Цемент для замещения костной ткани

Цемент для замещения костной ткани

Реферат

 

Изобретение относится к области медицины и касается составов композиционных материалов для остеопластики. Цемент для замещения костной ткани содержит трикальций фосфат, тетракальций фосфат, гель гидроксиапатита, бикарбонат натрия, фтористый натрий, компоненты берут в определенном количественном содержании. Цемент обладает повышенной биосовместимостью с костной тканью, биоактивностью и эффективно восстанавливает костную ткань. 1 табл.

Изобретение относится к области медицины, а именно к составам композиционных материалов для остеопластики, в частности для заполнения обширных полостей и дефектов в костной ткани, и может быть использовано в стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, оториноларингологии, травмотологии.

Кость представляет собой композит, состоящий из органических и неорганических компонентов, где минеральная фаза, представляющая собой в основном фосфорно-кислый кальций (гидроксиапатит кальция) и небольшие количества микроэлементов, составляет от 60 до 70% полного сухого веса кости.

Поскольку кость естественным образом подвергается различным напряжениям, она постоянно обновляется. В начале цикла обновления остеокласты выводят поврежденную костную ткань в определенные области, а затем остеобласты заполняют остеокластом созданные пустоты с коллагеном, который через определенное время минерализуется и становится зрелой костью. Способность кости регенерироваться обеспечивается содержанием в минеральной фазе кости фосфата кальция и кристаллической природой кости.

Под воздействием механических и иных нагрузок в кости возможно развитие нежелательных напряжений, обеспечивающих различные формы деформаций костной ткани, приводящих к появлению микродефектов, микротрещин, микроразрывов и т.н., которые могут возникать в ответ на один или на комбинацию подобных возмущающих факторов, в том числе при ее хирургическом иссечении или рассечении, травматическое разрушение или нарушение структуры собственно костной ткани обменного или возрастного характера.

В лечении поврежденной костной ткани в настоящее время развивается ряд методологий, из числа которых одной из наиболее актуальных является использование костных цементов, в частности цементов на основе фосфорно-кислого кальция, как заполняющего и скрепляющего материала.

Этим материалом заполняют пустоты и отверстия разной природы в живой кости, после чего они представляют организму строительный материал и матрицу для регенирирующейся костной ткани.

Известно средство для внутрикостной имплантации, представляющее собой водную суспензию гидроксиапатита, предлагаемое для стимуляции роста костной ткани (пат РФ 2077329, кл. А 61 К 33/06, 1993).

Однако увлажненный материал не обладает пластичностью, не способен фиксироваться в костных полостях и не способен сохранить заданную форму, в связи с чем не обеспечивается даже минимальная защита от механических повреждений, необходимая вновь образующимся костным тканям.

Известен также композиционный материал для замещения костной ткани, содержащий фосфаты кальция - гидроксиапатит в виде гранул, порошкообразные бета-трикальций фосфаты, коллаген и хондроитинсульфат, взятые в массовом соотношении 12-20:6-12:30-40:34-38 (Пат. РФ 2122437, кл. A 61 L 27/00, 1996). К недостаткам этого материала следует oтнести низкие механические свойства изделий из него, так что в процессе хранения и транспортировки и подготовке к применению они легко растрескиваются и рассыпаются.

Наиболее близким из числа известных по технической сущности к предлагаемому является цемент для замещения костных тканей, содержащий аморфный фосфат кальция, дополнительный источник кальция, выбранный из группы: оксид кальция, гидроксид кальция и фосфат кальция, и физиологический раствор (Пат. США 5782971, кл. С 04 В 12/02, 1992).

Как отмечалось выше, цемент используется организмом как строительный материал. Поэтому состав цемента должен быть максимально приближен к составу костной ткани человеческой кости. Однако достаточно широкие вариации самих компонентов известного цемента (его количественный состав) и отсутствие указаний на количественное содержание компонентов приводит, по сути, к получению в известном техническом решении неопределенной гаммы различных материалов, обладающих, в конечном итоге, различным составом, характеристиками и структурой.

Поставленная задача состояла в разработке цемента для замещения костной ткани, который после заполнения им дефектов костной ткани в процессе отверждения образует материал, являющийся аналогом неорганической составляющей костной ткани и обладающий биосовместимостью с ней и биоактивностью, остеокондуктивными и остеоиндуктивными свойствами, благодаря чему он перерабатывается организмом в натуральную костную ткань, эффективно восстанавливая имеющиеся дефекты.

Технический результат достигается чем, что цемент для замещения костной ткани на основе фосфатов кальция дополнительно содержит гель гидроксианатита, карбонат магния, бикарбонат-натрия и фтористый натрий, а в качестве фосфатов кальция - трикальций фосфат и тетракальцийфосфат при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:

Трикальций фосфат 610-630

Тетракальций фосфат 350-370

Гель гидроксиапатита 320-500

Бикарбонат натрия 3-10

Фтористый натрий 2-10.

Предлагаемые интервалы соотношения компонентов определяются областью гомогенизации анатитной фазы и вариациями элементного состава костной ткани в зависимости от возраста человека и места замещения костной ткани.

Гель гидроксиапатита формулы Са₁₀(РO₄)₆(ОН)₂ получают в результате взаимодействия гидроксида кальция с ортофосфорной кислотой известным способом. В данном случае существенным моментом является физическое состояние продукта, а именно гелеобразное состояние. Предпочтительная концентрация гидроксиапатита в геле 6-10% по массе.

После изготовления порошок цемента для стерилизации помещают в полиэтиленовый пакет и запавают. Затем подвергают -облучению дозой 20000 Гр.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример.

Для получения образцов цемента, состав которых приведен в таблице, все твердые предварительно высушенные компоненты (кроме геля гидроксианатита) перемешивают в шаровой мельнице в течение 24 часов в инертной атмосфере. Для формирования рабочей пасты непосредственно перед употреблением к полученному порошку добавляют гель гидроксиапатита и перемешивают в течение 3 мин и немедленно после перемешивания помещают в дефект костной ткани. Время отверждения составляет 15 мин. Результаты испытаний показали, что в отличие от известных цементов, предлагаемые цементы обладают практически полной биосовместимостью с костной тканью, создают условия уменьшения в необходимости пересадки костной ткани и обшей длительности хирургического вмешательства, устраняют необходимость в добавочной фиксации костных фрагментов (обломков), уменьшают возможную потребность в повторных операциях, а также исключают возможность передачи латентной инфекции от донора при традиционном использовании аллогенной кости.

Формула изобретения

Цемент для замещения костной ткани на основе фосфатов кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит гель гидроксиапатита, карбонат магния, бикарбонат натрия и фтористый натрий, а в качестве фосфатов кальция - трикальций фосфат и тетракальций фосфат при следующем соотношени и компонентов, мас.ч.:

Трикальций фосфат 610-630

Тетракальций фосфат 350-370

Гель гидроксиапатита 320-500

Бикарбонат натрия 3-10

Фтористый натрий 2-10