Способ нанесения плёночного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантанты


 


Владельцы патента RU 2616897:

Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (RU)

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты путем помещения его в капсулу, которую герметизируют, создают внутри нее разрежение 3÷4 кПа, после чего ее заполняют лекарственным раствором или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами, затем после заполнения капсулы упомянутым раствором в ней создают повышенное давление 125÷152 кПа, после чего раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал. Способ позволяет уменьшить трудоемкость, улучшить приживление имплантатов. 1 ил., 1 пр.

 

Изобретение относится к способам нанесения покрытий на имплантаты, широко применяемые в восстановительной хирургии при лечении различных костных патологий челюстно-лицевой области и опорно-двигательного аппарата.

В современной медицине успех хирургического лечения костных патологий челюстно-лицевой области и опорно-двигательного аппарата с применением имплантатов во многом зависит от протекания процессов регенерации костной ткани. Данные процессы нередко развиваются в условиях инфицирования имплантационной зоны и наличия очагов хронической инфекции, а также на фоне нарушенной микроциркуляции крови и образования кровяных сгустков. При этом в течение многих лет наиболее эффективным методом устранения подобных биологических явлений считалось применение местной антибиотиковой терапии и других веществ, ограничивающих деятельность патогенных микроорганизмов и нормализующих кровоснабжение в зоне имплантации. Применение имплантатов с покрытием, обладающим лечебным воздействием, а также бактерицидными и антикоагулянтными свойствами позволяет оптимизировать процесс репаративного остеогенеза за счет обеспечения направленного биомедицинского действия на биоструктуры, ускоряющего остеоинтеграцию имплантатов и повышающего эффективность их приживления в организме. Однако существующие способы нанесения такого покрытия отличаются сложностью технологического процесса, необходимостью применения специального дорогостоящего оборудования, а также низкой технико-экономической эффективностью изготовления имплантатов. Кроме этого формируемое пленочное покрытие не обеспечивает эффективного лечебного воздействия на окружающие биоструктуры из-за трудности проникновения наносимого раствора на всю глубину пор и впадин поверхности имплантата.

Известны способы получения биосовместимого покрытия с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами на имплантатах из титана и его сплавов [1, 2]. Однако данные способы обеспечивают формирование твердофазного (оксидного) покрытия и не позволяют получить пленочное покрытие на основе жидкофазных лекарственных препаратов, создающих необходимое медикаментозное воздействие на биоструктуры, либо биологически совместимых растворов, содержащих микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами.

Известен способ [3], в котором покрытие, представляющее тот или иной лекарственный препарат (обезболивающее средство, антибиотик и т.п.), наносится на металлическую поверхность изделия в один или несколько слоев и удерживается на ней с помощью биологически совместимых клеевых составов.

Недостатком таких твердофазных лекарственных покрытий является повышенная длительность рассасывания препарата в окружающих имплантат биосредах, что обусловливает снижение эффективности лечебного воздействия, высокая интенсивность которого необходима на ранней, наиболее опасной стадии имплантации.

Общим недостатком рассмотренных технических решений [1-3] является отсутствие возможности нанесения пленочных покрытий на основе жидкофазных лекарственных препаратов либо биологически совместимых растворов, содержащих микрочастицы элементов с биомедицинскими свойствами - противомикробной способностью тромборезистентностью.

Ближайшим прототипом, по мнению авторов, является техническое решение [4], которое заключается в том, что нанесение слоя раствора требуемого лекарственного средства на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты осуществляется путем вращения объема раствора вокруг имплантата, в результате чего за счет действия возникающих в жидкости вихревых струй с центростремительными силами, пропорциональными квадрату скорости вращения раствора, его плотности и радиусу вращения, раствор проникает в поры и углубления поверхности имплантата, заполняя их и покрывая всю поверхность жидкофазной пленкой.

Недостатком способа является его сложность, так как для его реализации нужно иметь высокооборотистый электродвигатель, достаточно большой объем емкости, для того чтобы внутри него закрепить имплантат и крыльчатку.

По данным поисковых исследований научно-технической и патентной литературы, более близких по сути решений, авторами не выявлено. Известны только способы введения жидких лекарственных средств и остеостимуляторов в зону имплантации путем инъекций либо через специальные канюлированные отверстия в имплантате [5].

Задача изобретения состоит в создании технически простого способа нанесения на имплантаты пленочных жидкофазных покрытий с медикаментозным лечебным воздействием.

Поставленная задача достигается тем, что в способе нанесения слоя раствора требуемого лекарственного средства на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты, включающем нанесение лекарственного покрытия и его удержание на поверхности имплантата, покрытие наносят на имплантат путем помещения его в капсулу, которую герметизируют, создают внутри нее разрежение (3÷4) × кПа, после чего ее заполняют лекарственным раствором или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами, затем после заполнения капсулы упомянутым раствором в ней создают повышенное давление (125÷152) кПа, после чего раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.

Предлагаемый способ поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображена схема устройства для осуществления способа.

Устройство содержит капсулу 2, крышку 3, зажимы 4, крепежные детали 5, шарнир 6, уплотнительную манжету 7, патрубок 8, вакуумный вентиль 9, вентиль 10, патрубок 11, вентиль 12 и патрубок 13.

Способ осуществляют следующим образом. Имплантат 1 помещают в капсуле 2, закрывают крышку 3 и с помощью зажимов 4, закрепленных на шарнирах 6, и крепежных деталей 5 герметизируют капсулу 1. После чего открывают вакуумный вентиль 9, и через патрубок 8, который соединен с вакуумной магистралью, откачивают из капсулы 2 воздух. При достижении в капсуле 2 разреженными газами остаточного давления, лежащего в диапазоне (3÷4) × кПа, вакуумный вентиль 9 перекрывают и открывают вентиль 10. При открытом вентиле 10 через патрубок 11 заполняют капсулу 2 раствором лекарственного препарата или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами. После заполнения упомянутым биологическим раствором капсулы 2 вентиль 10 закрывают и открывают вентиль 12. При открытом вентиле 12 сжатый газ через патрубок 13 начинает поступать в капсулу 2 и создавать в ней повышенное давление. При достижении в капсуле давления порядка (125÷152) кПа, открывают вентиль 10 и сливают через патрубок 11 биологический раствор в накопительную емкость. После чего имплантат 1 с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.

Сущность изобретения заключается в том, что при откачке из капсулы 2 воздуха при вакууме (3÷4) × кПа из всех пор и капилляров имплантата удаляется влага и воздух, а внутри них создается разрежение. Диапазон давлений (3÷4) × кПа выбран из прагматических соображений, так как указанное давление, с одной стороны, достаточно для создания требуемого разрежения в порах и капиллярах имплантата, а с другой стороны, такая величина разрежения может быть создана простейшими форвакуумными насосами, и не предъявляет каких-либо жестких требований к системе герметизации капсулы. При создании разрежения в капсуле 2 зарывают вентиль и открывают вентиль 10. За счет градиента давлений биологический раствор начинает заполнять капсулу 2, поры и капилляры имплантата. После того как раствор заполнил капсулу 2, вентиль 10 перекрывают, а вентиль 13 открывают. Сжатый газ поступает через патрубок 12 в капсулу 2 и создает внутри нее повышенное давление, лежащее в диапазоне (125÷152) кПа. Выбор указанного диапазона давлений обусловлен следующими соображениями. Давление порядка 125 кПа уже достаточно для того, чтобы создать повышенный градиент давлений между раствором и порами в капилляре. Повышать давление выше 152) кПа нецелесообразно, так при этом эффективность проникновения биологического раствора в поры и капилляры имплантата повышается незначительно, а требования к герметичности капсулы значительно ужесточаются. При реализации заявляемого способа за счет вакуума и последующего повышения давления обеспечивается эффективное проникновение раствора на всю глубину пор и впадин поверхности имплантата с полным их заполнением и образованием на поверхности пленочного покрытия. На поверхности имплантата образуется жидкофазная пленка, удерживаемая за счет высокой смачиваемости пористой и шероховатой поверхности

Пример. Имплантат 1 с шероховатой поверхностью или с твердофазным биосовместимым пористым покрытием помещали в капсулу 2 и закрывали крышку 3, с помощью зажимов 4, закрепленных на шарнирах 6, и крепежных деталей 5 герметизировали капсулу 1. После чего открывали вакуумный вентиль 9 и через патрубок 8, который соединен с вакуумной магистралью, откачивали из капсулы 2 воздух. При достижении в капсуле 2 разреженными газами остаточного давления, лежащего в диапазоне 3,5 кПа, вакуумный вентиль 9 перекрывали и открывали вентиль 10. При открытом вентиле 10 через патрубок 11 заполняли капсулу 2 раствором лекарственного препарата или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами. После заполнения упомянутым биологическим раствором капсулы 2 вентиль 10 закрывали и открывали вентиль 12. При открытом вентиле 12 сжатый газ через патрубок 13 начинает поступать в капсулу 2 и создавать в ней повышенное давление. При достижении в капсуле давления порядка 140 кПа открывали вентиль 10 и сливали через патрубок 11 биологический раствор в накопительную емкость. После чего имплантат 1 с нанесенной жидкофазной пленкой извлекали из емкости и устанавливали в предварительно сформированный костный канал.

Полученное данным способом пленочное жидкофазное покрытие обеспечивает наилучшее медикаментозное лечебное воздействие по сравнению с твердофазным лекарственным покрытием за счет более интенсивного действия препарата в наиболее опасный период имплантации, составляющий 1-2 недели. По окончании этого срока препарат полностью рассасывается в окружающих биоструктурах, раневые процессы в тканях нормализуются, происходит эффективная остеоинтеграция имплантата.

Предложенный способ характеризуется технологической простотой, позволяет наносить пленочное жидкофазное покрытие на имплантаты, выполняемые из любых биосовместимых металлических и керамических материалов, на шероховатые имплантаты без твердофазного покрытия и имеющие поверхностно-пористое покрытие для удержания слоя жидкого вещества. Кроме этого способ позволяет использовать для нанесения пленочного покрытия любые, применяемые в имплантологии, жидкофазные лекарственные препараты (антибиотики, обезболивающие средства и т.п.), различные биологически совместимые растворы, содержащие твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами (Cu, Ag, La и др.), а также комбинированные растворы, включающие лекарственные средства и микрочастицы элементов с противомикробной и антикоагуляционной способностью для комплексного медикаментозного воздействия на биоструктуры и повышения эффективности приживления имплантатов.

Положительный эффект (снижение трудоемкости формирования покрытия, технологическая простота процесса) достигается за счет нанесения на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты пленки жидкого раствора с необходимыми лечебными и биомедицинскими свойствами путем создания градиентов давления между раствором и порами капиллярами имплантата. При этом не требуется использование специализированного технически сложного оборудования, дополнительных технологических операций по подготовке поверхности для нанесения лекарственного покрытия, выполнения специальных конструктивных элементов имплантатов для удержания покрытия, применения дорогостоящих биосовместимых клеевых составов для закрепления твердофазного лекарственного препарата.

По сравнению с прототипом заявляемый способ существенно упрощен, так как для его реализации не нужно иметь высокооборотистый электродвигатель, достаточно большой объем емкости, для того чтобы внутри него закрепить имплантат и крыльчатку.

Источники информации

1. Патент РФ на изобретение №2361623. Покрытие на имплантат из титана и его сплавов и способ его получения / Родионов И.В., Бутовский К.Г., Серянов Ю.В. Опубл. 20.07.2009.

2. Родионов И.В. Лантаносодержащие оксидные покрытия на имплантатах для травматологии и ортопедии / Сб. трудов XV Междунар. научно-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». Томск: Изд-во ТПУ, 2009. T.1. С. 57.

3. Патент РФ на изобретение №2234880. Инструмент для остеосинтеза / Леонов Б.И., Султанов Т.А., Лазовский Е.А., Костыря Е.А., Демин C.B. Опубл. 27.08.2004.

4. Патент РФ 2414870. Способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты / Родионов И.В., Бутовский К.Г. - Опубл.:27.03.2011 (прототип).

5. Патент РФ на изобретение №2264795. Способ чрескостного остеосинтеза и устройство для его осуществления / Кашанский Ю.Б., Бесаев Г.M и др.

Способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты, включающий нанесение лекарственного покрытия и его удержание на поверхности имплантата, отличающийся тем, что покрытие наносят на имплантат путем помещения его в капсулу, которую герметизируют, создают внутри нее разрежение (3÷4) кПа, после чего ее заполняют лекарственным раствором или биологически совместимым раствором, содержащим твердые микрочастицы элементов с бактерицидными и антикоагулянтными свойствами, затем после заполнения капсулы упомянутым раствором в ней создают повышенное давление (125÷152) кПа, после чего раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты путем помещения его в капсулу, которую герметизируют, в ней возбуждают ультразвуковые колебания, частота которых лежит выше частоты порога кавитации в диапазоне от 20 до 100 кГц, а интенсивность упомянутого ультразвука лежит в области стабильной кавитации от 1,5 до 2,5 Вт/см2, затем по истечении 3-5 мин генерацию ультразвуковых колебаний прекращают, раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал, после чего раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано при хирургическом лечении заболеваний кости. Описан имплантат для замещения костных дефектов, который выполнен из пористого углерод-углеродного композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из углеродных волокон и состоит из не менее чем двух составных частей, которые после совмещения образуют необходимую внешнюю форму имплантата и замкнутую полость внутри имплантата, предназначенную для размещения в ней лекарственного вещества.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к инъекционной композиции гиалуроновой кислоты, включающей: гиалуроновую кислоту; местный анестетик, выбранный из группы, состоящей из местных анестетиков амидного и сложноэфирного типов или их сочетания; и производного аскорбиновой кислоты в количестве, которое предотвращает или уменьшает воздействие на вязкость и/или модуль упругости G' композиции, вызванное местным анестетиком при термической стерилизации.

Группа изобретений относится к медицине. Описано медицинское изделие с нанесенным на основу антибактериальным покрытием из твердого материала с биоцидом.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к эндопротезу с лекарственным покрытием, которое содержит или состоит по меньшей мере из одного антибиотика и по меньшей мере из одного соединения общей формулы: а также их солей.

Имплантат // 2589839
Изобретение относится к области медицины, а именно к имплантату для применения при замещении кости, содержащему, по меньшей мере, два слоя, изготовленных из волокон, и биоактивный материал, который выбирают из биоактивного стекла, гидроксиапатита, трикальцийфосфата и их смесей в виде частиц, расположенный между указанными, по меньшей мере, двумя слоями, в котором, по меньшей мере, один из слоев в основном образован из сетки, изготовленной из стекловолокон, имеющих диаметр 3-100 мкм, и размер сетки выбирают таким образом, чтобы биоактивный материал оставался внутри имплантата, при этом слои заделаны в матрицу, изготовленную из смолы, выбранной из замещенных и незамещенных диметакрилатов и метакрилатов, и слои прикреплены друг к другу вдоль контура имплантата.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, который включает электроискровую обработку поверхности подложки обрабатывающим электродом, следующего состава (вес.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биоактивного покрытия с антибактериальным эффектом, включающий электроискровую обработку поверхности токопроводящей подложки обрабатывающим электродом, состоящим из биоактивной добавки в количестве 5-40 вес.%; антибактериальной металлической добавки в количестве 0,5-5 вес.%; и биосовместимого тугоплавкого соединения в количестве остальное, при этом электроискровую обработку проводят при следующих условиях: 100 ≤ Ni ≤ 10000, 10 ≤ f ≤ 100000, 0,01 ≤ v ≤ 0,6, где Ni - мощность единичного импульсного разряда, Вт, f - частота импульсных разрядов, Гц, v - линейная скорость перемещения обрабатывающего электрода, м/мин.
Группа изобретений относится к медицине, конкретно к медицинскому импланту, имеющему, по меньшей мере на части его поверхности, покрытие, имеющее остеоиндуктивный и/или остеокондуктивный покрывающий слой на основе фосфата кальция, где антибиотический ингредиент, который слабо или плохо растворим в водной среде, покрывает остеоиндуктивный и/или остеокондуктивный покрывающий слой участками с пространствами между ними, оставленными свободными, на остеоиндуктивном и/или остеокондуктивном покрывающем слое.
Изобретение относится к области медицины, в частности к ортопедии и гнойной хирургии. Способ изготовления спейсера из костного цемента включает применение цемента, содержащего антибиотик, причем антибиотик вносят кристаллами после смешивания жидкого и порошкового компонентов костного цемента, а непосредственно после замеса костного цемента кристаллы антибиотика наносят равномерно по всей поверхности смеси.

Изобретение относится к медицине. Описан способ нанесения пленочного покрытия на поверхностно-пористые и шероховатые имплантаты путем помещения его в капсулу, которую герметизируют, в ней возбуждают ультразвуковые колебания, частота которых лежит выше частоты порога кавитации в диапазоне от 20 до 100 кГц, а интенсивность упомянутого ультразвука лежит в области стабильной кавитации от 1,5 до 2,5 Вт/см2, затем по истечении 3-5 мин генерацию ультразвуковых колебаний прекращают, раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал, после чего раствор из капсулы сливают, а имплантат с нанесенной жидкофазной пленкой извлекают из емкости и устанавливают в предварительно сформированный костный канал.
Группа изобретений относится к медицинским устройствам, содержащим высокопрочный сплав, со временем подвергающийся деградации в организме человека или животного, при регулируемой скорости деградации, без образования эмболов.
Изобретение относится к ортопедическому изделию и ортопедической прокладке, в частности прокладке для ампутационных культей, контактной накладке, покрытию для протеза, прокладке для ортезов, голенищам протеза, стельке для обуви или ортопедическим чулкам, т.е.
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 медицине, а именно к сердечно-сосудистой хирургии. Описан способ нанесения хитозанового покрытия на поверхность перикарда биологического протеза клапана сердца путем нанесения хитозана прямым методом из абсолютно биосовместимого для организма человека неиммуногенного растворителя, обладающего антимикробными свойствами, - воды, насыщенной углекислым газом при высоком давлении, на перикард биологического протеза клапана сердца, предварительно обработанного 0,625% глутаровым альдегидом.
Изобретение относится к медицине, конкретно к хирургической стоматологии, травматологии и ортопедии, и может быть использовано в качестве раствора для получения покрытия для защиты и фиксации (иммобилизации) биологически активных веществ на дентальных имплантатах, биоматериалах, помещаемых в костные дефекты, для фиксации биологически активных веществ на металлических конструкциях для остеосинтеза, применяемых в травматологии и ортопедии.

Изобретение относится к медицине. .
Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии грыж. .

Изобретение относится к медицине, а именно к оториноларингологии. Одномоментно проводят мониторинг лицевого нерва.
Наверх