Материал для замещения дефектов костной ткани и способ его получения

Группа изобретений относится к медицине, а именно к травматологии, ортопедии, стоматологии, нейрохирургии, и предназначена для замещения дефектов при различных костных патологиях. Материал для замещения дефектов костной ткани представляет собой пластины, состоящие из фторгидроксиапатита в коллагене, при этом содержание фторгидроксиапатита составляет 40-90% по массе. Способ получения материала состоит в том, что пористый коллагеновый матрикс помещают между растворами, содержащими 0,2-1 моль/л хлорида кальция и раствор, содержащий 0,1-1 моль/л фосфата натрия или фосфата аммония и 0,01-0,1 моль/л фторида аммония, а также раствор аммиака или гидроксида натрия, проводят электрофорез с плотностью тока 7-20 мА/см² в течение 10-24 часов, полученный материал промывают дистиллированной водой, сушат при 20-37°С и стерилизуют. 2 н.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к созданию твердых материалов на основе коллагена, которые могут быть использованы для заполнения дефектов костной ткани в травматологии, ортопедии, стоматологии, нейрохирургии при врожденных и приобретенных заболеваниях.

Известен способ получения препарата для активизации репаративного остеогенеза, в соответствии с которым сначала из животного сырья путем щелочно-солевой обработки получают раствор коллагена, в который затем вводят формальдегид, водную дисперсию гидроксоапатита, перемешивают и добавляют водный раствор хлоргексидин биглюконата. Из этой смеси получают коллагеновую губчатую массу, которую помещают в область пораженного участка кости. Однако такой материал не обладает хорошей структурной интегрированностью компонентов, а также является низко технологичным [патент РФ №2088240].

За прототип выбран материал, представляющий собой механическую смесь коллагена и гидроксоапатита, который синтезируют, помещая коллагеновое волокно в жидкую среду между разноименными электродами, которые с одной стороны омываются раствором соли кальция, а с другой - щелочным раствором соли фосфата. В результате получают гидроксоапатит, распределенный между волокнами коллагена [Патент РФ №2174848].

Недостатками данного материала являются его высокая способность гидратироваться водой в водной среде, что приводит к сильному его разбуханию при замещении им дефектов костной ткани, недостаточная скорость регенерации костной ткани.

Положительный результат заявленного технического решения заключается в том, что патентуемый материал содержит фторид-ион, оказывающий непосредственное воздействие на клетки костной ткани, что влияет на процесс регенерации. Фторид-ион входит в состав молекулы фторгидроксоапатита.

Это достигается тем, что пористый коллагеновый матрикс помещают между двумя растворами: один раствор содержит ионы кальция Са²⁺, а другой - фосфат-ионы, фторид-ионы и гидроксид-ионы; процесс синтеза фторгидроксоапатита на коллагене проводят при использовании электрофореза. В результате происходит взаимодействие:

и получается вещество апатитной структуры - фторгидроксоапатит, который осаждается на волокнах белка. При этом материал формируется в виде пористых пластин толщиной 3-10 мм.

Количество осаждаемого на коллагене фторгидроксоапатита регулируется в зависимости от времени проведения синтеза, содержание фторид-иона в полученном продукте зависит от его концентрации в исходном растворе.

ПРИМЕР.

Берут в готовом виде пористый коллагеновый матрикс, полученный из кости животного, гидратируют его, помещая в дистиллированную воду. Подготовленный таким образом образец помещают между двумя растворами: один раствор содержит хлорид кальция CaCl₂ «хч» концентрации 0,2-1 моль/л, а другой - фосфат натрия NaH₂PO₄ «хч» или фосфат аммония (NH₄)₃PO₄ «хч», концентрации 0,1-1 моль/л, фторид аммония NH₄F «хч» концентрации 0,01-0,1 моль/л и гидроксид-ионы. В качестве источника последних можно использовать раствор аммиака или гидроксида натрия. Для стабилизации значения рН в раствор соли кальция добавляют порошок оксида магния MgO. Затем в растворы опускают электроды и в течение 30-300 минут пропускают электрический ток плотностью 7÷20 мА/см². В процессе электрофореза происходит реакция:

В результате этой реакции образуется фторгидрокосапатит, который взаимодействует с коллагеном и осаждается на нем. Полученный материал промывают дистиллированной водой, сушат при 20-37°С, стерилизуют и подготавливают к имплантации. При изменении концентрации фторида аммония в исходном растворе изменяется и его содержание в получаемом продукте, что отражено в таблице 1. Количество осаждаемого на коллагене фторгидроксоапатита регулируется в зависимости от времени проведения синтеза (таблица 2).

Таблица 1.
№ обр.	Концентрация фторида аммония в исходном растворе, моль/л	Содержание иона фтора в продукте, моль/г массы продукта
1	0,01	0,0002
2	0,02	0,0003
3	0,04	0,0005
4	0,06	0,0013
5	0,08	0,0043
6	0,10	0,0048
Таблица 2.
№ образца	Масса исходного коллагена, г	Время синтеза, часы	Масса полученного образца, г	Изменение массы образца, %
1	0,4005	2	0,4712	15,0
2	0,4400	4	0,6003	26,7
3	0,4120	6	0,7601	45,8
4	0,4207	8	0,8778	67,6
5	0,4525	10	2,0568	78,0

Полученный материал был использован при имплантациях. Имплантат обладает хорошей степенью регенерации, нетоксичен, обладает свойством отсутствия иммунологической реакции, гемостатическими и противовоспалительными свойствами, стимулирует рост нативной кости в кратчайшие сроки.

1. Материал для замещения дефектов костной ткани, характеризующийся тем, что он представляет собой пластины, состоящие из фторгидроксиапатита в коллагене, при этом содержание фторгидроксиапатита составляет 40-90% по массе.

2. Способ получения материала по п.1, характеризуется тем, что пористый коллагеновый матрикс помещают между растворами, содержащими 0,2-1 моль/л хлорида кальция и раствор, содержащий 0,1-1 моль/л фосфата натрия или фосфата аммония и 0,01-0,1 моль/л фторида аммония, а также раствор аммиака или гидроксида натрия, проводят электрофорез с плотностью тока 7-20 мА/см² в течение 10-24 ч, полученный материал промывают дистиллированной водой, сушат при 20-37°С и стерилизуют.