Шихта для карбонат гидроксиапатитовой керамики

Шихта для получения керамического материала на основе карбоната гидроксиапатита может быть использована для заполнения костных дефектов в травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. Шихта карбоната гидроксиапатита дополнительно содержит 2-20 мас.% карбоната калия. Технический результат изобретения - получение плотного керамического материала и снижение температуры его спекания. При этом обжиг можно проводить в воздушной среде в обычных печах без применения специального дорогостоящего оборудования, поддерживающего определенную влажность и газовую среду. 1 табл.

 

Изобретение относится к области медицины, а именно к травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для заполнения костных дефектов.

Известен керамический материал (1), который изготавливается из шихты карбоната гидроксиапатита. Эта керамика может быть использована для изготовления и при восполнении дефектов костной ткани. Недостатками данного материала являются высокая пористость и низкая прочность, что является следствием разложения карбоната гидроксиапатита при температурах выше 700°С.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому согласно достигаемому результату является шихта для получения карбоната гидроксиапатитового керамического материала, спекающаяся до плотного состояния при температуре 800-900°С (2).

Недостатком данной керамики является необходимость проведения обжига в среде влажного углекислого газа при высоких температурах, что требует специального дорогостоящего оборудования.

Технический результат предлагаемого изобретения - получение беспористого (открытая пористость менее 1%) керамического материала при более низких температурах спекания, начиная с 650°С.

Для достижения технического результата предлагается керамический материал, состоящий из карбоната гидроксиапатита 80-98 мас.% и добавки карбоната калия 2-20%.

Шихта указанного состава для получения керамического материала неизвестна. При обжиге добавка диссоциирует с образованием ионов калия и карбоната, при взаимодействии с которыми в решетке карбоната гидроксиапатита образуются многочисленные дефекты как по аниону, так и по катиону, что способствует спеканию по твердофазовому механизму при более низких температурах, начиная с 650°С. Кроме того, высокая концентрация карбонат ионов в твердой фазе приводит к стабилизации карбоната гидроксиапатита при высоких температурах.

Пример. 95 мас.% (4,75 г) порошка карбоната гидроксиапатита смешивают с 5 мас.% карбоната калия (в виде раствора, содержащего 0,25 г карбоната калия). После сушки в полученную шихту вводят временную связку, обеспечивающую формование. После формования образцы обжигают на воздухе при 650°С. Обожженные образцы имеют беспористую структуру. Аналогично были изготовлены образцы керамики, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.

Полученный карбонат гидроксиапатитовый керамический материал, содержащий добавку карбонат калия, характеризуется более низкой температурой спекания и более низкой пористостью (открытая пористость менее 1%).

Ниже в таблице приведены свойства материала, полученного из шихты данного состава с различным соотношением компонентов. Из таблицы следует, что полученная керамика характеризуется равномерной беспористой (открытая пористость менее 1%) структурой. При выходе за указанные пределы количества добавки - менее 2 мас.% - наблюдается увеличение пористости. При содержании добавки более 20 мас.% в материале наблюдается образование побочных фаз, вызванных реакцией взаимодействия между компонентами.

Источники информации

1. P. Layrolle, A. Ito and T. Tateshi. J. Am. Ceram. Soc. 81 (1998) 1421.

2. J.E. Barralet, S.M. Best, W. Bonfild. Effect of sintering parameters on the density and microstructure of carbonate hydroxyapatite. J. Mat. Sci.: Mats in Med. 11 (2000) 719-724.

Состав и свойства керамических материалов
	добавка	Количество добавки, мас.%	Среда обжига	Температура обжига, °С	Открытая пористость, %
1	карбонат калия	2	воздух	750	0
2	карбонат калия	5	воздух	650	0
3	карбонат калия	20	воздух	700	0
4 (прототип)	отсутствует	-	Влажный углекислый газ	700	7
5	карбонат калия	1	воздух	650	10
6	карбонат калия	25	воздух	650	5

Шихта для получения керамического материала, включающая карбонат гидроксиапатит, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит добавку карбоната калия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Карбонат гидроксиапатит	80-98
Карбонат калия	2-20