Способ получения гидроксиапатита

Изобретение относится к биотехнологии и медицине, а именно к способам получения гидроксиапатита, и может быть использовано в производстве костных трансплантатов, предназначенных для восстановления дефектов костной ткани и для стимуляции остеогенеза при остеопорозе и других процессах, сопровождающихся резорбцией костной ткани. Способ включает обработку солевого раствора, полученного после деминерализации костной ткани, фильтрованием, доведением раствора до рН 7,2-7,4, центрифугированием, промывкой полученного осадка дистиллированной водой, повторным центрифугированием, промывкой осадка водой и фосфатным буфером с рН 7,4, с последующей трехкратной промывкой осадка, содержащего целевой продукт, водой и высушиванием его при 120°С в течение 3 часов, при этом используют костную ткань человека или животного, обработку осадка фосфатным буфером проводят при постоянном перемешивании в течение 1 часа, а после высушивания осадок подвергают прокаливанию в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 часов. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и удешевление способа получения гидроксиапатита за счет использования костной ткани животного и снижения антигенности полученного материала за счет сжигания примесей органических веществ в муфельной печи.

 

Изобретение относится к биотехнологии и медицине, а именно к способам получения гидроксиапатита, и может быть использовано в производстве костных трансплантатов, предназначенных для восстановления дефектов костной ткани и для стимуляции остеогенеза при остеопорозе и других процессах, сопровождающихся резорбцией костной ткани.

Известно, что в составе неорганического компонента костной ткани преобладает гидроксиапатит Са₅(РО₄)₃ОН, являющийся сырьем для изготовления костно-пластических материалов.

Была поставлена задача создания способа получения натурального гидроксиапатита, который по своим биологическим свойствам был бы наиболее адаптирован к человеческому организму.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения аллогенного гидроксилапатита, защищенный патентом РФ №2168998, МКИ 7 А61К 35/32, А61L 27/00, опубл. в бюл.17, 2001 г.

В известном способе гидроксиапатит органического происхождения получают из естественного костного материала путем нейтрализации солевого раствора, являющегося отходом производства костных трансплантатов, образующимся после деминерализации костной ткани человека.

Техническим результатом, на достижение которого направлено создание данного изобретения, является повышение эффективности и удешевление способа получения гидроксиапатита за счет использования костной ткани животных и снижения антигенности полученного материала за счет сжигания примесей органических веществ в муфельной печи.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе получения гидроксиапатита в качестве сырья используют кости человека или животного и полученный осадок после обработки фосфатным буфером с рН 7,4±0,1 при постоянном перемешивании в течение 1 часа и промывания дистиллированной водой подвергают прокаливанию в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 часов и непосредственно перед введением в организм человека приготавливают суспензию гидроксиапатита в стерильном изотоническом растворе хлорида натрия.

Способ осуществляют следующим образом.

Исходным сырьем для получения гидроксиапатита является солевой раствор, полученный после деминерализации кости человека или животного (кролик, свинья, овца, крупный рогатый скот), когда кость помещают в 1,2-3,6 н. раствор соляной кислоты, при соотношении массы кости к массе кислоты как 1:3. Один раз в два-три дня отработанный деминерализующий раствор заменяют, используя его для производства гидроксиапатита.

Для изготовления гидроксиапатита по заявляемому способу отработанный деминерализующий раствор фильтруют через бумажный фильтр, удаляя мелкодисперсные примеси и капли жира. Затем полученный после фильтрации раствор нейтрализуют, доводя рН раствора до 7,2-7,4, а образующийся после нейтрализации осадок отделяют центрифугированием.

Далее последний промывают дистиллированной водой, после чего снова центрифугируют осадок, промывают его водой и фосфатным буфером с рН 7,4±0,1 в течение 1 часа при постоянном перемешивании. Затем осадок трижды промывают водой и подвергают его прокаливанию в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 часов. Непосредственно перед введением в организм человека приготавливают суспензию гидроксиапатита в стерильном изотоническом растворе хлорида натрия.

Пример. В качестве исходного сырья используют 100 мл солевого раствора, являющегося отходом деминерализации костной ткани человека.

Производят фильтрацию раствора с целью удаления механических загрязнении. После этого отфильтрованный раствор нейтрализуют 5 н. гидроксидом натрия до рН 7,4, для чего потребовалось 25 мл NaOH.

Затем отделяют осадок, центрифугируя полученный после нейтрализации раствор в течение 15 мин при 3000 об/мин. Далее полученный осадок промывают дистиллированной водой, после чего снова центрифугируют осадок, промывают его в 300 мл фосфатного буфера (рН 7,4) при непрерывном встряхивании взвеси гидроксиапатита в буфере в колбах на аппарате для встряхивания жидкости в колбах. По истечении 1 часа производят процесс высушивания в термостате около 3 ч при 120°С. Затем порошок гидроксиапатита подвергают прокаливанию в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 часов.

В результате этого получают 8,2 г гидроксиапатита Са₅(РО₄)₃ОН.

К преимуществу способа получения гидроксиапатита следует отнести то обстоятельство, что он предусматривает использование костной ткани животных, что позволяет избежать сложной юридической процедуры получения трупного материала, что ведет к упрощению и удешевлению всей процедуры производства гидроксиапатита.

Подбор оптимальной температуры 750°С и продолжительности обработки гидроксиапатита в течение 5 часов в муфельной печи были осуществлены заявителем в ряде экспериментов и направлены на то, чтобы полностью удалить органические вещества, обнаруживаемые в составе материала на стадии выпадения осадка, с целью снижения антигенности получаемого гидроксиапатита и одновременно в максимально возможной степени сохранения в его составе микроэлементов, входящих в состав костной ткани, с целью усиления активности полученного гидроксиапатита как стимулятора остеогенеза.

Возможность использования костной ткани животных вместо костной ткани человека была установлена в результате проведенного заявителем исследования химического состава и биологических свойств полученного гидроксиапатита. Было установлено, что различия в химическом составе заявленного материала, полученного из костной ткани человека и животных, незначительны. Активность гидроксиапатита как стимулятора остеогенеза при описанном способе обработки не зависела от того, получен ли он из кости человека или любого из исследованных видов животных. При этом уменьшение температуры или продолжительности обработки гидроксиапатита в муфельной печи приводило к увеличению его антигенности, которая была более выраженной при использовании ксеногенной костной ткани. В экспериментах с использованием более высокой температуры обработки гидроксиапатита в муфельной печи отмечено снижение его биологической активности по стимуляции остеогенеза вследствие снижения концентрации некоторых из входящих в его состав микроэлементов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволили установить, что заявители не обнаружили аналог, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявляемого изобретения.

Определение из перечня выявленных аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом способе получения аллогенного гидроксиапатита, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «новизна».

Для проверки соответствия заявляемого изобретения условию «изобретательский уровень» заявители провели дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявляемого изобретения.

Результаты поиска показали, что заявляемое изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, определенного заявителями, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение поставленного технического результата.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Критерий изобретения «промышленная применимость» подтверждается тем, что предлагаемый способ получения гидроксиапатита может быть использован в производстве костных трансплантатов, делая его безотходным и экологически чистым, используя отходы производства костных трансплантатов, образующиеся после завершения процесса деминерализации костной ткани.

Способ получения гидроксиапатита, включающий обработку солевого раствора, полученного после деминерализации костной ткани, фильтрованием, доведением раствора до рН 7,2-7,4, центрифугированием, промывкой полученного осадка дистиллированной водой, повторным центрифугированием, промывкой осадка водой и фосфатным буфером с рН 7,4 с последующей трехкратной промывкой осадка, содержащего целевой продукт, водой и высушиванием его при 120°С в течение 3 ч, отличающийся тем, что используют костную ткань человека или животного, обработку осадка фосфатным буфером проводят при постоянном перемешивании в течение 1 ч, а после высушивания осадок подвергают прокаливанию в муфельной печи при температуре 750°С в течение 5 ч.