RU2581824C1 - Method for bioceramic coating deposition on implants - Google Patents
Method for bioceramic coating deposition on implants Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581824C1 RU2581824C1 RU2014145489/15A RU2014145489A RU2581824C1 RU 2581824 C1 RU2581824 C1 RU 2581824C1 RU 2014145489/15 A RU2014145489/15 A RU 2014145489/15A RU 2014145489 A RU2014145489 A RU 2014145489A RU 2581824 C1 RU2581824 C1 RU 2581824C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- suspension
- silver
- hydroxyapatite
- implant
- powder
- Prior art date
Links
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000008021 deposition Effects 0.000 title abstract description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 26
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 23
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000002694 phosphate binding agent Substances 0.000 claims description 11
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 11
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 23
- 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 description 23
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 3
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- 210000003041 ligament Anatomy 0.000 description 1
- GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H magnesium phosphate Chemical compound [Mg+2].[Mg+2].[Mg+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GVALZJMUIHGIMD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000004137 magnesium phosphate Substances 0.000 description 1
- 229910000157 magnesium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960002261 magnesium phosphate Drugs 0.000 description 1
- 235000010994 magnesium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области медицины, а именно к способам нанесения биоактивных гидроксиапатитовых покрытий на металлические внутрикостные и чрескостные имплантаты.The invention relates to medicine, namely to methods for applying bioactive hydroxyapatite coatings to metal intraosseous and transosseous implants.
Биокерамическое гидроксиапатитовое покрытие медицинских внутрикостных и чрескостных имплантатов из биосовместимых металлов и сплавов обеспечивает их ускоренное и эффективное приживление в костной ткани за счет высокого уровня биологической активности поверхности. Наиболее распространенной технологией нанесения порошковых гидроксиапатитовых покрытий является газотермическое напыление, заключающееся в пропускании порошка гидроксиапатита через высокотемпературную область частично ионизированного газа, нагревании, плавлении и придании кинетической энергии частицам порошка с последующим их осаждением на поверхность имплантата. Однако нанесение гидроксиапатитового покрытия наиболее широко распространенным газотермическим (плазменным) методом является технологически сложным процессом и характеризуется низким коэффициентом использования порошка, т.е. низкой технико-экономической эффективностью. При этом данный метод не позволяет наносить биокерамические гидроксиапатитовые покрытия, содержащие серебро в качестве бактерицидного компонента, служащего для повышения уровня приживляемости имплантатов.The bioceramic hydroxyapatite coating of medical intraosseous and transosseous implants made of biocompatible metals and alloys ensures their accelerated and effective healing in bone tissue due to the high level of biological activity of the surface. The most common technology for applying hydroxyapatite powder coatings is thermal spraying, which involves passing a hydroxyapatite powder through a high-temperature region of partially ionized gas, heating, melting, and imparting kinetic energy to the powder particles, followed by their deposition onto the implant surface. However, the application of the hydroxyapatite coating by the most widespread gas thermal (plasma) method is a technologically complex process and is characterized by a low coefficient of powder use, i.e. low technical and economic efficiency. However, this method does not allow applying bioceramic hydroxyapatite coatings containing silver as a bactericidal component, which serves to increase the level of implant survival.
Известен способ изготовления имплантатов с биокерамическим покрытием (гидроксиапатит, биоситалл), наносимым методом плазменного напыления [патент РФ №2157245, МПК A61L 27/06, A61F 2/28, опубл. 10.10.2000 г.].A known method of manufacturing implants with a bioceramic coating (hydroxyapatite, biositall) applied by plasma spraying [RF patent No. 2157245, IPC A61L 27/06, A61F 2/28, publ. 10/10/2000].
Недостатком данного способа является сложность осуществления технологического процесса нанесения биокерамического покрытия на имплантаты, а также отсутствие технической возможности получения серебросодержащего покрытия с бактерицидными свойствами.The disadvantage of this method is the difficulty of implementing the process of applying a bioceramic coating on implants, as well as the lack of technical ability to obtain silver-containing coatings with bactericidal properties.
Известен способ нанесения гидроксиапатитовых покрытий, включающий смешивание порошка гидроксиапатита со связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки, взятые в соотношении к порошку 1,0-1,5:1,5-2,0, сушку и термообработку обжигом при температуре 250-600°С [патент РФ №2158189, МПК B05D 7/24, B05D 7/14, A61L 27/00, опубл. 27.10.2000 г.].A known method of applying hydroxyapatite coatings, comprising mixing a hydroxyapatite powder with a binder, which is used phosphate bonds taken in the ratio of the powder to 1.0-1.5: 1.5-2.0, drying and heat treatment by firing at a temperature of 250- 600 ° C [RF patent No. 2158189, IPC B05D 7/24, B05D 7/14, A61L 27/00, publ. 10/27/2000].
Недостатком данного способа является отсутствие технической возможности получения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия с бактерицидными свойствами.The disadvantage of this method is the lack of technical feasibility of obtaining a silver-containing hydroxyapatite coating with bactericidal properties.
Ближайшим прототипом, по мнению авторов, является способ нанесения гидроксиапатитового покрытия на имплантаты [патент РФ №2417107, МПК A61L 27/30, B05D 7/24, A61L 27/32, опубл. 27.04.2011 г.], включающий смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом в виде фосфатной связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесение получаемой суспензии на металлическую поверхность, сушку и последующую термообработку аргоно-плазменной струей при токе дуги 300-500 А, продолжительности 0,5-2,0 мин на дистанции 40-100 мм.The closest prototype, according to the authors, is a method of applying a hydroxyapatite coating to implants [RF patent No. 2417107, IPC A61L 27/30, B05D 7/24, A61L 27/32, publ. April 27, 2011], including mixing a hydroxyapatite powder with a biologically compatible binder in the form of a phosphate binder with a binder to powder ratio of 1.0-1.5: 1.5-2.0, applying the resulting suspension to a metal surface, drying and subsequent heat treatment with an argon-plasma jet at an arc current of 300-500 A, duration 0.5-2.0 min at a distance of 40-100 mm.
Однако недостатком данного способа является то, что процесс нанесения биокерамического покрытия является технологически сложным, требующим применения сложного и дорогостоящего оборудования, а также отсутствие технической возможности, обеспечивающей получение серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия с бактерицидными свойствами.However, the disadvantage of this method is that the process of applying a bioceramic coating is technologically complex, requiring the use of complex and expensive equipment, as well as the lack of technical ability to provide a silver-containing hydroxyapatite coating with bactericidal properties.
Задачей изобретения является создание технологически простого и эффективного способа нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия на металлические имплантаты.The objective of the invention is to provide a technologically simple and effective method of applying a silver-containing hydroxyapatite coating on metal implants.
Технический результат изобретения заключается в обеспечении бактерицидных свойств биокерамического гидроксиапатитового покрытия для повышения приживляемости внутрикостных и чрескостных имплантатов, а также в создании технологически простых условий нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия.The technical result of the invention is to provide bactericidal properties of bioceramic hydroxyapatite coatings to increase the survival of intraosseous and transosseous implants, as well as to create technologically simple conditions for applying silver-containing hydroxyapatite coatings.
Поставленная задача достигается за счет того, что в предлагаемом способе нанесения биокерамического покрытия на имплантаты, включающем смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, нанесение получаемой суспензии на поверхность имплантата, сушку и последующую термообработку, согласно новому техническому решению, в суспензию из фосфатных связок и порошка гидроксиапатита дополнительно добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03, а термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией проводят в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин. При этом происходит эффективный нагрев поверхности имплантата с нанесенной суспензией, состоящей из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра, до температуры 900-950°С, обеспечивающей формирование биокерамического покрытия путем плавления фосфатной связки и протекания твердофазных превращений с получением механической смеси, обладающей бактерицидными свойствами.The problem is achieved due to the fact that in the proposed method for applying a bioceramic coating on implants, comprising mixing a hydroxyapatite powder with a biologically compatible binder, phosphate binder is used as a binder and powder ratio of 1.0-1.5: 1.5- 2.0, applying the resulting suspension to the implant surface, drying and subsequent heat treatment, according to a new technical solution, nanoparticles are additionally added to the suspension of phosphate binder and hydroxyapatite powder silver with a ratio of suspension and silver nanoparticles of 1.0-1.1: 0.01-0.03, and heat treatment of the implant coated with a silver-containing suspension is carried out under conditions of induction heating at a power consumption of 0.20-0.25 kW, frequency current at the inductor 90 ± 10 kHz and a duration of 1.0-1.5 minutes In this case, an effective heating of the implant surface with the applied suspension consisting of a phosphate binder, hydroxyapatite powder and silver nanoparticles occurs to a temperature of 900-950 ° C, which provides the formation of a bioceramic coating by melting the phosphate binder and the occurrence of solid phase transformations to obtain a mechanical mixture with bactericidal properties .
Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.
Получение биокерамического покрытия на металлических имплантатах осуществляют путем смешивания порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03. Суспензию наносят на поверхность имплантата и сушат, после чего проводят термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин.Obtaining a bioceramic coating on metal implants is carried out by mixing hydroxyapatite powder with a biologically compatible binder, which is used as phosphate binder with a binder to powder ratio of 1.0-1.5: 1.5-2.0, with the addition of nanoparticles in the resulting suspension silver with a ratio of suspension and silver nanoparticles of 1.0-1.1: 0.01-0.03. The suspension is applied to the implant surface and dried, after which the implant is heat treated with a silver-containing suspension applied under conditions of induction heating at a power consumption of 0.20-0.25 kW, a current frequency at the inductor of 90 ± 10 kHz and a duration of 1.0-1 ,5 minutes.
Данные условия позволяют технологически просто и эффективно формировать на поверхности металлических имплантатов механически прочное биокерамическое покрытие на основе гидроксиапатита, содержащее в качестве бактерицидного компонента наночастицы серебра.These conditions make it possible to technologically simply and efficiently form on the surface of metal implants a mechanically durable bioceramic coating based on hydroxyapatite containing silver nanoparticles as a bactericidal component.
При этом порошок гидроксиапатита смешивают со связующим веществом, содержащим наночастицы серебра, для предварительного удержания частиц гидроксиапатитового порошка и серебра на поверхности имплантата, а термообработку индукционным нагревом проводят для обеспечения ускоренного эффективного плавления фосфатной связки и протекания твердофазных превращений с получением биокерамического покрытия из механической смеси, обладающей бактерицидными свойствами.In this case, the hydroxyapatite powder is mixed with a binder containing silver nanoparticles to pre-hold the particles of hydroxyapatite powder and silver on the surface of the implant, and heat treatment by induction heating is carried out to provide accelerated effective melting of the phosphate binder and solid-state transformations to obtain a bioceramic coating from a mechanical mixture having bactericidal properties.
Приведенные пределы значений технологического режима индукционно-термической обработки обеспечивают получение биокерамических гидроксиапатитовых покрытий с наночастицами серебра для придания поверхности имплантатов бактерицидных свойств.The given limits of the technological mode of induction-heat treatment provide bioceramic hydroxyapatite coatings with silver nanoparticles to give the implant surface bactericidal properties.
Содержание в суспензии из фосфатной связки и порошка гидроксиапатита наночастиц серебра в пределах соотношения суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03 является наиболее эффективным для придания биокерамическому покрытию бактерицидных свойств. При содержании наночастиц серебра в суспензии меньше указанного нижнего предела соотношения не позволяет получить покрытие с выраженной бактерицидной активностью, а содержание наночастиц серебра в суспензии больше указанного верхнего предела соотношения является экономически нецелесообразным, т.к. при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03 достигаются наилучшие медико-технические условия безопасного и ускоренного приживления имплантатов с гидроксиапатитовыми покрытиями.The content of silver nanoparticles in a suspension of a phosphate binder and hydroxyapatite powder within the range of a suspension ratio of silver nanoparticles of 1.0-1.1: 0.01-0.03 is most effective for imparting bactericidal properties to a bioceramic coating. When the content of silver nanoparticles in the suspension is less than the specified lower limit of the ratio, it is not possible to obtain a coating with a pronounced bactericidal activity, and the content of silver nanoparticles in the suspension is greater than the specified upper limit of the ratio is not economically feasible, because with a ratio of suspension and silver nanoparticles of 1.0-1.1: 0.01-0.03, the best medical and technical conditions for safe and accelerated engraftment of implants with hydroxyapatite coatings are achieved.
Осуществление индукционно-термической обработки вихревыми токами, наведенными в металлических имплантатах с нанесенной суспензией из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра, при значениях потребляемой электрической мощности менее 0,20 кВт, частоте тока на индукторе ниже диапазона 90±10 кГц и продолжительности термообработки менее 1,0 мин является не эффективным, т.к. образующееся покрытие склонно к механическому разрушению при действии функциональных нагрузок на имплантат.Induction-thermal treatment by eddy currents induced in metal implants coated with a suspension of a phosphate binder, hydroxyapatite powder and silver nanoparticles, when the consumed electric power is less than 0.20 kW, the current frequency at the inductor is below the range of 90 ± 10 kHz and the duration of heat treatment is less than 1.0 min is not effective because the resulting coating is prone to mechanical failure under the action of functional loads on the implant.
Индукционно-термическая обработка вихревыми токами при значениях потребляемой мощности более 0,25 кВт, частоте тока на индукторе свыше 90±10кГц и продолжительности термообработки более 1,5 мин приводит к нежелательным фазовым и структурным превращениям серебра в составе биокерамического покрытия, что, в результате, существенно снижает его бактерицидные свойства (происходит агрегация наночастиц серебра в более крупные микрометровые частицы с меньшей бактерицидной активностью).Induction-thermal treatment by eddy currents at values of power consumption of more than 0.25 kW, current frequency at the inductor more than 90 ± 10 kHz and a duration of heat treatment of more than 1.5 minutes leads to undesirable phase and structural transformations of silver in the bioceramic coating, which, as a result, significantly reduces its bactericidal properties (silver nanoparticles are aggregated into larger micrometer particles with lower bactericidal activity).
Мощность индукционного нагрева выбирается исходя из требуемой продолжительности процесса нагрева, которая должна приводить к достижению температуры основы имплантата 900-950°С, что обеспечивает необходимое термическое воздействие на суспензию из фосфатной связки, порошка гидроксиапатита и наночастиц серебра для получения прочного биокерамического покрытия с бактерицидными свойствами.Induction heating power is selected based on the required duration of the heating process, which should lead to the implant core temperature reaching 900-950 ° С, which provides the necessary thermal effect on a suspension of phosphate binder, hydroxyapatite powder and silver nanoparticles to obtain a strong bioceramic coating with bactericidal properties.
Пример 1. Приготавливают суспензию из порошка гидроксиапатита дисперсностью Δ=50 мкм и биологически совместимого связующего вещества так, чтобы получаемый раствор был насыщен частицами гидроксиапатита и содержал минимальное количество связующего вещества, достаточное для удержания суспензии на поверхности имплантата. В качестве связующего вещества берут кальцийфосфатную связку и смешивают ее с порошком гидроксиапатита в соотношении 1,0:1,5. Затем в полученную суспензию добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0:0,03. С помощью кисти или путем окунания полученную серебросодержащую суспензию наносят на имплантат и подвергают сушке в печи при температуре 50°С в течение 20 мин. После этого имплантат с закрепленной серебросодержащей суспензией помещают в камеру устройства индукционного нагрева и производят индукционно-термическую обработку при величине потребляемой электрической мощности 0,20 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,5 мин. При этом температура нагрева имплантата составляет 900°С. В данных технологических условиях происходит оплавление поверхности гидроксиапатитовых частиц, их приваривание к металлической основе имплантата и друг к другу при сохранении внутреннего термически неизмененного ядра частиц, распределение и закрепление наночастиц серебра в структуре биокерамического покрытия. В результате получается механически прочное покрытие на основе смеси гидроксиапатита и серебра, обладающее высокими биоактивными и бактерицидными свойствами.Example 1. A suspension is prepared from a hydroxyapatite powder with a dispersion of Δ = 50 μm and a biocompatible binder so that the resulting solution is saturated with hydroxyapatite particles and contains a minimum amount of binder sufficient to hold the suspension on the implant surface. As a binder, take a calcium phosphate binder and mix it with hydroxyapatite powder in a ratio of 1.0: 1.5. Then, silver nanoparticles are added to the resulting suspension at a ratio of suspension and silver nanoparticles of 1.0: 0.03. Using a brush or by dipping, the resulting silver-containing suspension is applied to the implant and dried in an oven at a temperature of 50 ° C for 20 minutes. After that, an implant with a fixed silver-containing suspension is placed in the chamber of the induction heating device and the induction-heat treatment is performed at a power consumption of 0.20 kW, an inductor current frequency of 90 ± 10 kHz and a duration of 1.5 minutes. In this case, the heating temperature of the implant is 900 ° C. In these technological conditions, the surface of hydroxyapatite particles is melted, they are welded to the metal base of the implant and to each other while maintaining the internal thermally unchanged particle core, distribution and fixing of silver nanoparticles in the structure of the bioceramic coating. The result is a mechanically strong coating based on a mixture of hydroxyapatite and silver, which has high bioactive and bactericidal properties.
Пример 2. Приготавливают суспензию из порошка гидроксиапатита дисперсностью Δ=70 мкм и биологически совместимого связующего вещества так, чтобы получаемый раствор был насыщен частицами гидроксиапатита и содержал минимальное количество связующего вещества, достаточное для удержания суспензии на поверхности имплантата. В качестве связующего вещества берут магнийфосфатную связку и смешивают ее с порошком гидроксиапатита в соотношении 1,2:1,9. Затем в полученную суспензию добавляют наночастицы серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,1:0,01. С помощью кисти или путем окунания суспензию наносят на имплантат и подвергают сушке в печи при температуре 50°С в течение 20 мин. После этого имплантат с закрепленной суспензией помещают в камеру устройства индукционного нагрева и производят индукционно-термическую обработку при величине потребляемой электрической мощности 0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0 мин. При этом температура нагрева имплантата составляет 950°С. В данных технологических условиях происходит оплавление поверхности гидроксиапатитовых частиц, их приваривание к металлической основе имплантата и друг к другу при сохранении внутреннего термически неизмененного ядра частиц, распределение и закрепление наночастиц серебра в структуре биокерамического покрытия. В результате получается механически прочное покрытие на основе смеси гидроксиапатита и серебра, обладающее наряду с биологической активностью высокими бактерицидными свойствами.Example 2. A suspension is prepared from a hydroxyapatite powder with a dispersion of Δ = 70 μm and a biocompatible binder so that the resulting solution is saturated with hydroxyapatite particles and contains a minimum amount of binder sufficient to hold the suspension on the implant surface. As a binder, take a magnesium phosphate binder and mix it with hydroxyapatite powder in a ratio of 1.2: 1.9. Then, silver nanoparticles are added to the resulting suspension at a ratio of suspension and silver nanoparticles of 1.1: 0.01. Using a brush or by dipping, the suspension is applied to the implant and dried in an oven at a temperature of 50 ° C for 20 minutes. After that, the implant with the fixed suspension is placed in the chamber of the induction heating device and the induction-heat treatment is carried out at a consumed electric power of 0.25 kW, a current frequency at the inductor of 90 ± 10 kHz and a duration of 1.0 min. In this case, the heating temperature of the implant is 950 ° C. In these technological conditions, the surface of hydroxyapatite particles is melted, they are welded to the metal base of the implant and to each other while maintaining the internal thermally unchanged particle core, distribution and fixing of silver nanoparticles in the structure of the bioceramic coating. The result is a mechanically strong coating based on a mixture of hydroxyapatite and silver, which, along with biological activity, has high bactericidal properties.
Положительный эффект предлагаемого изобретения - обеспечение бактерицидных свойств биокерамического гидроксиапатитового покрытия для повышения приживляемости внутрикостных и чрескостных имплантатов - заключается в создании технологически простых и эффективных условий нанесения серебросодержащего гидроксиапатитового покрытия, при которых осуществляют смешивание порошка гидроксиапатита с биологически совместимым связующим веществом, в качестве которого используют фосфатные связки при соотношении связки и порошка 1,0-1,5:1,5-2,0, с добавлением в получаемую суспензию наночастиц серебра при соотношении суспензии и наночастиц серебра 1,0-1,1:0,01-0,03, которую затем наносят на поверхность имплантата и сушат, после чего проводят термообработку имплантата с нанесенной серебросодержащей суспензией в условиях индукционного нагрева при величине потребляемой электрической мощности 0,20-0,25 кВт, частоте тока на индукторе 90±10 кГц и продолжительности 1,0-1,5 мин.The positive effect of the invention is the provision of the bactericidal properties of the bioceramic hydroxyapatite coating to increase the engraftability of intraosseous and transosseous implants - consists in creating technologically simple and effective conditions for applying a silver-containing hydroxyapatite coating, in which the hydroxyapatite powder is mixed with a biocompatible binder, which is used as phosphate binders with a ratio of ligaments and powder of 1.0-1.5: 1.5-2.0, s to by pouring silver nanoparticles into the resulting suspension at a ratio of the suspension and silver nanoparticles of 1.0-1.1: 0.01-0.03, which is then applied to the surface of the implant and dried, after which the implant is heat treated with a silver-containing suspension applied under conditions of induction heating when the value of the consumed electric power is 0.20-0.25 kW, the current frequency at the inductor is 90 ± 10 kHz and the duration is 1.0-1.5 minutes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145489/15A RU2581824C1 (en) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Method for bioceramic coating deposition on implants |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145489/15A RU2581824C1 (en) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Method for bioceramic coating deposition on implants |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2581824C1 true RU2581824C1 (en) | 2016-04-20 |
Family
ID=56195019
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014145489/15A RU2581824C1 (en) | 2014-11-12 | 2014-11-12 | Method for bioceramic coating deposition on implants |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2581824C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2684617C1 (en) * | 2018-07-11 | 2019-04-10 | Андрей Александрович Нестеренко | Method of applying bioactive coating on titanium implants |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2341296C2 (en) * | 2002-05-24 | 2008-12-20 | Энджиотек Интернэшнл Аг | Compositions and methods of medical implant covering |
| RU2417107C1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of applying hydroxyapatite coat on implants |
-
2014
- 2014-11-12 RU RU2014145489/15A patent/RU2581824C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2341296C2 (en) * | 2002-05-24 | 2008-12-20 | Энджиотек Интернэшнл Аг | Compositions and methods of medical implant covering |
| RU2417107C1 (en) * | 2009-12-08 | 2011-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) | Method of applying hydroxyapatite coat on implants |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2684617C1 (en) * | 2018-07-11 | 2019-04-10 | Андрей Александрович Нестеренко | Method of applying bioactive coating on titanium implants |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Khor et al. | Microstructure and mechanical properties of plasma sprayed HA/YSZ/Ti–6Al–4V composite coatings | |
| Roy et al. | Laser processing of bioactive tricalcium phosphate coating on titanium for load-bearing implants | |
| JP2022000015A (en) | Inductively heatable tobacco product | |
| CN102260863B (en) | Preparation method of silicon-containing hydroxyapatite coating of carbon/carbon composite material | |
| CN103656752B (en) | Utilize the preparation method of graphene Strengthening and Toughening bioceramic material and its artificial bone | |
| Karimi et al. | Electrophoretic deposition of double-layer HA/Al composite coating on NiTi | |
| Liu et al. | Effect of post-heat treatment on the microstructure of micro-plasma sprayed hydroxyapatite coatings | |
| RU2581824C1 (en) | Method for bioceramic coating deposition on implants | |
| Xu et al. | Radio frequency (rf) plasma spheroidized HA powders: powder characterization and spark plasma sintering behavior | |
| Cao et al. | Plasma‐sprayed hydroxyapatite coating on carbon/carbon composite scaffolds for bone tissue engineering and related tests in vivo | |
| RU2417107C1 (en) | Method of applying hydroxyapatite coat on implants | |
| Liu et al. | Atmospheric plasma-sprayed hydroxyapatite coatings with (002) texture | |
| Zhao et al. | An Injectable Magnesium‐Based Cement Stimulated with NIR for Drug‐Controlled Release and Osteogenic Potential | |
| O'Flynn et al. | Laser sintering and crystallization of a bioactive glass-ceramic | |
| CN102031518A (en) | method for preparing material with biological ceramic composite coating laser-clad on surface of titanium alloy | |
| Singh et al. | Hydroxyapatite reinforced surface modification of SS-316L by microwave processing | |
| EP3785739A1 (en) | Glassy calcium phosphate particulates, coatings and related bone graft materials | |
| RU2571080C1 (en) | Method for bioceramic coating deposition on implants | |
| Goh et al. | Synthesis, characterization and in vitro study of magnetic biphasic calcium sulfate-bioactive glass | |
| RU2541171C1 (en) | Biocompatible porous material and method for preparing it | |
| Wu et al. | Preparation, characterization, and in vitro bioactivity of nagelschmidtite bioceramics | |
| Sariibrahimoglu et al. | Characterization of α/β-TCP based injectable calcium phosphate cement as a potential bone substitute | |
| CN105369063A (en) | Manufacturing method for medical bone fixing device | |
| Zhao et al. | Study on the influence of plasma spray processes and spray parameters on the structure and crystallinity of hydroxylapatite coatings | |
| RU2684617C1 (en) | Method of applying bioactive coating on titanium implants |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201113 |