РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ, ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ |
(19)
RU
(11)
(13)
C1
|
|||||
|
||||||
| Статус: | не действует (последнее изменение статуса: 02.07.2021) |
| Пошлина: | учтена за 9 год с 04.09.2015 по 03.09.2016. Возможность восстановления: нет. |
|
(21)(22) Заявка: 2007132956/02, 03.09.2007 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: (45) Опубликовано: 27.01.2009 Бюл. № 3 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2291918 C1, 20.01.2007. RU 2221904 C1, 20.01.2004. RU 2194536 C2, 20.12.2002. US 2005143743 A, 30.06.2005. Адрес для переписки: |
(72) Автор(ы):
(73) Патентообладатель(и):
|
(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЛИТА ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ БИОАКТИВНЫХ ПОКРЫТИЙ
(57) Реферат:
Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, а именно: к способу получения электролита, содержащего мелкодисперсный коллоидный высокочистый гидроксилапатит, который может быть использован для нанесения медицинских биоактивных покрытий на имплантаты, применяемые в ортопедии и протезировании. Способ включает синтез коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита добавлением при постоянном перемешивании раствора фосфорной кислоты к насыщенному раствору гидроксида кальция, приготовление 0,2-5,0 мас.% коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита, в котором растворяют гидроксид калия в количестве 1-5 мас.% с перемешиванием до полной гомогенизации электролита. Технический результат: повышение соотношения кальция к фосфору в покрытии, исключение использования агрессивных сред, повышение стабилизации электролита. 1 табл.
Изобретение относится к технологии получения неорганических материалов, а именно к способу получения электролита, содержащего мелкодисперсный коллоидный высокочистый гидроксилапатит (ГАП), который может быть использован для нанесения медицинских биоактивных покрытий на имплантаты, применяемые в ортопедии и протезировании.
Известно, что для нанесения покрытий при помощи микродугового разряда в качестве электролита используют ортофосфорную кислоту, щавелевую кислоту, гидроксид калия, но эти электролиты дают возможность получить на поверхности только биоинертное оксидное покрытие [1].
Известно, что для нанесения кальций-фосфатных покрытий при помощи микродугового разряда в качестве электролита используют 5-25% ортофосфорную кислоту с добавлением гидроксилапатита. Основным недостатком покрытия, полученного при использовании такого электролита, является низкое соотношение кальция к фосфору, не превышающее 0,13 [2]. Возможно, это объясняется тем, что в кислой среде гидроксилапатит переходит в другие кальций-фосфатные соединения с низким соотношением кальция к фосфору.
Известно, что для повышения этого соотношения и приближения его к оптимальной величине, соответствующей соотношению в минеральной составляющей естественной кости и равной 1,67, предложено добавлять в электролит соединения кальция, например, СаСО3 [2,3]. При этом соотношение кальция к фосфору в получаемом покрытии повышается до 0,45 [2].
Недостатки электролита, используемого в вышеуказанных способах, заключаются в том, что:
- в качестве основы для электролита используют 5-25% ортофосфорную кислоту, которая является агрессивной средой;
- наилучшее соотношение кальция к фосфору в получаемом покрытии почти в 4 раза ниже оптимального [2];
- частицы гидроксилапатита, добавляемого в электролит, имеют довольно крупные размеры не менее 70-100 мкм [2,3], что не позволяет создать стабильную систему за счет выпадения кальций-фосфатных соединений в осадок.
Задачей предлагаемого изобретения является создание электролита для нанесения кальций-фосфатных биоактивных покрытий на имплантаты, который бы обеспечивал более высокое соотношение кальция к фосфору в получаемом покрытии, нанесенном при помощи микродугового разряда, и при этом исключал применение агрессивной среды.
Задача решается за счет того, что электролит готовят на основе коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита концентрацией 0,2-5 мас.%, которому придают свойства электропроводности путем растворения КОН в количестве 1-5 мас.%.
Техническим результатом является:
- повышение соотношения кальция к фосфору в покрытии, получаемом на имплантате не только до оптимальных величин, приближающихся к соотношению в минеральной составляющей естественной кости, но и превышающих это соотношение, что позволит ускорить процесс регенерации костной ткани при использовании таких имплантатов;
- исключение необходимости использования агрессивной среды (фосфорной кислоты концентрацией до 25%);
щелочная среда препятствует переходу гидроксилапатита в другие нерастворимые кальций-фосфатные соединения (типа брушита, монетита и др.);
- использование наноразмерного гидроксилапатита в виде коллоидного раствора способствует стабилизации электролита.
Новизна и изобретательский уровень предложенного технического решения заключается в том, что впервые предложен способ получения электролита, основой в котором является коллоидный раствор наноразмерного гидроксилапатита, который синтезируют путем добавления при постоянном перемешивании раствора фосфорной кислоты к насыщенному раствору гидроксида кальция Са(ОН)2, готовят 0,2-5,0 мас.% коллоидный раствор наноразмерного гидроксилапатита, в котором растворяют гидроксид калия в количестве 1-5 мас.% с перемешиванием до полной гомогенизации электролита. Диапазон концентраций компонентов в предложенном электролите выбран на основе создания условий для оптимального режима микродугового оксидирования (МДО):
- концентрации коллоидного наноразмерного гидроксилапатита менее 0,2 мас.% соответствует пониженное содержание Са и Р в получаемом покрытии, больше 5 мас.% - повышенная плотность раствора, что затрудняет растворение КОН и снижает электропроводность раствора;
- понижение концентрации КОН менее 1 мас.% приводит к понижению электропроводности, а повышение более 5 мас.% не приводит к значимым изменениям в составе покрытий, однако снижает эффективность процесса МДО.
Способ осуществляют следующим образом.
В коллоидном растворе наноразмерного гидроксилапатита концентрации 0,2-5 мас.% растворяют КОН в количестве 1-5 мас.% и перемешивают до полной гомогенизации электролита.
Причем коллоидный раствор наноразмерного гидроксилапатита получают путем проведения синтеза гидроксилапатита в насыщенном растворе гидроксида кальция Са(ОН)2, полученным после суточного отстаивания, декантации верхнего осветленного слоя и добавления к нему при постоянном перемешивании 10-20% раствора фосфорной кислоты (Н3РО4) со скоростью 1,5-2,2 мл/мин на литр щелочного раствора при температуре реакционной смеси 20-25°С до достижения рН 10,5±0,5. Отстаивают и декантируют, повторяя эти операции до получения коллоидного раствора с концентрацией от 0,2 мас.% до 1,5-2 мас.%. Размеры частиц гидроксилапатита не превышают 200 нм по длине и 40 нм по ширине. При необходимости повышения концентрации раствора до 5 мас.% полученный 1,5-2 мас.% коллоидный раствор наноразмерного гидроксилапатита подвергают выпариванию при 60°С.
Затем в коллоидном растворе наноразмерного гидроксилапатита нужной концентрации растворяют КОН в количестве 1-5 мас.% и перемешивают до полной гомогенизации электролита.
Данный электролит позволяет, варьируя параметры МДО, получить покрытие толщиной от 5 до 20 мкм с соотношением Са/Р=1,45-3,12 (примеры приведены в таблице). Содержание Са и Р определялось методом электронно-зондового рентгеновского энергодисперсионного микроанализа на растровом электронном микроскопе Quanta 200 3D, оснащенном приставкой Falcon (EDAX).
Таким образом, авторами предлагается простой и надежный способ получения электролита на основе коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита, который может быть использован для получения биоактивных покрытий с высоким содержанием кальция.
| таблица | ||||
| № | Сплав-основа | Метод формирования покрытия | Электролит (для МД-покрытий) | Соотношения Са/Р в покрытии (молярные доли) |
| 1 | ВТ6 | МДО | КОН - 2 мас.% | 2,80-3,12 |
| ГАП - 4 мас.% | ||||
| 2 | ВТ6 | МДО | КОН - 2 мас.% | 2,64- 2,76 |
| ГАП - 0,5 мас.% | ||||
| 3 | ВТ6 | МДО | КОН - 4 мас.% | 1,54-2,40 |
| ГАП - 1,7 мас.% | ||||
| 4 | ВТ1-0 | МДО | КОН - 1 мас.% | 1,48-1,64 |
| ГАП - 1 мас.% | ||||
| 5 | ВТ1-0 | МДО | КОН - 1 мас.% | 1,45-1,79 |
| ГАП - 2 мас.% | ||||
Использованная литература
1. Сагымбаев Е.Е. «Закономерности формирования структуры и свойства композитов титановый сплав - биопокрытие». Диссертация на соискание ученой степени к.т.н., Томск - 2001.
2. Г.А.Шашкина, М.Б.Иванов, Е.В.Легостаева, Ю.П.Шаркеев, Ю.Р.Колобов и др. Биокерамические покрытия с высоким содержанием кальция для медицины. // Физическая мезомеханика. - 2004. - №7. - ч.2. - с.123-126.
3. Патент №2291918, опубл. 20.01.2007, Бюл. №2.
Формула изобретения
Способ получения электролита для нанесения биоактивных покрытий на имплантаты из титана и титановых сплавов, включающий синтез коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита добавлением при постоянном перемешивании раствора фосфорной кислоты к насыщенному раствору гидроксида кальция, приготовление 0,2-5,0 мас.% коллоидного раствора наноразмерного гидроксилапатита, в котором растворяют гидроксид калия в количестве 1-5 мас.% с перемешиванием до полной гомогенизации электролита.
ИЗВЕЩЕНИЯ
PD4A Изменение наименования, фамилии, имени, отчества патентообладателя
(73) Патентообладатель(и):
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Белгородский государственный национальный исследовательский университет» (RU)
Дата публикации: 27.01.2012
MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 04.09.2016
Дата внесения записи в Государственный реестр: 23.05.2017
Дата публикации: 23.05.2017