Способ напыления биосовместимого покрытия модифицированного компонентом с низкой температурой разложения

Изобретение относится к медицине, а именно к способу напыления биосовместимого покрытия. Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающий послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита (ГА), модифицированного бемитом, причём электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А. Вышеописанный способ позволяет повысить адгезию, а также сохранить частицы бемита в порах ГА при электроплазменном напылении биосовместимых покрытий. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

 

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано для изготовления внутрикостных имплантатов на металлической основе.

Известен способ нанесения гидроксиапатитового покрытия на имплантат из биоинертных материалов и их сплавов (патент РФ на изобретение №2417107, МПК A61L 27/30, B05D 7/24, A61L 27/32 С1, опубл. 27.04.2011), который осуществляется путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом в виде фосфатной связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесения получаемой суспензии на металлическую поверхность, сушки и последующей термической обработки аргоно-плазменной струей при токе дуги 30-500 А, продолжительностью 0,5-2,0 мин. на дистанции 40-100 мм.

Однако полученные биоактивные покрытия не обладают достаточной прочностью и развитой морфологией поверхности.

Также известен способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием, в котором повышение адгезии покрытия и достижение необходимой пористой структуры решается путем плазменного напыления на титановую основу имплантата при различных режимах системы покрытий из пяти слоев, состоящих из титана или гидрида титана, гидроксиапатита кальция и их смеси (патент РФ на изобретение №2146535, МПК A61L 27/00, F61C 8/00, опубл. 20.03.2000 г.).

Однако данный способ является дорогостоящим и трудоемким, при этом он не обеспечивает получение прочного покрытия с антимикробным эффектом.

Наиболее близким к предполагаемому решению является способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом (патент РФ на изобретение №2512714, МПК A61L 27/02, A61L 27/06, A61L 27/12, A61F 2/28, В82В 3/00, опубл. 10.04.2014), включающий послойное нанесение плазменным напылением на металлическую основу имплантата биологического активного покрытия, при этом первым и вторым слоями дистанционно напыляют титан, третьим слоем наносят механическую смесь порошка титана и гидроксиапатита, четвертый слой формируют на основе гидроксиапатита или оксида алюминия, при этом при формировании четвертого слоя смешивают порошок бемита дисперсностью не более 50 нм с порошками гидроксиапатита или оксида алюминия в количестве 5-20% порошка бемита от общего количества веществ, при этом бемит берут в виде суспензии, приготовленной с добавлением поверхностно-активного вещества, растворенного в дистиллированной воде концентрацией 0,25-5%, обработанного в ультразвуковой ванне, затем полученную суспензию из бемита и гидроксиапатита или оксида алюминия обрабатывают в ультразвуковой ванне, сушат, отжигают и измельчают.

Однако в описанном способе не определена величина адгезии на сдвиг, а также не решена проблема сохранения бемита в порах гидроксиапатита.

Как известно, бемит AlO(ОН) вводят в качестве компонента в керамические биосовместимые покрытия для придания антибактериального эффекта. Однако бемит имеет низкую температуру разложения. Так при 450°С он разлагается на Al2O3 и воду. При пропитке частиц гидроксиапатита (ГА) суспензией на основе дистиллированной воды, поверхностно-активного вещества (ПАВ) полиэтиленглюколя 400 (ПЭГ) под воздействием ультразвука, бемит проникает в поры частиц ГА и при электроплазменном напылении на титановую подложку сохраняется в порах.

Технической проблемой предлагаемого изобретения является повышение адгезии, а также эффекта сохранения частиц бемита в порах ГА при электроплазменном напылении биосовместимых покрытий.

Техническим результатом является подбор тока электроплазменного напыления для повышения адгезии на сдвиг и сохранения частиц бемита в порах ГА биосовместимых покрытий.

Поставленная проблема достигается тем, что в способе напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающем послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом, согласно заявляемому техническому решению электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А. При модификации гидроксиапатита бемитом, берут порошок бемита в количестве 20 масс. % порошка от общего количества смеси.

Изобретение поясняется чертежами

Фиг. 1 - Схема склеивания образцов из титана для испытания на сдвиг;

Фиг. 2 - Приспособление для склеивания образцов;

Фиг. 3 - СЭМ-микрофотографии морфологии поверхности плазмонапыленных биосовместимых покрытий;

Фиг. 4 – СЭМ-изображение при энергодисперсионном анализе ГА покрытия, модифицированного бемита.

Позициями на чертеже обозначены:

1 - Клеевой шов,

2 - Верхняя пластина,

3 - Нижняя пластина.

Осуществление способа.

Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающий послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом, при этом электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А. Кроме того, при подготовке смеси из гидроксиапатита и бемита, берут порошок бемита в количестве 20 масс. % порошка от общего количества смеси.

Порошок гидроксиапатита, модифицированного бемитом, получают в соответствии с изобретением по патенту №2512714. Для этого берут бемит в виде суспензии, приготовленной с добавлением поверхностно-активного вещества полиэтиленгликоля 400, растворенного в дистиллированной воде с концентрацией 5% в соотношении на 1 г бемита 8 мл раствора ПАВ, и обрабатывают полученную суспензию в ультразвуковой ванне ПСБ-ГАЛС в течение 2 минут.

Затем производят электроплазменное напыление биосовместимых покрытий, при этом нижним слоем напыляют слой титана при токе дуги 350 А, а затем слой гидроксиапатита, модифицированного бемитом (ГА + 20% AlO(ОН).

Формирование слоя ГА + 20% AlO(ОН) производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А. Параметры электроплазменного напыления, такие как дистанция напыления, время напыления, ток дуги определяют экспериментальным путем.

Для определения адгезии применяют метод испытания предела прочности на сдвиг. Для этого верхнюю (2) и нижнюю (3) пластины с напыленным покрытием размером 20×60×2 мм склеивают между собой эпоксидным клеем ЭПД-20 (1), с зоной перекрытия образцов 15 мм (Фиг. 1). Склеивание образцов проводят при помощи приспособления (Фиг. 2). Испытание выполняют на разрывной машине ИР5082-100 при скорости передвижения нижнего захвата 10 мм/мин.

Пример осуществления способа.

Порошок гидроксиапатита, модифицированного бемитом, получали в соответствии с изобретением по патенту №2512714.

Послойное электроплазменное напыление биосовместимых покрытий осуществляли в атмосфере в струе защитного газа аргона, например, на полуавтоматической установке УПН-28. При этом сначала напыляли нижний слой титана при токе дуги 350 A, а затем слой гидроксиапатита, модифицированного бемитом (ГА + 20% AlO(ОН).

Формирование слоя ГА + 20% AlO(ОН) производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А.

Ток дуги при электроплазменном напылении слоя ГА + 20% AlO(ОН), время напыления и дистанция напыления были получены экспериментальным путем. В таблице 1 приведены результаты экспериментального определения тока дуги при электроплазменном напылении слоя ГА + 20% AlO(ОН).

Из таблицы 1 видно, что при токе дуги 320 А достигается наибольшая величина адгезии, равная 18,5 МПа. Поэтому для повышения величины адгезии плазмонапыленного биосовместимого покрытия со слоем гидроксиапатита, модифицированного бемитом, целесообразно использовать ток дуги, равный 320 А. Кроме того, в данном случае возможно прогорание частиц бемита в порах гидроксиапатита при использовании больших величин тока.

При дистанции напыления меньше 50 мм, кинетическая энергия частиц недостаточна для хорошей адгезии покрытия, а при дистанции напыления больше 60 мм частицы недостаточно прогреты для обеспечения хорошей адгезии покрытия.

Время напыления было определено экспериментальным путем в зависимости от типа используемого материала. При небольшой длительности электроплазменного напыления характерен недостаточный прогрев частиц порошка и тонкий неравномерный слой покрытия, а при использовании большего времени напыления наоборот - слишком толстый слой покрытия, что негативно сказывается на адгезии покрытия. Поэтому при электроплазменном напылении слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом, в данном случае целесообразно использование времени, равного 6-8 сек.

Адгезию определяли методом испытания предела прочности на сдвиг. Верхнюю (2) и нижнюю (3) пластины с напыленным покрытием размером 20×60×2 мм склеивали между собой эпоксидным клеем ЭПД-20 (1), с зоной перекрытия образцов 15 мм (Фиг. 1). Склеивание образцов проводилось при помощи приспособления (Фиг. 2). Испытание выполняли на разрывной машине ИР5082-100 при скорости передвижения нижнего захвата 10 мм/мин.

Путем экспериментальных исследований было установлено, что максимальная адгезия (прочность на сдвиг) достигается при токе дуги 320 А и равна 18,5 МПа. Следовательно, можно судить о том, увеличение адгезии связано с рационально выбранным режимом напылении слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом. Помимо увеличения адгезии биосовместимых покрытий возможно повышение эффекта сохранения бемита в порах ГА за счет меньшего количества выгорания мелких частиц бемита (Фиг. 3).

Анализ содержания алюминия в порах частиц покрытия и между ними, выполненный энергодисперсионным методом показал, что метод модифицирования порошка ГА бемитом характеризуется наличием бемита не только между частицами ГА, но и в их порах (Фиг. 4). В таблице 2 приведены данные энергодисперсионного анализа наличия алюминия в порах модифицированного ГА.

Таким образом, можно сделать вывод, что для повышения величины адгезии биосовместимых покрытий, содержащих модифицированный бемитом гидроксиапатит, а также повышения эффекта сохранения бемита в порах целесообразно использовать предложенный ток дуги, равный 320 А.

1. Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающий послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом, отличающийся тем, что электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А.

2. Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения по п. 1, отличающийся тем, что при модификации гидроксиапатита бемитом, берут порошок бемита в количестве 20 мас. % порошка от общего количества смеси.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области биологически активных фармацевтических и медицинских материалов с повышенной механической прочностью, такие материалы могут быть использованы в ортопедической стоматологии и хирургии при восстановлении и лечении костной ткани, а также в качестве носителя биологически активных веществ.

Изобретение относится к композиционным материалам медицинского назначения, а именно к высокомолекулярным материалам с фосфорсодержащими неорганическими наполнителями, и может быть использовано для изготовления изделий медицинского назначения методом 3D-печати путем послойного нанесения расплава материала.

Изобретение относится к области медицины, а именно к кальцийфосфатному цементу для заполнения костных дефектов. Кальцийфосфатный цемент для заполнения костных дефектов, состоящий из порошка, содержащего трикальцийфосфат, гидроксиапатит и цементной жидкости, содержащей фосфат магния, фосфорную кислоту, карбонат калия и воду, при определенном соотношении компонентов.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к способу получения костного регенеративного материала, который включает в себя: приведение костного материала, содержащего гидроксиапатит и органические вещества, в контакт с экстракционной жидкостью, что дает первую жидкую фазу, содержащую упомянутые органические вещества и, возможно, примеси, экстрагированные из упомянутого костного материала, и вторую твердую гидроксиапатитную фазу, содержащую упомянутый гидроксиапатит; и разделение упомянутой жидкой фазы и упомянутой твердой гидроксиапатитной фазы.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к композиции частиц, приспособленной для формирования цемента-заменителя костного трансплантата при смешивании с водным раствором, содержащей: i) порошок полугидрата сульфата кальция, причем полугидрат сульфата кальция присутствует в концентрации по меньшей мере приблизительно 50 массовых процентов от общей массы композиции частиц; ii) порошок моногидрата первичного кислого фосфата кальция; iii) порошок непористого β-трикальция фосфата и iv) порошок пористого β-трикальция фосфата.

Группа изобретений относится к медицине, конкретно к композиции частиц, приспособленной для формирования цемента-заменителя костного трансплантата при смешивании с водным раствором, содержащей: i) порошок полугидрата сульфата кальция, причем полугидрат сульфата кальция присутствует в концентрации по меньшей мере приблизительно 50 мас.% от общей массы композиции частиц; ii) порошок непористого β-трикальция фосфата и iii) порошок пористого β-трикальция фосфата.

Изобретение относится к медицине. Описан способ лечения пациента с дегенеративными костями.

Изобретение касается частиц биоактивного стекла для регенерации костей, имеющих форму сфер или сжатых сфер и имеющих бимодальное распределение размера частиц, включающее частицы между 90 мкм и 180 мкм и частицы между 355 мкм и 500 мкм, где биоактивное стекло представляет собой 45S5 стекло.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения композитных порошков из двухкомпонентных смесей гидроксиапатита и волластонита, которые являются биологически совместимыми с костной тканью человека, при этом смешивают водные растворы гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты и пятиводного силиката натрия, отношение концентраций реагентов Ca/P задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, H3PO4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции гидроксиапатит/волластонит в порошке требуемой массы, pH поддерживают на уровне 12.00±0.05, после осаждения полученную твердую фазу выдерживают под маточным раствором в течение 24 часов при температуре 22-25°C, отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают при 90°C до постоянной массы и прокаливают при 1000°C в течение 2 часов.

Изобретение относится к области медицины, а именно к керамическим и цементным материалам, и раскрывает способ получения биоцемента на основе карбоната кальция для заполнения костных дефектов.

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и ортопедии, и может быть использовано для лечения внутрикостных дефектов. Способ заполнения внутрикостного дефекта имплантатом включает инвазивную установку во внутрикостную полость имплантата.

Изобретение относится к медицине. Описан способ получения биоактивного покрытия на основе кремнийзамещенного гидроксиапатита, включающий воздушно-абразивную обработку с использованием порошка электрокорунда дисперсностью 250-300 мкм в течение 4-6 мин, затем для формирования покрытия проводят электроплазменное напыление подслоя из порошка титана с дисперсностью 100-150 мкм в течение 5-10 с при токе дуги 300 А с дистанции напыления 150-200 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин, после чего проводят электроплазменное напыление кремнийзамещенного гидроксиапатита с дисперсностью до 90 мкм в течение 12-15 с при токе дуги 350 А с дистанции напыления 50-100 мм и расходе плазмообразующего газа 20 л/мин.

Изобретение относится к области медицины, а именно к медицинской технике, травматологии и стоматологии, и предназначено для создания микро- и нанорельефной биоинертной поверхности на имплантатах из титана и титановых сплавов.

Изобретение относится к области изготовления микро-наноразмерных пористых структур на поверхности изделий из титана или его сплавов. Способ изготовления микро-наноструктурированного пористого слоя на поверхности внутрикостного имплантата заключается в предварительной подготовке поверхности основы имплантата, изготовленного из титана, включающей механическую полировку титановой основы и очистку поверхности.

Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии и травматологии, и может быть использовано для формирования серебросодержащего биосовместимого покрытия на титановых имплантатах.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к биосовместимому материалу, предназначенному для повышения жизнеспособности клеток костного мозга, на основе сплава никелида титана, отличающегося тем, что в состав сплава введено дополнительно серебро при полном ингредиентном содержании, в ат.%: серебро – 0.1-0.2; никель – 49.3-49.4; титан – остальное.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ синтеза рентгеноконтрастного поверхностного Ti-Ta-Ni сплава с аморфной или аморфно-нанокристаллической структурой на подложке из TiNi сплава, осуществляемый аддитивным методом путем многократного чередования в едином вакуумном цикле операций осаждения аморфообразующей пленки и ее жидкофазного перемешивания с компонентами подложки, отличающийся тем, что в качестве аморфообразующей пленки, осаждаемой c помощью одновременного магнетронного распыления мишеней из Ti и Ta, используют пленку состава Ti60-70Ta40-30 (ат.%), а последующее жидкофазное перемешивание компонентов пленки и подложки и высокоскоростную закалку расплавленного поверхностного слоя осуществляют с помощью широкоапертурного низкоэнергетического сильноточного электронного пучка (НСЭП) с параметрами: длительность импульса 2 ÷ 3 мкс, плотность энергии 1.5 ÷ 2.5 Дж/см2.

Изобретение относится к медицине. Описано термооксидное покрытие для титановых имплантатов, модифицированное ионами серебра, которое может использоваться при изготовлении стержневых и чрескостных имплантатов для внешнего остеосинтеза с оксидным биоинтергируемым покрытием.

Группа изобретений относится к медицине. Описан биорезорбируемый материал, включающий гидроксиапатит и монооксид титана состава TiOx, где х = 0.99, 1.09, 1.23, в количестве 10 – 20 мас.% от общего.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к способу изготовления медицинских изделий, в частности к изготовлению каркасов эндоваскулярных протезов аортального клапана сердца.

Изобретение относится к области медицины, а именно к кальцийфосфатному цементу для заполнения костных дефектов. Кальцийфосфатный цемент для заполнения костных дефектов, состоящий из порошка, содержащего трикальцийфосфат, гидроксиапатит и цементной жидкости, содержащей фосфат магния, фосфорную кислоту, карбонат калия и воду, при определенном соотношении компонентов.

Изобретение относится к медицине, а именно к способу напыления биосовместимого покрытия. Способ напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения, включающий послойное нанесение электроплазменным напылением на титановую основу покрытия, состоящего из слоя титана и слоя гидроксиапатита, модифицированного бемитом, причём электроплазменное напыление слоя из гидроксиапатита, модифицированного бемитом, производят с дистанции напыления 50-60 мм в течение 6-8 с и токе дуги 320 А. Вышеописанный способ позволяет повысить адгезию, а также сохранить частицы бемита в порах ГА при электроплазменном напылении биосовместимых покрытий. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 2 табл.

Наверх