Резорбируемый пористый кальцийфосфатный цемент

Авторы патента:

A61L24/02 - содержащие неорганические материалы

Владельцы патента RU 2611345:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) (RU)

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к резорбируемому пористому кальцийфосфатному цементу для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов. Кальцийфосфатный цемент состоит из смеси порошков фосфатов кальция, а именно из железо- или цинксодержащего β-трикальцийфосфата (ТКФ), монокальциевого фосфата моногидрата (МКФМ), гранул карбонатгидроксиапатита (КГА) и порошка лимонной кислоты, а затворяющей жидкостью является вода. Изобретение обеспечивает получение резорбируемого пористого кальцийфосфатного цемента с общей пористостью 40-60%, имеющего кислотность, близкую к физиологической, обладающего бактерицидной активностью.

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Кальцийфосфатные цементы состоят из порошковой смеси двух или более фосфатов кальция и затворяющей жидкости (ЗЖ), при смешивании которых образуется цементное тесто, твердеющее за счет химического взаимодействия компонентов порошка и жидкости. Исходный порошок представляет смесь кислых и основных фосфатов. При добавлении в смесь ЗЖ компоненты начинают взаимодействовать между собой через жидкую фазу по механизму растворения-осаждения с образованием нейтральных (рН~7) фосфатов. В качестве исходной смеси используют смесь «кислого» (монокальцийфосфат моногидрат) и «основного» (α- или β-трикальцийфосфат) фосфатов кальция и сульфата кальция семигидрата. В качестве ЗЖ используют воду, водные растворы фосфатов щелочных металлов или магния (Moseley et al. USPatent 8,025,903; Barralet etal. USPatent7,473,312). В качестве ЗЖ используют воду или растворы солей щелочных металлов, а также магния. При смешении смеси порошков фосфата кальция с ЗЖ образуется тестоподобная масса, которая со временем схватывается до образования прочного цементного камня, состоящего из кристаллического брушита.

Предложенные материалы могут быть использованы в качестве цементных паст для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов.

Наиболее близким по технической сущности и результату к предлагаемому способу является патент РФ №2485978 «Пористый кальцийфосфатный цемент» Баринова С.М. и др. Компонентами цементного порошка являются β-трикальцийфосфат, монокальцийфосфат моногидрат, гранулы карбонатгидроксиапатита (КГА). В качестве ЗЖ используют водный раствор лимонной кислоты. Основной кристаллической фазой цемента после твердения является брушит, пористость в цементе создается за счет взаимодействия КГА с лимонной кислотой. Недостатком данных материалов является использование затворяющей жидкости с большой кислотностью, даже незначительный избыток такой ЗЖ приводит к сильному закислению цемента и к ацидозу окружающих тканей при имплантации цемента.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является оптимизация состава цементного порошка для получения нейтрального цемента с рН, близким к физиологическому (рН 7), придания цементу антибактериальных свойств за счет введения в состав ТКФ ионов цинка или железа, проявляющих бактерицидные свойства.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание пористого кальций-фосфатного цемента с общей пористостью 45-60%, имеющего кислотность, близкую к физиологической (рН 7±0,4).

Технический результат достигается тем, что резорбируемый пористый кальцийфосфатный цемент, состоящий из смеси порошков фосфатов кальция, гранул карбонатгидроксиапатита (КГА), и затворяющую жидкость, согласно изобретению, порошок состоит из железо- или цинксодержащего β-трикальцийфосфата, монокальциевого фосфата моногидрата (МКФМ), гранул карбонатгидроксиапатита и порошка лимонной кислоты, а затворяющей жидкостью является вода, при этом содержание компонентов в смеси составляет, мас.%:

железо- или цинксодержащий β-трикальцийфосфат	45-60
МКФМ	10-20
гранулы КГА	5-10
цитрат аммония	10-30
лимонная кислота	0,5-5,0
открытая пористость цемента составляет 40-60%, кислотность цемента близка к физиологическим значениям и находится на уровне	6,5-7,5

Сущность изобретения заключается в том, что при добавлении затворяющей жидкости (воды) к цементному порошку, содержащему твердый порошок лимонной кислоты и гранулы КГА, между этими компонентами происходит химическое взаимодействие, приводящее к выделению газообразного углекислого газа, создающего в цементе систему взаимосвязанных пор. Поскольку затворяющей жидкостью является вода, то количество ЗЖ не влияет на кислотность цемента, а влияет только на время схватывания. Таким образом, введение избытка ЗЖ не приводит к изменению кислотности цементного камня. Образующийся в результате данного взаимодействия цитрат кальция, а также цитрат аммония, входящий в состав порошка, увеличивают прочность формирующегося цементного камня.

Бактерицидные свойства цементу придают ионы цинка или железа, которые входят в структуру β-ТКФ.

Пример 1.

Для получения цементного порошка смешивали 16,0 г железо- или цинксодержащего β-ТКФ, 6,5 г МКФМ, 1,5 г лимонной кислоты и 7,0 г цитрата аммония, 1,7 г гранул КГА. 0,5 г цементного порошка смешивали с 0,15 мл воды, формировалось цементное тесто пастообразной консистенции. В течение 8-9 мин происходило схватывание цемента, что заключалось в утрате пластичности цементного теста и формировании цементного камня. рН цементного камня, который измеряли сразу после схватывания и через 10 мин после схватывания, составлял 6,5 и 6,9, соответственно. Прочность цементного камня при сжатии, которую измеряли через 3 суток после формования цемента, составила 15 МПа. Бактерицидную активность цемента изучали, помещая сформованный цементный образец в чашку Петри с культурой E.Coli. Оценку бактерицидной активности проводили по диаметру светлого кольца, образующегося вокруг образца. В качестве образца сравнения использовали цемент, содержащий незамещенный ТКФ вместо железо- или цинкзамещенного ТКФ. Светлое кольцо вокруг образца сравнения не образовывалось, в то время как вокруг образца с цинксодержащим ТКФ наблюдалось кольцо толщиной 2 мм, вокруг образца с железосодержащим ТКФ формировалось кольцо диаметром 1,5 мм, что свидетельствует о бактерицидной активности железо- и цинксодержащих цементов.

Пример 2.

0,5 г цементного порошка, полученного по примеру 1, смешивали с 0,20 мл воды, формировалось жидкое цементное тесто. В течение 15 мин происходило схватывание цемента, что заключалось в утрате пластичности цементного теста и формировании цементного камня. рН цементного камня, который измеряли сразу после схватывания и через 10 мин после схватывания, составлял 6,6 и 6,9, соответственно. Прочность цементного камня при сжатии, которую измеряли через 3 суток после формования цемента, составила 14 МПа.

Пример 3.

0,5 г цементного порошка, полученного по примеру 1, смешивали с 0,15 мл воды, формировалось цементное тесто пастообразной консистенции. В течение 8-9 мин происходило схватывание цемента, что заключалось в утрате пластичности цементного теста и формировании цементного камня. рН цементного камня, который измеряли сразу после схватывания и через 10 мин после схватывания, составлял 6,9 и 7,3, соответственно. Прочность цементного камня при сжатии, которую измеряли через 3 суток после формования цемента, составила 16 МПа. Пористость цемента составила 40%.

Резорбируемый пористый кальцийфосфатный цемент для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов, состоящий из смеси порошков фосфатов кальция, гранул карбонатгидроксиапатита (КГА) и затворяющей жидкости, отличающийся тем, что порошок состоит из железо- или цинксодержащего β-трикальцийфосфата (ТКФ), монокальциевого фосфата моногидрата (МКФМ), гранул КГА и порошка лимонной кислоты, а затворяющей жидкостью является вода, при этом содержание компонентов в смеси составляет, мас.%:

железо- или цинксодержащий β-трикальцийфосфат	45-60
МКФМ	10-20
гранулы КГА	5-10
цитрат аммония	10-30
лимонная кислота	0,5-5,0
открытая пористость цемента составляет 40-60%, кислотность цемента близка к физиологическим значениям и находится на уровне	6,5-7,5,

а бактерицидная активность цемента обеспечивается введением ионов цинка или железа в структуру ТКФ.

Изобретение относится к области медицины. Описан кальций-фосфатный цемент (КФЦ) для регенерации костной ткани, который представляет собой пасту на водной основе, полученную в результате смешения цементного порошка, содержащего β-трикальцийфосфат (β-ТКФ) и монокальцийфосфат моногидрата (МКФМ), с затворяющей жидкостью, содержащей водный раствор сульфата магния и фосфата натрия, композицию неколлагеновых белков костной ткани и G1-гликопротеин, при определенном соотношении компонентов (мас.%).

Способ получения кальцийфосфатного цемента для заполнения дефектов костной ткани // 2585575

Изобретение относится к области медицины и касается способа получения цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Цементный материал получают смешением порошка трикальцийфосфата и затворяющей жидкости на основе водного раствора фосфатов магния и калия.

Способы лечения дегенеративных состояний костей // 2578032

Изобретение относится к медицине и касается способа лечения пациента, страдающего дегенеративным костным заболеванием, которое может быть охарактеризовано потерей минеральной плотности костей (BMD), при этом дегенеративное костное заболевание представляет собой остеопению или остеопороз, включающего: образование пустоты в локализованном участке неповрежденной кости у пациента, у которого было диагностировано дегенеративное костное заболевание, с помощью очистки дегенерированного костного материала и, необязательно, удаления части дегенерированного костного материала локализованного участка кости, являющейся неповрежденной до этапа образования пустоты; и по меньшей мере частичное заполнение образованной пустоты материалом для регенерации костей, содержащим сульфат кальция, способным быть резорбируемым и вызывать формирование костной ткани, обеспечивающим образование нового недегенерированного костного материала по всему объему по меньшей мере части пустоты, которая заполнена материалом для регенерации костей, при этом материал для регенерации костей является текучим при заполнении образованной пустоты.

Брушитовый гидравлический цемент (варианты) // 2502525

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция размером 50-100 мкм при следующем содержании компонентов: α-трикальцийфосфата - 90-95% масс., карбонат кальция - 5-10% масс.

Брушитовый цемент для костной хирургии // 2490031

Изобретение относится к области медицины и может применяться для протезирования костных структур челюстно-лицевого скелета, в качестве системы доставки лекарственных средств и в качестве матрицы в конструкциях тканевой инженерии.

Пористый кальций-фосфатный цемент // 2485978

Изобретение относится к медицине. .

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов // 2484850

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. .

Способ получения цемента брушитного типа для замещения костных дефектов // 2477120

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и касается получения цемента брушитного типа для замещения костных дефектов. .

Способ получения полимерного цемента медицинского назначения // 2475273

Изобретение относится к медицине. .

Инъецируемый кальций-фосфатный цемент в форме апатита, высвобождающий ингибитор резорбции костной ткани // 2465922

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ приготовления инъецируемого кальций-фосфатного костного цемента в форме апатита, высвобождающего гем-бисфосфоновое соединение, причем указанный способ включает добавление бисфосфоновой кислоты или ее соли или твердого предшественника кальция, модифицированного бисфосфоновой кислотой или ее солью, в твердую фазу цемента или в жидкую фазу цемента, причем указанный твердый предшественник кальция выбирают из ортофосфатов кальция и нефосфатных солей кальция, таких как CaCO3 или CaSO 4.

Брушитовый гидравлический цемент, упрочненный пористым каркасом из полилактида // 2613182

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент, упрочненный пористым каркасом из полилактида для восстановления костных тканей, имеющий прочность не менее 40 МПа, содержащий порошок α-трикальцийфосфата, гранулы карбонатгидроксиапатита и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементную пасту распределяют внутри пористого резорбируемого полилактидного каркаса, который повышает прочность цемента. Цемент характеризуется одновременно способностью к реакционному твердению, формуемостью, биосовместимостью, отсутствием токсичных побочных продуктов, а также потенциалом замещения вновь образуемой костной тканью. 2 пр.

Композиция костного наполнителя // 2621151

Изобретение относится к медицине. Описана композиция костного наполнителя, содержащая смесь отверждаемого костного наполнителя на основе фосфата кальция, который образуется из жидкого компонента и порошкового компонента на основе фосфата кальция, и композицию, содержащую бисфосфонат в виде частиц. Частицы бисфосфоната внедрены в частицы полимерного материала, который рассасывается после имплантации композиции. Механические свойства композиции костного наполнителя улучшены. 14 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Цемент для костной хирургии и способ его получения // 2623211

Группа изобретений относится к области медицины. Описан цемент для костной хирургии, который включает (масс. %) компоненты сухой смеси: β-трикальцийфосфат - 36-71,5, монокальцийфосфат моногидрат - 10-52, дискретное стекловолокно - 0,5-2 и затворяющий раствор - дистиллированную воду или раствор неорганической соли - гептагидрат сульфата магния, пирофосфат натрия или цитрат натрия с концентрацией растворов 1-40% в количестве 10-50% масс. В качестве стекловолокна используют дискретное стекловолокно, сформованное из натрий-кальций-магний-алюмосиликатного стекла с волокнами диаметром - 1-50 мкм и длиной - 0,5-3 см. Описан способ получения цемента для костной хирургии, который включает смешивание предварительно подготовленных компонентов сухой смеси, гомогенизацию сухой смеси, перемешивание с затворяющим раствором с последующим формованием цементной смеси путем укладки напрямую в костный дефект или в форму с последующим прессованием под давлением 10-30 МПа. Способ позволяет повысить прочностные характеристики цемента за счет снижения его пористости при одновременном снижении потери массы после выдержки в буферном растворе. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 9 пр.

Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики // 2643337

Изобретение относится к медицине, а именно получению ренгеноконтрастных цементов для закрытия небольших полостей в костных тканях. Рентгеноконтрастный инжектируемый кальций-фосфатный цемент для костной пластики содержит в качестве рентгеноконтрастного вещества оксид тантала Ta2O5, дополнительно содержит монокальцийфосфат моногидрат (МКФМ), а в качестве затворяющей жидкости - смесь коллоидной силикатной суспензии (КСС) с полиэтиленгликолем (ПЭГ) при следующем соотношении компонентов, масс. %: сухая смесь: ТКФ - 55,1-62,9%; МКФМ - 29,9-34,1%; Ta2O5 - 3-15%; затворяющая жидкость: КСС- 90%, 95%; ПЭГ – 5%, 10%. Технический результат изобретения заключается в упрощении состава рентгеноконтрастного инжектируемого кальций-фосфатного цемента за счет обеспечения оптимальных показателей текучести и рентгеноконтрастности без введения специальных улучшающих добавок при одновременном повышении безопасности применения. 1 табл.