Способ изготовления внутрикостного имплантата



Способ изготовления внутрикостного имплантата
Способ изготовления внутрикостного имплантата
Способ изготовления внутрикостного имплантата
Способ изготовления внутрикостного имплантата

Владельцы патента RU 2687792:

Купряхин Сергей Вячеславович (RU)
Ревякин Александр Владимирович (RU)
Колганов Игорь Николаевич (RU)
Купряхин Вячеслав Алексеевич (RU)

Изобретение относится к медицине. Способ изготовления внутрикостного имплантата содержит предварительную механическую обработку и очистку титановой основы. Поверхность внутрикостной части имплантатов дополнительно обрабатывают в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера с длиной волны излучения 1,064 мкм, выходной мощностью 20-30 Вт, с частотой следования импульсов 20-40 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 100-150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10-15 мкм и межстрочным расстоянием 5 -10 мкм, с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя. Окончательный проход лазерным лучом осуществляют на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана. Затем поверхность имплантата подвергают химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25-30°C с выдержкой 2-3 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30-40 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 55-60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, проводят отжиг в печи при температуре 400-550°C в вакууме. Изобретение обеспечивает равномерное распределение жевательного давления на костную ткань и условия для более надежной их первичной и долговременной фиксации. 3 ил.

 

Изобретение относится к медицине, а именно, к способу изготовления внутрикостных имплантатов из титана и может быть использовано при изготовлении эндопротезов и зубных имплантатов на титановой основе, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий.

В настоящее время развиваются различные методы обработки металлических поверхностей с целью улучшения их биосовместимых свойств и для ускорения процесса заживления внутрикостных имплантатов. Эти методы основаны на морфологической или биохимической модификации физических, химических и механических свойств, в частности, изменении поверхностной энергии, поверхностного заряда, химического состава и топографии поверхности титановых имплантатов.

В стремлении повысить качество внутрикостных имплантатов мировых производителей наблюдается устойчивая тенденция модификации их поверхности путем формирования пористого слоя, способного обеспечивать их надежную фиксацию в кости и создавать наиболее благоприятные условия для остеоинтеграции.

В последние годы возникло новое перспективное направление, связанное с применением лазерной технологии для обработки поверхности металлических материалов с целью формирования топографии наружного слоя заданными параметрами, улучшения их биосовместимых, трибологических и коррозионных свойств. С помощью такой технологии можно решить все указанные выше задачи модификации комплекса поверхностных свойств титановых имплантатов.

Исследования показали, что лазерная обработка поверхности металлических имплантатов обеспечивает относительно высокую чистоту процесса, оптимальную шероховатость поверхности и хорошую биосовместимость с костной тканью. Основной целью разработчиков данных технологий ставилось достижение лучшего контакта кости и имплантата за счет совершенства топографии на его поверхности путем формирования лазерным лучом отдельных углублений заранее заданных конкретных размеров. (Лазерная модификация поверхности титановых имплантатов М.А. Васильев, М.М. Нищенко, П.А. Гурин, Успехи физ. мет./ Usp.Fiz. Met. 2010, т. 11, сс. 209-247 © 2010 ИМФ (Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины)).

Вместе с тем, пролиферативная активность поверхности (т.е. склонность к размножению и расселению клеточных культур по поверхности неорганического материала) и способность управлять направлением дифференциации клеток (направленное образование того или иного типа соединительной ткани) - ключевые функциональные характеристики, определяющие успешность интеграции имплантата (эндопротеза) на длительные сроки. Вместе с тем, для увеличения остеоинтеграционной способности титановых имплантатов широко используется поверхностная модификация и нанесение биоактивных покрытий, наиболее эффективными из которых являются кальций-фосфатные соединения, как известно, являющиеся основной минеральной составляющей костной ткани.

Известен способ изготовления стоматологического имплантата с многослойным биоактивным покрытием (патент РФ 2146535, МПК A61L 27/00, опубл. 20.03.00, Бюл. 8). Данный способ включает предварительную пескоструйную обработку имплантата для получения шероховатости поверхности и плазменное напыление, которое позволяет обеспечить адгезионную прочность, однако не создает поверхностной упорядоченной пористости покрытия, в результате чего снижается уровень его остеоинтеграции.

Известен способ модифицирования поверхности титановых имплантатов, взятый за прототип (патент РФ 2630578, МПК A61L 27/06, опубл. 11.09.17, Бюл. - 26), заключающийся в предварительной подготовке поверхности основы имплантата, изготовленного из титана, включающей механическую обработку механическую полировку титановой основы, очистку поверхности с последующим оксидированием титана и его сплавов. Данный способ не позволяет получить достаточную поверхностную пористость покрытия, что снижает его остеоинтеграционные свойства.

Задачей предлагаемого изобретения является создание способа формирования топографии наружного пористого слоя с заранее заданными геометрическими параметрами, остеоинтеграционным свойствам оксидной пленки, образующейся на поверхности внутрикостных имплантатов для обеспечения равномерного распределения жевательного давления на костную ткань и условий для более надежной их первичной и долговременной фиксации.

Поставленная задача решается тем, что при осуществлении способа изготовления внутрикостного имплантата, содержащем предварительную механическую обработку и очистку титановой основы, поверхность внутрикостной части имплантатов дополнительно обрабатывают в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера с длиной волны излучения 1,064 мкм, выходной мощностью 20-30 Вт, с частотой следования импульсов 20-40 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 100-150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10-15 мкм и межстрочным расстоянием 5-10 мкм, с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя, причем, окончательный проход лазерным лучом осуществляют на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана, затем поверхность имплантата подвергают химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл

H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25-30°C с выдержкой 2-3 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30-40 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 55-60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, проводят отжиг в печи при температуре 400-550°C в вакууме.

В результате на обрабатываемой поверхности внутрикостной части образуется микропористый слой диоксида титана TiO2.

Химическое травление в указанном растворе необходимо для удаления с поверхности имплантата, образуемых в результате лазерной абляции попутных оксидов и соединений, кроме основного диоксида титана.

Пассивация титанового имплантата в растворе HNO3 (400 г/л) необходима для дополнительного роста и укрепления кристаллической структуры диоксида титана.

Для удаления связанной воды и кислот, остающихся в порах, снятия механических напряжения оксидной пленки и кристаллизации оксида титана проводят отжиг в печи в вакууме при температуре 400-550°C.

Таким образом, предлагаемый способ получения поверхности с заданными параметрами топографии наружного слоя, обеспечивает достаточно высокую химическую чистоту поверхности имплантата, выполненного из технически чистого титана марки ВТ-1.0, благодаря чему, формирование костной ткани происходит в порах внутрикостной части с

достаточно развитой поверхностью, свободной от вредных примесей, что в итоге обеспечивает необходимую первичную стабильность и надежную фиксацию имплантата в костной ткани, и его долговременное функционирование.

Техническим результатом данного изобретения является получение структуры биосовместимого (биоинертного) покрытия на имплантатах, состоящего из диоксида титана, что повышает смачиваемость, всасывающую способность и позволяет внедряться в них молекулам.

Пример.

На фиг. 1 изображены необходимые проекции и разрезы предлагаемого внутрикостного зубного имплантата, взятого в качестве примера.

На фиг. 2 представлены результаты электронно-растровой микроскопии поверхности имплантата из титана марки ВТ-1.0, полученной непосредственно после лазерной обработки, в соответствии с предлагаемым способом изготовления с увеличением исследуемого изображения: а) - в 100; б) - в 500; с) - в 1000; д) - в 3000 раз.

На фиг. 3 представлено изображение растрового файла для формирования топографии поверхности внутрикостной части имплантата на лазерном гравере МиниМаркер 2.

Внутрикостный дентальный имплантат содержит ортопедическую головку 1 с резьбовым осевым отверстием 2 (для фиксации протеза), гингивальную

часть в виде конуса 3 и внутрикостную часть 4, выполненную в виде пластины с закругленной апикальной частью, клиновидной формы в ее поперечном сечении и отверстиями 5 конической формы, перпендикулярными к продольной плоскости пластины. Отверстия 5 внутрикостной части выполнены с диаметром, выбранным в пределах 0,1-0,3 мм, и глубиной 0,1-0,3 мм расположены вдоль продольной оси и в перпендикулярном направлении с шагом 0,1-0,5 мм. На обеих поверхностях внутрикостной части осесимметрично выполнены поперечные впадины 6, при этом вершины впадин расположены на одной прямой, под углом к оси имплантата.

Образец дентального имплантата выполнен из титанового сплава ВТ-1.0 (%, Ti 98,6-99,7, Fe до 0,18, С до 0,07, Si до 0,1). После предварительной подготовки поверхности, включающей механическую обработку титановой основы, очистку поверхности, дополнительно обработали в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера (лазерный гравер МиниМаркер 2) с длиной волны излучения 1,064 мкм. При этом, лазерный луч проходит строку по поверхности внутрикостной части слева направо, а затем поднимается вверх и проходит следующую строку. Регулировка мощности сканирующего луча осуществляется в соответствии с заранее подготовленным растровым файлом в CorelDraw см. фиг. 3. Здесь уровень энергии излучения лазерного гравера (от импульса к импульсу) автоматически устанавливается по оттекам серого цвета. Выходная

мощность, при этом, устанавливалась на лазерном гравере на уровне 20 Вт, с частотой следования импульсов 20 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10 мкм и межстрочным расстоянием 5-10 мкм. В среде аргона осуществили семь проходов с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя, причем, окончательный, восьмой, проход лазерным лучом произвели на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана. Затем поверхность имплантата подвергли химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25°C с выдержкой 2 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, провели отжиг в печи при температуре 500°C в вакууме.

При этом оплавленные и закристаллизованные лазерные дорожки (фиг. 2) имели ширину 20-40 мкм и глубину 10-30 мкм с расстоянием между отверстиями от лазерных импульсов от 20-30 мкм.

Необходимые зависимости, формирующие геометрию обеих поверхностей пластинчатой внутрикостной части имплантата в виде осесимметричных впадин с отверстиями, полученные на основе анализа математической модели напряженно-деформированного состояния опорных

тканей, обеспечивают наиболее равномерное распределение напряжений в костной ткани по всей высоте имплантационного ложа в условиях функциональных жевательных нагрузок.

Предлагаемая конструкция внутрикостной части имплантата обеспечивает остеоинтеграционное прорастание костных клеточных структур в отверстия, диаметр которых соответствует архитектоники губчатой кости и условиям репаративного остеогенеза.

Преимуществом данного изобретения является также создание внутрикостных имплантатов с высокими остеоинтеграционными свойствами, что способствует сокращению сроков лечения методом стоматологической имплантации, а также повышает эффективность при сращивании костей, дистракционном остеосинтезе в стоматологии и травматологии

Способ изготовления внутрикостного имплантата, содержащий предварительную механическую обработку и очистку титановой основы, отличающийся тем, что, поверхность внутрикостной части имплантатов дополнительно обрабатывают в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера с длиной волны излучения 1,064 мкм, выходной мощностью 20-30 Вт, с частотой следования импульсов 20-40 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 100-150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10-15 мкм и межстрочным расстоянием 5 -10 мкм, с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя, причем, окончательный проход лазерным лучом осуществляют на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана, затем поверхность имплантата подвергают химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25-30°C с выдержкой 2-3 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30-40 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 55-60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, проводят отжиг в печи при температуре 400-550°C в вакууме.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области медицины, а именно к стенту для установки в тело пациента, в котором зоны ячеек снабжены покрытием из функционального материала, где указанный функциональный материал представляет собой полимер, выбранный из группы, состоящей из желатина, полигликолевой кислоты/полимолочной кислоты, поликапролактона, полигидроксибутирата/валерата, полиортоэфира, полиэтиленоксида/полибутилентерефталата, полиуретана, полидиметилсилоксана, силикона, полиэтилентерефталата, политетрафторэтилена и вспененного политетрафторэтилена, в котором объем покрытия в зоне ячейки задан уравнением (1): Vsa=Asa×lscx, где Vsa - усредненный объем стабильного покрытия в расчете на один узел, под которым понимается переплетение или скрещение элементов стента, Asa - усредненная площадь стабильного участка покрытия в расчете на один узел, a lscx - стабильная осевая длина ячейки; и к стенту, в котором объем покрытия зоны ячейки задан уравнением (20): V=2R×(lcx-2R)×h, где R - радиус осевого конца ячейки, lcx - осевая длина ячейки, h - толщина или высота ячейки.
Изобретение относится к медицине. Описан сосудистый протез с трубчатой тканой структурой, причем протез содержит внутренний слой, предназначенный для контакта с потоком крови; внутренний слой формируется из основной и уточной пряжи и имеет коэффициент заполнения 1800 или более; каждая из основной и уточной пряжи содержит микроволокнистые мультифиламентные нити с тониной монофиламентов 0,50 дтекс или менее, причем мультифиламентные нити содержат микроволокнистые монофиламенты со средним углом пересечения S монофиламентов менее 25°.

Изобретение относится к медицине. Предлагается имплантируемый фиксатор костного лоскута относительно свода черепа содержит подвижный и неподвижный ограничители и детали средств их стягивания, выполненные с возможностью фиксации ограничителей на заданном расстоянии друг от друга; согласно изобретению на всех поверхностях ограничителей и деталей средств стягивания выполнен слой поликристаллического кремния толщиной от 70 нм до 3000 нм, покрытый сетью глухих каналов шириной от 40 нм до 400 нм и глубиной от 40 нм до 2000 нм.

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой способ обработки коровьего ксеногенного имплантата сухожилия, включающий этапы извлечения ксеноантигена из сухожилия, усиления прочности сухожилия, включающего обработку сахарным раствором глюкозы, стерилизацию сухожилия и химическое ополаскивание сухожилия, где один или более указанных этапов состоят из введения в контакт указанного коровьего ксеногенного сухожилия с очищающими средствами, в то время как к сухожилию прикладывают натяжение, и при этом величина указанного натяжения составляет между 267 и 334 Ньютонов, и, дополнительно, где имплантат при обработке погружают внутрь указанных очищающих средств в камере для обработки.

Изобретение относится к медицине. Описаны имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет разупорядоченную однородную матрицу материалов.

Изобретение относится к медицине. Описана имплантируемая структура, способ получения структуры и способ применения структуры, где структура включает в себя комбинацию нерассасывающихся и рассасывающихся компонентов, а имплантируемая структура имеет неупорядоченную однородную матрицу материалов.

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 медицине. Описан искусственный кровеносный сосуд, содержащий цилиндрическую тканевую структуру, где ткань получают посредством переплетения множества нитей основной пряжи и множества нитей уточной пряжи друг с другом в цилиндрическую форму, в которой нить мультифиламентной пряжи имеет тонину одиночной нити пряжи не более чем 0,50 децитекс и нити связаны с антитромбогенным материалом, который образует слой антитромбогенного материала, который имеет толщину от 1 до 600 нм внутри цилиндрической ткани, и водная проницаемость в условиях, когда к внутренней поверхности прикладывают давление 16 кПа, составляет менее чем 300 мл/см2/мин.
Группа изобретений относится к области медицины, в частности к медицинским имплантируемым устройствам. Первое изобретение представляет собой медицинский имплантат, имеющий наружную поверхность, содержащий гидрофобную термопластичную смолу, имеющую включенные в нее алюмосиликатные частицы, указанные алюмосиликатные частицы представляют собой цеолиты типа А или цеолиты типа X, лишены противомикробных ионов металлов и присутствуют в указанной смоле в количестве 0,5-10 мас.%.

Группа изобретений относится к медицине. Описаны гидрофильный дегидратированный частично очищенный материал для замещения кости естественного происхождения, из которого практически полностью удален неколлагеновый органический материал, при этом практически сохранены неорганическая пористая костная структура и коллагеновая структура, присущие естественной кости, где материал для замещения кости содержит по меньшей мере один сахарид или сахарный спирт в количестве, составляющем от 0,05 до 1,5 мас.%, и фосфатную группу, выбранную из группы, состоящей из фосфата НРО42- и Н2РО4-, в количестве от 0,7 до 5,6 мас.%, где указанная фосфатная группа является компонентом физиологически приемлемой соли, и способ получения гидрофильного дегидратированного частично очищенного материала для замещения кости.

Группа изобретений относится к медицине. Описаны способы, связанные с регенеративной медициной, для лечения поражений хряща, остеоартрита и повреждения хряща, в частности.

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для изготовления биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра с модифицированной поверхностью.

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.

Группа изобретений включает внутрипузырное устройство для доставки лекарственных средств и способ обеспечения управляемого высвобождения лекарственного средства в пациента, относится к области медицины и предназначена для высвобождения лекарственного средства для терапевтического лечения.

Изобретение относится к области регенеративной медицины. Предложен способ подготовки матрикса для создания биоинженерной конструкции пищевода в эксперименте.

Изобретение относится к медицине, а именно к тканевой инженерии и регенеративной медицине, и предназначено для восстановления различных дефектов ткани. Для упрочнения гидрогелей осуществляют обработку гидрогелевого скаффолда в реакторе в среде сверхкритического диоксида углерода при температуре выше комнатной с последующим понижением температуры и постепенным снижением давления в реакторе до атмосферного.
Изобретение относится к области косметологии и представляет собой способ получения композиции, содержащей стволовые клетки, полученные из жировой ткани (ASC), первичной культуры (Р0), выращенные ex-vivo, смешанные с отобранной жировой тканью, включающий: выращивание ASC ex-vivo из выделенной стромальной сосудистой фракции (SVF) в питательной среде, состоящей из модифицированной по способу Дульбекко среды Игла (DMEM) или альфа-минимальной питательной среды (α-МЕМ), 1-5% пенициллин-стрептомицина, 1-5 МЕ/мл гепарина без консервантов и 2-20% объединенного человеческого тромбоцитарного лизата (pHPL), сбор указанных ASC в первичном пассаже (Р0) и смешивание указанных ASC с отобранной жировой тканью в соотношении 20×106 - 20×107 ASC/мл жира, а также композицию для применения в качестве агента для обогащенного стволовыми клетками липофилинга молочной железы или филинга стволовыми клетками молочной железы, косметический способ обогащенного стволовыми клетками липофилинга молочной железы или филинга стволовыми клетками молочной железы, косметический способ обогащенного стволовыми клетками липофилинга лица или филинга стволовыми клетками лица и косметический способ введения агента в кожу.

Изобретение относится к области композиционных материалов, а именно к материалам, применяемых в медицине, в частности в офтальмологии, для изготовления интраокулярных линз, предназначенных для коррекции зрения после удаления катаракты.

Изобретение относится к медицине, в частности к биомедицинскому материаловедению, и раскрывает метод получения гидрогелей с заданными механическими свойствами и архитектоникой.

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно технологии формирования пористых биоинертных металлических покрытий на внутрикостных частях титановых имплантируемых конструкций.

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 медицине. Способ изготовления внутрикостного имплантата содержит предварительную механическую обработку и очистку титановой основы. Поверхность внутрикостной части имплантатов дополнительно обрабатывают в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера с длиной волны излучения 1,064 мкм, выходной мощностью 20-30 Вт, с частотой следования импульсов 20-40 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 100-150 ммс, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10-15 мкм и межстрочным расстоянием 5 -10 мкм, с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя. Окончательный проход лазерным лучом осуществляют на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана. Затем поверхность имплантата подвергают химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl ; 500 мл H2O; 170 гл NH4F*HF при комнатной температуре 25-30°C с выдержкой 2-3 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30-40 мин в растворе HNO3 при температуре 55-60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, проводят отжиг в печи при температуре 400-550°C в вакууме. Изобретение обеспечивает равномерное распределение жевательного давления на костную ткань и условия для более надежной их первичной и долговременной фиксации. 3 ил.

Наверх