PL242080B1 - Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia - Google Patents
Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia Download PDFInfo
- Publication number
- PL242080B1 PL242080B1 PL435811A PL43581120A PL242080B1 PL 242080 B1 PL242080 B1 PL 242080B1 PL 435811 A PL435811 A PL 435811A PL 43581120 A PL43581120 A PL 43581120A PL 242080 B1 PL242080 B1 PL 242080B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- titanium material
- titanium
- titanate
- drug
- implant
- Prior art date
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 4
- 229940122361 Bisphosphonate Drugs 0.000 claims abstract description 18
- 150000004663 bisphosphonates Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 10
- IIDJRNMFWXDHID-UHFFFAOYSA-N Risedronic acid Chemical compound OP(=O)(O)C(P(O)(O)=O)(O)CC1=CC=CN=C1 IIDJRNMFWXDHID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229940089617 risedronate Drugs 0.000 claims description 9
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 19
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 19
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 7
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 4
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 3
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N calcium titanate Chemical compound [Ca+2].[O-][Ti]([O-])=O AOWKSNWVBZGMTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 1
- 206010065687 Bone loss Diseases 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 206010022004 Influenza like illness Diseases 0.000 description 1
- 206010028813 Nausea Diseases 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 208000007107 Stomach Ulcer Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 210000002249 digestive system Anatomy 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 1
- 201000006549 dyspepsia Diseases 0.000 description 1
- 208000019064 esophageal ulcer Diseases 0.000 description 1
- 210000003238 esophagus Anatomy 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 208000024798 heartburn Diseases 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 150000002632 lipids Chemical class 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000008693 nausea Effects 0.000 description 1
- 239000007935 oral tablet Substances 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 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 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 1
- 125000005496 phosphonium group Chemical group 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000012890 simulated body fluid Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003826 tablet Substances 0.000 description 1
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 150000003608 titanium Chemical class 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Przedmiotem wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni bisfosfonianem o wzorze 1, gdzie M2+ oznacza kation dwuwartościowy, a R1 i R2 dowolny podstawnik oraz sposób jego wytwarzania.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant, do którego powierzchni przyłączono lek na osteoporozę i sposób jego wytworzenia.
Osteoporoza to choroba powodująca niską gęstość mineralną i zmienioną mikrostrukturę kości [J. Bone. Miner. Metab. 2001, 19 (6), 331-337]. W wyniku tej choroby kości są bardziej kruche, a ryzyko złamań sięga nawet 40%. Ponieważ utrata masy kostnej jest początkowo bezobjawowa, osteoporozę często rozpoznaje się dopiero po pierwszym złamaniu klinicznym. Ze względu na to celem terapii najczęściej jest zapobieganie dalszym złamaniom [Lancet 2011, 377 (9773), 1276-1287].
Najpopularniejszymi lekami stosowanymi w profilaktyce osteoporozy i walce z tą chorobą, są bisfosfoniany, które hamują resorpcję kości [Osteoporos. Int. 2000, 11 (3) 192-202]. Bisfosfoniany mają wysokie powinowactwo do kości w porównaniu z innymi tkankami, co wpływa na ich skuteczność [Bone 2011,49 (1), 2-19].
Bisfosfoniany można podawać na kilka sposobów: doustnie w postaci tabletek, dożylnie w postaci wlewów lub zastrzyków, a także w formie systemów transdermalnych, jednak każda z tych metod ma wady. Gdy lek podaje się doustnie, jego wchłanianie jest na bardzo niskim poziomie. Zaledwie kilka procent (1-5%) jest wchłanianych przez układ pokarmowy, co jest związane z obecnością grup fosforanowych, które z trudem pokonują warstwę lipidową błon komórkowych. Skutkami ubocznymi stosowania tabletek doustnych mogą być nudności, zgaga, podrażnienie przełyku i wrzody żołądka. Po podaniu dożylnym częstym efektem ubocznym są gorączki i objawy grypopodobne. Inną, chociaż mniej powszechną metodą jest donosowe lub przezskórne podawanie leku. Jednak te sposoby powodują również skutki uboczne, takie jak toksyczność miejscowa [J. Control. Release 2013, 167 (2), 175-188]. Ze względu na to poszukuje się nowych metod kontrolowanego uwalniania bisfosfonianów. Ciekawą alternatywą jest implant, z którego lek zostanie uwolniony po kontakcie z ludzkimi płynami ustrojowymi.
Mimo wielu badań leki na osteoporozę nie wystarczają i w wielu przypadkach konieczna jest wymiana uszkodzonej kości na implant [Biomed. Pharmacother. 2004, 58 (9), 487-493]. Tytan i jego stopy są popularnym materiałem stosowanym w ortopedii i implantologii [Wear 2011,271 (9-10), 2006-2015, Mat. Sci. Eng. R 2004, 47 (3-4), 49-121].
Materiały te można zmodyfikować uzyskując na ich powierzchni warstwę tytanianu, aby poprawić biokompatybilność i zwiększyć narost hydroksyapatytu [Ceram. Int. 2016, 42 (8), 10322-10331, J. Biomed. Mater. Res. A 2007, 82A (2), 304-315].
Warstwy tytanianu na powierzchni stopu tytanu uzyskuje s ię stosując wodorotlenek sodu w podwyższonych temperaturach [Biomaterials 2002, 23 (10), 2265-2272]. Jony sodu można łatwo wymienić na jony dwuwartościowe w warstwach tytanianu na skutek wymiany jonowej [ J. Mater. Chem. A 2013, 1,5097-5104].
Podczas projektowania materiałów o potencjalnym zastosowaniu w sorpcji i kontrolowanym uwalnianiu bisfosfonianów duży potencjał mają materiały z osadzonymi jonami dwuwartościowymi [Int. J. Pharm. 2020, 578, 119117]. Duży potencjał wynika z faktu, że zachodzą silne interakcje między grupami fosfoniowymi z bisfosfonianów i jonami dwuwartościowymi. Z tego powodu cienka warstwa tytanianu z jonami dwuwartościowymi na powierzchni tytanu lub jego stopu jest idealnym materiałem do uwalniania leku w miejscu, w którym z powodu osteoporozy konieczne było usunięcie fragmentu kości.
Należy podkreślić, że sorpcja i uwalnianie bisfosfonianów z powierzchni tytanu i stopów tytanowych modyfikowanych tytanianem nie została do tej pory ujawnione w stanie techniki.
Istotą wynalazku jest materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant w postaci stopu tytanowego Ti6A14V- pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni poprzez silne oddziaływania bisfosfonianem w postaci ryzedronianu o wzorze 1, gdzie Ca2+ oznacza kation dwuwartościowy (wapń).
Rozwiązanie pozwala na zastosowania tytanianu jako inteligentnego nośnika uwalniającego lek pod wpływem płynów ustrojowych bezpośrednio w miejscu choroby. Uwalnianie leku z powierzchni tego materiału przebiega stopniowo pod wpływem płynów ustrojowych. Kontrolowane i długotrwałe dostarczanie leku na niskim poziomie spowoduje, że nie dojdzie do toksyczności miejscowej. Uwalnianie leku wynika z wymiany jonów dwuwartościowych na jony jednowartościowe na skutek czego zanikają interakcje pomiędzy tytanianem a lekiem. Materiał może być stosowany do każdego rodzaju implantów, w szczególności endoprotez porowatych i nieporowatych.
Istotą wynalazku jest także sposób wytwarzania materiału tytanowego z warstwą tytanianową, w postaci stopu Ti6A14V i z przyłączonym lekiem (bisfosfonianem - w postaci ryzedronianu) polegający
PL 242080 Β1 na tym, że materiał tytanowy umieszcza się w 5 molowym roztworze wodorotlenku sodu w podwyższonej temperaturze 30-100°C, korzystnie 60°C. Następnie materiał poddaje się wymianie jonowej z jonami dwuwartościowymi (jonami wapnia). Ostatnim etapem jest przyłączenie bisfosfonianu (w postaci ryzedronianu) do powierzchni zmodyfikowanego stopu na skutek interakcji pomiędzy jonami dwuwartościowymi, a bisfosfonianem (ryzedronianem).
Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:
• prostota wykonania, • krótki czas wymagany do otrzymania materiału, • ekonomiczność procesu (tanie odczynniki, niska temperatura wymagana podczas modyfikacji), • otrzymany materiał pozwala na uwalnianie leku z powierzchni implantu, co pozwala na jego miejscowe dostarczanie, • duża wydajność procesu otrzymywania materiału z powierzchniowo przyłączonym lekiem, • możliwość zastosowania dla wszystkich kształtów i wymiarów endoprotez.
Wynalazek w przykładowym wykonaniu został przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje schematyczne połączenie bisfosfonianu z materiałem tytanowym; fig. 2 przedstawia schemat otrzymywania materiału tytanowego z przyłączonym lekiem; fig. 3 przedstawia ilość przyłączonego bisfosfonianu: spadek intensywności pasma świadczy o przyłączeniu leku, a fig. 4 ilustruje ilość uwolnionego leku z przygotowanej endoprotezy tytanowej i wskazuje na 100% skuteczność uwolnienia leku w trakcie jednego miesiąca.
W przykładzie płytkę ze stopu Ti6A14V (1 x 1 x 0,5 cm), alternatywnie czystego tytanu, umieszczono w 10 ml 5 molowego roztworu wodorotlenku sodu podgrzanego do 60°C na okres 24 godzin. Następnie stop przemywano wodą destylowaną i suszono w 100°C przez 24 godziny. Kolejnym etapem było umieszczenie płytki w 10 ml 0,5 molowego wodnego roztworu chlorku wapnia na 24 godziny w celu wymiany jonowej. Proces wymiany jonowej powtórzono trzy razy. Ostatnim etapem było przyłączenie bisfosfonianu (ryzedronianu) do powierzchni zmodyfikowanego stopu. Polegało ono na umieszczeniu wcześniej przygotowanej płytki tytanowej w 2 ml roztworu ryzedronianu (0,1 mg ryzedronianu) na jeden tydzień w 35°C.
Skuteczność sorpcji udowodniono technikami EDS i UV-VIS. Zastosowanie techniki EDS, co pokazuje tabela 1, wskazuje na wzrost ilości fosforu na powierzchni materiału, co potwierdza przyłączenie bisfosfonianu.
Tabela 1
Zawartość pierwiastków na powierzchni badanych materiałów określona techniką EDS [%].
| Stop tytanu z warstwą tytanianu wapniowego | Stop tytanu z warstwą tytanianu wapniowego i przyłączonym bisfosfonianem | |
| Wapń | 1,84 ±0,07 | 2,07 ±0,14 |
| Fosfor | 0 | 0,26 ± 0,03 |
Skuteczność uwalniania leku pod wpływem symulowanych płynów ustrojowych z powierzchni materiału została udowodniona przy użyciu spektroskopii UV-VIS. Wykres wskazuje na 100% skuteczność uwalniania leku (fig. 4).
Claims (2)
- Zastrzeżenia patentowe1. Materiał tytanowy w postaci stopu Ti6A14V z przeznaczeniem na implant pokryty warstwą tytanianu i z przyłączonym do jego powierzchni bisfosfonianem w postaci ryzedronianu o wzorze 1, gdzie Ca2+ oznacza kation dwuwartościowy.
- 2. Sposób wytwarzania materiału tytanowego z przeznaczeniem na implant, w którym materiał tytanowy pokrywa się warstwa tytanianową poprzez umieszczenie w 5 molowym roztworze wodorotlenku sodu w temperaturze 30-100°C, korzystnie 60°C, po czym materiał tytanowy pokryty warstwą tytanianową poddaje się wymianie jonowej z jonami dwuwartościowymiPL 242080 Β1 znamienny tym, że materiał tytanowy, w postaci stopu tytanu Ti6A14V, pokryty warstwą tytanianową, po wymianie jonowej umieszcza się w roztworze ryzedronianu na jeden tydzień w temperaturze 35°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435811A PL242080B1 (pl) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL435811A PL242080B1 (pl) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL435811A1 PL435811A1 (pl) | 2022-05-02 |
| PL242080B1 true PL242080B1 (pl) | 2023-01-16 |
Family
ID=81385575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL435811A PL242080B1 (pl) | 2020-10-29 | 2020-10-29 | Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL242080B1 (pl) |
-
2020
- 2020-10-29 PL PL435811A patent/PL242080B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL435811A1 (pl) | 2022-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL242079B1 (pl) | Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytwarzania | |
| US6846493B2 (en) | Synthetic biomaterial compound of calcium phosphate phases particularly adapted for supporting bone cell activity | |
| Szurkowska et al. | Hydroxyapatites enriched in silicon–Bioceramic materials for biomedical and pharmaceutical applications | |
| FI92465C (fi) | Menetelmä endo-osteaalisten materiaalien käsittelemiseksi | |
| US6323146B1 (en) | Synthetic biomaterial compound of calcium phosphate phases particularly adapted for supporting bone cell activity | |
| KR101738649B1 (ko) | 갈륨화된 칼슘 포스페이트 생체적합 물질 | |
| Lin et al. | Preparation of a biphasic porous bioceramic by heating bovine cancellous bone with Na4P2O7· 10H2O addition | |
| US8071574B2 (en) | Implant improving local bone formation | |
| CN105327396B (zh) | 一种骨科植入类医用器械的表面改性方法 | |
| KR100871396B1 (ko) | 생체활성 아파타이트의 제조방법 | |
| BRPI1005792B1 (pt) | Materiais de regeneração óssea a base de combinações de monetita e outros compostos de cálcio e silício biotativos | |
| CN107149698A (zh) | 生物相容的材料及其用途 | |
| IL153699A (en) | The composition for transplantation basically | |
| CN100569301C (zh) | 一种人造生物材料化合物 | |
| McLeod et al. | Adsorption of bisphosphonate onto hydroxyapatite using a novel co‐precipitation technique for bone growth enhancement | |
| KR100650453B1 (ko) | 골대체용 복합재료 | |
| Drouet et al. | Calcium phosphate surface tailoring technologies for drug delivering and tissue engineering | |
| Barinov et al. | Osteoinductive ceramic materials for bone tissue restoration: octacalcium phosphate | |
| CN108126238A (zh) | 一种骨巨细胞瘤挖除术后骨缺损部位填充物及其制备方法 | |
| PL242080B1 (pl) | Materiał tytanowy z przeznaczeniem na implant i sposób jego wytworzenia | |
| Schmitt et al. | Crystallization at the polymer/calcium-phosphate interface in a sterilized injectable bone substitute IBS | |
| ES2427043T3 (es) | Superficies multifuncionales de titanio para integración en hueso | |
| US8894958B2 (en) | Galliated calcium phosphate biomaterials | |
| Wang | Hydroxyapatite degradation and biocompatibility | |
| Zhou et al. | Biomimetic coating of bisphosphonate incorporated CDHA on Ti6Al4V |