Биоактивное покрытие для восстановления костной ткани



Биоактивное покрытие для восстановления костной ткани
Биоактивное покрытие для восстановления костной ткани
Биоактивное покрытие для восстановления костной ткани
Биоактивное покрытие для восстановления костной ткани

Владельцы патента RU 2717676:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к биоактивному покрытию для восстановления костных тканей. Биоактивное покрытие для восстановления костных тканей, содержащее гидроксиапатит или фторапатит с размером частиц не более 10 мкм и 5-10 масс.% водный раствор желатина, взятые в определенных соотношениях. Вышеописанное покрытие максимально близкого состава к костной ткани обладает повышенной адгезионной прочностью (прочностью на разрыв), невысокой пористостью, обеспечивающей высокую микротвердость на поверхности имплантата или поврежденной ткани, при этом с высокой биодеградацией. 3 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области биологически активных фармацевтических и медицинских композиционных материалов и препаратов, и может быть использовано в. хирургии при восстановлении и лечении костной ткани.

В настоящее время в медицинской практике для замены и восстановления костной ткани широко используют биоматериалы на основе фосфатов кальция, такие как Ca10(PO4)6F2 (фторапатит - ФАП), но главным образом - Ca10(PO4)6(OH)2 (гидроксиапатит - ГАП), которые практически идентичны по структуре и химическому составу природной костной ткани и обладают выраженным остеотропным поведением в биологических средах. Эти вещества обладают чрезвычайной хрупкостью, и проблема лечения патологий и восстановления различных дефектов костной ткани с применением ГАП и/или ФАП остается весьма актуальной, поскольку недостатком биокерамики на основе апатитов являются: низкая механическая прочность и трещиностойкость, невысокая адгезия на металлической или керамической основе имплантата, особенно малопористого, что ограничивает широкое использование ГАП (ФАП), как для ликвидации дефектов костных тканей, так и создания покрытий с повышенной биосовместимостью на имплантате. Улучшить свойства биоматериалов на основе ГАП (ФАП) возможно за счет добавления к частицам ГАП и/или ФАП связующего агента, в частности желатина, частично гидролизованного белка коллагена.

Известен материал - искусственная каменная кальцинированная ткань, которая предназначена для восстановления функции и формы твердых: тканей живого вещества, в состав материала входит органический материал-водный раствор коллагена или желатина, смешанный с неорганическим материалом - смесью порошков кальций водородфосфата и тетракальцийфосфата (патент Япония №JP 2018-68467; МПК A61K 6/033. A61K 6/08, A61L 27/02, A61L 27/12; 2018 г.).

Недостатком известного материала является использование в качестве неорганического компонента смеси порошков кальций водородфосфата и тетракальцийфосфата, структура и химический состав которых не отвечают полностью природной костной ткани и не обладают явно выраженным остеотропным поведением в биологических средах.

Известен материал, используемый в качестве основы для восстановления костной ткани при лечении костного туберкулеза, который содержит допированный стронцием измельченный до нанометрового размера гидроксиапатит, желатин и лечебный препарат - альгинат натрия (заявка CN 109432498; МПК A61L 27/12, A61L 27/22, A61L 27/50, A61L 27/54, A61L 27/5; 2019 г.).

Однако специфическое назначение известного материала обусловливает сложность его состава, а именно использование допированного гидроксиапатита, получение которого предполагает дополнительный синтез исходного компонента, например, взаимодействием олеатов металла с раствором трибутилфосфата.

Известно композиционное покрытие для репарирования костных дефектов, которое включает желатин и гидроксиапатит, с добавкой сшивающего агента, который представляет собой гидрофильный радикал гидроксил или амино (одно из веществ: этандиоевая кислота, янтарная кислота или пимелиновая кислота), которые смешивают в соответствии с массовым соотношением 5÷8 : 5÷10 : 2÷4, и смесь помещают в один из растворителей: вода, тетрагидрофуран, эфир (заявка CN 109481733; МПК A61L 27/32, A61L 27/34, A61L 27/50, A61L 27/58; 2019 г.) (прототип).

Однако недостатком известного биоактивного покрытия является использование гидрофильного агента, что может при удалении влаги привести к увеличению пористости, при этом прочность на разрыв составляет 30-50 МПа.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать биоактивное покрытие для восстановления костной ткани оптимального состава максимально близкого к костной ткани, обладающего наряду с повышенной адгезионной прочностью (прочностью на разрыв) невысокой пористостью на поверхности имплантата или поврежденной ткани, при этом с высокой биодеградацией, способствующей регенерации костной ткани при различных костных патологиях, возможностью изготовления костных имплантатов и замещения дефектов, обладающее остеотропным поведением в биологических средах.

Поставленная задача решена в предлагаемом биоактивном покрытии для восстановления костных тканей, содержащем апатит и желатин, которое содержит апатит с размером частиц не более 10 мкм при следующем соотношении компонентов (масс. %):

апатит - 35÷55;
5-10 масс. % водный
раствор желатина - 45÷65.

При этом биоактивное покрытие по п. 1 содержит в качестве апатита гидроксиапатит или фторапатит.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известно биоактивное покрытие для восстановления костных тканей, содержащее апатит с размером частиц не более 10 мкм и желатин при соотношении компонентов (масс. %):

апатит - 35÷55;
5-10 масс. % водный
раствор желатина - 45÷65.

Исследования, проведенные авторами, подтвердили возможность получения биоактивного покрытия с использованием различных основ (титана, никеля, керамики), обеспечивающего высокую адгезию на поверхности как компактных, так и пористых; материалов и хорошую механическую прочность за счет невысокой пористости покрытия. При этом достаточным и необходимом условием является соблюдение предлагаемого состава покрытия, как по соотношению компонентов, так и по размерности частиц используемого апатита. При содержании апатита менее 35 масс. %, а водного раствора желатина более 65 масс. % возникает вероятность не полного равномерного покрытия поверхности основы, что ведет к снижению адгезии, а при содержании апатита более 55 масс. %, а водного, раствора желатина менее 45 масс. % возникает вероятность появления несмоченных раствором желатина частиц апатита, что ведет к снижению механической прочности. Размер частиц апатита должен быть в диапазоне ≤10 мкм, так как крупные включения, более 10 мкм будут снижать прочность покрытия из-за увеличения границы раздела фаз, что приводит к ухудшению пропитки частиц раствором желатина.

Предлагаемое покрытие может быть получено следующим образом. Для получения 5-10 масс. % водного раствора желатина желатин заливают соответствующим количеством воды и выдерживают 15 минут для набухания, после чего нагревают на водяной бане до температуры 60-80°C и перемешивают до полного растворения желатина, в теплый водный раствор вводят мелкокристаллический порошок гидроксиапатита или фторапатита с крупностью частиц не более 10 мкм, проводят тщательное смешивание до полной гомогенизация, то есть смачивания всех частичек. Полученную суспензию наносят на основу (пористый титан, пористый никель, титан, керамика) простым смачиванием или смазыванием поверхности основы. Затем полученные заготовки высушивают на воздухе в течение 24 часов или в. сушильном шкафу при температуре ниже 100°С (50-75°C) в течение 1-2 часов. В результате получают прочное покрытие из биоактивного материала на металлической (титан, никель) или керамической основе. Микротвердость покрытия (среднее значение) и адгезия приведены в таблице.

Прочность сцепления биоактивного покрытия с основой определяли методом центробежного отрыва (центрифуга СМ-6М, ELMI; центростремительное ускорение 500 м/с2). По полученным методом центробежного отрыва данным была рассчитана адгезионная прочность покрытий (табл.) на матрицах различной пористости и различного состава (титан, никель, керамика) в соответствии с формулой:

P=Fцентр/S=m ω2⋅r/S где

Р - адгезионная прочность, Н/м2;

m - масса покрытия, кг;

ω - угловая скорость вращения в момент разрыва, с-2;

r - расстояние от центра масс до оси вращения центрифуга, м;

S - площадь, контакта покрытия и подложки, м2.

На фиг. 1. представлена микроструктура биоактивного покрытия.

На фиг. 2. представлено микроизображение биоактивного покрытия со сформированной пористостью.

На фиг. 3. представлено биоактивное покрытие на титановой пластине.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1. Берут 1 грамм желатина и заливают 20 мл воды (5 масс. % водный раствор желатина), выдерживают 15 минут для набухания, после нагревают на водяной бане до температуры 60°С и перемешивают до полного растворения желатина, в теплый раствор вводят мелкокристаллический порошок гидроксиапатита состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 10 грамм (крупность частиц не более 10 мкм), проводят тщательное смешивание до полной гомогенизации, то есть смачивания всех частиц. Полученную суспензию наносят на основу из пористого титана простым смачиванием. Затем полученную заготовку сушат на воздухе в течение 24 часов. В результате получают прочное покрытие из биоактивного материала состава, масс. %: 5 масс. % водный раствор желатина - 65, гидроксиапатит - 35, на металлической (пористый титан) основе. Микротвердость покрытия (среднее-значение) и адгезия в таблице.

Пример 2. Берут 2 грамм желатина и заливают 20 мл воды (10 масс. % водный раствор желатина), выдерживают 15 минут для набухания, после нагревают на водяной бане до температуры 80°С и перемешивают до полного растворения желатина, в теплый раствор вводят мелкокристаллический порошок фторапатита состава Ca10(PO4)6F2 в количестве 24 грамм (крупность частиц не более 10 мкм), проводят тщательное смешивание до полной гомогенизации, то есть смачивания всех частиц. Полученную тестообразную суспензию наносят путем смазывания на основу - титановую пластину с помощью шпателя. Затем полученную заготовку сушат в сушильном шкафу при температуре 50°C в течение 1 часа. В результате получают прочное покрытие из биоактивного материала на металлической (титан) основе состава, масс. %: 10 масс. % водный раствор желатина - 45, фторапатит - 55. Микротвердость покрытия (среднее значение) и адгезия представлены в таблице.

Приме 3. Берут 1 грамм желатина и заливают 20 мл воды (5 масс. % водный раствор желатина), выдерживают 15 минут для набухания, после нагревают на водяной бане до температуры 60°С и перемешивают до полного растворения желатина, в теплый раствор вводят мелкокристаллический порошок гидроксиапатита состава Ca10(PO4)6(OH)2 в количестве 20 грамм (крупность частиц не более 10 мкм), проводят тщательное смешивание до полной гомогенизации, то есть смачивания всех частиц. Полученную суспензию наносят на основу из пористого никеля простым смачиванием. Затем полученную заготовку сушат на воздухе в течение 24 часов. В результате получают прочное покрытие из биоактивного материала состава, масс. %: 5 масс. % водный раствор желатина - 50, гидроксиапатит - 50, на металлической (пористый никель) основе. Микротвердость покрытия (среднее значение) и адгезия в таблице.

Пример 4. Берут 2 грамм желатина и заливают 20 мл воды (10 масс. % водный раствор желатина), выдерживают 15 минут для. набухания, после нагревают на водяной бане до температуры 80°С и перемешивают до полного растворения желатина, в теплый раствор вводят мелкокристаллический порошок фторапатита состава Ca10(PO4)6F2 в количестве 24 грамм (крупность частиц не более 10 мкм), проводят тщательное смешивание до полной гомогенизации, то есть смачивания всех частиц. Полученную тестообразную суспензию наносят путем смазывания на керамическую основу с помощью шпателя. Затем полученную заготовку сушат в сушильном шкафу при температуре 75°С в течение 2 часов. В результате получают прочное покрытие из биоактивного материала на керамической основе состава, масс. %: 10 масс. % водный раствор желатина - 45, фторапатит - 55. Микротвердость покрытия (среднее значение) и адгезия представлены в таблице.

Таким образом, авторами предлагается биоактивное покрытие для восстановления костных тканей оптимального состава максимально близкого к костной ткани, обладающее наряду с повышенной адгезионной прочностью (прочностью на разрыв) невысокой пористостью, обеспечивающей высокую микротвердость, на поверхности имплантата или поврежденной ткани, при этом с высокой биодеградацией, способствующей регенерации костной ткани при различных костных патологиях, возможностью изготовления костных имплантатов и замещения дефектов, обладающее остеотропным поведением в биологических средах.

Биоактивное покрытие для восстановления костных тканей, содержащее апатит и желатин, отличающееся тем, что оно содержит гидроксиапатит или фторапатит с размером частиц не более 10 мкм при следующем соотношении компонентов, масс.%:

гидроксиапатит или фторапатит - 35÷55;

5-10 масс.% водный раствор желатина - 45÷65.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к инстилляции (капельному введению) лекарства и, конкретно, к устройству, облегчающему введение жидкого или аэрозольного медикамента (в частности легочного сурфактанта) в легкое посредством тонкого катетера, к системе для доставки распыляемого медикамента в зону глотки или заглоточную зону пациента посредством катетера, позиционируемого посредством вышеупомянутого устройства, к способу использования вышеупомянутого устройства для позиционирования катетера для введения медикамента, и к комплекту для доставки распыляемого медикамента в зону глотки или заглоточную зону пациента.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к антитромбогенному металлическому материалу, в котором поверхность металлического материала покрыта покровным материалом, и к имплантируемому медицинскому устройству, выполненному из указанного антитромбогенного материала.

Группа изобретений относится к области медицинской техники, а именно к хирургическому имплантату, в частности к имплантату для укрепления ткани при герниопластике паховой грыжи, и/или брюшной грыжи, или грыжи послеоперационного рубца, и к способу его производства.

Изобретение относится к устройствам для фиксации мягкой биологической ткани. Устройство для фиксации мягкой биологической ткани выполнено из тройного магниевого сплава Mg-Ca-Zn, причем Ca и Zn содержатся в пределах концентрации твёрдого раствора на основе магния, остальное составляет Mg и неизбежные примеси, при этом содержание Zn составляет 0,5 ат.% или меньше, а атомное отношение Ca:Zn = 1:x, где х означает 1-3, а структура кристаллического зерна является равноосной и имеет средний размер кристаллического зерна 20-250 мкм.

Изобретение относится к медицине, конкретно к защитным покрытиям, состоящим из последовательно наносимых слоев меди - толщиной 7-10 мкм, бронзы - толщиной 3-7 мкм и содержащим медь - 55% и олово 45%, и верхнего слоя толщиной 10-15 мкм и представляющего собой сплав, содержащий кобальт (93±0,5%), хром (5±0,5%) и вольфрам (2±0,5%), толщиной 10-15 мкм.
Группа изобретений относится к получению свернутого коллагенового носителя. Представлен аппарат для получения свернутого коллагенового носителя, причем указанный аппарат содержит: устройство для нанесения влаги на коллагеновый носитель перед сворачиванием указанного коллагенового носителя; сворачивающее устройство, содержащее поворотное захватывающее средство для захвата коллагенового носителя вдоль края и сворачивания указанного коллагенового носителя; и поддерживающее устройство для поддержки коллагенового носителя при сворачивании.

Изобретение относится к области медицины и раскрывает материал медицинского и ветеринарного назначения, содержащий интерполимерный полиэлектролитный комплекс катионного полимера - полиалкилкарбоновой (полиакриловой или полиметакриловой) кислоты с анионным сополимером - N-винилпирролидона и 2-метил-5-винилпиридина или 4-винилпиридина или 2-винилпиридина.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к биосовместимому материалу, предназначенному для повышения жизнеспособности клеток костного мозга, на основе сплава никелида титана, отличающегося тем, что в состав сплава введено дополнительно серебро при полном ингредиентном содержании, в ат.%: серебро – 0.1-0.2; никель – 49.3-49.4; титан – остальное.

Изобретение относится к массиву микроструктур для использования в качестве вакцины, включающих приблизительно плоскую основу и множество биоразрушаемых микроструктур, где каждая микроструктура имеет точку прикрепления к основе и дистальный кончик, который проникает в кожу субъекта, где (i) множество микроструктур включает примерно 0,05-10 масс.% (в твердом состоянии) по меньшей мере одного вакцинного антигена в биосовместимом и водорастворимом связующем материале, где этот биосовместимый и водорастворимый связующий материал включает примерно 35-80 масс.% (в твердом состоянии) полисахарида в качестве единственного полимерного материала, где полисахарид представляет собой глюкан или химически модифицированный глюкан, и примерно 25-50 масс.% (в твердом состоянии) линейного сахарного спирта, и (ii) основа включает биосовместимый нерастворимый в воде полимерный связующий материал, причем микроструктуры, при проникновении в кожу субъекта, подвергаются растворению, и за счет этого происходит доставка иммуногенно эффективного количества по меньшей мере одного антигена.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к улучшенным системам и способам для извлечения медицинских устройств из мочевого пузыря. Медицинское устройство содержит урологическое устройство и по меньшей мере одну нить для извлечения, прикрепленную к урологическому устройству, имеющую проксимальный конец, соединенный с урологическим устройством, и противоположный дистальный конец.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к эластичной распорке сустава. Распорка сустава содержит материал, имеющий следующие характеристики: 1) твердость по Шору А между 20 и 77 и значения напряжения при растяжении при относительных удлинениях между 20% и 60% больше 3,8 Н/мм2 и/или значения напряжения при сжатии при относительных сжатиях между 20% и 60% больше 7,8 Н/мм2 и/или 2) твердость по Шору А до 85 и значения напряжения при растяжении при относительных удлинениях между 20% и 60% больше 6 Н/мм2 и/или значения напряжения при сжатии при относительных сжатиях между 20% и 60% больше 10,5 Н/мм2.

Группа изобретений относится к области косметологии, а именно: к стерильному гелю для моделирования лица, имплантируемому субдермально или супрапериостально в область подбородка, нижнюю часть овала лица или нос нуждающегося в этом пациента; к способу коррекции ретрузии подбородка у пациента; к способу создания или восстановления объема подбородка или челюсти пациента; к набору для моделирования лица; и к способу моделирования лица или увеличения, коррекции, восстановления или создания объема в области подбородка и челюсти у пациента.

Изобретение относится к отверждающейся многокомпонентной акриловой композиции, которая включает твердую первую часть и устойчивую при хранении жидкую вторую часть, причем данные части предназначаются для образования цемента, который при перемешивании затвердевает, образуя твердую массу.

Настоящее изобретение относится к области медицины, а именно к многоцелевому имплантату с заданной структурой поверхности для реконструкции мягких тканей, отличающемуся тем, что имплантат выполнен в виде эластичной полимерной пленки, внутри которой полностью заключен армирующий элемент в виде сетки из безусадочного тканого или нетканого синтетического материала, при этом полимерная пленка представляет собой пространственно-сшитый полимер на основе олигомеров и мономеров метакрилового ряда.

Настоящее изобретение относится к материалу для интраокулярных линз, включающему: акрилатное структурное звено, содержащее ароматическое кольцо; алкоксиалкилметакрилатное структурное звено, включающее алкоксиалкильную группу, содержащую 4 или менее атома углерода; алкилакрилатное структурное звено, включающее алкильную группу, содержащую от 1 до 20 атомов углерода, гидрофильное структурное звено на основе гидрофильного мономера; сшивающее структурное звено на основе сшиваемого мономера, где акрилатное структурное звено, содержащее ароматическое кольцо представляет собой феноксиэтилакрилатное структурное звено, алкоксиалкилметакрилатное структурное звено представляет собой этоксиэтилметакрилатное структурное звено, алкилакрилатное структурное звено представляет собой этилакрилатное структурное звено, и основной материал состоит из акрилатного структурного звена, содержащего ароматическое кольцо, алкоксиалкилметакрилатного структурного звена и алкилакрилатного структурного звена, и основной материал включает в себя один вид мономера, содержащего ароматическое кольцо.
Группа изобретений относится к многосоставной отверждаемой жидкой акриловой композиции для получения композиции костного цемента или стоматологической композиции, способу получения такой композиции, шприцу или шприцу-пистолету для ее доставки, а также композициям твердого цемента, получаемым при смешивании указанной многосоставной акриловой композиции.

Изобретение относится к медицине. Способ изготовления внутрикостного имплантата содержит предварительную механическую обработку и очистку титановой основы.

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к стенту для установки в тело пациента, в котором зоны ячеек снабжены покрытием из функционального материала, где указанный функциональный материал представляет собой полимер, выбранный из группы, состоящей из желатина, полигликолевой кислоты/полимолочной кислоты, поликапролактона, полигидроксибутирата/валерата, полиортоэфира, полиэтиленоксида/полибутилентерефталата, полиуретана, полидиметилсилоксана, силикона, полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и вспененного политетрафторэтилена, в котором объем покрытия в зоне ячейки задан уравнением (1): Vsa=Asa×lscx, где Vsa - усредненный объем стабильного покрытия в расчете на один узел, под которым понимается переплетение или скрещение элементов стента, Asa - усредненная площадь стабильного участка покрытия в расчете на один узел, a lscx - стабильная осевая длина ячейки; и к стенту, в котором объем покрытия зоны ячейки задан уравнением (20): V=2R×(lcx-2R)×h, где R - радиус осевого конца ячейки, lcx - осевая длина ячейки, h - толщина или высота ячейки.
Изобретение относится к медицине. Описан сосудистый протез с трубчатой тканой структурой, причем протез содержит внутренний слой, предназначенный для контакта с потоком крови; внутренний слой формируется из основной и уточной пряжи и имеет коэффициент заполнения 1800 или более; каждая из основной и уточной пряжи содержит микроволокнистые мультифиламентные нити с тониной монофиламентов 0,50 дтекс или менее, причем мультифиламентные нити содержат микроволокнистые монофиламенты со средним углом пересечения S монофиламентов менее 25°.

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.

Изобретение относится к области медицины, в частности, к регенеративной медицине и стоматологии, и может быть использовано для направленной костной регенерации при костно-пластических операциях.
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2019-08-19 2020-03-25T06:00:03
Наверх