СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВНУТРИКОСТНОГО СТОМАТОЛОГИЧЕСКОГО ИМПЛАНТАТА
METHOD OF MANUFACTURING INTRAOSSEOUS DENTAL IMPLANT

Изобретение относится к области медицинской техники, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении внутрикостных стоматологических имплантатов путем нанесения на их металлическую основу многослойных плазменных покрытий.
Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием [патент РФ №2074674, МПК: A61F 2/28], включающий изготовление из металла или сплава универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) основы имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы, нанесение на основу имплантата методом плазменного напыления системы покрытий из четырех слоев - двух слоев титана или гидрида титана различной дисперсности и толщины, третьего слоя из механической смеси титана или гидрида титана, или гидроксиапатита с соотношением соответственно 60-80 мас.% и 20-40 мас.% и наружного слоя - гидроксиапатита.
Известен способ изготовления имплантата для замены костной ткани [патент РФ №2025132, МПК A61F 2/28], согласно которому на имплантат, выполненный из металлического или металл-керамического сплава в виде штифта, наносят трехслойное покрытие, при этом первый слой содержит биостекло на основе фосфата кальция с добавлением оксидов металлов, второй слой - смесь фосфата кальция и гидроксиапатита, а промежуточный слой содержит фосфат кальция.
Однако недостатком данных изобретений является то, что поверхность покрытия имплантатов не обладает высокими механическими свойствами, которые необходимы при установке имплантата в костную ткань и необходимы в первый период времени остеоинтеграции.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием [патент РФ 2146535, МПК A61L 27/00, A61C 8/00], состоящий в напылении плазменным методом на титановую основу имплантата системы покрытий различной дисперсности и толщины, состоящей из пяти слоев: первых двух из титана или гидрида титана, последующих двух слоев из смеси титана или гидрида титана с гидроксиапатитом кальция, отличающихся содержанием компонентов в слоях, и наружного, пятого, слоя из гидроксиапатита кальция. Напыление ведут послойно при различных режимах, обеспечивающих плавный переход от компактной структуры титановой основы имплантата через многослойную систему переходного покрытия к тонкому биологически активному поверхностному пористому слою.
Однако недостатком изобретения является отсутствие высоких механических свойств поверхности биологически активного пористого слоя имплантата.
Задача изобретения заключается в повышении механических свойств поверхности биологически активного пористого слоя имплантата.
Техническим результатом является получение на поверхностности биологически активного пористого слоя имплантата дискретного слоя из механически прочных частиц.
2
Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления внутрикостного стоматологического имплантата, включающем пескоструйную обработку поверхности имплантата частицами оксида алюминия, послойное напыление плазменным методом на основу имплантата системы биосовместимых покрытий из смеси порошков титана или гидрида титана и гидроксиапатита кальция, первым слоем напыляют титан или гидрид титана дисперсностью 3-5 мкм с дистанцией напыления 70-80 мм и толщиной 5-10 мкм, вторым слоем - титан или гидрид титана дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления 100 мм, толщиной 15-20 мкм, третьим слоем напыляют смесь титана или гидрида титана дисперсностью 50-100 мкм и гидроксиапатита кальция дисперсностью 5-10 мкм с соотношением 70-80 и 30-20 мас.% соответственно, с дистанцией напыления 90-100 мм и толщиной слоя 30-50 мкм, четвертым слоем - смесь титана или гидрида титана дисперсностью 50-100 мкм и гидроксиапатита кальция дисперсностью 20-40 мкм с соотношением 50-60 и 50-40 мас.% соответственно, с дистанцией напыления 80-85 мм и толщиной 30-50 мкм, пятым слоем напыляют гидроксиапатит кальция дисперсностью 40-70 мкм с дистанцией напыления 70 мм и толщиной слоя 20-30 мкм, согласно предлагаемому техническому решению на многослойную систему биосовместимых покрытий дистанционно наносят плазменным методом дискретный слой из частиц дисперсного порошка с поверхностной плотностью вкрапления частиц 10÷45 частиц/дм. При этом в качестве дисперсного порошка используют оксид алюминия с дисперсностью 80-100 мкм.
Изобретение поясняется чертежами, на Фиг.1 представлена схема послойного формирования покрытий,
где 1 - поверхность основы металлического имплантата; 2 - первый слой; 3 - второй слой; 4 - третий слой; 5 - четвертый слой; 6 - пятый слой; 7 - дискретный слой.
Предлагаемый способ изготовления стоматологического имплантата осуществляют следующим образом (см. фиг.1). Перед напылением поверхность основы металлического имплантата 1 подвергают пескоструйной обработке частицами оксида алюминия, затем наносят первый слой 2 толщиной 5-10 мкм из порошка титана или гидрида титана дисперсностью 3-5 мкм с расстояния 70-80 мм; второй слой 3 толщиной 15-20 мкм напыляют титаном или гидридом титана дисперсностью 50-100 мкм с дистанцией напыления 100 мм; третий слой 4 толщиной 30-50 мкм - смесью титана или гидрида титана (70-80 мас.%) и гидроксиапатита кальция (30-20 мас.%) дисперсностью 50-100 мкм и 5-10 мкм соответственно с расстояния 90-100 мм; четвертый слой 5 толщиной 30-50 мкм - смесью титана или гидрида титана (50-60 мас.%) с гидроксиапатитом кальция (50-40 мас.%) дисперсностью 50-100 мкм и 20-40 мкм с дистанцией напыления 80-85 мм и пятый слой 6 толщиной 20-30 мкм напыляют гидроксиапатитом кальция дисперсностью 40-70 мкм с расстояния 70 мм соответственно.
2
Затем на многослойной системе биосовместимых покрытий осуществляют формирование дискретного слоя с помощью электроплазменного напыления, например, на установке ВРЕС 744.3227.001, а в качестве дисперсного порошка используют, например, порошок оксида алюминия с дисперсностью 80-120 мм. Технологические режимы плазменного напыления, такие как: ток дуги и напряжение плазматрона, дистанция напыления, защитная атмосфера, время напыления; выбирают экспериментальным путем таким образом, чтобы формируемое покрытие придавало высокие механические свойства многослойной системе биосовместимых покрытий и было выполнено в виде дискретного слоя с поверхностной плотностью вкрапления частиц 10-15 частиц/ дм.
В таблице 1 приведены оптимальные диапазоны технологических режимов при плазменном напылении на установке ВРЕС 744.3227.001.
Таблица 1
Оптимальные технологические режимы плазменного напыления дискретного слоя из частиц оксида алюминия
Технологический параметр
Единицы измерения
Значение при напылении титана
Ток плазменной дуги
А
250-350
Напряжение дуги
В
20-30
Дистанция напыления
мм
90-100
Дисперсность порошка
мкм
80-120
Расход плазмообразующего газа
л/мин
55-60
Выбранные оптимальные технологические режимы плазменного напыления объясняются следующим образом.
Увеличение мощности дуги значительно повышает энтальпию и температуру плазменной струи, температуру, скорость и дисперсность напыляемых частиц, что обусловливает рост плотности покрытия, производительности напыления и коэффициент использования материала.
2
Наиболее рациональное регулирование мощности дуги, параметров напыления и качества получаемого покрытия для формирования дискретного слоя с поверхностной плотностью вкрапления частиц 10-15 частиц/дм обеспечивается при напряжении 20-30 В и силы тока 250-350 А.
Слишком малые дистанции напыления (менее чем 80 мм) не обеспечивают необходимого прогрева напыляемых частиц, а также значения их скорости создают опасность перегрева напыляемой поверхности и всего изделия, а чрезмерно большая дистанция более 120 мм вызывает падение температуры и скорости плазменного потока в зоне формирования покрытия. Для придания поверхности многослойной системы покрытий высоких механических свойств необходимо, чтобы напыляемые частицы нагревались только до жидкопластического состояния. Поэтому наиболее оптимальной дистанцией напыления является 90÷100 мм.
Дисперсность напыляемого порошка выбрана из условия необходимости их быстрого нагрева до температуры плавления и распыления.
2
В качестве плазмообразующего газа используют инертные газы, например аргон, при этом повышение расхода плазмообразующего газа снижает теплофизические характеристики потока напыляемых частиц, плотность покрытия и эффективность напыления, увеличивая при этом дисперсность и скорость частиц. Для достижения высоких механических свойств поверхности многослойной системы покрытий и получения дискретного слоя с плотностью вкрапления частиц 10÷15 частиц/дм следует устанавливать наименьший возможный расход плазмообразующего газа на уровне 55-60 л/мин.
2
Поверхностная плотность вкрапления частиц 10-15 частиц/дм выбрана из условия сохранения биологически активных свойств поверхности многослойной системы покрытий в сочетании с высокими механическими свойствами дискретного слоя, позволяющих при установке внутрикостного имплантата в косное ложе защищать от механических повреждений многослойной системы покрытий.