RU2146535C1 - Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием - Google Patents
Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием Download PDFInfo
- Publication number
- RU2146535C1 RU2146535C1 RU98114106A RU98114106A RU2146535C1 RU 2146535 C1 RU2146535 C1 RU 2146535C1 RU 98114106 A RU98114106 A RU 98114106A RU 98114106 A RU98114106 A RU 98114106A RU 2146535 C1 RU2146535 C1 RU 2146535C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- microns
- layer
- implant
- layers
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Prostheses (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ортопедической стоматологии для изготовления внутрикостных имплантатов с многослойным биопокрытием. Способ изготовления осуществляется методом плазменного напыления 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. Многослойное покрытие на поверхности имплантата выполняет также роль амортизатора (демпфера), что маскимально приближает созданную искусственную систему имплантата с пористопорошковым биологически активным покрытием к естественной биологической системе и повышает его механическую прочность. 2 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к медицине, а именно к ортопедической стоматологии, и может быть использовано при изготовлении имплантатов путем нанесения на их металлическую основу многослойных плазменных покрытий из титана или гидрида титана, гидроксиапатита кальция и их смесей.
Известно несколько способов изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием [1-3]. Универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) изготавливают металлическую основу имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы. Затем на основу имплантата из компактного металла или сплава наносят покрытие из биоактивного материала или систему покрытий, состоящих из переходных слоев и тонкого пористого биоактивного наружного слоя. Материалом для основы чаще всего служит чистый титан, обладающий хорошей химической и коррозионной стойкостью, высокой прочностью, безопасный для живого организма. Биоактивными материалами являются гидроксиапатит кальция, трикальцийфосфат, биостекло, биоситаллы и др. В настоящее время наибольшее применение нашел гидроксиапатит кальция - Ca10(PO4)6(OH)2, являющийся структурным аналогом минеральной компоненты костного вещества, имеющий тот же состав (а следовательно, сходные физические и механические свойства), обладающий уникальной биологической совместимостью и способностью активно стимулировать размножение соединительнотканных клеток (мутагенный эффект) и вместе с тем новообразование костной ткани.
Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов, заключающийся в нанесении на металлическую основу из титана, сплава нихрома или нержавеющей стали покрытия из биоактивного апатитового материала [1].
Недостатком покрытия из биоактивного апатитового материала является его низкая механическая прочность, что связано со значительным различием в термомеханических и биомеханических свойствах материала основы имплантата и биоматериала покрытия.
Повысить прочность и биосовместимость можно за счет напыления на имплантат многослойного покрытия, предложенного в патенте РФ N 2025132, МКИ 5 A 61 2/28. На имплантат, выполненного из металлического или металл-керамического сплава в виде штифта, наносится трехслойное покрытие, при этом первый слой содержит биостекло на основе фосфата кальция с добавлением оксидов металлов, второй слой - смесь фосфата кальция и гидроксиапатита, и промежуточный слой содержит фосфат кальция [2].
Однако использование многокомпонентной системы покрытий (CaP-стекло, гидроксиапатит кальция, трикальцийфосфат и добавки оксидов металлов) с различными коэффициентами термического расширения не способствуют прочному закреплению слоев покрытия (особенно первого слоя) с металлической основной имплантата.
Необходимого сочетания механической прочности и биологической активности покрытия, а также получения наружного слоя с определенной пористой структурой и морфологией поверхности достигают, применяя многослойную технологию плазменного нанесения покрытий, состоящих из одного или двух компонентов, а именно из титана или гидрида титана, гидроксиапатита кальция и их смеси [3].
Данный способ является наиболее близким к предлагаемому и состоит в следующем. На отдробеструенную поверхность титановой основы имплантата плазменным напылением при различных режимах наносят систему покрытий, состоящую из четырех слоев: первых двух - из порошков титана или гидрида титана различной дисперсности, промежуточного слоя из смеси титана или гидрида титана с гидроксиапатитом кальция и наружного слоя из гидроксиапатита.
Однако увеличения прочности сцепления покрытий (адгезии) не наблюдается при переходе от промежуточного слоя к наружному биоактивному (таблица 2). Адгезия покрытий 3 и 4 слоя в способе-прототипе составляет 20 МПа.
Технический результат, на обеспечение которого направлено изобретение, заключается в повышении механической прочности имплантата.
Поставленная задача решается путем плазменного напыления на титановую основу имплантата при различных режимах системы покрытий из пяти слоев, состоящих из титана или гидрида титана, гидроксиапатита кальция и их смеси.
Схема послойного формирования покрытий представлена на чертеже.
Перед напылением поверхность металлического титанового 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, соответственно, 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.
Ток плазменной дуги составляет 450-540 А.
Указанные диапазоны составов композитных покрытий (3 и 4 слои) обеспечивают максимальную прочность сцепления с соседними прилегающими слоями, о чем свидетельствуют данные по адгезии покрытий, приведенные в табл. 1.
Варианты составов и адгезия покрытий в способе-прототипе и заявляемом приведены в табл. 2.
Нанесение композиционных покрытий (3 и 4 слои) обеспечивает плавный переход от структуры компактного титана (основа имплантата) к наружному слою с пористостью от 40 до 60%. При введении в костную ткань такого имплантата с многослойным пористым покрытием наблюдается эффективное прорастание кости в поры покрытия, что обеспечивает прочное и длительное закрепление имплантата и нормальное его функционирование в организме.
Плазменное напыление покрытий осуществляется в атмосфере в струе защитного газа - аргона, при этом расход плазмообразующего газа составляет 20-40 л/мин. Скорость перемещения плазмотрона при напылении 80-700 мм/мин, напряжение дуги 30 В, скорость вращения детали 110-160 об/мин.
Таким образом, в отличие от известного способа изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с плазмонапыленными покрытиями в предлагаемом способе два промежуточных пористых слоя содержат композиции на основе гидроксиапатита кальция.
Положительный эффект (повышение механической прочности) достигается за счет плавного увеличения содержания гидроксиапатита кальция в композиции от слоя к слою, что приводит к формированию системы взаимосвязывающих пористых каналов и упрочняющих "балок" по всей толщине покрытия и тем самым создает благоприятные условия для циркуляции биожидкости и прорастания костной ткани.
Источники информации
1. Патент Японии N 2-23179, МКИ 5 A 61 2/28, 2/30, B 32 B 9/00. Опубл. 1990 г.
1. Патент Японии N 2-23179, МКИ 5 A 61 2/28, 2/30, B 32 B 9/00. Опубл. 1990 г.
2. Патент РФ N 2025132, МКИ 5 A 61 2/28. Опубл. 30.12.94. Бюл. 24.
3. Патент РФ N 2074674, МКИ 6 A 61 2/28. Опубл. 10.03.97. Бюл. N 7. (прототип).
Claims (1)
- Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием, заключающийся в нанесении на металлическую титановую основу имплантата системы покрытий из смеси порошков титана или гидрида титана и гидроксиапатита кальция, отличающийся тем, что напыление осуществляют при разных режимах послойно, при этом 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 смесью 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 - смесью 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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114106A RU2146535C1 (ru) | 1998-07-20 | 1998-07-20 | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU98114106A RU2146535C1 (ru) | 1998-07-20 | 1998-07-20 | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2146535C1 true RU2146535C1 (ru) | 2000-03-20 |
Family
ID=20208793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114106A RU2146535C1 (ru) | 1998-07-20 | 1998-07-20 | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2146535C1 (ru) |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2605C2 (ru) * | 2004-05-06 | 2005-07-31 | Георге НИКОЛАУ | Способ создания биосовместимой поверхности на имплантатах из титана и его сплавов |
WO2010047620A2 (ru) | 2008-10-22 | 2010-04-29 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет (Гоу Впо Угату) | Наноструктурный технически чистый титан для биомедицины и способ получения прутка из него |
RU2443434C1 (ru) * | 2010-10-18 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов |
RU2458707C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия |
CN101791434B (zh) * | 2009-02-22 | 2012-10-17 | 海南大学 | 羟基磷灰石涂层/表面活化钛基复合涂层的制备方法 |
RU2512714C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом |
RU2524764C1 (ru) * | 2013-02-28 | 2014-08-10 | Дмитрий Константинович Юдин | Способ получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава и дентальный имплантат из титана или титанового сплава |
RU2526252C1 (ru) * | 2013-05-30 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с многослойным покрытием |
RU2525737C1 (ru) * | 2013-05-22 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата |
RU2530573C1 (ru) * | 2013-07-25 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с биоактивным покрытием |
RU2597750C1 (ru) * | 2015-05-05 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием |
RU2599039C1 (ru) * | 2015-04-27 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии твердого тела Уральского Отделения Российской Академии наук" | Способ получения биомедицинского материала |
RU2604134C1 (ru) * | 2015-11-20 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ получения биосовместимого покрытия на основе магний-замещенного гидроксиапатита |
RU2641597C1 (ru) * | 2016-12-08 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ электроплазменного напыления биосовместимых покрытий на основе магнийсодержащего трикальцийфосфата |
WO2019240608A1 (ru) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Нараяма" | Способ изготовления дентального имплантата с использованием композитного нанопокрытия |
-
1998
- 1998-07-20 RU RU98114106A patent/RU2146535C1/ru active
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
MD2605C2 (ru) * | 2004-05-06 | 2005-07-31 | Георге НИКОЛАУ | Способ создания биосовместимой поверхности на имплантатах из титана и его сплавов |
WO2010047620A2 (ru) | 2008-10-22 | 2010-04-29 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет (Гоу Впо Угату) | Наноструктурный технически чистый титан для биомедицины и способ получения прутка из него |
US8919168B2 (en) | 2008-10-22 | 2014-12-30 | Ruslan Zufarovich Valiev | Nanostructured commercially pure titanium for biomedicine and a method for producing a rod therefrom |
CN101791434B (zh) * | 2009-02-22 | 2012-10-17 | 海南大学 | 羟基磷灰石涂层/表面活化钛基复合涂层的制备方法 |
RU2443434C1 (ru) * | 2010-10-18 | 2012-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов |
RU2458707C1 (ru) * | 2011-03-17 | 2012-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с ионно-лучевой модификацией плазмонапыленного многослойного биоактивного покрытия |
RU2512714C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с антимикробным эффектом |
WO2014133415A1 (ru) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | Yudin Dmitry Konstantinovich | Способ получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава и дентальный имплантат из титана или титанового сплава |
RU2524764C1 (ru) * | 2013-02-28 | 2014-08-10 | Дмитрий Константинович Юдин | Способ получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава и дентальный имплантат из титана или титанового сплава |
RU2525737C1 (ru) * | 2013-05-22 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата |
RU2526252C1 (ru) * | 2013-05-30 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с многослойным покрытием |
RU2530573C1 (ru) * | 2013-07-25 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов с биоактивным покрытием |
RU2599039C1 (ru) * | 2015-04-27 | 2016-10-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Институт химии твердого тела Уральского Отделения Российской Академии наук" | Способ получения биомедицинского материала |
RU2597750C1 (ru) * | 2015-05-05 | 2016-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием |
RU2604134C1 (ru) * | 2015-11-20 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ получения биосовместимого покрытия на основе магний-замещенного гидроксиапатита |
RU2641597C1 (ru) * | 2016-12-08 | 2018-01-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Способ электроплазменного напыления биосовместимых покрытий на основе магнийсодержащего трикальцийфосфата |
WO2019240608A1 (ru) | 2018-06-15 | 2019-12-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Нараяма" | Способ изготовления дентального имплантата с использованием композитного нанопокрытия |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2146535C1 (ru) | Способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием | |
Xue et al. | Surface modification techniques of titanium and its alloys to functionally optimize their biomedical properties: thematic review | |
Shi | Biomaterials and tissue engineering | |
Heimann | Plasma-sprayed hydroxylapatite-based coatings: chemical, mechanical, microstructural, and biomedical properties | |
Piattelli et al. | Histologic and histomorphometric analysis of the bone response to machined and sandblasted titanium implants: an experimental study in rabbits | |
US5128146A (en) | Apatite coated article and process for producing the same | |
Mohseni et al. | Comparative investigation on the adhesion of hydroxyapatite coating on Ti–6Al–4V implant: A review paper | |
Liu et al. | Sol–gel hydroxyapatite coatings on stainless steel substrates | |
Sul et al. | Oxidized titanium screws coated with calcium ions and their performance in rabbit bone. | |
Ballo et al. | Dental implant surfaces-Physicochemical properties, biological performance, and trends | |
JP4091728B2 (ja) | 生体インプラント材とその製法 | |
US4146936A (en) | Implants for bones, joints and tooth roots | |
Yoshinari et al. | Thin hydroxyapatite coating produced by the ion beam dynamic mixing method | |
Thomas | Hydroxyapatite coatings | |
Brossa et al. | Adhesion properties of plasma sprayed hydroxylapatite coatings for orthopaedic prostheses | |
JPH06105900A (ja) | 生体活性セラミックス被覆インプラント | |
Bandyopadhyay et al. | Laser surface modification of metallic biomaterials | |
Yang et al. | Bond strength, compositional, and structural properties of hydroxyapatite coating on Ti, ZrO2‐coated Ti, and TPS‐coated Ti substrate | |
RU2074674C1 (ru) | Способ изготовления внутрикостных имплантатов | |
Pak et al. | A histomorphometric study of dental implants with different surface characteristics | |
EP2640430B1 (en) | Ceramic monoblock implants with osseointegration fixation surfaces | |
Blum et al. | In vitro evaluation of biologically derived hydroxyapatite coatings manufactured by high velocity suspension spraying | |
Rizzi et al. | Biomedical coatings to improve the tissue-biomaterial interface | |
Yang et al. | Mechanical and histological evaluations of cobalt-chromium alloy and hydroxyapatite plasma-sprayed coatings in bone | |
Oonishi | Mechanical and chemical bonding of artificial joints |