Композиційний кальційфосфатний біоматеріал

Композиційний кальційфосфатний біоматеріал, що містить гідроксіапатит та натрійборосиліка 3 43042 Проте такі матеріали мають досить низьку міцність на стиск, що не перевищує 20 МПа. Прототипом заявляємої корисної моделі є Патент на винахід України № 61938 "Пдроксіапатит і спосіб його одержання (варіанти)", публ. від 15.12.2003, Бюл. №12, МПК А61К35/32, А61К33/00, А61К6/02, А61Р19/00, в якому запропонований композиційний матеріал на основі остеоапатиту (біологічного, тобто кісткового гідроксиапатиту) і спосіб його одержання. У відповідності з цим патентом матеріал є композитом типу "остеоскло" або "остеокераміка". Незважаючи на те, що цей матеріал виявив значну остеокондуктивність і був використаний в хірургічній практиці у вигляді гранул, він має деякий недолік - суттєву об'ємну усадку в процесі спікання, що значно ускладнює виготовлення зразка заданих розмірів, що особливо актуально в хірургічному лікуванні при заміні певної ділянки кісткової тканин без додаткової технологічної операції, а саме - механічної обробки. Досить часто об'ємна усадка композитів може досягати значного рівня, крім того, вона може відбуватись без збереження пропорцій імплантату. Невід'ємною частиною досліджень при розробці біоактивних матеріалів є прогнозування їх поведінки у безпосередньому внутрішньому середовищі організму. В лабораторних умовах застосовують методики in vitro, що передбачають дослідження розчинності матеріалів в штучних фізіологічних середовищах, зокрема фізіологічному розчині та плазмі крові. В прототипі наведено лише загальний діапазон величини розчинності матеріалів в фізіологічному розчині, який становить 0,005-1,0% мас/добу. Проте відсутні конкретні дані в прикладах щодо відповідності конкретної величини розчинності певному типу композиту. Задачею корисної моделі, що заявляється, є створення нового композиційного кальційфосфатного матеріалу з суміші синтетичних фосфатів кальцію та склофази зі зниженим рівнем об'ємної усадки при спіканні, що значно полегшує виготовлення зразків заданної форми та розмірів, та підвищеною розчинністю у фізіологічному розчині. Задача досягається тим, що заявляємий композиційний кальційфосфатний матеріал містить натрійборосилікатну склофазу та відрізняється тим, що містить суміш синтетичних фосфатів кальцію замість біологічного гідроксиапатиту «Остеоапатит», при заданому співвідношенні компонентів. Суть корисної моделі полягає в тому, що до складу композиційного кальційфосфатного біоматеріалу, що містить гідроксиапатит та натрійборосилікатну склофазу, який відрізняється тим, що містить суміш синтетичних фосфатів кальцію, однією зі складових якої є синтетичний гідроксиапатит, при такому співвідношенні компонентів, % мас: b -трикальційфосфат Са (РО) 23,5-40,0 3 4 гідроксіапатит Са10(РО4)6(ОН)2 тетракальційфосфат Са4(РО4)2О пірофосфат кальцію Са2Р2О7. натрієвоборосилікатна склофаза 7,0-16,8 7,0-16,8 2,5-10,5 решта. 4 Таким чином, завдяки синергетичному ефекту позитивних властивостей кожної складової багатофазного композиту, корисна модель, що заявляється, дозволяє отримувати матеріал з контрольованою величиною об'ємної усадки, що не перевищує 3%, та рівнем розчинності, що досягає 4,5% мас/добу, придатним до використання в хірургічній практиці при потребі в швидкій резорбції матеріалу. Приклади здійснення корисної моделі Приклад 1. Відповідно до формули корисної моделі змішують порошки суміші синтетичних фосфатів та натрійборосилікатного скла у наступному співвідношенні, мас.%: 22,0 трикальційфосфат, 7,5 гідроксиапатит, 7,5 тетракальційфосфат, 3,0 пірофосфат кальцію, 60,0 натрійборосилікатне скло. З готової суміші методом одностороннього ізостатичного пресування тиском 150 МПа пресують зразки діаметром 15мм і висотою 8мм. Зразки спікають при температурі 800°С протягом 2 годин. В результаті спікання об'ємна усадка композитів складає -3,6%, тобто відбувається не усадка, а збільшення об'єму зразка за рахунок значного вмісту склофази. З метою визначення розчинності одержані зразки занурюють у фізіологічний розчин при співвідношенні твердої та рідкої фази 1:30 та витримують у термостаті при температурі 36,6 °С протягом 2 діб. Після витримки у фізіологічному розчині зразки промивають у дистильованій воді, сушать до сталої маси та визначають швидкість втрати маси за добу. Розчинність у фізіологічному розчині композитів складу, наведеного вище, становила 0,8% мас/добу. Для порівняння вкажемо, що розчинність аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, становить 0,05% мас/добу. Приклад 2. Приготування зразків проводилось, як в прикладі 1, але при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 25,0 трикальційфосфат, 10,0 гідроксиапатит, 10,0 тетракальційфосфат, 5,0 пірофосфат кальцію, 50,0 натрійборосилікатне скло. В результаті спікання об'ємна усадка становить 2,3%. Для порівняння вкажемо, що об'ємна усадка аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, досягає 10,0%, що значно погіршує можливість виготовлення деталі заданих розмірів. Таким чином, ми бачимо, що починаючи з 50% об'ємного вмісту натрійборосилікатного скла в композиті значення об'ємна усадка знаходиться в допустимих межах. Розчинність у фізіологічному розчині, визначення якої проводилось як у прикладі 1, становила 1,1% мас/добу. Для порівняння вкажемо, що розчинність аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, становить 0,1% мас/добу. Приклад 3. Приготування зразків проводилось, як в прикладі 1, але при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 30,0 трикальційфосфат, 11,0 гідроксиапатит, 10,0 тетракальційфосфат, 7,0 пірофосфат кальцію, 42,0 натрійборосилікатне скло. В результаті спікання об'ємна усадка становить 2,5%. Для порівняння вкажемо, що об'ємна усадка аналогічних композитів, але на основі біо 5 43042 генного гідроксиапатиту, досягає 7,4%. Таким чином, ми бачимо, що об'ємна усадка композитів продовжує знаходиться в допустимих межах. Розчинність у фізіологічному розчині, визначення якої проводилось як у прикладі 1, становила 4,5% мас/добу. Для порівняння вкажемо, що розчинність аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, становить 0,25% мас/добу. Приклад 4. Приготування зразків проводилось, як в прикладі 1, але при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 35,0 трикальційфосфат, 13,0 гідроксиапатит, 12,0 тетракальційфосфат, 10,0 пірофосфат кальцію, 30,0 натрійборосилікатне скло. В результаті спікання об'ємна усадка становить 1,5%. Таким чином, продовжується стабілізація величини об'ємної усадки композитів. Розчинність у фізіологічному розчині, визначення якої проводилось як у прикладі 1, становила 3,0 % мас/добу. Для порівняння вкажемо, що розчинність аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, становить 0,38 % мас/добу. Приклад 5. Приготування зразків проводилось, як в прикладі 1, але при наступному співвідношенні компонентів, мас.%: 37,0 трикальційфосфат, 14,0 гідроксиапатит, 13,0 тетракальційфосфат, 11,0 пірофосфат кальцію, 25,0 натрійборосилікатне скло. Для цих зразків одержано величину об'ємної усадки становить 3,5%. В цьому випадку об'ємна усадка вже збільшується, але вміст склофазифази зменшується. Тому не має сенсу зменшувати вміст склофази більше 30% мас. Таким чином, ми бачимо, що для композитів оптимальним масовим вмістом склофази в композиті є 3050%. Розчинність у фізіологічному розчині, визначення якої проводилось як у прикладі 1, становила Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 0,85% мас/добу. Для порівняння вкажемо, що розчинність аналогічних композитів, але на основі біогенного гідроксиапатиту, становить 0,18% мас/добу. Таким чином, ми бачимо, що при спіканні композитів із використанням суміші синтетичних фосфатів та склофази у відповідності до формули заявляємої корисної моделі об'ємна усадка не перевищує 2,5%, а розчинність досягає 4,5% мас/добу. Такі параметри композиційного матеріалу досягаються тим, що їх результуюча величина виникає за рахунок аддитивного складання властивостей кристалічної і аморфної фази. Також з наведених прикладів очевидно, що загалом розчинність композитів на основі суміші синтетичних фосфатів у фізіологічному розчині на порядок вище розчинності аналогічних композитів на основі біогенного гідроксиапатиту. Такі матеріали можуть бути використані в хірургічній практиці при потребі в швидкій резорбції матеріалу, наприклад, при лікуванні пацієнтів дитячого та підліткового віку. Ці приклади підтверджують ефективність запропонованого нами нового матеріалу з точки зору одержання зразків заданих розмірів для імплантології, а також відсутність необхідності додаткової механічної обробки, та їх високого рівня розчинності. Розроблений композиційний матеріал може бути використаний в медичній галузі (ортопедія, травматологія, хірургія та протезування) як матеріал для імплантації, а саме - заміни конструкційних елементів кісток людини. Саме поєднання в композиті суміші синтетичних фосфатів кальцію та натрійборосилікатного скла забезпечує одержання зразків заданих розмірів без необхідності їх додаткової механічної обробки та з підвищеною швидкістю резорбції. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601