Многокомпонентные соединения пластических композиций для изготовления медицинских изделий с функциональной поверхностью

Авторы патента:

B81C1/00 - Изготовление или обработка устройств или систем, выполненных внутри общей подложки или на ней (B81C 3/00 имеет преимущество)

A61L27/56 - пористые или ячеистые материалы

A61L27/10 - керамика или стекло

A61F2/28 - кости (суставы A61F 2/30)

A61F2/02 - имплантируемые протезы

Владельцы патента RU 2676758:

КЕРАМТЕК ГМБХ (DE)

Группа изобретений относится к области медицинских изделий. Первое изобретение представляет собой способ изготовления имплантата с по меньшей мере одной функциональной поверхностью, отличающийся тем, что способ включает следующие стадии a) подготовку керамической порошковой смеси; b) смешивание этой керамической порошковой смеси с пластической связующей системой с образованием первого сырьевого материала; с1) разделение первого сырьевого материала и смешивание его части с наполнителями для образования второго сырьевого материала или с2) получение второго сырьевого материала в соответствии со стадиями а) и b); d) проведение процесса формования, при котором основную часть и поверхность, имеющую сродство к костям, формуют из первого и второго сырьевого материала; e) удаление связующего вещества из сырца; f) спекание сформованной и подвергнутой удалению связующего вещества заготовки имплантата с получением готового имплантата с поверхностью, имеющей сродство к костям. Второе изобретение представляет собой имплантат, получаемый указанным способом. Группа изобретений обеспечивает возможность создания имплантатов с двумя частями, которые изготавливают и соединяют одновременно за одну производственную стадию. 2 н. и 13 з.п. ф-лы.

Изобретение касается способа изготовления медицинских изделий с функциональными поверхностями. В частности, изобретение касается способа, с помощью которого могут изготавливаться керамические имплантаты, с поверхностями, имеющими сродство к костям, а также медицинских изделий, изготовленных таким образом.

Компоненты из конструкционной керамики, в частности, имплантаты, протезы или им подобные, сегодня часто оснащаются функциональным покрытием, например, имеющим сродство к костям или антисептическим покрытием или слоем. Эта функциональная поверхность должна улучшать интеграцию компонента в теле. В частности, в данном случае речь часто идет о более быстром и более прочном зарастании компонента, что может достигаться, например, при помощи пористых покрытий или поверхностей. Имеющиеся на поверхности компонента поры могут создавать возможность и содействовать зарастанию компонентов костей, так что становится возможной более прочная поддержка имплантата в результате интеграции с самим телом. С другой стороны, зачастую также должны сдерживаться воспалительные процессы, которые часто являются неизбежными при введении имплантата в тело. Компоненты, которые применяются в качестве замены сустава, в основном нуждаются в функциональном слое для соединения с костями.

Такие имплантаты, в частности, также из керамики, являются известными из уровня техники. Как правило, они изготавливаются за несколько производственных операций, причем на основную часть, которая является сплошной и несущей, каким-либо способом, например, при помощи нанесения покрытия, помещается функциональный или пористый поверхностный слой. Этот способ изготовления является сравнительно затратным по времени и трудоемким, поскольку для формования основной части и последующей обработки поверхности требуются различные процессы.

Следовательно, задачей изобретения является предоставление способа, который упрощает изготовление имплантата, например, протеза, имеющего материал основания и функциональный материал поверхности.

Задача решается при помощи способа, соответствующего пункту 1 формулы изобретения; предпочтительные варианты осуществления этого способа определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

В соответствии с этим, способ согласно изобретению для изготовления имплантата с функциональной поверхностью предусматривает, что основную часть и функциональную поверхность изготавливают за одну производственную операцию.

Согласно одному предпочтительному усовершенствованию изобретение включает в себя керамические компоненты со сплошной, несущей нагрузку областью и с пористым, имеющим сродство к костям пограничным слоем или поверхностью, которые изготавливают за одну производственную операцию.

Для высококачественной керамики, которую необходимо изготовить, подготавливают соответствующую порошковую смесь, в случае которой как гомогенизацию отдельных наполнителей, так и диспергирование агломератов порошка реализуют в соответствии с уровнем техники. Например, в данном случае рассматривают оксид циркония, нитрид кремния, оксид алюминия или также композиционные материалы, такие как керамика ZTA (Zirconia Toughened Alumina), и/или смеси указанных веществ. Кроме того, могут применяться исходные вещества, которые могут, например, в результате спекания, при необходимости в определенной атмосфере, подвергаться превращению в указанные вещества. Порошковая смесь соединяется с пластической связующей системой и таким образом образует формовочную массу (сырьевой материал), с помощью которого возможно формование посредством литья при высоком или при низком давлении или также посредством экструзии.

Часть сырьевого материала может смешиваться с непластичными, имеющими форму частиц наполнителями (заполнителями), которые после формования, например, при последующем процессе спекания, снова удаляются в значительной степени без остатка и при этом оставляют после себя поры. В качестве наполнителей могут добавляться, например, полиэтилен, полистирол или аналогичные органические соединения углерода или также графит. Согласно одному предпочтительному варианту исполнения изобретения заполнители вносятся в сырьевой материал таким образом, что после спекания в изделии остаются поры, которые являются особенно благоприятными для характеристик врастания в кости.

Особенно предпочтительный способ изготовления имплантатов по меньшей мере с одной функциональной поверхностью включает в себя следующие стадии:

a) подготовку керамической порошковой смеси,

b) смешивание этой керамической порошковой смеси с пластической связующей системой, причем пластическую связующую систему подбирают к последующему способу формования, и керамическая порошковая смесь вместе с этой пластической связующей системой образует первый сырьевой материал,

с1) разделение первого сырьевого материала и смешивание части этого сырьевого материала с наполнителями для образования второго сырьевого материала или

с2) получение второго сырьевого материала в соответствии со стадиями а) и b),

d) проведение процесса формования, при котором основную часть и поверхность, имеющую сродство к костям, формуют из первого и второго сырьевого материала,

e) удаление связующего вещества из сырца,

f) спекание сформованной и подвергнутой удалению связующего вещества на предыдущей стадии заготовки (Braunling) имплантата, с получением готового имплантата с функциональной и в особенности имеющей сродство к костям поверхностью.

Согласно особенно предпочтительному варианту исполнения изобретения первый и второй сырьевые материалы, как содержащие, так и не содержащие заполнители/наполнители, могут получаться и перерабатываться следующим образом:

- Эти сырьевые материалы, содержащие и не содержащие заполнителей, могут в каждом случае раздельно применяться для формования посредством литья под давлением и/или экструзии.

- При процессе формования эти сырьевые материалы при контролируемых условиях могут приводиться в соединение друг с другом. При этом выбранная органическая связующая система создает возможность адгезионного соединения пластических масс. Процесс формования обычно активируют термически, с помощью температур в интервале 80°С - 170°С.

- Сырьевые материалы задаются так, что они могут спекаться при одинаковых условиях и при этом имеют схожую кинетику спекания, так что соединение сплошного сырьевого материала с сырьевым материалом, содержащим заполнитель, при спекании сохраняется и при этом в результате спекания возникает соединение в твердое тело.

- Эти сырьевые материалы перерабатываются при помощи двухком-понентного литья под давлением или двухкомпонентной экструзии и при этом доводятся до желаемой формы. Согласно изобретению в результате многокомпонентного процесса формования будущая сплошная, несущая нагрузку область конструктивной детали заполняется сплошным сырьевым материалом, а пористая, имеющая сродство к костям область сырьевым материалом, содержащим наполнитель/заполнитель. В результате этого в рамках границ этих обоих процессов могут быть получены любые формованные изделия, с помощью которых практически произвольно может быть реализована цель - сплошное твердое изделие с пористой поверхностью, имеющей сродство к костям. В зависимости от применения, например, в случае эндопротезов для имплантатов позвоночного столба, пористая область может также занимать больший диапазон или сквозные каналы конструктивной детали.

- После термически активируемого формования, вслед за охлаждением образуется относительно твердый «сырец» (Grünkörper), который содержит керамический порошок, органическое пластифицирующее средство и заполнитель. Потом удаляется органическое пластифицирующее средство, например, в результате выпаривания или при помощи кислотной промывки.

- Сырец, подвергнутый удалению связующего вещества (Braunling), спекается, причем согласно изобретению возникают желаемые сплошные и пористые области. Заполнитель выжигается. Переходная область между сплошной и пористой керамикой в результате процесса спекания упрочняется.

1. Способ изготовления имплантата по меньшей мере с одной функциональной поверхностью, отличающийся тем, что основную часть и функциональную поверхность изготавливают за одну производственную операцию, причем способ включает следующие стадии

a) подготовку керамической порошковой смеси,

b) смешивание этой керамической порошковой смеси с пластической связующей системой и керамическая порошковая смесь вместе с этой пластической связующей системой образует первый сырьевой материал,

с2) получение второго сырьевого материала в соответствии со стадиями а) и b),

e) удаление связующего вещества из сырца,

f) спекание сформованной и подвергнутой удалению связующего вещества заготовки имплантата с получением готового имплантата с поверхностью, имеющей сродство к костям.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что керамический порошок содержит оксид циркония, нитрид кремния, оксид алюминия и/или композиционные материалы, такие как керамика ZTA, и/или может превращаться в эти вещества.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основную часть и материал поверхности, имеющей сродство к костям, изготавливают из одного и того же материала основы.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основная часть и материал поверхности, имеющей сродство к костям, содержат пластическую связующую систему, которая дает возможность адгезионного соединения между основной частью и материалом поверхности, имеющей сродство к костям, после отверждения.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что пластическая связующая система представляет собой органическую связующую систему.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к части материала основы, которая служит в качестве основания для материала поверхности, имеющей сродство к костям, добавляют наполнители, которые после формования снова удаляют, благодаря чему устанавливается определенная пористость поверхности, имеющей сродство к костям.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что удаление осуществляют при помощи выжигания.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что наполнители имеют форму частиц.

9. Способ по п. 6, отличающийся тем, что наполнители содержат полиэтилен, полистирол, графит и/или органические соединения углерода и/или смеси из этих веществ.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что основную часть и/или поверхность, имеющую сродство к костям, подвергают формованию при помощи литья при высоком или при низком давлении или при помощи экструзии.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что основную часть и/или поверхность, имеющую сродство к костям, подвергают формованию при помощи двухкомпонентного литья под давлением или двухкомпонентной экструзии.

12. Способ по п. 10, отличающийся тем, что процесс формования активируют термически.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что процесс формования активируют при температурах в интервале 80°С-170°С.

14. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сырьевые материалы скомбинированы таким образом, что их можно спекать при одинаковых условиях, и при этом они имеют схожую кинетику спекания, так что возникает прочное соединение между основной частью и поверхностью, имеющей сродство к костям.

15. Имплантат, содержащий основную часть и по меньшей мере одну функциональную поверхность, получаемый согласно способу по одному из пп. 1-14.

Похожие патенты:

Датчик // 2664690

Использование: для создания датчика перепадов давления. Сущность изобретения заключается в том, что датчик для измерения перепадов давления содержит электронный чип и сенсорный чип, находящиеся внутри функционального объема, который имеет длину максимум 4-5 мм, ширину максимум 2-3 мм и высоту максимум 0,5-0,8 мм, причем сенсорный чип выполнен с возможностью измерения перепада давления в диапазоне 10-500 Пa.

Способ герметизации мэмс устройств // 2662061

Использование: для герметизации МЭМС устройств. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает формирование в приборном слое изолирующих канавок глубиной до захороненного окисла, формирование на поверхности приборного слоя металла в зоне эвтектического сплава и на контактных площадках МЭМС-устройств, формирование на герметизирующей крышке соединяющих шин и обкладок емкостей на основе легированного поликремния, формирование на герметизирующей крышке межслойного диэлектрика и второго уровня поликремния в зоне эвтектического сплава, приведение металла приборного слоя в контакт с поликремнием на герметизирующей крышке с приложением необходимого давления и температуры для образования эвтектического сплава.

Алмазное покрытие и способ его осаждения // 2660878

Изобретение относится к микрокристаллическому алмазному покрытию, предназначенному для трибологических областей применения в сфере микромеханики, а также в оптике.

Оснастка для изготовления заготовки микрофлюидного чипа, заготовка микрофлюидного чипа и способ ее получения, микрофлюидный чип и способ его получения // 2658495

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложена оснастка для получения заготовки микрофлюидного чипа, способ получения заготовки микрофлюидного чипа, заготовка микрофлюидного чипа, способ изготовления микрофлюидного чипа и микрофлюидный чип.

Способ изготовления устройства микротехники в объеме пластины фоточувствительного стекла // 2641508

Изобретение относится к области микротехники и касается способа изготовления устройства микротехники в объеме пластины фоточувствительного стекла (ФС). Способ включает в себя формирование прообразов локальных областей путем перемещения сфокусированного пучка лазерного излучения в плоскости создания прообразов локальных областей, выявление прообразов локальных областей с дефектами, аморфизацию всех выявленных прообразов локальных областей с дефектами, повторное формирование прообразов локальных областей в каждой из аморфизированных областей, проведение термической обработки до появления локальных областей кристаллической фазы в прообразах локальных областей и травление пластины ФС.

Способ изготовления конструктивного элемента и сам конструктивный элемент // 2640892

Использование: для изготовления конструктивного элемента. Сущность изобретения заключается в том, что создают композит первого слоя, содержащий первую подложку, выполненную из проводящего материала, и по меньшей мере одну канавку, сформированную в нем и заполненную изолирующим материалом, причем первая область первой подложки электрически изолирована в боковом направлении от других областей первой подложки посредством канавки, создают композит второго слоя, содержащий композит первого слоя и структурный слой, который содержит активную структуру конструктивного элемента и выполнен электропроводящим по меньшей мере в первой области, причем активная структура примыкает к первой поверхности первой подложки в первой области первой подложки и соединена с ней электропроводящим образом, на второй поверхности первой подложки, расположенной противоположно первой поверхности первой подложки, затем создают первую контактную площадку в первой области первой подложки, причем первая область первой подложки электрически изолирована в боковом направлении от других областей первой подложки посредством канавки на второй поверхности первой подложки.

Способ производства микроносителей // 2631526

Использование: для производства микроносителей. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает следующие шаги: получение пластины, имеющей структуру сэндвича, состоящего из нижнего слоя, верхнего слоя и изолирующего слоя, расположенного между упомянутым нижним и верхним слоями, стравливание верхнего слоя с целью разграничения боковых стенок тел микроносителей, нанесение первого активного слоя как минимум на верхнюю поверхность тел, нанесение сплошного полимерного слоя поверх первого активного слоя, стравливание нижнего слоя и изолирующего слоя, удаление полимерного слоя для освобождения микроносителей.

Способ сухой электронно-лучевой литографии // 2629135

Использование: для формирования резистных масок. Сущность изобретения заключается в том, что наносят слой резиста, в качестве которого выбирают низкомолекулярный полистирол, на подложку методом термического вакуумного напыления, при этом температура подложки во время напыления не более 30°C; формируют на подложке скрытое изображение путем локального экспонирования высокоэнергетичным пучком электронов с дозой засветки 2000-20000 мкКл/см2; проявляют резист при подогреве подложки в вакууме до температуры 600-800 К и при давлении не более 10-1 мбар и плазменное травление для переноса рисунка резистной маски в подложку для формирования микро- и наноструктуры на подложке.

Двунаправленный тепловой микромеханический актюатор и способ его изготовления // 2621612

Использование: для изготовления микромеханических устройств, содержащих упругие гибкие деформируемые исполнительные элементы. Сущность изобретения заключается в том, что микромеханический актюатор выполнен в виде сформированной в меза-структуре упруго-шарнирной консольной балки, состоящей из параллельных трапециевидных вставок из монокристаллической кремниевой подложки p-типа с ориентацией [100], расположенных перпендикулярно основной оси консольной балки и соединённых полиимидными прослойками, образованными полиимидной пленкой, нагревателя и электропроводящих шин, образующих омический контакт с кремнием, трапециевидные вставки выполнены на противоположных сторонах упруго-шарнирной консольной балки и образуют, по меньшей мере, две зоны деформации.

Вихревой теплообменный элемент // 2615878

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в теплообменниках, применяемых в различных областях техники. Вихревой теплообменный элемент содержит соосно расположенные одна в другой теплообменные цилиндрические трубы большего диаметра и внутреннюю трубу с цилиндрическими поверхностями, при этом труба большего диаметра разделена на участки, внутри каждой из труб установлены, по крайней мере, два завихрителя одинакового или разного типов, при этом каждый завихритель выполнен в виде суживающегося сопла, а внутренняя поверхность его покрыта нанообразной стеклоподобной пленкой из оксида тантала.

Костный регенеративный материал и способ его изготовления // 2674444

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к способу получения костного регенеративного материала, который включает в себя: приведение костного материала, содержащего гидроксиапатит и органические вещества, в контакт с экстракционной жидкостью, что дает первую жидкую фазу, содержащую упомянутые органические вещества и, возможно, примеси, экстрагированные из упомянутого костного материала, и вторую твердую гидроксиапатитную фазу, содержащую упомянутый гидроксиапатит; и разделение упомянутой жидкой фазы и упомянутой твердой гидроксиапатитной фазы.

Способ производства пористых имплантатов на основе металлических материалов // 2673795

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ производства пористых имплантатов на основе титана или сплава титана ВТ6, включающий подготовку модели ячеистых структур и изготовление ячеистой структуры при воздействии на плавкий материал источником энергии, отличающийся тем, что после изготовления ячеистой структуры ее подвергают пластической деформации, при этом ячеистую структуру изготовляют в виде цилиндра или призмы, ячейки выполняют в виде параллельных каналов, ортогональных основанию цилиндра или призмы, а пластическую деформацию осуществляют путем осадки цилиндра или призмы в направлении, ортогональном основанию цилиндра или призмы.

Средство для восстановления кожи // 2671559

Изобретение относится к области медицины и раскрывает средство для восстановления кожи пациентов, которые пострадали от ожогов. Средство для восстановления кожи включает лоскут полотна, изготовленного из полигликолевой кислоты, который имеет множество отверстий, по меньшей мере одна из поверхностей вышеупомянутого лоскута содержит по меньшей мере один покровный слой, изготовленный из коллагена.

Способ получения микроволокнистого материала, высвобождающего лекарственные средства // 2669344

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.

Имплантируемый фиксатор костного лоскута // 2668199

Изобретение относится к медицине. Предлагается имплантируемый фиксатор костного лоскута относительно свода черепа содержит подвижный и неподвижный ограничители и детали средств их стягивания, выполненные с возможностью фиксации ограничителей на заданном расстоянии друг от друга; согласно изобретению на всех поверхностях ограничителей и деталей средств стягивания выполнен слой поликристаллического кремния толщиной от 70 нм до 3000 нм, покрытый сетью глухих каналов шириной от 40 нм до 400 нм и глубиной от 40 нм до 2000 нм.

Композиции и их применение в регенерации костей // 2665361

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.

Разупорядоченный однородный трехмерный тканевый каркас из рассасывающегося и нерассасывающегося материала // 2662557

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.

Неупорядоченный однородный трехмерный тканевый каркас из рассасывающегося и нерассасывающегося материала // 2662556

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.

Способ получения биоцемента на основе карбоната кальция для заполнения костных дефектов // 2657568

Изобретение относится к области медицины, а именно к керамическим и цементным материалам, и раскрывает способ получения биоцемента на основе карбоната кальция для заполнения костных дефектов.

Способ получения биорезорбируемого сетчатого имплантата для пластики стенок малого таза и брюшной полости // 2648355

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.

Способ получения биодеградируемых композиционных материалов с открытой пористостью для восстановления костной ткани // 2669554

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.