BG65595B1 - Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка - Google Patents
Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка Download PDFInfo
- Publication number
- BG65595B1 BG65595B1 BG107247A BG10724702A BG65595B1 BG 65595 B1 BG65595 B1 BG 65595B1 BG 107247 A BG107247 A BG 107247A BG 10724702 A BG10724702 A BG 10724702A BG 65595 B1 BG65595 B1 BG 65595B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- solution
- laser
- substrate
- hydroxyapatite
- layers
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 18
- 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 18
- 230000003993 interaction Effects 0.000 title abstract description 17
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 claims abstract description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000003462 bioceramic Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 8
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 abstract description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 2
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 abstract description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 abstract 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 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 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 1
- JXRVKYBCWUJJBP-UHFFFAOYSA-L calcium;hydrogen sulfate Chemical compound [Ca+2].OS([O-])(=O)=O.OS([O-])(=O)=O JXRVKYBCWUJJBP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 230000003278 mimic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[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 VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 150000003017 phosphorus Chemical class 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
Методът намира приложение в медицината, диагностиката и биотехнологиите. С него могат да се създадат in vitro системи за изследване процесите на биоминерализация в природата, за получаване на покрития от биокерамични слоеве, например хидроксиапатит, върху ортопедични или стоматологични импланти от различен материал, с голяма площ и сложна форма, а така също и за създаването на системи, тестващи урината за съединения, образуващи камъни. По метода израстването на хидроксиапатитни слоеве се осъществява чрез лазерно облъчване на твърдотелна подложка, потопена в преситен воден разтвор на соли, имитиращи кръвната плазма. Взаимодействието лазер-разтвор-подложка е предизвикано извън средата за израстване чрез система за импулсно лазерно лъчение и система за сканиране на подложката, която е потопена в разтвора.
Description
Изобретението се отнася до метод за създаване на ίη νίΐτο система за израстване на хидроксиапатитни слоеве от разтвори върху подложка чрез лазерно стимулиране, намиращ приложение в медицината, диагностиката и биотехнологиите
Предшестващо състояние на техниката
Плазмено-струйният синтез е една от наймасово използваните техники за създаване на калциево-фосфатни покрития. Например изобретение (СИ 1270841) се отнася до плазмено-струен-хидротермален синтез на хидроксиапатит за повърхностна биомодификация на зъбни и костни метални импланти. Използвайки калциев бисулфат или калциев фосфат като изходен материал, първоначално чрез плазмено-струен процес се покрива металната повърхност и хидротермално се синтезира, за да се получи нанометричен хидроксиапатит с малки вътрешни напрежения, е висока чистота, с висока кристалинност и конфигурация, близка на костния апатит. Един от главните проблеми е невъзпроизводимостта на покритията, както и контролиране на кристалностга, фазовия състав и морфологията, което води до различно поведение ин витро и ин виво. Пукнатини, пори и фазови примеси ограничават механичната издръжливост на системата покритие-подложка, както и нейната стабилност за дълъг период от време.
Известен е метод (118 6428803), за получаване на хидроксиапатитен гел чрез зол-гел процес, при който алкален воден разтвор на калциева сол реагира е алкален воден разтвор на фосфорна сол в моларно съотношение на калция и фосфора от порядъка на 1.67, за да се получи зол. След това зола се трансформира в гел чрез хидротермално третиране. Така полученият гел показва много добри свойства и се използва като свързващ агент на човешкия хидроксиапатитен материал. Чрез метода могат да се получат хидроксиапатитен гел, детайли с различна форма, както и покрития на метални импланти. Зол-гел техниката е известна като бавен процес и не създава условия за ускорено израстване на хидрокси апатитни слоеве.
Изобретенията, които са най-близко до настоящото изобретение се отнасят до метод за получаване на наночастици чрез лазер - разтвор взаимодействие (П8 5770126), както и на нанотръбички (Л8 6068800), използвайки взаимодействието на лазерен лъч и воден прекурсорен разтвор. Методът включва използването на твърда подложка по време на лазер - разтвор взаимодействието, която е потопена в разтвора и се върти. Също така включва и използването на плазма по време на лазер - разтвор взаимодействието, при което смес от прекурсорен разтвор и носещ газ се инжектират перпендикулярно или хоризонтално в лазерния лъч. Енергията на фотоните от лазерния лъч и енергията на плазмата индуцират скъсване на връзките на молекулите на прекурсорния разтвор и като резултат се получава много фин прах на елементи като сребро, никел, сплави и др.
Проблемът, който се решава с изобретението е ускоряване на израстването на хидроксиапатитните слоеве чрез лазер - разтвор - подложка взаимодействие, както и едновременното създаване на определен микроразмерен дизайн чрез сканиране на лазерния лъч върху подложката, като лазерният лъч и неговото сканиране е извън средата на израстване. Освен това, целта на изобретението е да се осигури получаване на хидроксиапатитни слоеве с микро- и наноразмерен дизайн.
Техническа същност на изобретението
Методът, съгласно изобретението за израстване на хидроксиапатитни слоеве чрез система, осъществяваща едновременното взаимодействие на лазер - разтвор - подложка, се състои в импулсно лазерно облъчване на твърдотелна подложка, потопена в разтвор. Взаимодействието лазер - разтвор - подложка е предизвикано, извън средата за израстване, чрез система за импулсно лазерно лъчение и система за сканиране на подложката, която е потопена в разтвора. Чрез потапяне, подложката е приведена в контакт с прилежащия разтвор, който е преситен воден разтвор на соли, имитиращи човешката кръвна
65595 ΒΙ плазма. Едновременно с това, повърхността на подложката и прилежащият разтвор са приведени в лазер - разтвор - подложка взаимодействие. Това взаимодействие е резултат на предизвикано извън средата за израстване импулсно лазерно лъчение с дължина на вълната 578 пт, честота на лъчението 19 ΕΗζ, брой на импулсите 19000 ипрШз/з, продължителност на импулса 30 пз и сканиране на подложката със скорост 1000 ппп/з.
В първия етап от взаимодействието лазер твърдотелна подложка, енергията на лазерното лъчение се трансформира в топлина. По-нататъшните етапи от процеса лазер - разтвор - подложка се определят от електрофизичните свойства на подложката и разтвора, така също и от количеството и специалното разпределение на енергията абсорбирана от подложката и разтвора. Получаването на слоеве от хидроксиапатит се осъществява чрез механизмите на зародиш-образуването и израстване, започвайки с абсорбцията на фотонна енергия чрез подложката. Фотонната енергия се абсорбира от повърхността на подложката, като едновременно с това локално взаимодейства с прилежащия разтвор, т.е. осъществява се лазер - разтвор - подложка взаимодействие, като по този начин се ускорява процеса на израстване на слоеве.
Чрез предизвиканото извън средата на израстване импулсно лазерно взаимодействие се създават условия за ускорен кристален растеж, което е предимство при ΐη νΐΐτο експериментите, моделиращи сравнително бавните процеси на биоминерализацията в природата.
Пояснение на приложената фигура
Фигура 1 представлява принципна схема за реализиране на метода за израстване на слоеве от хидроксиапатит върху подложка, осъществяваща лазер - разтвор - подложка взаимодействие.
Примерно изпълнение на изобретението
Едно примерно изпълнение на метода за създаване на система за израстване на хидроксиапатитни слоеве върху твърдотелна подложка се илюстрира с помощта на фигурата, която включва контейнер от плексиглас 1, потопен в термостатна система 2, държател 3 за подложка
4. която се закрепва неподвижно, хоризонтално или вертикално към него, като по този начин се експонира към разтвора 5, който е предварително приготвен преситен разтвор, при дадена температура Тр имитиращ кръвната плазма. От горната страна на контейнера 1, чрез система 6 се осъществява сканирането на подложката 4 с импулсния лазерен лъч 7, а измерването на температурата и йонната концентрация на разтвора се осъществява посредством температурен датчик 8 и селективен йонметър 9 съответно.
Измененията на параметрите на лазерното импулсно лъчение, като дължината на вълната, енергия, честотата, продължителност на импулса, скорост на сканиране, се задават от системата за импулсно лазерно лъчение 7 и от системата за сканиране 6, като се настройват на дължина на вълната 578 пт с честота 19 кНг, с брой на импулсите 19000 йприк/з, с продължителност 30 пз при скорост на сканиране на лъча 1000 тт/з. Предизвиканата, чрез системата за импулсно лазерно лъчение 7 и системата за сканиране 6, фотонна енергия се абсорбира от повърхността на подложката 4 и локално в разтвора 5, и ги превежда във взаимодействие. В резултат на възникналото лазер - разтвор - подложка взаимодействие между повърхността на подложката 4, експонирана към прилежащия разтвор 5, протича процес на ускорено израстване на слой. Свойствата на израсналите слоеве, като например състав, дебелина, морфология, зависят основно от физико-химичните свойства на разтвора и параметрите, както на лазерното импулсно лъчение, атака също и параметрите на сканиране върху повърхността на подложката.
Приложение на изобретението
Чрез метода могат да се създадат ϊη νΐΐτο системи за изследване на процесите на биоминерализация в природата, за получаване на покрития от биокерамични слоеве, например хидроксиапатит, върху ортопедични или стоматологични импланти от различен материал, с голяма площ и сложна форма, а така също и за създаването на системи, тестващи урината на пациентите за камъко-образуващи съединения.
Claims (1)
1. Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка, с използване на лазерно лъчение, характеризиращ се с това, че израстването става върху твърдотелна подложка, чиято повърхност и прилежащият преситен разтвор, имитиращ кръвната плазма, са приведени в лазер-разтвор-подложка взаимодействие, което е предизвикано извън средата на израстване чрез система за импулсно лазерно лъчение с дължина на вълната 578 пт, с честота 19 кНг, с продължителност на им5 пулса 30 пз и система за сканиране на лазерния лъч със скорост 1000 тт/з върху подложката, която е потопена в разтвора.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG107247A BG65595B1 (bg) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG107247A BG65595B1 (bg) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG107247A BG107247A (bg) | 2004-05-31 |
| BG65595B1 true BG65595B1 (bg) | 2009-02-27 |
Family
ID=32513818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG107247A BG65595B1 (bg) | 2002-11-04 | 2002-11-04 | Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG65595B1 (bg) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770126A (en) * | 1995-09-07 | 1998-06-23 | The Penn State Research Foundation | High producing rate of nano particles by laser liquid interaction |
| US6068800A (en) * | 1995-09-07 | 2000-05-30 | The Penn State Research Foundation | Production of nano particles and tubes by laser liquid interaction |
| CN1270841A (zh) * | 2000-04-19 | 2000-10-25 | 西安交通大学 | 水热合成纳米羟基磷灰石生物涂层的复合制备工艺 |
| US6428803B1 (en) * | 1997-05-30 | 2002-08-06 | Rolf Ewers | Hydroxylapatite gel |
-
2002
- 2002-11-04 BG BG107247A patent/BG65595B1/bg unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5770126A (en) * | 1995-09-07 | 1998-06-23 | The Penn State Research Foundation | High producing rate of nano particles by laser liquid interaction |
| US6068800A (en) * | 1995-09-07 | 2000-05-30 | The Penn State Research Foundation | Production of nano particles and tubes by laser liquid interaction |
| US6428803B1 (en) * | 1997-05-30 | 2002-08-06 | Rolf Ewers | Hydroxylapatite gel |
| CN1270841A (zh) * | 2000-04-19 | 2000-10-25 | 西安交通大学 | 水热合成纳米羟基磷灰石生物涂层的复合制备工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BG107247A (bg) | 2004-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Keriquel et al. | In vivo bioprinting for computer-and robotic-assisted medical intervention: preliminary study in mice | |
| Sans et al. | Electrically polarized hydroxyapatite: influence of the polarization process on the microstructure and properties | |
| Suchanek et al. | The influence of nanoporous anodic titanium oxide substrates on the growth of the crystalline hydroxyapatite coatings | |
| RU2554819C1 (ru) | Способ получения биоактивного покрытия на имплантируемом в костную ткань человека титановом имплантате | |
| JP2002369876A (ja) | アパタイト被覆金属材料、その製造方法および使用 | |
| US20200071834A1 (en) | Coating method of apatite using laser | |
| dos Santos et al. | Calcium phosphates of biological importance based coatings deposited on Ti-15Mo alloy modified by laser beam irradiation for dental and orthopedic applications | |
| Assis et al. | Comparison of crystallinity between natural hydroxyapatite and synthetic cp-Ti/HA coatings | |
| JP6479414B2 (ja) | 医療機器材料の製造方法及び医療機器材料 | |
| Jeong et al. | Synthesis and characterization of hydroxyapatite nanowires on tricalcium phosphate bone discs using a hydrothermal reaction | |
| BG65595B1 (bg) | Метод за израстване на хидроксиапатитни биокерамични слоеве върху подложка | |
| Kusunoki et al. | Orientation control for a-axis or c-axis oriented crystal films of hydroxyapatite, and a possible growth mechanism derived from X-ray diffraction | |
| Deng et al. | Pulsed laser deposition of zeolite NaX thin films on silica fibers | |
| RU2677271C1 (ru) | Способ изготовления микро-наноструктурированного пористого слоя на поверхности титановых имплантатов | |
| Álvarez-Lloret et al. | Crystallographic control of the hydrothermal conversion of calcitic sea urchin spine (Paracentrotus lividus) into apatite | |
| JP2012065742A (ja) | コラーゲン／アパタイト配向性材料、及びコラーゲン／アパタイト配向性材料の製造方法 | |
| KR102563889B1 (ko) | 레이저 표면처리 방법 및 그 장치 | |
| JP5334030B2 (ja) | ハイドロキシアパタイトの製造方法及びハイドロキシアパタイト−蛋白質複合体の製造方法 | |
| CN107338425A (zh) | 一种钛表面含锶磷酸盐生物活性转化膜的制备方法 | |
| WO2013129465A1 (ja) | 医療用多孔プレート | |
| JPWO2011030704A1 (ja) | 結晶化用容器、結晶化装置、結晶の製造方法、及び、結晶化用基板 | |
| Pramatarova et al. | Modified inorganic surfaces as a model for hydroxyapatite growth | |
| Dos Santos et al. | Biomimetic calcium phosphates-based coatings deposited on binary Ti-Mo alloys modified by laser beam irradiation for biomaterial/clinical applications | |
| JP2004290333A (ja) | 人工骨又は人工歯根インプラントおよび人工歯根フィクスチャー | |
| JP5162749B2 (ja) | アパタイト複合体及びその製造方法 |