Способ получения магний-замещенного гидроксиапатита

Изобретение относится к технологии получения неорганических веществ, а именно к способу получения магний-замещенного гидроксиапатита (Mg-ГА), используемого для получения биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии. Способ включает синтез Mg-ГА с использованием водных растворов нитратов, диаммонийфосфата и аммиака, фильтрацию осадка и последующую сушку, причем синтез Mg-ГА осуществляют смешиванием в течение 1 ч водных растворов нитрата магния и кальция, взятых соотношении 9:1, при добавлении эквимолекулярного количества раствора диаммонийфосфата и 25%-ного водного раствора NH4OH до образования Mg-ГА в виде осадка. Mg-ГА выдерживают до созревания в течение 20-26 ч, фильтруют, сушат при температуре 90-95°С, затем в течение 100-130 ч при температуре 200-250°С. Прокаливают 6-8 ч при температуре 600-650°С, затем Mg-ГА охлаждают при комнатной температуре в течение 2-3 ч и измельчают в течение 15-20 мин. Технический результат заключается в упрощении технологического процесса получения порошка Mg-ГА при сохранении его сыпучести. 1 ил., 2 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к технологии получения неорганических веществ, а именно к способу получения магний-замещенного гидроксиапатита (Mg-ГА), используемого в производстве биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии для изготовления внутритканевых эндопротезов.

Известен способ получения биорезорбируемого материала на основе аморфного гидроксиапатита (патент РФ на изобретение №2510740, МПК С01В 25/32, C08L 99/00, А61K 6/033, А61K 47/48, В82В 3/00, опубл. 10.04.2014), заключающийся в размещении в органической матрице наночастиц аморфного гидроксиапатита кальция, частично изоморфно замещенного ионами металлов II группы (МII) общей формулы Са10-x МIIx (РO4)6ОН2, где (МII) - Mg2+ и/или Zn2+, 0,01≤x≤2. Способ получения включает приготовление смеси из гидроксида кальция, монозамещенного фосфата кальция моногидрата и оксидов металлов, в качестве которых используют оксид магния и/или оксид цинка при атомном соотношении (Ca+МII) Р=1,67, Са/Р не ниже 1,33, где (МII) - Mg2+/или Zn2+, добавление к смеси водного раствора биополимера в виде гидрогеля с концентрацией полимера 0,01-10,0 мас. % для формирования органической матрицы, осаждение наночастиц аморфного гидроксиапатита при температуре 10-30°С при нейтральных значениях рН 7,0-7,5 с последующим фильтрованием и высушиванием осадка при температуре 20-30°С до получения конечного продукта.

Однако описанное выше изобретение направлено на получение биорезорбируемого материала с высокой степью аморфности - от 95 до 100%, что ограничивает его использование в формировании плазмонапылепных покрытий ввиду недостаточной сыпучести.

Известен также способ получения кристаллического магний-замещенного гидроксиапатита (патент US на изобретение №6921544 В2, опубл. 26.07.2005), заключающийся в гидротермальном синтезе магний-замещенного гидроксиапатита с содержанием магния примерно от 2,0 до 29 мас. %. Синтез проводят смешиванием источников ионов кальция, магния, фосфат-ионов и гидроксидных ионов в водной реакционной среде. Затем осуществляют промывку получившегося осадка Mg-ГА в водном растворе цитрата аммония и сушку.

Недостатком данного способа являются трудоемкость процесса получения и сложность его реализации.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому способу получения магний-замещенного гидроксиапатита является синтез магний-замещенных апатитов осаждением из раствора (Баринов С.М. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М. Баринов, B.C. Комлев. - М.: Наука, 49-50 с.), заключающийся в том, что в качестве исходных соединений использовали водные растворы нитратов (1 моль/л), двузамещенного фосфата аммония (0,6 моль/л) и аммиака (6 моль/л). Реакционную смесь перемешивали и помещали в СВЧ-печь мощностью 700 Вт на 30 мин, после чего осадки отфильтровывали, промывали водой и высушивали на воздухе.

Недостатком наиболее близкого аналога является необходимость использования дополнительного оборудования, такого как СВЧ-печь, что создает неудобство его применения. Кроме того, получаемый описанным способом Mg-ГА обладает недостаточной сыпучестью для применения в технологии плазмонапыленных покрытий.

Задача заявляемого способа получения магний-замещенного гидроксиапатита заключается в упрощении технологического процесса получения порошка при сохранении его сыпучести.

Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа получения магний-замещенного гидроксиапатита, включающего синтез магний-замещенного гидроксиапатита (Mg-ГА) с использованием водных растворов нитратов, диаммонийфосфата и аммиака, фильтрацию осадка и последующую сушку, согласно заявляемому техническому решению синтез Mg-ГА осуществляют смешиванием в течение 1 часа водных растворов нитрата магния и кальция, взятых соотношении 9:1, при добавлении эквимолекулярного количества раствора диаммонийфосфата и 25%-ного водного раствора NH4OH до образования Mg-ГА в виде осадка, Mg-ГА выдерживают до созревания в течение 20-26 часов, фильтруют, сушат при температуре 90-95°С, затем - в течение 100-130 часов при температуре 200-250°С, прокаливают 6-8 часов при температуре 600-650°С, затем Mg-ГА охлаждают при комнатной температуре в течение 2-3 часов, измельчают в течение 15-20 минут.

Технический результат заключается в получении магний-замещенного гидроксиапатита жидкофазным синтезом.

Изобретение поясняется с помощью Фиг. 1, на которой позициями 1, 2 обозначены:

1 - ИК-спектр Mg-ГА, термообработанного при 200°С,

2 - ИК-спектр Mg-ГА, термообработанного при 600°С.

Способ осуществляют следующим образом.

Реализация процесса синтеза проводилась методом осаждения из водных растворов в соответствии с химической реакцией:

(10-x)Ca(NO3)2+xMg(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH4OH=Ca10-xMgx(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+6H2O; 0.1≤x≤1.0

В качестве исходных реагентов использовались: нитрат кальция (Ca(NO3)2⋅4H2O, ГОСТ 1922-84), диаммонийфосфат ((NH4)2HPO4, ГОСТ 8515-75, аммиак водный (NH3⋅H2O, ГОСТ 9-92), нитрат магния (Mg(NO3)2⋅6H2O, ГОСТ 11088 - 75).

Синтез проводился при комнатной температуре (t=20°С) и влажности воздуха 58%, рН раствора поддерживался на уровне 9-12.

Подготовку магний-содержащего раствора осуществляют следующим образом: помещают водный раствор нитратов кальция и магния, взятых в соотношении 9:1, в химический стакан. В течение часа осуществляют перемешивание смеси (например, мешалкой) и добавляют по каплям эквимолекулярное количество раствора диаммонийфосфата. При этом для поддержания рН раствора на уровне 9-12 добавляют NH4OH, разведенный водой в отношении 1:10. В результате перемешивания через час образуется Mg-ГА в виде осадка, который оставляют на созревание на 20-26 часов в химическом стакане. Затем через бумажный фильтр отфильтровывают Mg-ГА, сушат при температуре 90-95°С до удаления свободной влаги, а затем в течение 100-130 часов при температуре 200-250°С для удаления остатков NH4NO3. Далее Mg-ГА в течение 6-8 часов прокаливают при температуре 600-650°С для придания ему кристалличной структуры, затем порошок охлаждают при комнатной температуре в течение 2-3 часов.

Сушка и прокаливание порошка Mg-ГА в течение указанного времени выбраны из условия, что при сушке порошка менее 100 часов вещество NH4NO3 удаляется не полностью, а при сушке более 130 часов происходит полное удаление остатков NH4NO3, выбор времени равным 100-130 часов является технологически обоснованным. При прокаливании порошка менее 6 часов количество аморфной фазы носит доминантный характер, а при прокаливании более 8 часов при указанной температуре увеличивается количество кристаллической фазы. Таким образом, при указанной температуре достигается требуемое соотношение аморфной и кристаллической фаз.

Согласно результатам, приведенным в Таблице 1, целесообразно использовать интервал температур для сушки порошка Mg-ГА 200-250°С, так как температура сушки менее 200°С не способствует полному удалению остатков NH4NO3 и влаги из порошка, а температура сушки более 250°С приводит к спеканию таблетки порошка и образованию его в конгломераты.

Прокаливание порошка Mg-ГА при указанном интервале температур (600-650°С) объясняется тем, что при этих температурах достигается необходимая степень кристалличности порошка (Таблица 2).

Далее порошок Mg-ГА размалывают, например, в керамической ступе нажатием пестика в течение 15 минут и выполняют фракционирование. Для дальнейшего нанесения на поверхность медицинских изделий порошка Mg-ГА предпочтительно используют фракцию до 90 мкм.

Для определения степени кристалличности, полученной в соответствии с заявляемым способом Mg-ГА, были проведены исследования ИК-спектров на Фурье-спектрометре FT-801 (ООО НПФ «СИММЕКС», г. Новосибирск) в интервале волновых чисел 500…4000 cм-1, таблетки с KBr. ИК-анализ образцов Mg-ГА, термообработанных при 200°С и 600°С, показал, что частоты колебаний основных групп PO43-, О-Р-О, ОН в основном соответствуют образцу синтетического ГА. При переходе от температуры 200°С (кривая 1, Фиг. 1) к 600°С (кривая 2, Фиг. 1) происходит сужение основных полос поглощения, что свидетельствует об увеличении кристалличности образца Mg-ГА.

Таким образом, разработан способ получения магний-замещенного гидроксиапатита, характеризующийся простотой реализации и не требующий дополнительного сложного технологического оборудования. Кроме того, подбор оптимальных соотношений исходных компонентов, условий синтеза, режимов последовательной сушки и прокаливания позволил получить Mg-ГА, обладающий достаточной сыпучестью для использования в технологии плазменного напыления биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии для изготовления внутритканевых эндопротезов.

Способ получения магнийзамещенного гидроксиапатита, включающий синтез магнийзамещенного гидроксиапатита (Mg-ΓА) с использованием водных растворов нитратов, диаммонийфосфата и аммиака, фильтрацию осадка и последующую сушку, отличающийся тем, что синтез Mg-ΓА осуществляют смешиванием в течение 1 ч водных растворов нитрата магния и кальция, взятых соотношении 9:1, при добавлении эквимолекулярного количества раствора диаммонийфосфата и 25%-ного водного раствора NH4OH до образования Mg-ΓА в виде осадка, Mg-ΓА выдерживают до созревания в течение 20-26 ч, фильтруют, сушат при температуре 90-95°С, затем в течение 100-130 ч при температуре 200-250°С, прокаливают 6-8 ч при температуре 600-650°С, затем Mg-ΓА охлаждают при комнатной температуре в течение 2-3 ч и измельчают в течение 15-20 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано для создания электролита твердооксидного топливного элемента. Жидкофазный синтез многокомпонентного керамического материала в системе ZrO2-Y2O3-Gd2O3-MgO осуществляют путем выбора в качестве исходных реагентов солей ZrO(NO3)2⋅2H2O, Y(NO3)3⋅5H2O, Gd(NO3)3⋅6H2O и Mg(NO3)2⋅6H2O.

Изобретение относится к химической промышленности. Способ включает синтез MgAl-NO3-СДГ, его термическую деструкцию со скоростью нагрева 10°С/мин и выдержкой при температуре 500°С в течение 1 часа.

Изобретение относится к композиции смолы, которая включает два различных соединения магния и является превосходной по механической прочности и внешнему виду. Описана композиция смолы для изготовления формовых изделий, включающая (i) 100 частей по массе смолы (компонент А), (ii) пластинообразный гидроксид магния (компонент В), имеющий толщину кристалла (у) в 0,2 мкм или менее, и отношение ширины к толщине в 20-100, и (iii) иглообразный основный сульфат магния (компонент С), где указанная смола (компонент А) представляет собой по меньшей мере одну смолу, выбранную из группы, состоящей из термопластичных смол, термоотверждающихся смол и каучуков, общее содержание компонентов В и С составляет 1-100 частей по массе, считая на 100 частей по массе смолы, и массовое соотношение компонента В и компонента С составляет 0,1-0,9:0,9-0,1.

Настоящее изобретение относится к аддуктам дихлорид магния - спирт, содержащим определенные количества длинноцепочечных алифатических карбоновых кислот или их солей металлов.

Изобретение относится к области нанотехнологии, радиационной и электромагнитной безопасности и может использоваться для придания веществам с нанотрубчатой структурой радиационно-защитных свойств.

Изобретение относится к наполнителю для ингибирования вспенивания, вызванного присутствием СО2, который включает частицы соединения гидротальцита и частицы гидроксида кальция и/или гидроксида магния, использованию наполнителя в синтетической смоле и профилированному изделию, полученному из нее.

Изобретение относится к химической технологии получения магнезиальной добавки для производства гранулированной аммиачной селитры. Сущность состоит в том, что при разложении каустического магнезита азотной кислотой, взятой с избытком от стехиометрии, с последующим отделением неразложившегося остатка от раствора нитрата магния фильтрованием, разложение проводят в две стадии.

Способ относится к химической технологии получения магнезиальной добавки для производства гранулированной аммиачной селитры и может найти применение при получении магнезиальной добавки с использованием в качестве магнийсодержащего сырья природного брусита.

Группа изобретений относится к слоистому двойному гидроксиду со структурой гидроталькита и способу его получения. Слоистый двойной гидрокисд описывается общей формулой Mg(1-x)Al3+ (x-y)Ni3+ y(OH)2(Ann-)x/n·mH2O, где в качестве трехзарядных катионов металла выступают одновременно катионы алюминия и никеля, y принимает значения от 0,0025 до 0,0625, x=0,25.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Композиция из водонерастворимого магнийсодержащего соединения и гидроксида алюминия содержит ультрадисперсные химические соединения Mg6Al2(OH)16(NO3)2·4H2O или Mg6Al2(OH)16Cl2·4H2O при следующем соотношении компонентов, мас.%: ультрадисперсные химические соединения Mg6Al2(OH)16(NO3)2·4H2O или Mg6Al2(OH)16Cl2·4H2O 10,00-99,99, ультрадисперсный гидроксид алюминия 0,01-90,00.

Изобретение может быть использовано при получении фосфатных солей, таких как дикальцийфосфат и/или трикальцийфосфат, и сульфата калия. Установка для комбинированного получения фосфатных солей и сульфата калия включает блок получения сульфата калия и соляной кислоты из хлорида калия и серной кислоты.

Изобретение относится к неорганической химии и касается способа получения наногидроксиапатита, который может быть использован в медицине для производства медицинских материалов, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, в том числе в стоматологии.
Изобретение относится к области наноразмерной технологии и может быть использовано для создания носителей информации с высокой плотностью записи, магнитных сенсоров с высокой чувствительностью и т.п., а также для применения в области медицины.
Изобретение относится к области наноразмерной технологии и может быть использовано для создания носителей информации с высокой плотностью записи, магнитных сенсоров с высокой чувствительностью и т.п., а также для применения в области медицины.

Изобретение относится к химической и медицинской отраслям промышленности и может быть использовано в производстве исходного биосовместимого материала, пригодного для изготовления плотной и пористой керамики, применяющейся в качестве скэффолдов в инженерии костной ткани, мишеней для создания покрытий на металлических имплантатах в хирургии и стоматологии и в других областях медицины.

Изобретение может быть использовано в электровакуумной промышленности, черной металлургии, химической промышленности, в частности в производстве пиротехнических составов.

Изобретение относится к способу получения биорезорбируемого материала на основе фосфатов кальция (ФК) с использованием микроволнового (СВЧ) излучения. Способ включает в себя следующие стадии: приготовление и перемешивание смеси гидроксида кальция и концентрированного 60-80%-ного раствора фосфорной кислоты, с последующим воздействием СВЧ-излучения в течение 20 мин при периодическом перемешивании реакционной смеси и прокаливанием при 600°С в течение 3 ч.

Изобретение может быть использовано в производстве медицинских материалов, стимулирующих восстановление дефектов костной ткани, в том числе в стоматологии, и в качестве сорбентов для адсорбции ионов тяжелых металлов.
Изобретение относится к способам получения формиатов щелочноземельных металлов, а именно безводного формиата стронция. Способ получения безводного формиата стронция осуществляют взаимодействием муравьиной кислоты и кристаллического карбоната стронция.
Изобретение относится к способам получения формиатов щелочноземельных металлов, в частности формиата бария. Способ получения формиата бария осуществляют взаимодействием кристаллического карбоната бария с муравьиной кислотой.

Изобретение относится к способам получения фосфатных связующих, используемых для нанесения защитных покрытий и изготовления строительных материалов. .

Изобретение относится к технологии получения неорганических веществ, а именно к способу получения магний-замещенного гидроксиапатита, используемого для получения биосовместимых покрытий, применяемых в челюстно-лицевой хирургии и травматологии. Способ включает синтез Mg-ГА с использованием водных растворов нитратов, диаммонийфосфата и аммиака, фильтрацию осадка и последующую сушку, причем синтез Mg-ГА осуществляют смешиванием в течение 1 ч водных растворов нитрата магния и кальция, взятых соотношении 9:1, при добавлении эквимолекулярного количества раствора диаммонийфосфата и 25-ного водного раствора NH4OH до образования Mg-ГА в виде осадка. Mg-ГА выдерживают до созревания в течение 20-26 ч, фильтруют, сушат при температуре 90-95°С, затем в течение 100-130 ч при температуре 200-250°С. Прокаливают 6-8 ч при температуре 600-650°С, затем Mg-ГА охлаждают при комнатной температуре в течение 2-3 ч и измельчают в течение 15-20 мин. Технический результат заключается в упрощении технологического процесса получения порошка Mg-ГА при сохранении его сыпучести. 1 ил., 2 табл., 5 пр.

Наверх