Биоактивное покрытие на имплантат из титана

 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к покрытиям имплантатов из титана и титан-содержащих сплавов, и может быть использовано в травматологии и ортопедии. Биоактивное покрытие на имплантат на основе гидроксилапатита дополнительно содержит оксиды никеля, титана, марганца, железа, хрома, ванадия, магния, кремния в количестве, не превышающем содержание элементов этих оксидов в костной ткани. Микродобавки указанных оксидов увеличивают прочность покрытия и прочность сцепления его с металлом, а также обеспечивают сбалансированность покрытия с костной тканью по микроэлементам.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к покрытиям имплантатов из титана и титансодержащих сплавов, и может быть использовано в травматологии и ортопедии. Наиболее близким по технической сущности является биоактивное покрытие, включающее гидроксилапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂. Покрытия из гидроксилапатита, нанесенные путем плазменного напыления. Недостатком покрытия является невысокая прочность сцепления с титаном или титансодержащими сплавами. Это ограничивает предельную толщину слоя покрытия до 60 мкм. Кроме этого, покрытие из гидроксилапатита с большими трудностями наносится газоплазменным способом, при этом прочность сцепления уменьшается по сравнению с покрытием, нанесенным плазменным напылением. Целью изобретения является увеличение прочности сцепления покрытия с титаном, увеличение толщины покрытия и прочности срастания его с костной тканью. Поставленная цель достигается тем, что известное биоактивное покрытие из гидроксилапатита дополнительно содержит оксиды магния, никеля, марганца, хрома, железа, титана, ванадия и кремния в количестве, не превышающем содержания элементов этих оксидов в естественной костной ткани при следующем соотношении, мас. Гидроксилапатит Са₁₀(РО₄)₆(ОН)₂ основа MgO 0,1-1,0 SiO₂ 0,05-0,1 NiO 0,005-0,01 Σ TiO₂, MnO, FeO, V₂O₅, Cr₂O₃ 0,001-0,005 Отсутствие или уменьшение содержания указанных микродобавок приводит к уменьшению прочности сцепления покрытия с имплантатом и уменьшению предельной толщины покрытий. Увеличение содержания указанных микродобавок недопустимо, так как нарушает их баланс в естественной кости. Гидроксилапатит предварительно спекают с микродобавками, измельчают и фракционируют в границах размеров частиц порошка 0,1-0, и с помощью плазмы напыляют на подготовленную из титана заготовку. Толщина слоя покрытия менялась от 50 мкм до 1000 мкм. Покрытие наносят как плазменным так и газоплазменным напылением. При этом толщина покрытия может достигать 1000 мкм (по прототипу до 600 мкм). П р и м е р 1. Получение биоактивного покрытия на имплантат из титана плазменным напылением, определение их свойств и испытание в хирургических опытах. Составы нанесенных покрытий плазменным напылением указаны в табл. 1. Толщина слоя покрытия менялась от 50 мкм до 1000 мкм. Покрытия наносились на пластинки размером 10х45 мм с четырьмя отверстиями диаметром 3 мм. Пластинки были имплантированы в виде накладок на переломе бедренной кости собаки с помощью шурупов. По истечении 4-х месяцев проведена повторная операция с осмотром перелома с изъятием имплантированных пластин. Установлено зарастание костной тканью пластин с биоактивным покрытием и отсутствие этого процесса на титановых пластинках без покрытия. Граница раздела костной ткани с покрытием из гидроксилапатита без микродобавок (по прототипу) более четко различима, граница костной ткани с покрытием предложенного состава размыта, что представило определенную трудность извлечения пластин. После извлечения были исследованы прочность сцепления покрытия с титаном. Результаты определения свойств покрытий до и после имплантации приведены в табл. 2. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают более высокие прочности сцепления предложенного покрытия с поверхностью титана по сравнению с прочностью сцепления покрытия по прототипу. Прочность сцепления покрытия с титаном увеличивают добавки оксидов: NiO, TiO₂, MnO, FeO, Cr₂O₃, V₂O₅. Добавки оксидов MgO, SiO₂ увеличивают прочность самого покрытия, особенно при условии увеличения его толщины до 1000 мкм. Добавка SiO₂ обеспечивает инертность NiO, MnO, TiO₂, FeO, Cr₂O₃, V₂O₅. П р и м е р 2. Были проведены исследования минерального состава костной и мышечной ткани собак после перелома с фиксацией места перелома титановой пластинкой с напылением из гидроксилапатита, обогащенного микроэлементами. Результаты представлены в табл. 3. При фиксации перелома титановой пластинкой с напылением из гидроксилапатита, обогащенного микроэлементами, происходит накопление микроэлементов в месте перелома и усиленная регенерация костной и мышечной ткани.

Формула изобретения

БИОАКТИВНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ИМПЛАНТАТ ИЗ ТИТАНА, включающее гидроксилапатит, отличающееся тем, что, с целью увеличения прочности сцепления покрытия с титаном, увеличения толщины покрытия и прочности срастания его с костной тканью, оно содержит добавки оксидов магния, кремния, никеля, титана, марганца, железа, хрома и ванадия в количестве, не превышающем их содержание в костной ткани, при следующем соотношении ингредиентов, мас. Гидроксилапатит Основа Оксид магния 0,1 1,0 Оксид кремния 0,05-0,1 Оксид никеля 0,005 0,01 Сумма оксидов титана, марганца, железа, хрома, ванадия 0,001 0,005

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2