СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО БИОДЕГРАДИРУЕМОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ РЕНАНИТА
WAY OF RECEPTION OF CERAMIC BIODEGRADED MATERIAL ON BASIS OF RENANITE

2+
3-
4
Изобретение относится к области медицины, а именно травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, и может использоваться для заполнения костных дефектов, являясь источником компонентов гидроксиапатита (Са, РO ) при биодеградации in vivo.
4
2
2
3
2
2
2
5
2
2
2
5
2
Известен способ получения ренанита NaCaPO, как одной из фаз при кристаллизации стекла в системе SiO-АlО-NаО-КО-РО-F (1) или в SiO-CaO-NaO-PO-F-KO (2). Недостатком данных способов является тот факт, что ренанит не является единственной фазой.
Известен способ обработки фосфатных руд с помощью карбоната натрия или хлорида калия при температурах 300-900°С, когда образование ренанита происходит только при взаимодействии фосфатного камня с карбонатом натрия (3), или при обработке фосфатного камня алюмосиликатом или карбонатом натрия при 900°С (4). Такой способ не подходит для синтеза ренанита медицинского применения.
2
3
2
2
7
Известен синтез порошка ренанита нагреванием смеси NaCO и СаРО при 1000°С в течение 10 часов (5). Проведенный таким образом твердофазный синтез ренанита, как это характерно для любого твердофазного синтеза, дает порошок с низкой активностью к спеканию и потребует более высоких температур для формирования керамики на его основе.
4
3
4
Наиболее близким является способ (6) получения материала на основе ренанита NaCaPO из шихты, содержащей соль натрия (гидрокарбонат натрия NaHCO) и фосфатат кальция - монетит СаНРO, включающий прессование исходной шихты и обжиг при 1300°С в течение 16 часов. Недостатком данного способа является высокая температура и длительность синтеза.
Была поставлена задача разработки способа, который не содержал бы этих недостатков. Задача была решена настоящим изобретением.
В способе получения керамического биодеградируемого материала на основе ренанита, включающем подготовку шихты, содержащей соль натрия и фосфат кальция, формование, обжиг, согласно изобретению в качестве соли натрия шихта содержит хлорид натрия, а в качестве фосфата кальция - карбонатгидроксиапатит, при этом шихту готовят взаимодействием водных растворов хлорида кальция и гидрофосфата натрия в щелочной среде.
Синтез исходной шихты проводят из водных растворов хлорида кальция с концентрацией 0,5-1,0 М и гидрофосфата натрия с концентрацией 0,3-0,6 М. После фильтрования осадка и сушки порошок представляет собой смесь хлорида натрия и карбонатгидроксиапатита с массовым содержанием хлорида натрия 20-35%. Образование ренанита происходит при обжиге сформованных прессованием образцов в интервале температур 800-1200°С в течение 2-6 часов.
2
2
4
2
2
4
При использовании более разбавленных растворов (менее 0,5 М для СаСl и 0,3 М для NаНРO) количество хлорида натрия, адсорбированного при синтезе карбонатгидроксиапатита, недостаточно для получения однофазного материала. При использовании более концентрированных растворов (более 1,0 М для CaCl и 0,6 М для NaHPO) при синтезе образуется чрезвычайно густая суспензия, перемешивание которой затруднено.
Обжиг материала при температуре ниже 800°С с выдержкой при этой температуре менее 2 часов не обеспечивает получения однофазного материала. Обжиг при температуре выше 1200°С с выдержкой при этой температуре более 6 часов ведет к деградации микроструктуры биодеградируемого керамического материала.
Пример 1
2
2
4
1 л 0,75 М раствора хлорида кальция CaCl приливают к 1 л 0,45 М раствора NaHPO, содержащему в качестве регулятора рН среды NaOH, взятый в 1,2-кратном избытке относительно рассчитанного по реакции (1)
2
4
2
10
4
6
2
2
(6NaHPO+8 NaOH)+10 CaCl→Са(РO)(ОН)+20 NaCl+6HO
10-x/2
4
6-x
3
x
2
Порошок исходной шихты после фильтрования и сушки содержит 27% NaCl и 73% карбонатгидроксиапатита Са(РO)(СО)(ОН). При нагревании в течение 4 часов при 1000°С происходит образование керамического биодеградируемого материала на основе ренанита в соответствии с реакциями, которые формально могут быть записаны следующим образом:
10-x/2
4
6-x
3
2
3
4
2
2
2
Са(РO)(СО)×(ОН)→Са(РO)+CO↑+HO↑(T>600°С)
3
4
2
4
2
Са(РO)+2NaCl→2NaCaPO+CaCl↑(T>750°C)
2+
3-
4
Аналогично были изготовлены образцы керамического биодеградируемого материала на основе ренанита при заявленных условиях (таблица 1). Из таблицы 1 следует, что при указанных условиях синтеза исходной шихты и указанных условиях термообработки формируется материал, фазовый состав которого представлен фазой ренанита. Такой материал является биодеградируемым керамическим материалом и, следовательно, источником компонентов для формирования гидроксиапатита (Са, РO ) in vivo.
Таблица 1.
Условия синтеза
Состав исходной шихты
Термообработка
Фазовый состав
[Ca<sup>2+</sup>]
[РO<sub>4</sub> <sup>3-</sup>]
Ca<sub>10</sub>(РO<sub>4</sub>)<sub>6</sub>(ОН)<sub>2</sub>, %
NaCl, %
Т, °С
t, час
1
0,50 М
0,30 м
80
20
800
2
100% ренанит
2
0,75 М
0,45 М
73
27
1000
4
100% ренанит
3
1,00 М
0,60 М
65
35
1200
6
100% ренанит
Таким образом, экспериментальные данные показывают, что применение заявленного способа позволяет получать материал на основе ренанита из карбонатгидроксиапатита и хлорида натрия, синтезированных из водных растворов хлорида кальция и гидрофосфат натрия.
Литература
1. W.Holland, V.Rheinberger, S.Wegner, M.Frank Needle-like apatite-leucite glass-seramic as a base material for the veneering of metal restorations in dentistry // J. of Materials science: materials in medicine 11 (2000) 11-17.
2. E.Apel, W.Holland, V.Rheinberger Bioactive rhenanite glass ceramic. Патент США US 7,074,730, Jul. 11, 2006.
3. H.K.Rautaray, R.N.Dash, S.K.Mohanty Phosphorus supplying power of some thermally promoted reaction products of phosphate rosks // Fertilizer Research 41 (1995) 67-75.
4. F.P.Glasser, R.P.Gunawardane Fertilizer material from apatite Патент США US 4,436,546, Mar. 13, 1984.
5. W.Suchanek, M.Yashima, M.Kakihana, M.Yoshimura β-Rhenanite (β-NaCaPO4) as weak interphase for hydroxyapatite ceramics // J. of European Ceramic Society 18 (1989) 1923-1929.
6. M.M.A.Ramselaar, P.J.Van Mullem, W.Kalk, F.C.M.Driessens, J.R.Dewijn, A.L.H.Stols In vivo reactions to paniculate rhenanite and particulate hydroxyapatite after implantation in tooth sockets // J. of Materials science: materials in medicine 4 (1993) 311-317.