Способ получения биодеградируемых композиционных материалов с открытой пористостью для восстановления костной ткани

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биодеградируемых композиционных материалов с открытой пористостью для восстановления костной ткани, включающему пропитку пористого керамического каркаса полимером, который отличается тем, что смесь гидроксиапатита с хлоридом натрия, добавленным в количестве 10-50 масс.%, прессуют с последующим спеканием при температуре 700-800 °С в течение 5 ч, выдерживают в дистиллированной воде до растворения хлорида натрия с получением пористого керамического каркаса с открытой пористостью, который далее высушивают и пропитывают раствором сополимера лактида и гликолида молекулярной массой 10-100 кДа при одновременном воздействии ультразвуком. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

 

Изобретение относится к способам получения биодеградируемых пористых полимерных композиционных материалов на основе гидроксиапатита (ГА) и сополимера лактида и гликолида (СЛГ), которые могут быть использованы для пластической реконструкции повреждённых плоских и смешанных костей.

Известен способ изготовления имплантатов, в котором материалы получают послойным электроплазменным напылением титана и гидроксиапатита на металлическую основу (патент RU 2529262; МПК A61L27/30, A61F2/02, C23C18/42; опубл. 27.09.2014). Недостатком способа является применение дорогостоящего специфического оборудования. Кроме того, такие материалы требуют замены и повторной операции, а из-за своей металлической основы способны вызывать аллергические реакции.

Известен способ получения пористых полимерных биодеградируемых изделий для регенерации костной ткани, в котором композиты из смеси полилактида и гидроксиапатита получают методом вакуумирования раствора в форме (патент RU 2327709; МПК C08G63/08, C08L101/16, A61L27/58; опубл. 27.06.2008). Способ позволяет добиться высокой пористости материала, однако для получения раствора используются высокотоксичные фторсодержащие растворители. Это усложняет процесс получения, т.к. требуется контроль удаления растворителя.

Наиболее близким по техническому решению и достигаемому эффекту является способ получения пористой керамики для лечения дефектов костной ткани из фосфатов кальция, в котором пористую керамику получают пропитыванием полиэтиленовой матрицы керамическим шликером ГА с последующим отжигом матрицы и спеканием керамики. В результате получается пористая гидроксиапатитная керамика с варьируемой пористостью (патент RU 2578435; МПК A61L27/10, A61L27/02, A61F2/28; опубл. 27.03.2016). Способ принят за прототип.

Использование чистой керамики не обеспечивает требуемой прочности и резорбируемости. Так же существенным недостатком является использование полиэтиленовых матриц, что значительно усложняет процесс получения материала.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке способа получения биодеградируемых керамических материалов со сквозной объемной пористостью не ниже 30% на основе ГА, СЛГ и порообразующего агента (хлорида натрия). Основное преимущество метода заключается в упрощении создания и регулирования пористости c использованием простого порообразователя – хлорида натрия и стандартного лабораторного оборудования. Пропитка СЛГ позволяет улучшить механические характеристики, а так же повышает резорбируемость материала.

Поставленная задача решается за счет того, что пористую керамику получают прессованием гидроксиапатита и порообразующего агента хлорида натрия в количестве 10-50 масс.%, которые спекают при температуре 700 °С в течение 5 ч. с последующим растворением хлорида натрия и образованием открытой объемной пористости 30-45%, после чего пористую керамику пропитывают раствором сополимера лактида и гликолида молекулярной массой 10-100 кДа при одновременном воздействии ультразвуком, что позволяет добиться более равномерной пропитки.

Технический результат достигается за счет получения биосовместимого материала на основе покрытой СЛГ под действием ультразвука керамики на основе ГА с использованием нетоксичного вымываемого порообразователя, регулируя количество которого, можно контролировать пористость материала.

Костно-протезный материал накладывают на дефектную часть кости, заполняя её. Материал постепенно абсорбируется живым организмом и со временем полностью заменяется новой костной тканью. Процесс восстановления начинается с момента прикрепления клеток-остеобластов к поверхности протезного материала. При этом существенно, чтобы материал обладал высокой биосовместимостью и биорезорбируемостью. Подходящими свойствами обладают ГА и СЛГ в качестве основных компонентов. Получаемый материал имеет сквозные макроразмерные поры 50-300 мкм и общую объемную пористость более 30%, достаточную для пролиферации тканей.

Процесс получения материала включает три этапа:

Этап 1. Формирование каркаса смешением ГА и хлорида натрия в количестве от 10 до 50 масс.% до образования гомогенной смеси с последующим прессованием (P = 200 Бар). Сформированный каркас прокаливают в муфельной печи при температуре 700°С в течение 5 часов.

Этап 2. Формирование открытой пористости. Полученные на первом этапе каркасы выдерживают в дистиллированной воде 1 сутки с постоянной сменой воды через каждые 6 часов, после чего пористую гидроксиапатитную керамику высушивают в вакууме до полного удаления влаги.

Этап 3. Пропитка каркасов полимером. Сополимер растворяют в хлороформе для получения растворов полимера с разной молекулярной массой (10-100 кДа) и погружают каркасы в растворы СЛГ с их одновременной обработкой ультразвуком. Подобная обработка ультразвуком необходима для более полного удаления пузырьков воздуха из пористого каркаса с целью получения однородного покрытия и такая обработка позволяет существенно сокращает время пропитки.

Одними из вариантов реализаций способа могут быть следующие.

Пример 1. Гидроксиапатит смешивают в мельнице с хлоридом натрия в массовом соотношении 90:10 в течение 1 минуты, полученную смесь помещают в пресс-форму, прессуют при давлении 200 Бар и спекают 5 ч при 700 - 800 °С. Полученный каркас выдерживают 1 сутки в дистиллированной воде со сменой жидкости каждые 6 часов, после чего высушивают 3 ч при 100 °С. Готовят раствор СЛГ с молекулярной массой 10 кДа в хлороформе (концентрация = 1 г/мл). Высушенный каркас помещают в раствор с одновременной обработкой его ультразвуком (40 кГц) в течение 30 мин. при комнатной температуре. Через 30 минут материал извлекают из раствора и сушат в вакууме при 30 °С. Средний размер пор в полученном материале составляет 80 мкм; объёмная пористость – 39 %.

Пример 2. Гидроксиапатит смешивают в мельнице с хлоридом натрия в массовом соотношении 90:10 в течение 1 минуты, полученную смесь помещают в пресс-форму, прессуют при давлении 200 Бар и спекают 5 ч при 700 °С. Полученный каркас выдерживают 1 сутки в дистиллированной воде со сменой жидкости каждые 6 часов, после чего высушивают 3 ч при 100 °С. Готовят раствор СЛГ с молекулярной массой 100 кДа в хлороформе (концентрация = 1 г/мл). Высушенный каркас помещают в раствор с одновременной обработкой его ультразвуком (40 кГц) в течение 30 мин. при комнатной температуре. Через 30 минут материал извлекают из раствора и сушат в вакууме при 30 °С. Средний размер пор в полученном материале составляет 50 мкм; объёмная пористость – 30 %.

Пример 3. Гидроксиапатит смешивают в мельнице с хлоридом натрия в массовом соотношении 50:50 в течение 1 минуты, полученную смесь помещают в пресс-форму, прессуют при давлении 200 Бар и спекают 5 ч при 700 °С. Полученный каркас выдерживают 1 сутки в дистиллированной воде со сменой жидкости каждые 6 часов, после чего высушивают 3 ч при 100 °С. Готовят раствор СЛГ с молекулярной массой 10 кДа в хлороформе (концентрация = 1 г/мл). Высушенный каркас помещают в раствор с одновременной обработкой его ультразвуком (40 кГц) в течение 30 мин при комнатной температуре. Через 30 мин материал извлекают из раствора и сушат в вакууме при 30 °С. Средний размер пор в полученном материале составляет 200 мкм; объёмная пористость – 45 %.

Пример 4. Гидроксиапатит смешивают в мельнице с хлоридом натрия в массовом соотношении 90:10 в течение 1 минуты, полученную смесь помещают в пресс-форму, прессуют при давлении 200 Бар и спекают 5 ч при 700-800 °С. Полученный каркас выдерживают 1 сутки в дистиллированной воде со сменой жидкости каждые 6 часов, после чего высушивают 3 ч при 100 °С. Готовят раствор СЛГ с молекулярной массой 100 кДа в хлороформе с концентрацией 1 г/мл. Каркас помещают на 30 - 40 мин в раствор при комнатной температуре с одновременной обработкой его ультразвуком 40 кГц. Через 30-40 минут материал извлекают из раствора и сушат в вакууме при 30 °С. Средний размер пор в полученном материале составляет 155 мкм; объёмная пористость – 40 %.

Техническим результатом изобретения является получение пористого керамического материала на основе ГА с порообразователем NaCl, пропитанного СЛГ с размером пор 50-200 мкм и открытой пористостью 30-45%, которую можно контролировать, варьируя количество хлорида натрия.

1 Способ получения биодеградируемых композиционных материалов с открытой пористостью для восстановления костной ткани, включающий пропитку пористого керамического каркаса полимером, отличающийся тем, что смесь гидроксиапатита с хлоридом натрия, добавленным в количестве 10-50 масс. %, прессуют с последующим спеканием при температуре 700-800°С в течение 5 ч, выдерживают в дистиллированной воде до растворения хлорида натрия с получением пористого керамического каркаса с открытой пористостью, который далее высушивают и пропитывают раствором сополимера лактида и гликолида молекулярной массой 10-100 кДа при одновременном воздействии ультразвуком.

2 Способ по п. 1, отличающийся тем, что пропитку пористого керамического каркаса осуществляют раствором сополимера лактида и гликолида в хлороформе с концентрацией 1,0 г/мл при воздействии ультразвука частотой 40 кГц.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области медицины. Описан способ получения микроволокнистого материала путем последовательного смешивания раствора человеческого сывороточного альбумина (ЧСА) в гексафторизопропаноле (ГФИП) и лекарственного средства (ЛС) в диметилсульфоксиде (ДМСО), после чего полученный раствор смешивают с раствором поликапролактона (ПКЛ) в ГФИП.

Изобретение относится к медицине. Описан способ лечения пациента с дегенеративными костями.

Изобретение относится к медицине. Описаны имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет разупорядоченную однородную матрицу материалов.

Изобретение относится к медицине. Описана имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает в себя комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет неупорядоченную однородную матрицу материалов.

Изобретение относится к медицине. Описан биомиметический коллаген-гидроксиапатитный композитный материал, включающий частично волоконный коллагеновый каркас, включающий зрелые природные коллагеновые волокна, которые характеризуются тройной спиральностью по данным спектроскопии кругового дихроизма, причем эти зрелые природные волокна коллагена по крайней мере частично покрыты эпитаксиально выращенными кристаллами нанокристаллического гидроксиапатита и при этом эпитаксиально выращенные нанокристаллы характеризуются морфологией и размерами, аналогичными костному минералу человека, то есть длина составляет от 30 до 50 нм, а ширина от 14 до 25 нм.

Группа изобретений относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ получения минерализованного композитного микроскаффолда для регенерации костной ткани и применение минерализованного микроскаффолда, полученного данным способом.

Изобретение относится к рассасывающимся полимерным смесям и имплантируемым медицинским устройствам, выполненным из них. Рассасывающаяся полимерная смесь содержит первый и второй полимерные компоненты.

Изобретение относится к регенеративной медицине и тканевой инженерии. Описан биорезорбируемый сетчатый имплантат на основе алифатических полимерных эфиров и мультипотентных стромальных клеток для пластики стенок малого таза и брюшной полости, состоящий из а) высокопористого матрикса-носителя на основе монофиламентных нитей полидиоксанона, б) клеточной культуры мультипотентных стромальных клеток человека, в) импрегнированного в объем резорбируемой полимерной сетки фибринового геля.

Группа изобретений относится к медицине. Описан способ получения имеющих высокую оптическую плотность растворов наночастиц, таких как нанопластины, серебряные нанопластины или серебряные пластинчатые наночастицы.

Группа изобретений относится к области медицины. Описан способ получения биоактивного композита для наращивания ткани, включающий гиалуроновую кислоту или ее соль в качестве матрицы и микрочастицы полилактида или его сополимеров с гликолидом как наполнитель, заключающийся в том, что осуществляют взаимодействие твердофазных порошков гиалуроновой кислоты или ее соли и полилактида или его сополимеров с гликолидом в условиях одновременного воздействия давления в пределах от 20 до 50 МПа и деформации сдвига в механохимическом реакторе при температуре от 20 до -20°С.

Изобретение касается частиц биоактивного стекла для регенерации костей, имеющих форму сфер или сжатых сфер и имеющих бимодальное распределение размера частиц, включающее частицы между 90 мкм и 180 мкм и частицы между 355 мкм и 500 мкм, где биоактивное стекло представляет собой 45S5 стекло.

Изобретение относится к получению спечённого керамического материала и может быть использовано в стоматологической и медицинской технике. В предложенном материале на основе оксида циркония содержание тетрагонального оксида циркония находится между от 94 и 96 об.% и тетрагональная фаза химически стабилизирована.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения композитных порошков из двухкомпонентных смесей гидроксиапатита и волластонита, которые являются биологически совместимыми с костной тканью человека, при этом смешивают водные растворы гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты и пятиводного силиката натрия, отношение концентраций реагентов Ca/P задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, H3PO4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции гидроксиапатит/волластонит в порошке требуемой массы, pH поддерживают на уровне 12.00±0.05, после осаждения полученную твердую фазу выдерживают под маточным раствором в течение 24 часов при температуре 22-25°C, отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают при 90°C до постоянной массы и прокаливают при 1000°C в течение 2 часов.
Изобретение относится к неорганическим соединениям, в частности, на основе силикатного стекла и к технологии изготовления глазных протезов. Описан многослойный глазной протез на основе диоксида кремния, содержащий слои, имитирующие склеру, роговицу и радужку, в котором слои изготовлены из стекла с КТР (90-110)×10-7 град-1.
Группа изобретений относится к области медицины, в частности к медицинским имплантируемым устройствам. Первое изобретение представляет собой медицинский имплантат, имеющий наружную поверхность, содержащий гидрофобную термопластичную смолу, имеющую включенные в нее алюмосиликатные частицы, указанные алюмосиликатные частицы представляют собой цеолиты типа А или цеолиты типа X, лишены противомикробных ионов металлов и присутствуют в указанной смоле в количестве 0,5-10 мас.%.

Изобретение относится к керамическому композитному материалу, содержащему матрицу из стабилизированного в тетрагональной фазе оксида циркония и вторичную фазу, и может быть использовано в стоматологической и медицинской технике: для реставрации зубов и технике имплантирования.

Изобретение относится к медицине, в частности к способу получения остеопластического материала в виде многослойных гранул из рентгеноконтрастных β-трикальцийфосфата 20% и гидроксиапатита 80% в полилактидгликолидной матрице с добавлением во внутренний слой гиалуроновой кислоты, а во внешний слой - гидрокортизона, хлоргексидина и лидокаина.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для изготовления костных имплантатов в восстановительной хирургии. Описан способ изготовления имплантата из углеродного материала формированием волокнистой армирующей основы в виде каркаса, построенного из стержней, с последующим осаждением пироуглеродной матрицы последующей механической обработкой блока для придания имплантату требуемого размера и формы и последующей обработкой имплантата на воздухе при температуре 250-350°C или парами воды при температуре 450-650°C.
Группа изобретениий относится к медицине. Описан композиционный материал для замещения костных дефектов, содержащий поры размером 100-1000 мкм, который состоит из армирующей основы и матрицы из пироуглерода.
Изобретение относится к медицине, в частности к травматологии, ортопедии, регенеративной медицине, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для восстановления структуры и функции костной ткани.

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения биодеградируемых композиционных материалов с открытой пористостью для восстановления костной ткани, включающему пропитку пористого керамического каркаса полимером, который отличается тем, что смесь гидроксиапатита с хлоридом натрия, добавленным в количестве 10-50 масс., прессуют с последующим спеканием при температуре 700-800 °С в течение 5 ч, выдерживают в дистиллированной воде до растворения хлорида натрия с получением пористого керамического каркаса с открытой пористостью, который далее высушивают и пропитывают раствором сополимера лактида и гликолида молекулярной массой 10-100 кДа при одновременном воздействии ультразвуком. 1 з.п. ф-лы, 4 пр.

Наверх