Состав для костной керамики

 

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и ортопедии, в частности к получению биоактивной высокопрочной керамики. Цель изобретения - увеличение прочностных характеристик костной керамики при сохранении высокой ее биоактивности. Поставленная цель достигается тем, что состав для костной керамики, включающий частично стабилизированный диоксид циркония и фторид кальция, дополнительно содержит основу оксида алюминия с добавками оксидов магния, натрия, кремния, микропримеси, частично стабилизированный 5 - 7% оксида кальция диоксид циркония, оксид фосфора и оксид кальция при следующем соотношении компонентов, мас. % : частично стабилизированный диоксид циркония - 5 - 15; фторид кальция 0,5 - 6; оксид магния 0,2 - 10; оксид натрия 0,1 - 0,2; оксид кремния 0,1 - 0,2; микропримеси 0,02 - 0,04; оксид кальция 15 - 35; оксид фосфора 10 - 20; оксид алюминия остальное.

Изобретение относится к медицине, а именно к стоматологии и ортопедии, в частности к получению биоактивной высокопрочной керамики.

Состав может использоваться при изготовлении плотных заготовок в стоматологической имплантологии для реконструкции испытывающих нагрузки костных дефектов в ортопедии, может применяться в изготовлении пористых заготвок (аналогичных губчатой структуре естественной кости) для реконструкции дефектов в частности нагруженных областях, а также в виде гранул для лечения костных поражений, и применяться в челюстно-лицевой хирургии для устранения травматологических и остеологических дефектов, для лечения возрастных изменений.

Известен состав, применяемый для изготовления искусственного корня зуба, состоящий из гидроксиапатита и органической полимерной составляющей типа полиметилметакрилата, полисульфонов, полиамидов, полиэфиров при соотношении (5: 95)-(70: 30).

Присутствие гидроксиапатита оказывает влияние на биоактивность материала, способствуя образованию новой кости и имея хорошее сродство с живой костью. Однако эти материалы обладают недостаточной механической прочностью, а наличие полимерной составляющей может вызывать аллергические реакции в организме.

Известен состав биокерамики, выбранный в качестве прототипа, представленный Государственным промышленным исследовательским институтом в Осаке. Керамику получают посредством добавления 50 об. % гидроксиапатита, содержащего в основе оксиды кальция и фосфора при определенном соотношении, полученного химическим способом), и трикальцийфосфата к частично стабилизированному диоксиду циркония, а также небольшого количества флюса из фторида кальция.

Горячее изостатическое прессование (ГИП) обеспечивает практически 100% -ную плотность и достаточную прочность керамики, используемой в качестве имплантата. Однако данный состав не обладает достаточной жесткостью и прочностью, а изготовление имплантатов методом ГИП значительно удорожает изделие.

Целью изобретения является увеличение прочностных характеристик костной керамики при сохранении высокой ее биоактивности.

Поставленная цель достигается тем, что состав для костной керамики, включающий частично стабилизированный диоксид циркония и фторид кальция, дополнительно содержит основу оксида алюминия с добавками оксидов магния, натрия, кремния, микропримеси, частично стабилизированный 5-7% оксида кальция диоксид циркония, оксид фосфора и оксид кальция при следующем соотношении всех указанных компонентов, мас. % : Частично стабилизированный диоксид циркония 5-15 Фторид кальция 0,5-6 Оксид магния 0,2-10 Оксид натрия 0,1-0,2 Оксид кремния 0,1-0,2 Микропримеси 0,02-0,04 Оксид кальция 15-35 Оксид фосфора 10-20 Оксид алюминия Остальное.

Оксид алюминия характеризуется наибольшей жесткостью, а частично стабилизированный оксидом кальция диоксид циркония позволяет уменьшить хрупкость за счет трансформационного упрочнения, т. е. упрочнения за счет превращения частично стабилизированного диоксида циркония.

Фторид кальция ускоряет протекание реакции минералообразования, повышает активность смеси, снижает температуру спекания, способствует выделению свободного оксида кальция.

Оксид кальция и фосфат кальция являются основными составляющими костной ткани, в частности эмали зуба, которая содержит также большое количество минеральных солей. Являясь бесклеточной тканью, она способна противостоять отрицательному воздействию внешних факторов.

Основой для разработки биоактивной керамики является утверждение, что кальций и фосфор, введенные в состав костной керамики, будут "уходить" на образование новой кости.

Биоактивность зависит от соотношения фосфора и кальция, а наиболее благоприятным является трикальцийфосфат.

Предлагаемый состав биоактиной костной керамики имеет такое соотношение компонентов, что в процессе спекания при температуре порядка 1000^оС происходит образование трикальцийфосфата.

Оксид алюминия при наличии добавок фторида кальция и диоксида циркония обладает высокой химической устойчивостью, достигаемой частичной стабилизацией диоксида циркония и образованием в межзерновом пространстве химически устойчивых твердых растворов.

Эксперимент показал, что процентный состав, предлагаемый для костной керамики, обладает высокой механической прочностью ( _изг > 300 МПа), высокой биоинертностью и химической устойчивостью, а наличие трикальцийфосфата делает данный вид керамики и биоактивным, что дает возможность применять его при изготовлении изделий стоматологии и ортопедии.

П р и м е р 1. Порошок корундовой керамики содержит оксид магния, оксид натрия, оксид кремния, микропримеси и оксид алюминия смешивают с частично стабилизированным диоксидом циркония, фторидом кальция, оксидом фосфора и оксидом кальция при следующем соотношении компонентов, мас. % : Частично стабилизированный диоксид циркония 5 Фторид кальция 0,5 Оксид магния 0,2 Оксид натрия 0,1 Оксид кремния 0,1 Микропримеси 0,02 Оксид алюминия 69,08 Оксид кальция 15 Оксид фосфора 10.

П р и м е р 2. Аналогичен примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. % : Частично стабилизированный диоксид циркония 15 Фторид кальция 6 Оксид магния 10 Оксид натрия 0,2 Оксид кремния 0,2 Микропримеси 0,04 Оксид алюминия 13,56 Оксид кальция 35 Оксид фосфора 20.

П р и м е р 3. Аналогичен примеру 1 при следующем соотношении компонентов, мас. % : Частично стабилизированный диоксид циркония 10 Фторид кальция 3 Оксид магния 5 Оксид натрия 0,15 Оксид кремния 0,15 Микропримеси 0,03 Оксид алюминия 41,67 Оксид кальция 25 Оксид фосфора 15 Смешение проводят в шаровой мельнице в дистиллированной воде корундовыми шарами при соотношении материала, воды, шаров 1: 1: 1,5 в течение 12 ч. Затем суспензию высушивают.

Керамику получают следующим способом.

Приготавливают литьевой шликер из мелкодисперстного порошка (размер частиц 0,5-5 мкм), состав шликера, мас. % : Смесь порошков по примеру 1, 2 и 3 85,5 Связующее 14,5.

Связующее состоит из смеси, мас. % : Парафин 14 Воск 0,5 Проводят формообразование изделий горячим литьем под давлением 1-4 атм. при температуре шликера 60-65^оС.

Предварительный выжиг связки в засыпке из оксида алюминия с равномерным подъемом температуры на воздухе. Окончательный обжиг на воздухе порядка 1000^оС.

Материал во всем объеме обладает равномерной плотностью, что обуславливает и равномерную усадку.

Предложенная высокопрочная керамика, обладающая высокой биоинертностью и содержащая биоактивную составляющую, может иметь следующие примеры использования данного состава в медицинской практике: 1. Плотные заготовки.

В травматологии, а именно в пластике тазобедренных и других суставов; при замещении дефектов позвонков и межпозвоночных дисков и т. п. ; В челюстно-лицевой хирургии, а именно пластическое восстановление дефектов в лицевой области при эстетической корректировке контура и при заменах орбитальных и челюстных костных пластин (верхней и нижней челюсти, костей носа, черепа) и т. д. ;
В стоматологии, а именно имплантация зубов, корней, зубных тканей и т. п.

2. Пористые заготовки (форма кубиков).

Реконструкция костных дефектов как промежуточные ткани для пересадки во всех частично нагруженных областях черепа, скелета туловища и конечностей, при травматических дефектах, при изменениях, стабилизации и скреплении остеотемии и при наращивании челюсти посредством "сендвичевой" технологии.

3. Гранульные заготовки. После удаления расширенной кисти или доброкачественной опухоли, при потере зуба в результате травм, при замене соединительных протезов или после удаления костных пересадок.

4. В виде порошка может быть использован как пломбировочный материал.

(56) 1-8-31 Midorigaoka, ikeda-shi, Ocaka-fu 563, Japan.

Формула изобретения

СОСТАВ ДЛЯ КОСТНОЙ КЕРАМИКИ, содержащий частично стабилизированный диоксид циркония, фторид кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит оксид алюминия, оксид магния, натрия, кремния, микропримеси, оксид кальция и фосфора при следующем количественном соотношении компонентов, мас. % :
Частично стабилизированный диоксид циркония 5,0 - 15,0
Фторид кальция 0,5 - 6,0
Оксид магния 0,2 - 10,0
Оксид натрия 0,1 - 0,2
Оксид кремния 0,1 - 0,2
Микропримеси 0,02 - 0,04
Оксид кальция 15,0 - 35,0
Оксид фосфора 10,0 - 20,0
Оксид алюминия Остальное