Кондиционирование поверхности для улучшения адгезии костного цемента к керамическим субстратам

Изобретение относится к керамическим материалам, применяемым в качестве имплантатов. Керамический субстрат, содержащий: смешанный керамический материал из оксида циркония и оксида алюминия с гидроксильными группами на поверхности, содержит в качестве покрытий стерильный промотор адгезии, представляющий собой силан, образующий с гидроксильными группами на поверхности субстрата ковалентные связи, и полимерный покрывающий слой. Силановый промотор адгезии содержит реакционно-способные акрилатные, соответственно метакрилатные группы, которые могут взаимодействовать с мономерным компонентом костного цемента. Покрывающий слой основан на метилметакрилате, полиметилметакрилате, бисфенол А-глицидилдиметакрилате, триэтиленгликольдиметакрилате, фенольных смолах и/или смеси указанных компонентов, который после полной полимеризации выполняет функцию защиты поверхности субстрата. Технический результат изобретения - улучшение адгезии между материалом керамического субстрата и костным цементом. 1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к керамическому субстрату, поверхность которого модифицирована с целью улучшения адгезии костного цемента.

Цель модифицирования поверхности керамических субстратов, подлежащих использованию, например, в качестве имплантатов, состоит в том, чтобы улучшить адгезию коммерческих костных цементов на основе полиметилметакрилата и, соответственно, обеспечить высокую прочность сцепления между материалом субстрата и цементом. Из европейского патента ЕР 1202702 В1 известен способ, позволяющий улучшить адгезию цемента к имплантату благодаря находящейся на имплантате трехслойной системе покрытия. Трехслойная система покрытия состоит из (i) слоя силиката (SiO₂), (ii) силанового промотора адгезии и (iii) консервирующего полимерного покрывающего слоя. При этом нанесение слоя SiO₂ для обеспечения соединения силанового промотора адгезии с предварительно кондиционированной поверхностью является обязательным.

В основу настоящего изобретения была положена задача предложить упрощенное по сравнению с уровнем техники кондиционирование поверхности для улучшения адгезии костного цемента к керамическим субстратам, подлежащим использованию, например, в качестве имплантатов.

Указанная задача согласно изобретению решается благодаря субстрату, отличительные признаки которого приведены в основном пункте формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения представлены в соответствующих зависимых пунктах.

Неожиданно было обнаружено, что керамические субстраты, на поверхности которых находится достаточное количество гидроксильных групп (к ним относятся, например, керамические материалы из оксида алюминия, керамические материалы из оксида циркония, а также смешанные керамические материалы варьируемого состава из оксида циркония и оксида алюминия), можно непосредственно модифицировать соответствующим образом выбранными и пригодными силановыми промоторами адгезии. Согласно изобретению можно отказаться от предварительного нанесения слоя SiO₂. Пригодными силановыми промоторами адгезии согласно изобретению являются определенные силаны, предпочтительно метоксисиланы, этоксисиланы и/или хлорсиланы. При этом указанные силаны взаимодействуют с гидроксильными группами поверхности субстрата с образованием ковалентных связей между силаном и субстратом.

Успешное соединение разных промоторов адгезии с поверхностью субстрата удалось подтвердить путем определения краевого угла смачивания водой, а также путем определения содержания кремния на поверхности субстрата.

Кроме того, для улучшения адгезии цемента предпочтительно следует использовать стерильный силановый промотор адгезии, который, во-первых, взаимодействует с гидроксильными группами поверхности субстрата, а, во-вторых, содержит по меньшей мере одну реакционно-способную группу, которая может реагировать с мономерным компонентом (метилметакрилатом) костного цемента. Согласно изобретению предпочтительно, если стерильные силановые промоторы адгезии содержат предназначенные для этого реакционно-способные акрилатные, соответственно метакрилатные группы.

Поверхность, предварительно кондиционированную посредством пригодного стерильного силанового промотора адгезии, можно приводить в контакт с рыночным костным цементом непосредственно после нанесения стерильного силанового промотора адгезии, причем вследствие химического взаимодействия акрилатных, соответственно метакрилатных групп стерильного силанового промотора адгезии с мономерными компонентами костного цемента образуются ковалентные связи, которые обеспечивают прочное сцепление субстрата с цементом. Подобное сцепление неожиданно возникает также во влажных условиях, в том числе, например, в водных средах.

Кроме того, согласно изобретению на поверхность субстрата, предварительно кондиционированную посредством пригодного силанового промотора адгезии, можно наносить полимерный покрывной слой, который после полной полимеризации выполняет функцию защиты поверхности субстрата. При этом предпочтительными защитными слоями согласно изобретению являются покрывные слои на основе метилметакрилата, полиметилметакрилата, бисфенол А-глицидилдиметакрилата, триэтилен-гликольдиметакрилата, фенольных смол и/или смеси указанных компонентов. При этом содержащиеся в защитных слоях реакционно-способные двойные связи взаимодействуют с двойными связями силанового промотора адгезии, что позволяет устранить возможность физического и химического загрязнения силанового промотора адгезии.

Субстрат, предварительно кондиционированный силановым промотором адгезии и полимерным защитным слоем, непосредственно после этого можно стерилизовать и стерильно упаковывать пригодным методом. Подобные стерилизованные и упакованные субстраты защищены от загрязнения и пригодны для хранения, соответственно транспортировки без потери качества в течение нескольких месяцев. В результате нанесения костного цемента на поверхность субстрата, предварительно кондиционированную силановым промотором адгезии и полимерным покрывным слоем, происходит активирование полимерного покрывного слоя, что приводит к вплавлению полимерного покрывного слоя в полимерную сетку костного цемента. При этом между костным цементом и материалом субстрата образуются прочные связи, устойчивые также в водной среде.

Таким образом, настоящее изобретение относится к керамическому субстрату, поверхность которого модифицирована силановым промотором адгезии.

Особенно предпочтительным является предлагаемый в изобретении керамический субстрат, причем

- поверхность субстрата содержит гидроксильные группы (OH-группы);

- субстрат является керамическим материалом из оксида алюминия, керамическим материалом из оксида циркония или смешанным керамическим материалом варьируемого состава из оксида циркония и оксида алюминия;

- силановый промотор адгезии является силаном, образующим с гидроксильными группами поверхности субстрата ковалентные связи;

- силановый промотор адгезии выбран из группы, включающей стерильные силановые промоторы адгезии;

- силановый промотор адгезии выбран из группы, включающей метоксисиланы, этоксисиланы и/или хлорсиланы;

- стерильный силановый промотор адгезии, во-первых, взаимодействует с гидроксильными группами поверхности субстрата, а, во-вторых, содержит по меньшей мере одну реакционноспособную группу, которая может взаимодействовать с мономерным компонентом костного цемента;

- стерильный силановый промотор адгезии содержит реакционно-способные акрилатные, соответственно метакрилатные группы.

Кроме того, настоящее изобретение относится к керамическому субстрату, поверхность которого, предварительно кондиционированная силановым промотором адгезии, дополнительно обладает полимерным покрывающим слоем, который после полной полимеризации выполняет функцию защиты поверхности субстрата.

Особенно предпочтительным является предлагаемый в изобретении керамический субстрат с полимерным покрывающим слоем, причем

- покрывный слой основан на метилметакрилате, полиметилметакрилате, бисфенол А-глицидилдиметакрилате, триэтиленгликольдиметакрилате, фенольных смолах и/или смеси указанных компонентов.

1. Керамический субстрат, содержащий:
смешанный керамический материал из оксида циркония и оксида алюминия с гидроксильными группами на поверхности,
стерильный промотор адгезии, представляющий собой силан, образующий с гидроксильными группами на поверхности субстрата ковалентные связи, при этом силановый промотор адгезии содержит реакционно-способные акрилатные, соответственно метакрилатные группы, которые могут взаимодействовать с мономерным компонентом костного цемента,
полимерный покрывающий слой, основанный на метилметакрилате, полиметилметакрилате, бисфенол А-глицидилдиметакрилате, триэтиленгликольдиметакрилате, фенольных смолах и/или смеси указанных компонентов, который после полной полимеризации выполняет функцию защиты поверхности субстрата.

2. Керамический субстрат по п. 1, отличающийся тем, что силановый промотор адгезии выбран из метоксисиланов, этоксисиланов и/или хлорсиланов.