RU2657817C1 - Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита - Google Patents
Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита Download PDFInfo
- Publication number
- RU2657817C1 RU2657817C1 RU2017111378A RU2017111378A RU2657817C1 RU 2657817 C1 RU2657817 C1 RU 2657817C1 RU 2017111378 A RU2017111378 A RU 2017111378A RU 2017111378 A RU2017111378 A RU 2017111378A RU 2657817 C1 RU2657817 C1 RU 2657817C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wollastonite
- hydroxyapatite
- hours
- reagents
- sio
- Prior art date
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 title claims abstract description 8
- 239000010456 wollastonite Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title description 9
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 40
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 12
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 5
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 5
- 235000011007 phosphoric acid Nutrition 0.000 abstract description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 229910004762 CaSiO Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910014497 Ca10(PO4)6(OH)2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- -1 matrices Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- HQAITFAUVZBHNB-UHFFFAOYSA-N sodium;pentahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.[Na] HQAITFAUVZBHNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical class [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/447—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Public Health (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Изобретение относится к медицине. Описан способ получения композитных порошков из двухкомпонентных смесей гидроксиапатита и волластонита, которые являются биологически совместимыми с костной тканью человека, при этом смешивают водные растворы гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты и пятиводного силиката натрия, отношение концентраций реагентов Ca/P задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, H3PO4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции гидроксиапатит/волластонит в порошке требуемой массы, pH поддерживают на уровне 12.00±0.05, после осаждения полученную твердую фазу выдерживают под маточным раствором в течение 24 часов при температуре 22-25°C, отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают при 90°C до постоянной массы и прокаливают при 1000°C в течение 2 часов. Порошки предназначены для восполнения дефектов зубов и костей в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии. В способе используют реагенты, не приводящие к образованию вредных побочных продуктов. 1 ил., 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к созданию новых материалов медицинского назначения, а именно к способам получения композитов, содержащих в своем составе гидроксиапатит и волластонит, которые являются биологически совместимыми с костной тканью человека и в этой связи могут быть использованы при изготовлении лекарственных композиций, керамик, матриксов, имплантантов и покрытий на них, предназначенных для восполнения дефектов зубов и костей в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии.
Стремление к полноценному восстановлению поврежденных участков твердых тканей человека с использованием синтетических материалов обуславливает интерес к композитам, в состав которых входит несколько биоактивных веществ. Предполагается, что препараты, включающие соединения с различными физико-химическими свойствами и растворимостью, способны обеспечивать эффективную интеграцию выполненной из них искусственной конструкции в живую систему. В этом случае компонент с большим произведением растворимости обеспечивает активное вовлечение синтетического тела в процессы резорбции и минералообразования de novo.
Традиционно, большое внимание уделяется препаратам на основе гидроксиапатита (ГА, Са10(PO4)6(ОН)2) ввиду его подобия минеральной составляющей костного матрикса. Также, хорошую биоактивность и биосовместимость демонстрируют силикаты кальция (СК), в частности волластонит (ВТ, β-CaSiO3), за счет более высокой растворимости (по сравнению с ГА) и активного участия кремния в процессах роста и регенерации минерализованного матрикса. Представляется перспективным объединение данных солей в составе одного материала.
Известны способы получения керамических биоактивных материалов, включающих природные или синтетические ГА и ВТ с добавками легкоплавкого стекла (патенты №2225380, 2105529, 2233650). В данных изобретениях предлагается получение смеси Са10(PO4)6(ОН)2 и β-CaSiO3 путем механического смешения компонентов с последующим объединением со стеклом, прессованием и прокаливанием при температуре более 1000°С.
К недостаткам данных технических решений относятся:
- использование в качестве исходных компонентов природных ГА и ВТ, которые могут содержать в своем составе примеси, способные негативно влиять на живые ткани;
- использование в качестве исходных компонентов синтетических ГА и ВТ, необходимость предварительного раздельного получения которых усложняет процесс формирования керамики;
- механическое смешение составляющих не обеспечивает равномерного распределения компонентов по объему материала.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ получения путем двухступенчатого химического осаждения композиционных порошков на основе ГА и ВТ, как перспективных материалов для медицинского применения в качестве лекарственных средств и имплантантов [Morsy R., Abuelkhair R., Elnimr Т. A Facile Route to the Synthesis of Hydroxyapatite / Wollastonite Composite Powders by a Two-Step Coprecipitation Method // Silicon. 2015. doi:10.1007/s 12633-015-9339-y]. В прототипе на первом этапе получают ГА за счет покапельного прибавления разбавленного раствора Н3РО4 к суспензии Са(ОН)2 при фиксированном отношении количеств реагентов Са/Р=1.67. Затем полученную систему нагревают до 100°С, перемешивают в течение 15 мин и растворяют в ней определенное количество Са(NO3)2, после чего по каплям добавляют раствор Na2SiO3 таким образом, чтобы создать Ca/Si=1.00. Полученную реакционную среду кипятят в течение 2 часов. Образовавшиеся осадки отфильтровывают, промывают деионизированной водой, высушивают при 100°С и прокаливают при 800°С в течение 2 часов. Описанный способ приводит к композитным порошкам, соотношение ГА/ВТ в которых варьирует от 10/90 до 90/10 (в мас. %).
К недостаткам данного технического решения можно отнести:
- использование на втором этапе синтеза Са(NO3)2, который является источником нитратов, токсичных для организма человека;
- многостадийность синтеза, включающего операции дополнительного введения реагентов в гетерогенную систему и стадии кипячения.
Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в разработке одностадийного способа получения композитных порошков с варьируемым содержанием ГА и ВТ, равномерно распределенных по объему материала, с использованием реагентов, не приводящих к образованию вредных побочных продуктов.
Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения двухкомпонентных смесей на основе ГА и ВТ, включающий смешение растворов соединений кальция, фосфата и силиката при постоянном перемешивании, отстаивание, фильтрование, промывку от маточного раствора, сушку и прокаливание, при этом в качестве исходных реагентов используют гидроксид кальция, ортофосфорную кислоту и пятиводный силикат натрия, отношение концентраций реагентов Са/Р задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, Н3РО4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции ГА/ВТ в порошке требуемой массы, pH поддерживают на уровне 12.00±0.05, после осаждения полученную твердую фазу выдерживают под маточным раствором в течение 24 часов при температуре 22÷25°С, отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают при 90°С до постоянной массы и прокаливают при 1000°С в течение 2 часов.
Са(ОН)2, Н3РО4 и Na2SiO3 выбраны в качестве исходных компонентов для минимизации количества примесей в получаемых композитных порошках. Побочным продуктом взаимодействия данных соединений является только NaOH, который удаляется из состава осадка на этапе промывки.
Отношение Са/Р задают равным 1.67, что соответствует стехиометрии ГА и необходимо для его формирования в щелочных растворах. Ca/Si=1.00 отвечает составу фазы β-CaSiO3.
Количество Са(ОН)2 в реакционной среде задают равным сумме концентраций ионов кальция, необходимых для совместного формирования ГА и СК.
pH реакционных сред корректируют до 12.00±0.05, поскольку в данных условиях возможно формирование двухкомпонентных смесей на основе ГА и СК. Порошки, полученные в исследуемой системе рН < 12.00, содержат примесь SiO2, тогда как при pH > 12.00 совместно с Са10(PO4)6(ОН)2 и β-CaSiO3 в образцах может обнаруживаться токсичный СаО, образующийся при прокаливании нерастворившегося Са(ОН)2, захваченного твердой фазой.
Готовые реакционные смеси оставляют для кристаллизации на 24 часа при комнатной температуре (22÷25°С), что обеспечивает установление равновесия между твердой и жидкой фазой.
Отфильтрованный осадок трижды промывают на фильтре дистиллированной водой. При этом объем промывных вод на каждой стадии промывки составляет 100 мл, что обеспечивает отмывку продукта от примеси NaOH, фиксируемую по нейтральному pH промывных вод.
Полученный осадок высушивают при 90°С для обеспечения постепенного обезвоживания синтетической массы.
Операцию прокаливания проводят при 1000°С в течение 2 часов, что обеспечивает полную конверсию свежеосажденных аморфных ГА и СК в кристаллические стехиометрические формы Са10(PO4)6(ОН)2 и β-CaSiO3 без образования побочных и/или дополнительных фаз.
Существенные отличительные признаки заявляемого технического решения заключаются в том, что:
- в качестве исходных реагентов используют гидроксид кальция, ортофосфорную кислоту и пятиводный силикат натрия, при взаимодействии которых образуются целевые продукты без вредных примесей;
- отношение концентраций реагентов Са/Р задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, Н3РО4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции ГА/ВТ в порошке требуемой массы;
- осаждение проводят в водных растворах, pH которых поддерживают на уровне 12.00±0.05, корректируя кислотность свежеприготовленной смеси реагентов;
- использование приема совместного осаждения солей позволяет в одну стадию получать композиты, компоненты которых равномерно распределены по объему материала.
Благодаря совокупности этих отличительных признаков заявляемым способом получают композитные керамические порошки, содержащие до 90 мас. % ВТ в смеси с ГА, которые могут быть использованы при изготовлении лекарственных композиций, керамик, матриксов, имплантантов и покрытий на них, предназначенных для восполнения дефектов зубов и костей в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии.
Предлагаемый способ получения керамических порошков, содержащих ГА и ВТ, основан на том, что данные соли кальция являются малорастворимыми соединениями и могут быть получены осаждением из водных растворов по схемам (1) и (2).
При этом введение в исходный раствор количества ионов Са2+, достаточного для образования Са10(PO4)6(ОН)2 и CaSiO3, обеспечивает возможность одностадийного синтеза микрокомпозитов фосфатов и силикатов кальция за счет совместной кристаллизации данных солей.
Заявляемый способ подтверждается следующими примерами.
Пример 1. Готовят водные растворы гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты и силиката натрия из того расчета, чтобы концентрации Са2+, РО4 3- и SiO3 2- в готовой системе объемом 200 мл составляли 0.094, 0.036 и 0.034 моль/л соответственно. К суспензии Са(ОН)2, перемешиваемой при помощи магнитной мешалки, со скоростью 4.5÷5.0 мл/мин последовательно прибавляют растворы Н3РО4 и Na2SiO3. pH среды корректируют до значения 12.00±0.05 при помощи 20% NaOH. Осадок выдерживают под маточным раствором в закрытом полиэтиленовом сосуде без перемешивания в течение 24 часов при температуре 22÷25°С, после чего отфильтровывают, трижды промывают дистиллированной водой (порциями по 100 мл), высушивают при 90°С до постоянной массы и прокаливают при 1000°С в течение 2 часов. Полученную керамическую массу перемалывают в фарфоровой ступке до порошкообразного состояния. В результате получают порошок состава 60 мас. % ГА и 40 мас. % ВТ без посторонних примесей. Частицы твердой фазы представляют собой микрокомпозиты кристаллитов Са10(PO4)6(ОН)2 и β-CaSiO3 с размерами 11.9 и 9.5 нм соответственно.
Пример 2. Готовят водные растворы гидроксида кальция, ортофосфорной кислоты и силиката натрия из того расчета, чтобы концентрации Са2+, РО4 3- и SiO3 2- в готовой системе объемом 200 мл составляли 0.089, 0.012 и 0.069 моль/л соответственно. К суспензии Са(ОН)2, перемешиваемой при помощи магнитной мешалки, со скоростью 4.5÷5.0 мл/мин последовательно прибавляют растворы Н3РО4 и Na2SiO3. pH среды корректируют до значения 12.00±0.05 при помощи 20% NaOH. Осадок выдерживают под маточным раствором в закрытом полиэтиленовом сосуде без перемешивания в течение 24 часов при температуре 22÷25°С, после чего отфильтровывают, трижды промывают дистиллированной водой (порциями по 100 мл), высушивают при 90°С до постоянной массы и прокаливают при 1000°С в течение 2 часов. Полученную керамическую массу перемалывают в фарфоровой ступке до порошкообразного состояния. В результате получают порошок состава 20 мас. % ГА и 80 мас. % ВТ без посторонних примесей. Частицы твердой фазы представляют собой микрокомпозиты кристаллитов Са10(PO4)6(ОН)2 и β-CaSiO3 с размерами 12.9 и 10.9 нм соответственно.
Подобным образом изготовлены композитные порошки, содержащие до 90 мас. % ВТ в смеси с ГА. Характеристика образцов приведена в таблице 1 в сравнении с чистыми фазами ГА и ВТ. На Фиг. 1 представлены дифрактограммы смесей с соотношениями ГА/ВТ 60/40 и 20/80, на которых одновременно присутствуют рефлексы, характерные как для Са10(PO4)6(ОН)2, так и для β-CaSiO3.
| Таблица 1 | ||||||
| Характеристика объектов исследования | ||||||
| ГА/ВТ, мас. % | w(Ca), мас. % | w(P), мас. % | w(Si) мас. % | Ca/(P+Si) | D(ГА), нм | D(ВТ), нм |
| 100/0 | 40.2±0.9 | 18.6±0.3 | 0 | 1.67±0.01 | 12.9 | - |
| 80/20 | 37.6±0.6 | 14.5±0.2 | 3.7±0.2 | 1.57±0.02 | 12.4 | - |
| 60/40 | 35.3±0.2 | 9.9±0.1 | 8.8±0.2 | 1.39±0.02 | 11.9 | 9.5 |
| 50/50 | 33.9±0.6 | 8.5±0.2 | 10.7±0.7 | 1.30±0.05 | 11.4 | 12.2 |
| 40/60 | 33.6±0.7 | 6.8±0.1 | 12.7±0.4 | 1.24±0.04 | 11.0 | 11.0 |
| 30/70 | 32.3±0.3 | 5.0±0.1 | 15.1±0.2 | 1.15±0.02 | - | - |
| 20/80 | 31.4±0.4 | 3.3±0.1 | 17.0±0.3 | 1.10±0.01 | 12.2 | 10.8 |
| 10/90 | 27.5±0.2 | 2.0±0.1 | 17.5±0.3 | 1.02±0.01 | - | - |
| 0/100 | 26.7±0.5 | 0 | 18.8±0.7 | 0.99±0.01 | - | 13.1 |
Обозначения: ГА/ВТ - соотношение количеств фаз ГА и ВТ в порошке; w(Ca), w(P), w(Si) - массовая доля кальция, фосфора и кремния в осадках; D(ГА), D(BT) - размер кристаллитов ГА и ВТ.
Claims (1)
- Способ получения двухкомпонентных смесей на основе гидроксиапатита и волластонита, включающий смешение растворов соединений кальция, фосфата и силиката при постоянном перемешивании, отстаивание, фильтрование, промывку от маточного раствора, сушку и прокаливание, при этом в качестве исходных компонентов используют гидроксид кальция, ортофосфорную кислоту и пятиводный силикат натрия, отношение концентраций реагентов Са/Р задают равным 1.67, a Ca/Si=1.00, количества Са(ОН)2, Н3РО4 и Na2SiO3 рассчитывают исходя из значений Са/Р и Ca/Si и выбранной пропорции гидроксиапатит/волластонит в порошке требуемой массы, рН поддерживают на уровне 12.00±0.05, после осаждения полученную твердую фазу выдерживают под маточным раствором в течение 24 часов при температуре 22÷25°C, отфильтровывают, промывают дистиллированной водой, высушивают при 90°C до постоянной массы и прокаливают при 1000°C в течение 2 часов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111378A RU2657817C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017111378A RU2657817C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2657817C1 true RU2657817C1 (ru) | 2018-06-15 |
Family
ID=62620094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017111378A RU2657817C1 (ru) | 2017-04-04 | 2017-04-04 | Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2657817C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741015C1 (ru) * | 2020-03-26 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения остеопластического дисперсного биокомпозита |
| RU2743834C1 (ru) * | 2020-04-06 | 2021-02-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения пористого биокерамического волластонита |
| RU2785143C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России) | Способ получения пористых сферических гранул на основе гидроксиапатита, волластонита и желатина |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109493C1 (ru) * | 1996-08-09 | 1998-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Медицинский лечебно-профилактический центр по проблеме сахарного диабета" | Зубной имплантат |
| RU2182817C1 (ru) * | 2001-07-19 | 2002-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Протон-К" | Внутрикостный корневой остеокондуктивный дентальный имплантат и материал для его изготовления |
-
2017
- 2017-04-04 RU RU2017111378A patent/RU2657817C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2109493C1 (ru) * | 1996-08-09 | 1998-04-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Медицинский лечебно-профилактический центр по проблеме сахарного диабета" | Зубной имплантат |
| RU2182817C1 (ru) * | 2001-07-19 | 2002-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Протон-К" | Внутрикостный корневой остеокондуктивный дентальный имплантат и материал для его изготовления |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| R. Morsy et al, A Facile Route to the Synthesis of Hyroxyapatite/Wollastonite Composite Powders by a Two-Step Coprecipitation Method, Silicon, 12 November 2015 [надено 2017.11.09]. Найдено из Интернет:URL:DOI 10.1007/s12633-015-9339-y. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741015C1 (ru) * | 2020-03-26 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения остеопластического дисперсного биокомпозита |
| RU2743834C1 (ru) * | 2020-04-06 | 2021-02-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ получения пористого биокерамического волластонита |
| RU2785143C1 (ru) * | 2022-03-21 | 2022-12-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России) | Способ получения пористых сферических гранул на основе гидроксиапатита, волластонита и желатина |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Habraken et al. | Calcium phosphates in biomedical applications: materials for the future? | |
| Suzuki et al. | Bone formation on synthetic precursors of hydroxyapatite | |
| Dorozhkin | Calcium orthophosphate-based bioceramics and biocomposites | |
| US9040156B2 (en) | Whitlockite and method for manufacturing the same | |
| US7695740B2 (en) | Synthetic calcium phosphate comprising silicon and trivalent cation | |
| KR19990067360A (ko) | 저온성 칼슘 포스페이트 아파타이트와 그 제조방법 | |
| RU2657817C1 (ru) | Способ получения керамического порошка на основе гидроксиапатита и волластонита | |
| da Rocha et al. | Mg substituted apatite coating from alkali conversion of acidic calcium phosphate | |
| Dorozhkin | Calcium orthophosphates: Occurrence, properties and major applications | |
| JP2004026648A (ja) | α−およびβ−リン酸三カルシウム粉末の製造方法 | |
| Acevedo-Dávila et al. | Chemical synthesis of bone-like carbonate hydroxyapatite from hen eggshells and its characterization | |
| RU2546539C1 (ru) | Способ получения порошкового материала на основе карбонатгидроксиапатита и брушита | |
| RU2531377C2 (ru) | Способ получения пористого керамического материала на основе пирофосфата кальция | |
| RU2507151C1 (ru) | Способ получения кремниймодифицированного гидроксиапатита с использованием свч-излучения | |
| RU2478570C2 (ru) | Способ получения аморфного трикальцийфосфата | |
| RU2395303C1 (ru) | Способ получения керамического композиционного биодеградируемого материала на основе двойного фосфата калия кальция | |
| JPH06122510A (ja) | リン酸八カルシウムの製造方法 | |
| RU2391317C2 (ru) | Способ приготовления шихты для керамического материала на основе карбонатгидроксиапатита | |
| RU2691051C1 (ru) | Способ получения аморфного трикальцийфосфата | |
| RU2730456C1 (ru) | Способ получения аморфного трикальцийфосфата | |
| KR20060023069A (ko) | 칼슘을 함유한 물질로부터 고순도 수산화아파타이트 제조방법 | |
| JPH09175806A (ja) | 液相反応による非化学量論組成ウイットロッカイトの調整法 | |
| RU2555685C2 (ru) | Способ получения субмикронной бифазной керамики на основе трикальцийфосфата и гидроксиапатита | |
| RU2714188C1 (ru) | Способ получения окрашенного однофазного пирофосфата кальция | |
| Abd Aljabbar et al. | Preparation of Fine Hydroxyapatite (HA) Powder And Its Characterization As Ceramic Biomaterial |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200405 |