[go: up one dir, main page]

RU2669352C9 - Имплантат для замещения костных дефектов - Google Patents

Имплантат для замещения костных дефектов Download PDF

Info

Publication number
RU2669352C9
RU2669352C9 RU2017107688A RU2017107688A RU2669352C9 RU 2669352 C9 RU2669352 C9 RU 2669352C9 RU 2017107688 A RU2017107688 A RU 2017107688A RU 2017107688 A RU2017107688 A RU 2017107688A RU 2669352 C9 RU2669352 C9 RU 2669352C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon
implant
amount
bone defects
bone
Prior art date
Application number
RU2017107688A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2669352C2 (ru
RU2017107688A3 (ru
RU2017107688A (ru
Inventor
Александр Георгиевич Леонов
Владимир Юрьевич Чунаев
Сергей Викторович Иванина
Андрей Викторович Матросов
Original Assignee
Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения" filed Critical Акционерное общество "Военно-промышленная корпорация "Научно-производственное объединение машиностроения"
Priority to RU2017107688A priority Critical patent/RU2669352C9/ru
Publication of RU2017107688A3 publication Critical patent/RU2017107688A3/ru
Publication of RU2017107688A publication Critical patent/RU2017107688A/ru
Publication of RU2669352C2 publication Critical patent/RU2669352C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2669352C9 publication Critical patent/RU2669352C9/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/08Carbon ; Graphite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS 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
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/42Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к медицине, хирургии и ортопедии. Имплантат для замещения костных дефектов выполнен из углерод-углеродного композиционного материала. Материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80%. Материал-наполнитель состоит из кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 50…70% и аморфного углерода в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор матрицы. При этом в аморфный углерод внедрены углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода. Изобретение позволяет повысить эффективность применения имплантата для замещения костных дефектов путем повышения коэффициента запаса прочности кости при замещении ее дефекта. 2 з.п. ф-лы.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области медицины, а именно к травматологии, ортопедии и восстановительной хирургии, и касается усовершенствований сложных композитных материалов, идущих на изготовление имплантатов для замещения дефектов костей.
При хирургическом лечении костных заболеваний и травм возникает необходимость замещения костных дефектов с помощью имплантатов. В качестве имплантатов используют аллотрансплантаты, то есть донорские ткани, а также эксплантаты, такие как металлические конструкции, силикон, желатиновые губки и пленки, полиметилметакрилат, монолитный политетрафторэтилен, при этом они не смогли решить проблему интеграции имплантата с костной тканью.
В настоящее время для изготовления имплантатов используются материалы различных классов: металлы (титан), керамика (оксиды алюминия и циркония, гидроксоапатит) и некоторые синтетические полимеры (высокомолекулярный полиэтилен, полиметилметакрилат, и т.д.). Металлические, полимерные и керамические материалы, используемые в качестве имплантатов, обладают рядом недостатков. Так, применение металлических имплантатов - особенно при воспалительном заболевании кости - часто приводит к резорбции костной ткани. Полимерные материалы подвержены биологическому старению. Керамические материалы, обладая многими достоинствами, являются слишком хрупкими. Многих указанных недостатков лишены углеродные имплантаты.
Известен имплантат, описанный в патенте РФ 2204361 [20.05.2003, кл. A61F 2/44]. Имплантат выполнен из углерод-углеродного композиционного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон. Имплантат может иметь форму призмы (прямоугольной, с основаниями П- или Г-образными), в виде цилиндра или таблетки. Известные имплантаты обладают достаточным уровнем прочности, хорошей биосовместимостью, после операционного применения хорошо фиксируются в кости.
Недостатком известных имплантатов является несоответствие формы имплантата встречающимся в хирургической практике размерным особенностям ряда костных дефектов. При этом раскрытые в вышеуказанном патенте имплантаты являются неполноценно функционирующими, так как не обладают достаточным сцеплением как внутри, так и на поверхности имплантата, что приводит к снижению их прочности циклическим нагрузкам.
Известен имплантат, описанный в патенте RU 2609832 [06.02.2017, кл. A61F 2/44]. Имплантат для замещения костных дефектов выполнен из пористого углерод-углеродного композиционного материала содержит пироуглеродную матрицу и многонаправленный армирующий каркас из углеродных волокон и состоит из не менее чем двух составных частей, которые после совмещения образуют необходимую внешнюю форму имплантата и замкнутую полость внутри имплантата, предназначенную для размещения в ней лекарственного вещества. Известный пористый углеродный имплантат для замещения костных дефектов обеспечивает повышение эффективности лечения воспалительных и онкологических заболеваний за счет применения его для пролонгированной доставки лекарственных веществ в оперированную область пациента.
Недостатком известного имплантата является не достаточное сцепление как внутри, так и на поверхности имплантата, что приводит к снижению его прочности циклическим нагрузкам.
Известен имплантат, описанный в патенте РФ 2609827 [06.02.2017, кл. A61F 2/28]. Композиционный имплантат для компенсации костных дефектов выполнен из пористого композиционного материала, содержащего углеродную матрицу, армирующий каркас из углеродных волокон и открытые поры, объем которых не менее 5% от объема материала, а поры композиционного материала частично или полностью заполнены раствором органического йодсодержащего вещества, не вызывающим токсического действия на организм человека в количестве 0,01-0,1 г на 1 мкг массы человека, при этом содержание вещества составляет не менее 3 мг в 1 см3 композиционного материала.
Известный имплантат обладает повышенной рентгеноконтрастностью и удобен при проведении операций: за счет рентгеноконтрастности материала облегчается контроль за правильностью его установки в костном дефекте.
Однако недостатком данного имплантата является низкое значение его прочности циклическим нагрузкам.
Известен имплантат, описанный в патенте РФ 162540 [10.06.2016, кл. A61F 2/00]. Имплантат для замещения костных дефектов, выполнен из углерод-углеродного материала, содержащего пироуглеродную матрицу и армирующий каркас из углеродных волокон, при этом он выполнен в виде цилиндрического сегмента усеченного прямого кругового цилиндра, отсеченного плоскостью параллельно цилиндрической оси, при этом длина отсеченного сегмента в плоскости основания цилиндра составляет 0,3-0,8 от диаметра основания цилиндра, а двугранный угол между плоскостями оснований усеченного цилиндра составляет 10-50°.
Известный имплантат имеет форму соответствующую замещаемому костному дефекту, при этом имплантат имеет низкое значение прочности при циклическом нагружении.
Технический результат предложенного решения заключается повышение эффективности применения имплантата для замещении костных дефектов путем повышения коэффициента запаса прочности в зависимости от видов нагружений конкретной кости при замещении ее дефекта.
Данный технический результат достигается тем, что имплантат для замещения костных дефектов, выполнен из углерод-углеродного композиционного материала, при этом материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80% и материал-наполнитель, состоящий из кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 50…70%, и аморфного углерода в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор, а аморфный углерод содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода.
Кроме того, в техническом решении предлагаются дополнения, направленные на его дальнейшее улучшение.
Так, например, для ускорения формирования костной ткани, имплантат для замещения костных дефектов содержит остеокондуктивные и/или остеоиндуктивные материалы.
При этом остеокондуктивным и/или остеоиндуктивными материалами являются гидроксиапатит кальция, трикальцийфосфат, в том числе с добавками коллагена или белками.
Указанные предпочтительные дополнительные особенности могут сочетаться в имплантате в различных комбинациях.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем.
Имплантат выполнен из углерод-углеродного композиционного материала.
При этом материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80% и материал-наполнитель, состоящий из кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 50…70%, и аморфного углерода в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор, а аморфный углерод содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода.
Входящие в состав углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода обуславливают достижение технического результата в части прочности при циклическом нагружении.
Используемый для изготовления имплантата композиционный материал обладает биосовместимостью, прочностью, остеокондуктивными свойствами.
Предполагаемая форма и размер имплантата определяется хирургом до операции на основании рентгенологической оценки величины получаемого костного дефекта.
При этом также стоит отметить, что форма и размер имплантата зависит от вида конкретной кости и ее дефекта, а также от таких факторов: возраст, телосложение и образ жизни пациента и т.д.
Имплантаты, изготовленные из композиционного материала состава указанного выше, могут быть использованы не только в хирургии длинных костей, остеотомии, но при замещении различных костных дефектов, например, в вертебрологии.
Предлагаемый имплантат отвечает функциональным требованиям назначения костных имплантатов и удобства его имплантирования. Новое сочетание (совокупность) свойств (качественно иное по сравнению с известными решениями) обеспечено у предлагаемого решения: содержание в материале только остеосовместимых с костной тканью компонентов, в т.ч. изоморфных биоминералам кости; пористостью, имитирующей структурные особенности различных слоев кости (кортикальный, спонгиозный). Препараты, вещества, используемые в предлагаемом составе имплантата, не являются токсичными, разрешены к применению в медицине.
Применение имплантата для замещения костных дефектов в клинической практике повышает эффективность лечения за счет полного функционального восстановления поврежденного сегмента и отсутствия необходимости в повторных операциях для удаления имплантата.
Таким образом, применение предлагаемого технического решения обеспечивает получение имплантата для замещения костных дефектов, структура которого сформирована композиционным материалом, состава указанного выше. Имплантат обладает низким коэффициентом трения и величиной износа, повышенной пористостью и прочностью, и является нетоксичным. Тем самым достигается повышение эффективности применения имплантатов при замещении костных дефектов.

Claims (3)

1. Имплантат для замещения костных дефектов, выполненный из углерод-углеродного композиционного материала, отличающийся тем, что материал содержит пористую матрицу из волокон кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,58…3,62 ангстрема, при общем количестве волокна 20…80% и материал-наполнитель, состоящий из кристаллического углерода с межслоевым расстоянием 3,42…3,44 ангстрема в количестве 50…70% и аморфного углерода в виде кокса в количестве 10…20% от общего объема пор, при этом аморфный углерод содержит углеродные нанотрубки в количестве 0,05…1,0% от массы аморфного углерода.
2. Имплантат для замещения костных дефектов по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит остеокондуктивные и/или остеоиндуктивные материалы, обеспечивающие ускорение формирования костной ткани.
3. Имплантат для замещения костных дефектов по п. 2, отличающийся тем, что остеокондуктивным и/или остеоиндуктивными материалами являются гидроксиапатит кальция, трикальцийфосфат, в том числе с добавками коллагена или белками.
RU2017107688A 2017-03-09 2017-03-09 Имплантат для замещения костных дефектов RU2669352C9 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107688A RU2669352C9 (ru) 2017-03-09 2017-03-09 Имплантат для замещения костных дефектов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017107688A RU2669352C9 (ru) 2017-03-09 2017-03-09 Имплантат для замещения костных дефектов

Publications (4)

Publication Number Publication Date
RU2017107688A3 RU2017107688A3 (ru) 2018-09-11
RU2017107688A RU2017107688A (ru) 2018-09-11
RU2669352C2 RU2669352C2 (ru) 2018-10-10
RU2669352C9 true RU2669352C9 (ru) 2018-11-21

Family

ID=63639467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017107688A RU2669352C9 (ru) 2017-03-09 2017-03-09 Имплантат для замещения костных дефектов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2669352C9 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025116763A1 (en) 2023-11-28 2025-06-05 Gabov Aleksey Vladimirovich Endoprosthesis for replacement of bone defects and pathologies and manufacturing method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181600C2 (ru) * 2000-01-20 2002-04-27 Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Материалов" Композиционный пористый материал для замещения костей и способ его изготовления
RU2204361C2 (ru) * 2000-07-04 2003-05-20 Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Материалов" Протез тела позвонка
US20120226345A1 (en) * 2007-01-19 2012-09-06 Elixir Medical Corporation Biodegradable endoprostheses and methods for their fabrication
RU2609827C1 (ru) * 2015-09-22 2017-02-06 Олег Викторович Барзинский Углеродный имплантат для компенсации костных дефектов и способ его изготовления

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2181600C2 (ru) * 2000-01-20 2002-04-27 Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Материалов" Композиционный пористый материал для замещения костей и способ его изготовления
RU2204361C2 (ru) * 2000-07-04 2003-05-20 Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Материалов" Протез тела позвонка
US20120226345A1 (en) * 2007-01-19 2012-09-06 Elixir Medical Corporation Biodegradable endoprostheses and methods for their fabrication
RU2609827C1 (ru) * 2015-09-22 2017-02-06 Олег Викторович Барзинский Углеродный имплантат для компенсации костных дефектов и способ его изготовления

Also Published As

Publication number Publication date
RU2669352C2 (ru) 2018-10-10
RU2017107688A3 (ru) 2018-09-11
RU2017107688A (ru) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5450063B2 (ja) 生体活性骨移植片代替物
US8778378B2 (en) Bioactive antibacterial bone graft materials
Nihouannen et al. Osteogenic properties of calcium phosphate ceramics and fibrin glue based composites
US20130202670A1 (en) Bioactive antibacterial bone graft materials containing silver
RU2674333C1 (ru) Многофазный материал-заменитель костного трансплантата
Koepp et al. Biocompatibility and osseointegration of β‐TCP: Histomorphological and biomechanical studies in a weight‐bearing sheep model
AU2010257282A1 (en) Bone graft substitute
Pobloth et al. Tubular open‐porous β‐tricalcium phosphate polycaprolactone scaffolds as guiding structure for segmental bone defect regeneration in a novel sheep model
Choi et al. Development and evaluation of tetrapod-shaped granular artificial bones
Jeong et al. Acceleration of bone formation by octacalcium phosphate composite in a rat tibia critical-sized defect
JP2010512864A (ja) 液体の混合によるペースト状の骨置換材料の調製のための前駆体
Hutchens et al. Efficacy of silicate-substituted calcium phosphate with enhanced strut porosity as a standalone bone graft substitute and autograft extender in an ovine distal femoral critical defect model
RU2669352C9 (ru) Имплантат для замещения костных дефектов
Pinto et al. Therapeutic strategies for bone regeneration: the importance of biomaterials testing in adequate animal models
Andreasen et al. Effects of substitute coated with hyaluronic acid or poly‐lactic acid on implant fixation: Experimental study in ovariectomized and glucocorticoid‐treated sheep
Huse et al. The use of porous calcium phosphate scaffolds with transforming growth factor beta 1 as an onlay bone graft substitute: an experimental study in rats
Belaid et al. Fabrication of radio-opaque and macroporous injectable calcium phosphate cement
RU167669U1 (ru) Имплантат для хирургического замещения костных дефектов
Maté Sánchez de Val et al. Bone neo‐formation and mineral degradation of 4Bone.® Part I: material characterization and SEM study in critical size defects in rabbits
RU2779540C1 (ru) Термоотверждаемый и остеоиндуктивный костно-пластический материал на основе композиции хитозанового гидрогеля и частиц из полилактида или хитозана с импрегнированным костным морфогенетическим белком-2 (ВМР-2)
Pascal-Moussellard Injection of Calcium Phosphate Apatitic Cement/Blood Composites in Intervertebral Fusion Cages
Mhannawee Biomaterials for Bone Regeneration: Tunable Structure and Mechanical Characteristics
RU170113U1 (ru) Имплантат для хирургического замещения дефектов кости
RU172399U1 (ru) Имплантат для хирургической компенсации костных дефектов
RU167670U1 (ru) Имплантат для замещения дефектов кости

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 28-2018 FOR INID CODE(S) (72)

TH4A Reissue of patent specification