способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов

Формула изобретения

Способ нанесения покрытия на имплантат из титана и его сплавов, включающий анодирование имплантата импульсным или постоянным током в условиях искрового разряда с частотой следования импульсов 0,5-10,0 Гц в растворе фосфорной кислоты в течение 10-30 мин при постоянном перемешивании, отличающийся тем, что анодирование ведут при напряжении 90-200 В и температуре 20-35С в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 5-25%, содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния, или в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 5-25%, содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния и дополнительно 5-10% суспензии гидроксиапатита дисперсностью менее 70 мкм для создания суспензии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к способу нанесения покрытия на титан и его сплавы, и может быть использовано в травматологии и ортопедии.

Известен способ анодирования металлов импульсным током в условиях искрового разряда, при котором оксидное покрытие на титане и его сплавах содержит оксиды титана, кальция, фосфора. Полученное покрытие с преобладающим содержанием оксида титана обладает биокондуктивными свойствами со слабо выраженной "биологической" фиксацией к тканям (БИ 23, 20.08.2000, RU 2154463).

Задачей изобретения является удешевление и упрощение способа получение биоактивного покрытия, обладающего повышенной "биологической" фиксацией к тканям.

Поставленная задача достигается тем, что способ анодирования имплантата из титана и его сплавов импульсным током или постоянным током в условиях искрового разряда ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25%, дополнительно содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния, или в 5-10% суспензии гидроксиапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе.

Отличие заявляемого способа заключается в том, что процесс ведут в растворе фосфорной кислоты концентрацией 5-25%, пересыщенном СаО, или в 5-10% суспензии гидроксиапатита дисперсностью менее 70 мкм в этом пересыщенном растворе. Предложенный способ нанесения покрытия позволяет уменьшить расход более дорогого и дефицитного гидроксиапатита по сравнению с СаО.

Впервые создан способ нанесения покрытия на титан и его сплавы, позволяющий получить новый, неизвестный ранее положительный результат, заключающийся в получении биоактивного покрытия с преобладающим содержанием оксидов кальция и фосфора, обладающего остеокондуктивными свойствами и повышенной "биологической" фиксации к тканям.

Сущность способа заключается в следующем. Берут раствор фосфорной кислоты концентрацией 5-25%, дополнительно добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния или в растворе фосфорной кислоты с концентрацией 5-25%, содержащем порошок СаО до пересыщенного состояния, дополнительно добавляют 5-10% порошка гидроксиапатита для создания суспензии. Готовый к покрытию имплантат помещают в раствор. Через раствор пропускают постоянный или импульсный ток напряжением 90-200 В с частотой следования импульсов 0,5-10,0 Гц в течение 10-30 мин. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 20-35^oС. При этом получают толщину покрытия 5-40 мкм.

Для лучшего понимания сущности изобретения предлагаем конкретные примеры.

Пример 1.

Приготавливают раствор 5% фосфорной кислоты. Затем добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния. Готовый к покрытию имплантат помещают в приготовленный раствор. Через раствор пропускают импульсный ток напряжением 200 В при частоте следования импульсов 0,5 Гц. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 20-35^oС в течение 30 минут. Полученная толщина покрытия составляет 5-10 мкм.

Пример 2.

К 25%-ному раствору фосфорной кислоты добавляют порошок СаО до пересыщенного состояния. Затем добавляют 10% порошка гидроксиапатита для получения суспензии. Готовый к покрытию имплантат помещают в приготовленный раствор. Через раствор пропускают постоянный ток напряжением 90 В. Процесс ведут при постоянном перемешивании и температуре 20-35^oС в течение 10 мин. Полученная толщина покрытия составляет 35-40 мкм.

Имплантаты из титана и его сплавов, полученные заявляемым способом, прошли испытания остеоиндуктивных и остеокондуктивных свойств. В качестве контроля использовали имплантаты, полученные способом-прототипом и имеющие состав по прототипу. Имплантаты были выполнены из титана марки ВТ1-0 и его сплавов диаметром 12 мм, толщиной 1,1-1,2 мм.

Опыты проведены на самцах мышей линии Balb/c (лаборатория биомодулирования СО ТНЦ РАМН), массой 18-21 г, находящихся в стандартных условиях и диете. Мышей предварительно выдерживали в течение 2-3 недель в карантине, больные и нестандартные животные выбраковывались.

Каждому животному после дачи эфирного наркоза подкожно вводили по 4 диска. Для определения остеокондуктивных свойств на диски наносили столбик костного мозга, выделенного из бедренной кости путем вымывания 1-2 мл среды D-MEM с 5% эмбриональной телячьей сывороткой.

Через 1 месяц определяли физическими методами силу сцепления дисков с окружающей тканью. Оценку размеров очагов костеобразования осуществляли с помощью микроскопа МБС-2 морфометрическим методом, после чего делали гистологический, цитологический и цитохимический анализ (щелочная фосфотаза) для определения качественного состава клеток на поверхности имплантата и реакции на него окружающей ткани.

В результате проведенных исследований было установлено, что признаков воспаления, нагноения, аллергических реакций со стороны окружающих тканей вокруг покрытий ни в одном случае не было (табл.).

Сила сцепления имплантатов к окружающим тканям была максимальной у дисков, полученных предлагаемым способом, без образования капсулы. А минимальная - у дисков, полученных по способу-прототипу и имеющих состав по прототипу.

Результаты обрабатывали методом непараметрической статистики.

Биоактивные материалы, содержащие дополнительно кальцийфосфатные соединения (заявляемое изобретение), не вызывают вокруг себя нагноения, воспаления, аллергической реакции, не образуют капсулы, хорошо сцеплены с окружающей тканью и обладают высокими остеокондуктивными свойствами.

Покрытия, полученные заявляемым способом, могут быть рекомендованы для усиления фиксации вводимых имплантатов, когда обычными способами не удается добиться их стабильного взаимодействия с костной тканью.