах соотношения суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03 является наиболее эффективным для придания биокерамическому покрытию бактерицидных свойств. При содержании наночастиц серебра в суспензии меньше указанного нижнего предела соотношения не позволяет получить покрытие с выраженной бактерицидной активностью, а содержание наночастиц серебра в суспензии больше указанного верхнего предела соотношения является экономически нецелесообразным, т.к. при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03 достигаются наилучшие медико-технические условия безопасного и ускоренного приживления имплантатов с гидроксиапатитовыми покрытиями.

Осуществление индукционно-термической обработки вихревыми токами, наведенными в металлических имплантатах с нанесенной суспензией из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра, при значениях потребляемой электрической мощности менее 0,20 кВт, частоте тока на индукторе ниже диапазона 90±10 кГц и продолжительности термообработки менее 1,0 мин является не эффективным, т.к. образующееся покрытие склонно к механическому разрушению при действии функциональных нагрузок на имплантат.

Индукционно-термическая обработка вихревыми токами при значениях потребляемой мощности более 0,25 кВт, частоте тока на индукторе свыше 90±10кГц и продолжительности термообработки более 1,5 мин приводит к нежелательным фазовым и структурным превращениям серебра в составе биокерамического покрытия, что, в результате, существенно снижает его бактерицидные свойства (происходит агрегация наночастиц серебра в более крупные микрометровые частицы с меньшей бактерицидной активностью).

Мощность индукционного нагрева выбирается исходя из требуемой продолжительности процесса нагрева, которая должна приводить к достижению температуры основы имплантата 900-950°С, что обеспечивает необходимое термическое воздействие на суспензию из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра для получения прочного биокерамического покрытия с бактерицидными свойствами.

Пример 1. Приготавливают суспензию из порошка гидроксиапатита дисперсностью Δ=50 мкм и биологически совместимого связующего вещества так, чтобы получаемый раствор был насыщен частицами гидроксиапатита и содержал минимальное количество связующего вещества, достаточное для удержания суспензии на поверхности имплантата. В качестве связующего вещества берут кальцийфосфатную связку и смешивают ее с порошком гидроксиапатита в соотношении 1,0:1,5. Затем в полученную суспензию добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0:0,03. С помощью кисти или путем окунания полученную серебросодержащую суспензию наносят на имплантат и подвергают сушке в печи при температуре 50°С в течение 20 мин. После этого имплантат с закрепленной серебросодержащей суспензией помещают в камеру устройства индукционного нагрева и производят индукционно-термическую обработку при величине потребляемой электрической мощности 0,20 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,5 мин. При этом температура нагрева имплантата составляет 900°С. В данных технологических условиях происходит оплавление поверхности гидроксиапатитовых частиц, их приваривание к металлической основе имплантата и друг к другу при сохранении внутреннего термически неизмененного ядра частиц, распределение и закрепление наночастиц серебра в структуре биокерамического покрытия. В результате получается механически прочное покрытие на основе смеси гидроксиапатита и серебра, обладающее высокими биоактивными и бактерицидными свойствами.

Пример 2. Приготавливают суспензию из порошка гидроксиапатита дисперсностью Δ=70 мкм и биологически совместимого связующего вещества так, чтобы получаемый раствор был насыщен частицами гидроксиапатита и содержал минимальное количество связующего вещества, достаточное для удержания суспензии на поверхности имплантата. В качестве связующего вещества берут магнийфосфатную связку и смешивают ее с порошком гидроксиапатита в соотношении 1,2:1,9. Затем в полученную суспензию добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,1:0,01. С помощью кисти или путем окунания суспензию наносят на имплантат и подвергают сушке в печи при температуре 50°С в течение 20 мин. После этого имплантат с закрепленной суспензией помещают в камеру устройства индукционного нагрева и производят индукционно-термическую обработку при величине потребляемой электрической мощности 0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0 мин. При этом температура нагрева имплантата составляет 950°С. В данных технологических условиях происходит оплавление поверхности гидроксиапатитовых частиц, их приваривание к металлической основе имплантата и друг к другу при сохранении внутреннего термически неизмененного ядра частиц, распределение и закрепление наночастиц серебра в структуре биокерамического покрытия. В результате получается механически прочное покрытие на основе смеси гидроксиапатита и серебра, обладающее наряду с биологической активностью высокими бактерицидными свойствами.

Положительный эффект предлагаемого изобретения - обеспечение бактерицидных свойств биокерамического гидроксиапатитового покрытия для повышения приживляемости внутрикостных и чрескостных имплантатов - заключается в создании технологически простых и эффективных условий нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия, при которых осуществляют смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03, которую затем наносят на поверхность имплантата и сушат, после чего проводят термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин.

Способ нанесения биокерамического покрытия, включающий смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесение получаемой суспензии на поверхность имплантата, сушку и последующую термообработку, отличающийся тем, что в суспензию из фосфатных связок и порошка гидроксиапатита дополнительно добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03, а термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией проводят в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин.



 

Похожие патенты:

Использование: для изготовления сверхпроводниковых датчиков излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления сверхпроводящих многосекционных оптических детекторов, включающий формирование отдельных секций из сверхпроводящих нанопроводов, образующих рисунок в виде меандра, и сверхпроводящих соединительных проводов для соединения секций через токоограничители с контактными площадками, токоограничители формируют путем нанесения на сформированную структуру защитной резистивной маски, вскрытия в ней окон над отрезками соединительных проводов меандра с контактной площадкой и преобразованием их в несверхпроводящие за счет селективного изменения атомного состава воздействием пучка ускоренных частиц через защитную маску.

Изобретение относится к области органической электроники, а именно к устройствам памяти на основе органических полевых транзисторов, изготовленных с использованием фотохромных соединений в составе активного слоя, расположенного на границе между слоем полупроводникового материала и диэлектрика.

Изобретение относится к технологии получения неорганических ультрадисперсных материалов и может быть использовано в химической, металлургической, нефтехимической, электронной и медицинской областях промышленности.

Изобретение относится к области инкапсуляции. Описан способ получения нанокапсул антибиотиков.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ инкапсуляции лекарственного препарата методом осаждения нерастворителем, отличающийся тем, что в качестве ядер нанокапсул используются цефалоспориновые антибиотики, в качестве оболочки - полудан при соотношении оболочка:ядро 3:1, при этом к водному полудану добавляют порошок цефалоспоринового антибиотика и препарат Е472 с в качестве поверхностно-активного вещества, при перемешивании после растворения компонентов реакционной смеси по каплям приливают петролейный эфир, полученную суспензию нанокапсул отфильтровывают, промывают петролейным эфиром и сушат.

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к области использования графена (мультиграфена) и может найти широкое применение для изготовления датчиков влажности резистивного типа, применяемых в радиотехнике, электронной промышленности, энергетике и сельском хозяйстве.

Группа изобретений относится к медицине. Описан антисептический многослойный материал, содержащий текстильную основу и покрытие из полимерного волокнистого материала, в котором покрытие представляет собой воздухо- и паропроницаемую наномембрану, сформированную многокомпонентным антимикробным фильтрующим слоем нановолокон из полимерного волокнистого материала, в качестве которого используют полиамид, или полиакрилонитрил, или этиленвинилацетат, или полиэтилентерефталат, или поликапролактан, или поливинилиденфторид, или полиуретан, или полистирол, или полиэтиленоксид, или полиэтилен в сочетании с полимерной составляющей - полигексаметилгуанидин гидрохлоридом, в который между молекулярными структурами полимерного волокнистого материала с полигексаметилгуанидином гидрохлоридом введены наночастицы коллоидного или кластерного серебра, при этом диаметры нановолокон составляют 50-150 нм.

Изобретение относится к обработке текстильных материалов. Способ повышения водоотталкивающих свойств войлочных материалов заключается в обработке войлочного материала в суспензии спирт-нанопорошок гидрофобного диоксида кремния марки Wacker HDK Н20 (Германия) под воздействием акустической кавитации в ультразвуковой ванне.

Изобретение может быть использовано при изготовлении катализаторов, анодов для производства алюминия, процессоров, электронных устройств для хранения данных, датчиков биомолекул, деталей автомобилей и самолётов, спортивных товаров.

Изобретение относится к медицине, в частности к нанокомпозиции для люминесцентной диагностики злокачественных опухолей. Нанокомпозиция для люминесцентной диагностики злокачественных опухолей на основе лексан-полимерной матрицы и иттербиевых комплексов диметилового эфира протопорфирина IX или тетраметилового эфира гематопорфирина IX, или копропорфирина III, в которой иттербиевые комплексы порфиринов помещены в полимерную оболочку на основе лексана и в структуру комплексов дополнительно введен комплексообразователь триоктилфосфиноксид, а в органическую фазу введен неионогенный детергент полиэтиленгликоль, n-(трет-октил)фенол.

Изобретение относится к медицине и касается медицинского субстрата, включающего гепариновые частицы, связанные на субстрате через, по меньшей мере, одну молекулу гепарина, причем эта гепариновая частица содержит, по меньшей мере, одну гепариновую молекулу и, по меньшей мере, одну каркасную молекулу, причем связанные гепариновые частицы чувствительны к гепариназе, и эта гепариновая частица связана с субстратом: по концевой точке, либо петлеобразно, либо через концевой альдегид, либо через альдегиды по всей длине данного гепарина.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой стент для имплантации в сосуд, имеющий по меньшей мере одну поверхность из металла, который в расширенном состоянии в сосуде прилегает внутри к его стенке, стент снабжен нанесенной на его поверхность смесью из биорезорбируемого связывающего вещества, которое представляет собой олигомер на основе молочной и гликолевой кислот, длина цепочек которого является достаточно короткой настолько, что биологическое разложение олигомера в имплантированном состоянии происходит в течение примерно 6 недель, и активной субстанции.

Изобретение относится к области медицины и представляет собой покрытие для медицинского устройства, ингибирующее агрессивную форму заживления, содержащее, по меньшей мере, одну нитрокарбоновую кислоту.

Изобретение относится к медицине. Описано медицинское устройство для местной доставки селективного агониста аденозиновых рецепторов в сочетании с другими лекарственными средствами, используется для уменьшения поражения миокарда после острого инфаркта миокарда.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к абсорбируемым полиэфирным сложным эфирам, которые уменьшают адгезию бактерий к материалам, таким как медицинские устройства и имплантаты.

Группа изобретений относится к медицине. Описан биоинтегрируемый композитный материал, включающий следующие компоненты в мас.%: коллаген 5%-10%, полиазолидинаммоний, модифицированный гидрат-ионами галогенов 0,5%-4%, водную дисперсию субмикронных агрегатов флавоноидов 0,5%-1%, воду - остальное.
Изобретение относится к области медицины, а именно к сердечно-сосудистой хирургии, и может быть использовано для профилактики развития спаечной болезни после операций на открытом сердце.

Антимикробная композиция для покрытия медицинского устройства включает материал, образующий полимерную пленку, и антимикробный препарат из традиционной китайской медицины, выбранный из группы: экстракт хауттюйнии сердцевидной, натрия хауттюйфонат и натрия новый хауттюйфонат, или их смеси.

Группа изобретений относится к медицине. Имплантируемое медицинское устройство для доставки ряда лечебных средств к месту вмешательства по первому варианту содержит по существу, цилиндрический интралюминальный каркас, грунтовочный слой, первое и второе покрытия и, по меньшей мере, одно терапевтическое средство.

Изобретение относится к области медицины. Описана биорезорбируемая гидрогелевая полимерная композиция для сердечно-сосудистой хирургии в виде пленки, полученная взаимодействием природных полимеров, биологически активных веществ, растворителя и пластификатора, где в качестве полимеров используют сшитые биорезорбируемые полимеры - желатин, хитозан, или смеси - хитозан и желатин, хитозан и полигидроксибутират, в качестве биологически активных веществ или их смесей используют антиоксидант - L-карнозин, антикоагулянт - гепарин, антиагрегант - дипиридамол, ацетилсалициловую кислоту, нестероидное противовоспалительное вещество - ацетилсалициловую кислоту, антимикробные препараты - ципрофлоксацин, метронидазол, при этом механическая прочность пленки не менее 1,2 МПа, относительное удлинение - не более 160%, модуль упругости - 0,4-5 МПа.

Изобретение относится к медицине и касается медицинского субстрата, включающего гепариновые частицы, связанные на субстрате через, по меньшей мере, одну молекулу гепарина, причем эта гепариновая частица содержит, по меньшей мере, одну гепариновую молекулу и, по меньшей мере, одну каркасную молекулу, причем связанные гепариновые частицы чувствительны к гепариназе, и эта гепариновая частица связана с субстратом: по концевой точке, либо петлеобразно, либо через концевой альдегид, либо через альдегиды по всей длине данного гепарина.

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения биокерамического покрытия на имплантатах из биосовместимых металлов и сплавов путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03. Суспензию наносят на поверхность имплантата, сушат и проводят последующую термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин. Способ является технологически простым и позволяет эффективно наносить серебросодержащее гидроксиапатитовое покрытие с бактерицидными свойствами на металлические имплантаты. 2 пр.

Наверх