Состав углепластика для устранения дефектов кости

Состав углепластика для устранения дефектов кости

Реферат

Изобретение относится к области медицины, а именно к челюстно-лицевой хирургии, и может быть использовано для устранения костных дефектов.

Известен состав углепластика для устранения дефектов костей "Остек", который содержит углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10 при следующем соотношении компонентов (мас.%): углеродная ткань ТГН-2М 65, полиамидная пленка 12/10 35, представляющий из себя пресс-пакет, состоящий из чередующихся между собой углеродной ткани ТГН-2М, размером 100×100×034-7 слоев; полиамидной пленки 12/10 в виде пленки размером 100×100×0,2-7 слоев (ТУ 48-4807-22989).

Однако указанный материал "Остек" при всех его положительных качествах имеет один серьезный недостаток - он рентгенопрозрачен со всеми вытекающими отсюда последствиями: при устранении различных костных дефектов у человека углеродным материалом "Остек" при контрольном исследовании рентгенологических снимков и компьютерных томограмм углеродный материал не визуализируется. В послеоперационном периоде невозможно проследить дальнейшую судьбу углеродных имплантатов, установленных во время операций.

Наиболее близким к предложенному является состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10 и порошок металлического бора при следующем соотношении компонентов, (мас.%):

Углеродная ткань ТГН-2М	45-65
Порошок металлического бора	2-20
с размерами частиц 20-50 мкм
Полиамидная пленка 12/10	остальное

[Патент РФ N 2241495, A61L 27/08 A61F 2/28, 2003].

Недостатком указанного углепластика с порошком бора является то, что он недостаточно визуализируется на спиральной компьютерной томограмме и не виден вообще при рентгенологическом исследовании, что затрудняет послеоперационный контроль за установленным углеродным материалом в организме человека. Также при исследовании пациентов на спиральном компьютерном томографе увеличивается лучевая нагрузка в несколько раз. Порошок бора в больших количествах токсичен для живых организмов.

Техническим результатом данного изобретения является повышение рентгеноконтрастности и биосовместимости, уменьшение токсичности и канцерогенности материала.

Технический результат достигается тем, что в составе углепластика для устранения дефектов кости, содержащем углеродную ткань ТГН-2М, полиамидную пленку 12/10, отличительной особенностью является то, что он дополнительно содержит порошок титана при следующем соотношении компонентов, (мас.%):

Углеродная ткань ТГН-2М	57,5-62,5
Порошок титана	2,5-7,5
Полиамидная пленка 12/10	остальное

Желательно, чтобы размер частиц порошка кремния составлял 20-50 мкм.

Предложенный состав углепластика обладает высокими физико-механическими свойствами, высокой рентгеноконтрастностью, не токсичен, не канцерогенен.

Титан имеет плотность 4,32 г/см³, обладает отличной коррозийной стойкостью, устойчив на воздухе до температуры 550°С, обладает способностью вживляться в биологические ткани. Титан в виде порошка равномерно рассеивали между слоями ткани и полиамида и проводили термомеханическую обработку пресс-пакета, по нижеприведенной технологии. Титан сохраняет первоначальные свойства и находится в виде механических включений в порах ткани.

Пример 1

Материал получают следующим образом: 62,5 г углеродную ткань марки ТГН-2М перекладывают 35 г полиамидной пленки 12/10, между которой равномерно распределяют 2,5 г порошка титана с размерами частиц 20-50 мкм. Таким образом, полученный материал, состоящий из чередующийся между собой слоев углеродной ткани марки ТГН-2М, размером 100×100×034-7 слоев; полиамидной пленки 12/10, размером 100×100×0,2-7 слоев, и порошка титана 20-50 мкм, равномерно распределенного между тканью и полиамидной пленкой, подвергают горячему прессованию при температуре 210±5С°, давлении 100 кг/см² и выдержке 1 час. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 2

Материал, состоящий из 60 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 35 г полиамидной пленкой 12/10 и 5 г порошком титана с размерами частиц 20-50 мкм соответственно, подвергают горячему прессованию по примеру 1. Свойства углепластика приведены в таблице.

Пример 3

Материал, состоящий из 57,5 г углеродной ткани марки ТГН-2М, перекладывают 35 г полиамидной пленкой 12/10 и 7,5 г порошком титана, подвергают горячему прессованию по примеру 1. Соотношение компонентов материала составляют 57,5:35:7,5 соответственно. Свойства углепластика приведены в таблице.

Технологическое оборудование позволяет получать заготовки размером 20×200×300 мм, из которых изготавливают имплантаты, механической обработкой по чертежам или слепкам применительно индивидуально к пациенту.

При добавлении более 7,5% порошка титана начинают ухудшаться заданные физико-химические свойства углеродного материала и его не рекомендуется вносить в биосреду человеческого организма, если добавлять менее 2,5% порошка титана материал окажется не рентгеноконтрастным и хирург не сможет проследить его дальнейшую судьбу, степень его износа.

Физико-механические свойства углепластика "Остек" и "Остека" с бором и титаном.
№ п/п		"Остек″	"Остек" с добавками бора	"Остек" с титаном
Свойства
	2%	4%	6%	8%	12%	15%	2,5	5%	7,5%
						%
1	Плотность, г/см3	1,16	1,18	1,20	1.23	1,26	1,33	1.36	1,26	1,28	1,31
2	Пористость, %	36,9	33,7	30,1	26,2	21,5	16,8	14,7	18,2	16,1	14,8
	Модуль упругости, МПа×103
3	1,83	1,9	1,94	1,97	1,99	2,02	2,05	3,36	3,32	3,15
	Прочность, МПа	при изгибе
49,6	50,5	51,3	51,5	52,6	54,1	56,4	67,0	62,5	56,1
4	при сжатии
	13,1	14,6	16,3	17,9	19,2	21,2	22,7	28,9	31,3	33,1

Из таблицы видно, что при сравнительном анализе материала "Остек" и "Остек с добавками бора" и предлагаемого состава "Остек с добавками титана" плотность материала в предлагаемом составе больше, чем в известных углепластиках "Остек". Также из таблицы видно, что при увеличении процентного содержания добавок бора и титана плотность материала увеличивается, пористость уменьшается, модуль упругости увеличивается, прочность при сжатии и изгибе также увеличивается.

Таким образом, предлагаемый состав с добавками титана (плотность визуализации по шкале Хаунсфильда 600-700 ед.) по сравнению с известным "Остек с добавками бора" (плотность визуализации, по шкале Хаусфильда 70-150 ед.) обладают большей рентгеноконтрастностью. "Остек" без добавок не обладает рентгеноконрастностью (плотность визуализации по шкале Хаусфильда 0 ед.). Содержание бора в материале "Остек с добавками бора" достигает 12-15%, что отрицательно сказывается на биосовместимости материала, повышении токсичности и канцерогенности. Причем визуализация данного материала возможна только при использовании спирального компьютерного томографа, при этом лучевая нагрузка увеличивается в несколько раз. Кроме того, возрастает стоимость лучевой диагностики. Предлагаемый состав при меньшем содержании титана обладает хорошей визуализацией при использовании рентгеновских методов исследования, при увеличении биосовместимости, отсутствии токсичности и канцерогенности, отсутствии коррозийных явлений, стойкостью к усталостным разрушениям, низкой величиной износа и упругостью, близкой к упругости кости и близкой к электропроводности тканей человеческого организма.

1. Состав углепластика для устранения дефектов кости, содержащий углеродную ткань марки ТГН-2М и полиамидную пленку 12/10, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит порошок титана при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеродная ткань ТГН-2М	57,5-62,5
Порошок титана	2,5-7,5
Полиамидная пленка 12/10	Остальное

2. Состав углепластика для устранения дефектов кости по п.1,

отличающийся тем, что содержит порошок титана с размерами частиц 20-50 мкм.