Шуруп для остеосинтеза с покрытием из алмазоподобного углерода

Полезная модель относится к медицине, а именно к погружным фиксирующим устройствам для фиксации костей и может быть использована в травматологии и ортопедии при оперативном лечении переломов трубчатых и плоских костей. Конструкция представлена шурупом, поверхность которого покрыта слоем твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из титана или его соединений с углеродом, толщина которого составляет 0,05-0,15 мкм. Обеспечивается повышение прочностных и трибологических свойств поверхности шурупа, его биосовместимости, снижается вероятность развития асептического некроза и резорбция костной ткани. Илл.

Полезная модель относится к медицине, а именно к погружным фиксирующим устройствам для погружной фиксации костей и может быть использована в травматологии и ортопедии при оперативном лечении переломов трубчатых и плоских костей.

Исходя из опыта применения накостных пластин и фиксирующих их шурупов, одной из проблем погружного остеосинтеза является развитие резорбции костной ткани в ответ на компоненты металлов, входящих в состав фиксатора. Известно, что при коррозии металлофиксаторов, содержащих железо, идет накопление ионов железа в лимфоидных органах (Гюнтер В.Э. // Росс. вестн. дентал. имплантол. 2003. 2). Кроме этого, учитывая усилия, направленные на введение шурупа, необходимо обеспечить уменьшение коэффициента трения и упрочение поверхности материала шурупа, и, следовательно, уменьшить вероятность попадания в живую ткань металлических частиц износа.

Известны конструкции позволяющие провести фиксацию костных фрагментов (патент на полезную модель РФ 37926, 2004). При этом, шуруп содержит металлическое тело, наружный диэлектрический слой, состоящий из биоактивного и остеоиндуктивного материала.

Однако хотя известный шуруп за счет диэлектрического слоя и предотвращает нежелательные электрохимические реакции, снижающие коррозию металла, но при введении его в кости не исключается механическое попадание в живую ткань металлических частиц износа. Кроме того, вследствие длительного контакта с металлической поверхностью шурупа возможно развитие резорбции костной ткани и как следствие расшатывание шурупа, так же возможны усталостные переломы шурупа.

Известен, например, шуруп (каталог НПИО МеДеТаль - http://www.medetal.ru/node/53), выполненный из сплава на основе титана и обладающий стойкостью к усталостным переломам. Однако его покрытие имеет недостаточно высокую твердость и невысокую адгезию к поверхности основного материала, кроме того при использовании шурупа не исключается попадание в живую ткань металлических частиц износа и развитие резорбции костной ткани.

Технический результат - создание усовершенствованного шурупа с покрытием, повышающим прочностные свойства его поверхности, нейтральность к контактирующим с ней тканями и позволяющим снизить возможную коррозию металла и вероятность резорбции костной ткани.

Для решения поставленной задачи шуруп для остеосинтеза с самонарезающей резьбой, выполненный из сплава титана или из сплава на основе железа, согласно полезной модели, выполнен с покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из титана или его соединений с углеродом толщиной 0,05-0,15 мкм для усиления сцепления покрытия с основным материалом шурупа.

Снабжение поверхности шурупа покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм позволяет произвести упрочнение рабочей части (твердость поверхности шурупа с нанесенным покрытием составляет 7000-10000 кг\см2 при коэффициенте трения не более 0,1), а сам углерод обеспечивает максимальную нейтральность к окружающим тканям организма (Lifshits. Diamond-like carbon - present status. Diamond and related materials 8 (1999) 1659-1676, Cui F.Z., Li D.J. А review of investigations on biocompatibility of diamond-like carbon and carbon nitride films. Surface and Coatings Technology 131 (2000) 481-487). Материал покрытия шурупа является не токсичным и биологически совместимым с окружающими тканями (доказано авторами при доклинических и токсикологических исследованиях). Наличие промежуточного слоя обеспечивает наилучшее химическое взаимодействие между материалом, из которого выполнен шуруп (стандартный шуруп для остеосинтеза: сплав титана марки ВТ 14 или сплав на основе железа 12Х18Н9Т) и твердым аморфным алмазоподобным углеродом, а его толщина является оптимальной для обеспечения прочной адгезии. Покрытие может быть нанесено на шуруп известными способами, например, используя плазменный метод или конденсацию ионов углерода с энергией 100 эВ, образующихся при магнетронном или дуговом распылении графита (патент РФ 2360032, патент на полезную модель РФ 80743).

Шуруп для остеосинтеза с самонарезающей резьбой, стандартной конструкции (например на Фиг.1 А, Б представлены его различные типоразмеры) выполнен с заостренным концом для вкручивания в кость и головкой под отвертку на другом конце. Шуруп изготовлен из сплава титана марки ВТ 14 или из сплава на основе железа 12X18Н9Т и имеет покрытие из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, нанесенное на промежуточный адгезионный слой толщиной 0,05-0,15 мкм, выполненный из титана или его соединений с углеродом, контактирующим с металлическим телом шурупа.

Предлагаемый шуруп для остеосинтеза с покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода обладает повышенными прочностными и трибологическими свойства поверхности, обеспечивается его биосовместимость с костной тканью, что препятствует развитию асептического некроза и резорбции костной ткани. При этом при использовании предлагаемого шурупа не усложняется операционный прием и не увеличивается травматичность операции.

Шуруп для остеосинтеза с самонарезающей резьбой, выполненный из сплава титана или из сплава на основе железа, отличающийся тем, что шуруп выполнен с покрытием из твердого аморфного алмазоподобного углерода толщиной 0,5-1,5 мкм, под которым расположен промежуточный адгезионный слой, выполненный из титана или его соединений с углеродом, толщиной 0,05-0,15 мкм для усиления сцепления покрытия с основным материалом шурупа.