Материал для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается материалов для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях. Материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков, содержащей гидроксиапатит и трикальций фосфат, а в качестве затворяющей жидкости используют раствор фосфата магния и фосфата калия в фосфорной кислоте при определенном количественном содержании их в затворяющей жидкости, при этом количество затворяющей жидкости к количеству реакционно-твердеющей смеси составляет (г): 0,25-0,65. Недорогие исходные компоненты и высокая прочность позволяют широко использовать данный материал для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза. 1 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно использованию для корреляции фрагментов альвеолярного отростка, закрытия полостей в костных тканях и лечения различных трещин травматического генеза.

Кальций фосфатные цементы получают на основе реакционно-твердеющей порошковой смеси (РПС) двух или более фосфатов кальция и затворяющей жидкости (ЗЖ). Исходный порошок представляет смесь кислых и основных фосфатов. При добавлении в смесь ЖЗ компоненты начинают взаимодействовать между собой через жидкую фазу по механизму растворения осаждения с образованием нейтральных (рН˜7) фосфатов. В качестве исходной смеси (S.Takagi, L.C.Chow, К.Ishikawa, "Formation of hydrohyapatite in new calcium phosphate cements", Biomaterials, 19(1998), pp. 1593-1599) использовали трикальцийфосфат в сочетании с гидроксидом кальция или карбонатом кальция, аморфный кальциевый фосфат с гидроксидом кальция, дикальций фосфат с гидроксидом кальция или карбонатом кальция. В качестве ЗЖ применяли водные растворы гидроксида натрия или двухзамещенного ортофосфата натрия. При смешивании смеси порошков фосфата кальция с ЗЖ образуется тестоподобная масса, которая со временем схватывается до образования прочного гидроксиапатитового цементного камня, состоящего из кристаллического гидроксиапатита (ГА).

Предложенные материалы могут быть использованы в качестве цементных паст для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов. Недостатком данных материалов является низкая прочность - менее 8 МПа. Наиболее близким по техническому решению являются фосфатные цементы (В.В.Самускевич, Н.Х.Белоус, Л.Н.Самускевич, А.А.Добрышевская. Цемент водного затворения на основе гидроксиапатита и термообработанного дигидрофосфата кальция. Неорганические материалы, 2000, т.36, № 9, с.1148-1152) состоящие из смеси порошков ГА и дигидрофосфата кальция, в качестве ЗЖ использовали воду. При добавлении затворяющей жидкости между компонентами происходит взаимодействие с образованием аморфной фазы, которая в процессе схватывания переходит в кристаллический ГА.

Существенным недостатком данного материала является низкая прочность (не более 30 МПа) и быстрое время схватывания - 2-3 мин. Быстрое схватывание и низкая прочность не позволяет формовать костные имплантаты сложной конфигурации, залечивать костные дефекты большой площади и объема.

Технический результат предлагаемого изобретения - повышение прочности кальций фосфатного цементного материала. Для достижения технического результата предлагается использовать в качестве РПС смесь порошков ГА и трикальций фосфата (ТКФ) и в качестве ЗЖ раствора фосфатов магния и калия в фосфорной кислоте, что позволяет существенно повысить прочность цементного материала на основе ГА. Цемент, состоящий из смеси ГА и ТКФ и ЗЖ на основе фосфатов магния и калия, не известен. Содержание в РПС ТКФ 20-80 мас.% Отношение количества вводимой затворяющей жидкости (мл) к количеству РПС (г) должно находиться в пределах 0,25-0,65 (ЗЖ (мл)/РПС (г)=0.25-0,65). Время схватывания изменялось от 6 до 35 мин в зависимости от количества и состава ЗЖ и соотношения фосфатов в РПС. После добавления ЗЖ в РПС, жидкая фаза вступает в реакцию, при этом происходит частичное растворение РПС с последующим осаждением в виде аморфной фазы. В процессе схватывания формируется структура, состоящая из кристаллов ГА, которые покрыты прослойками цементирующей аморфной фазы, обеспечивающей прочное сцепление кристаллов между собой. Введение ГА в количествах более 80 мас.% приводит к быстрому схватыванию твердеющей смеси, и наоборот, при введении менее 20 мас.% схватывание происходит очень медленно, и в том и другом случае это затрудняет применение данного материала в медицине. В случае использования затворяющей жидкости в количестве, меньшем нижнего предела (ЗЖ (мл)/твердое (г)<0,25) или использования высококонцентрированных растворов ЗЖ с содержанием фосфата магния более 70 мас.% и фосфата калия более 25% получаемая смесь имела высокую вязкость, что приводило к образованию многочисленных трещин при формовании изделия необходимой конфигурации. При применении ЗЖ в количестве выше верхнего предела (ЗЖ (мл)/ЦПС (г)>0.65) и разбавленных растворов с большим содержанием воды - более 45 мас.%, содержанием фосфата магния менее 15 мас.% и фосфата калия менее 3.5 мас.%, наоборот, смесь получалась слишком жидкой, что не позволяло формовать изделия ввиду растекания смеси. Кроме того, значительно увеличивалось время схватывания, что приводило к снижению прочности особенно в первые минуты твердения.

Пример получения образца № 1. Порошки, состоящие из 16 г ГА и 24 г ТКФ, смешивают в вибромельнице корундовыми шарами в течение 20 мин. Полученную РПС в количестве 0,6 г смешивают с 0,3 мл ЗЖ (70 мас.% фосфата магния, 8 мас.% фосфата калия, 12 фосфорной кислоты, 10 воды). Смешение проводят в течение 1-2 мин металлическим шпателем на стекле до сметаноподобного состояния, после чего смесь помещают в цилиндрическую форму диаметром 0,8 см. По истечении нескольких минут отформованный образец вынимают и помещают в термостат с температурой 37°С при 100% относительной влажности. Через 24 ч отвержденный образец имеет прочность на сжатие 150 МПа.

Аналогично были изготовлены образцы, имеющие составы в пределах заявленных, и определены их свойства в сравнении с прототипом. Полученные результаты сведены в таблицу.

Предлагаемый кальций фосфатный цемент состоит из смеси порошков ГА и ТКФ и ЗЖ - растворов фосфатов магния и калия в фосфорной кислоте и характеризуется более высокой прочностью.

Состав и свойства цементных материалов
	ЗЖ мл/ Порошок РПС, г	Соотношение компонентов в РПС, % масс.	Состав ЗЖ, мас.%	Время схватывания (37°С, 100% относительная влажность), мин	Прочность на сжатие, МПа1
ГА	ТКФ	Фосфат магния	Фосфат калия	Фосфорная кислота	Вода
1	0.5	40	60	70	8	12	10	10	150
3	0.25	80	20	15	15	65	5	6	46
5	0.65	60	40	75	3,5	10	11.5	25	48
7	0.4	20	80	17	25	13	45	35	40
9(прототип)	0.3	ГА	Дигидрофосфат	-	-	-	100	3	30
			кальция
11	0.15	95	5	80	0	20	0	-	Образец
									рассыпался
12	0.8	10	90	10	40	0	50	Более 60	2
13	0.8	70	30	30	10	55	5	Более 60	10
1Испытания проводили через 24 часа после затворения.

Материал для заполнения костных челюстно-лицевых и стоматологических дефектов на основе реакционно-твердеющей смеси порошков, содержащей гидроксиапатит и затворяющую жидкость, отличающийся тем, что реакционно-твердеющая смесь порошков дополнительно содержит порошок трикальций фосфата, а в качестве затворяющей жидкости - раствор фосфатов магния и калия в фосфорной кислоте, при этом содержание компонентов в реакционно-твердеющей смеси составляет, мас.%:

Гидроксиапатит	20,0-80,0
Трикальций фосфат	20,0-80,0

содержание компонентов в затворяющей жидкости составляет, мас.%:

Фосфат магния	15,0-70,0
Фосфат калия	3,5-25,0
Фосфорная кислота	10,0-65,0
Вода	5,0-45,0

а количество затворяющей жидкости к количеству реакционно-твердеющей смеси составляет, г: 0,25-0,65.