Способ изготовления внутрикостного имплантата / Патент / #МиниМаркер2
Лазеры в медицине, Научная библиотека 26.01.2024 Комментарии к записи Способ изготовления внутрикостного имплантата / Патент / #МиниМаркер2 отключеныСергей Вячеславович Купряхин, Вячеслав Алексеевич Купряхин, Игорь Николаевич Колганов, Александр Владимирович Ревякин, Александр Викторович Лепилин, Алексей Дмитриевич Гришин, Игорь Михайлович Федяев // Патент RU2687792C1
Изобретение относится к медицине. Способ изготовления внутрикостного имплантата содержит предварительную механическую обработку и очистку титановой основы. Поверхность внутрикостной части имплантатов дополнительно обрабатывают в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера с длиной волны излучения 1,064 мкм, выходной мощностью 20-30 Вт, с частотой следования импульсов 20-40 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 100-150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10-15 мкм и межстрочным расстоянием 5 -10 мкм, с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя. Окончательный проход лазерным лучом осуществляют на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана. Затем поверхность имплантата подвергают химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25-30°C с выдержкой 2-3 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30-40 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 55-60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, проводят отжиг в печи при температуре 400-550°C в вакууме. Изобретение обеспечивает равномерное распределение жевательного давления на костную ткань и условия для более надежной их первичной и долговременной фиксации.
Изобретение относится к медицине, а именно, к способу изготовления внутрикостных имплантатов из титана и может быть использовано при изготовлении эндопротезов и зубных имплантатов на титановой основе, для подготовки поверхности титановых имплантатов под нанесение биосовместимых покрытий.
В настоящее время развиваются различные методы обработки металлических поверхностей с целью улучшения их биосовместимых свойств и для ускорения процесса заживления внутрикостных имплантатов. Эти методы основаны на морфологической или биохимической модификации физических, химических и механических свойств, в частности, изменении поверхностной энергии, поверхностного заряда, химического состава и топографии поверхности титановых имплантатов.
В стремлении повысить качество внутрикостных имплантатов мировых производителей наблюдается устойчивая тенденция модификации их поверхности путем формирования пористого слоя, способного обеспечивать их надежную фиксацию в кости и создавать наиболее благоприятные условия для остеоинтеграции.
В последние годы возникло новое перспективное направление, связанное с применением лазерной технологии для обработки поверхности металлических материалов с целью формирования топографии наружного слоя заданными параметрами, улучшения их биосовместимых, трибологических и коррозионных свойств. С помощью такой технологии можно решить все указанные выше задачи модификации комплекса поверхностных свойств титановых имплантатов.
Исследования показали, что лазерная обработка поверхности металлических имплантатов обеспечивает относительно высокую чистоту процесса, оптимальную шероховатость поверхности и хорошую биосовместимость с костной тканью. Основной целью разработчиков данных технологий ставилось достижение лучшего контакта кости и имплантата за счет совершенства топографии на его поверхности путем формирования лазерным лучом отдельных углублений заранее заданных конкретных размеров.
На фиг. 3 представлено изображение растрового файла для формирования топографии поверхности внутрикостной части имплантата на лазерном гравере МиниМаркер 2.
Внутрикостный дентальный имплантат содержит ортопедическую головку 1 с резьбовым осевым отверстием 2 (для фиксации протеза), гингивальную часть в виде конуса 3 и внутрикостную часть 4, выполненную в виде пластины с закругленной апикальной частью, клиновидной формы в ее поперечном сечении и отверстиями 5 конической формы, перпендикулярными к продольной плоскости пластины. Отверстия 5 внутрикостной части выполнены с диаметром, выбранным в пределах 0,1-0,3 мм, и глубиной 0,1-0,3 мм расположены вдоль продольной оси и в перпендикулярном направлении с шагом 0,1-0,5 мм. На обеих поверхностях внутрикостной части осесимметрично выполнены поперечные впадины 6, при этом вершины впадин расположены на одной прямой, под углом к оси имплантата.
Образец дентального имплантата выполнен из титанового сплава ВТ-1.0 (%, Ti 98,6-99,7, Fe до 0,18, С до 0,07, Si до 0,1). После предварительной подготовки поверхности, включающей механическую обработку титановой основы, очистку поверхности, дополнительно обработали в среде аргона построчно сканирующим лучом импульсного волоконного лазера (лазерный гравер МиниМаркер 2) с длиной волны излучения 1,064 мкм. При этом, лазерный луч проходит строку по поверхности внутрикостной части слева направо, а затем поднимается вверх и проходит следующую строку. Регулировка мощности сканирующего луча осуществляется в соответствии с заранее подготовленным растровым файлом в CorelDraw см. фиг. 3. Здесь уровень энергии излучения лазерного гравера (от импульса к импульсу) автоматически устанавливается по оттекам серого цвета. Выходная
мощность, при этом, устанавливалась на лазерном гравере на уровне 20 Вт, с частотой следования импульсов 20 кГц, максимальной энергией в импульсе 2,0-3,0 мДж и скоростью сканирования 150 мм/с, с условным размером лазерного пятна на обрабатываемой поверхности 10 мкм и межстрочным расстоянием 5-10 мкм. В среде аргона осуществили семь проходов с послойным испарением определенной части титана до формирования заданной топографии наружного слоя, причем, окончательный, восьмой, проход лазерным лучом произвели на атмосферном воздухе с образованием пористого слоя диоксида титана. Затем поверхность имплантата подвергли химическому травлению в растворе электролита 500 мл HCl (плотностью 1,19 г/мл); 500 мл H2O; 170 г/л NH4F*HF при комнатной температуре 25°C с выдержкой 2 мин, с последующей промывкой в воде и выдержкой в течение 30 мин в растворе HNO3 (400 г/л) при температуре 60°C с последующей промывкой в воде, после чего, окончательно, провели отжиг в печи при температуре 500°C в вакууме.
При этом оплавленные и закристаллизованные лазерные дорожки (фиг. 2) имели ширину 20-40 мкм и глубину 10-30 мкм с расстоянием между отверстиями от лазерных импульсов от 20-30 мкм.
Необходимые зависимости, формирующие геометрию обеих поверхностей пластинчатой внутрикостной части имплантата в виде осесимметричных впадин с отверстиями, полученные на основе анализа математической модели напряженно-деформированного состояния опорных тканей, обеспечивают наиболее равномерное распределение напряжений в костной ткани по всей высоте имплантационного ложа в условиях функциональных жевательных нагрузок.
Предлагаемая конструкция внутрикостной части имплантата обеспечивает остеоинтеграционное прорастание костных клеточных структур в отверстия, диаметр которых соответствует архитектоники губчатой кости и условиям репаративного остеогенеза.
Преимуществом данного изобретения является также создание внутрикостных имплантатов с высокими остеоинтеграционными свойствами, что способствует сокращению сроков лечения методом стоматологической имплантации, а также повышает эффективность при сращивании костей, дистракционном остеосинтезе в стоматологии и травматологии
Полное содержание на https://patentimages.storage.googleapis.com/b1/ce/9d/39e9b8dd0aaa46/RU2687792C1.pdf
Видео по теме:
