ISO 23317:2007
(Main)Implants for surgery — In vitro evaluation for apatite-forming ability of implant materials
Implants for surgery — In vitro evaluation for apatite-forming ability of implant materials
ISO 23317:2007 describes the method for detecting apatite formed on a surface of a material in simulated body fluid (SBF).
Implants chirurgicaux — Évaluation in vitro de la capacité de formation d'apatite des matériaux d'implants
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 23317
Первое издание
2007-06-15
Имплантаты для хирургии. In vitro
оценка способности имплантируемых
материалов к формированию апатитов
Implants for surgery — In vitro evaluation for apatite-forming ability of
implant materials
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 23317:2007(R)
©
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на интегрированные шрифты и они не будут установлены на компьютере, на котором ведется редактирование. В
случае загрузки настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение
лицензионных условий фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак фирмы Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованные для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF были оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все
меры предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами-членами
ISO. В редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просьба проинформировать Центральный
секретариат по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2007
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO по адресу ниже или представительства ISO в соответствующей стране.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2007 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Содержание Страница
Предисловие .iv
Введение .v
1 Область применения .1
2 Нормативные ссылки .1
3 Термины и определения .1
4 Аппаратура.2
5 Исследуемый образец.2
5.1 Форма и размеры образца.2
5.2 Подготовка образца .3
6 Жидкость, воспроизводящая жидкость организма.3
6.1 Общее положение.3
6.2 Реагенты для SBF.3
6.3 Концентрации ионов и уровень pH в SBF .4
6.4 Приготовление SBF.4
6.5 Подтверждение концентрации ионов SBF .6
6.6 Хранение SBF .7
7 Процедура.7
8 Протокол испытания.8
Приложение A (информативное) Аппаратура для приготовления SBF .9
Приложение B (информативное) Подготовка стандартных видов стекла для оценки
способности к формированию апатитов.10
Библиография.12
© ISO 2007 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. Что касается стандартизации в области электротехники, то
ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной электротехнической комиссией (IEC).
Проекты международных стандартов разрабатываются в соответствии с правилами Директив ISO/IEC,
Часть 2.
Основная задача технических комитетов заключается в подготовке международных стандартов.
Проекты международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-
членам на голосование. Их опубликование в качестве международных стандартов требует одобрения
не менее 75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы настоящего международного стандарта могут быть
объектом патентных прав. ISO не может нести ответственность за идентификацию какого-либо одного
или всех патентных прав.
ISO 23317 был подготовлен Техническим комитетом ISO/TC 150, Имплантаты для хирургии,
Подкомитетом SC 1, Материалы.
iv © ISO 2007 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Введение
Было обнаружено, что материалы различных видов связываются с живой костью через слой апатитов.
Было показано, что данный апатитовый слой может быть воспроизведен на данных поверхностях в
бесклеточной и беспротеиновой жидкости, воспроизводящей жидкость организма, (simulated body fluid,
SBF) с концентрациями ионов близкими к их значениям в плазме крови, и сформированный таким
образом апатит очень схож с минералом кости по его составу и структуре.
Данная оценка способности имплантируемых материалов к формированию апатитов в SBF полезна
для предварительной оценки их способности к соединению кости in vivo в экспериментах на животных.
Когда биоактивный материал имплантирован в живое тело, на его поверхности формируется тонкий
слой, обогащенный Ca и P. Далее материал соединяется с живой тканью через данный апатитовый
слой без четкой границы. Было показано, что данный апатитовый слой может быть также хорошо
воспроизведен на поверхностях материалов в SBF, и что сформированный таким образом апатит
очень схож с минералом кости по его составу и структуре. По мере увеличения биоактивности апатит
формируется на поверхности материала за меньший промежуток времени пропорциональный данному
увеличению. Образование апатитовых слоев может быть обнаружено с помощью тонкопленочной
дифракционной рентгеновской спектрометрии и/или сканированием электронным микроскопом.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Материалы, которые формируют апатит на своей поверхности in vivo, могут соединяться с
живой костью, так как данный апатит является биологически активным. Такое in vivo отложение апатита может
быть воспроизведено на их поверхностях in vitro в SBF. Например, in vivo кальцификация на поверхностях
Bioglass®, CaO-SiO стекла, Na O-CaO-SiO стекла, Cerabone®A-W, Ceravital®-типе стеклокерамики, спеченный
2 2 2
гидроксиапатит и термически обработанный щелочью титан, взаимосвязана с in vitro кальцификацией в SBF. Но
это не исключает возможности того, что материалы, которые не формируют на своей поверхности апатиты in vivo,
соединяются с живой костью. Например, запротоколировано, что такие ресорбирующие материалы как бета-
трикальцийфосфат (Ca (PO ) ) и карбонат кальция соединяются с живой костью без формирования апатитового
3 4 2
слоя на их поверхности.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Было запротоколировано, что стекла с различным составом в системе Na O-CaO-SiO
2 2
показывают взаимосвязь между способностью материалов, имплантированных в дефект кости кролика,
формировать кость и способностью формировать апатит на своей поверхности в SBF.
© ISO 2007 – Все права сохраняются v
---------------------- Page: 5 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 23317:2007(R)
Имплантаты для хирургии. In vitro оценка способности
имплантируемых материалов к формированию апатитов
1 Область применения
Данный международный стандарт описывает метод определения апатита, формирующегося на
поверхности материала в жидкости, воспроизводящей жидкость организма, (simulated body fluid, SBF).
2 Нормативные ссылки
Ссылка на следующие документы обязательна при использовании данного документа. Для жестких
ссылок применяются только указанное по тексту издание. Для плавающих ссылок необходимо
использовать самое последнее издание нормативного ссылочного документа (включая любые
изменения).
ISO 3696:1987, Вода для аналитического лабораторного использования. Спецификация и методы
испытания
ISO 14630:2005, Неактивные хирургические имплантаты. Общие требования
3 Термины и определения
В рамках данного документа термины и определения ISO 14630 используются совместно с
нижеследующими терминами.
3.1
апатит
apatite
группа фосфатов кальция, включая минералы кости и основной неорганический компонент костей и
зубов, сходных с гидроксиапатитом, имеющим состав Ca (PO ) (OH)
10 4 6 2
2− − + 2+
ПРИМЕЧАНИЕ Минералы кости также содержат ионы, такие как CO , F , Na и Mg .
3
3.2
способность формировать апатит
apatite-forming ability
способность создавать апатит на поверхности
3.3
биоактивность
bioactivity
свойство, которое вызывает особый биологический отклик при взаимодействии с материалом,
результатом которого является формирование соединения между тканью и материалом
3.4
период индукции
induction period
время для обнаружения формирования апатита на поверхности образца после вымачивания образца в
жидкости, воспроизводящей жидкость организма
© ISO 2007 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
3.5
жидкость, воспроизводящая жидкость организма
simulated body fluid
SBF
неорганический раствор, имеющий состав схожий с плазмой человека без органических компонентов
3.6
стандартное стекло для оценки способности формировать апатиты
standard glass for evaluating apatite-forming ability
класс стандартного стекла с определенным химическим составом, показывающего заданную
способность формировать апатит в SBF, и при имплантации в тело животного
3.7
тонкопленочная дифракционная рентгеновская спектрометрия
thin film X-ray diffraction spectrometry
TF-XRD
метод определения минералов в тонком слое на поверхности материала за счет дифракционной
картины, полученной с помощью рентгеновского излучения с малым углом скольжения относительно
поверхности образца
4 Аппаратура
4.1 Электрические весы, способные измерять массу с точностью ± 1 мг.
4.2 Водяная баня, оснащенная магнитным смесителем, для поддержания температуры
раствора в диапазоне от 36,0 °C до 40,0 °C.
4.3 pH-метр, способный измерять уровень pH раствора с точностью ± 0,01.
4.4 Тонкопленочный дифракционный рентгеновский спектрометр, способный обнаруживать
апатит, сформированный в тонком слое на поверхности материала.
4.5 Сканирующий электронный микроскоп, дающий возможность наблюдать частицы апатита
и/или слои, образуемые на ровной поверхности материала с увеличением более × 10 000.
5 Исследуемый образец
5.1 Форма и размеры образца
Данный международный стандарт допускает образцы любой формы и размера, полученные из
используемых частей имплантата и устройств. Однако диск или прямоугольная пластина являются
наиболее рекомендуемыми, так как биоактивность материала оценивается за счет подтверждения
формирования апатита на поверхности материала, используя TF-XRD и/или SEM. Рекомендованные
размеры образцов показаны на Рисунке 1.
2 © ISO 2007 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Размеры в миллиметрах
a)
b)
Рисунок 1 — Рекомендованные размеры образца для (a) дискового образца и (b)
прямоугольного образца
5.2 Подготовка образца
5.2.1 Общее положение
Данный международный стандарт допускает несколько вариантов подготовки образца. Если необходимо,
образцы подвергаются механической обработке для изменения формы исходных имплантатов.
5.2.2 Основная процедура обработки
В случае образца в виде тонкой прямоугольной пластины, как изображено на Рисунке 1 b), должна
быть применена нижеследующая процедура. Образцы должны быть отшлифованы алмазным роликом
со значением зернистости между 120 и 400. Такие условия, как глубина резания за проход, скорость
ролика и другие зависят от материала основы. Водорастворимые материалы, такие как биоактивные
стандартные стекла, должны быть обработаны при безводных условиях.
Если выявлено, что стандартная процедура обработки достаточна для исследования способности
формировать апатит, то может применяться данная стандартная процедура.
6 Жидкость, воспроизводящая жидкость организма
6.1 Общее положение
Должна применяться жидкость, воспроизводящая жидкость организма (simulated body fluid, SBF),
описанная в Таблице 1.
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Для SBF, которая определена в Таблице 1, былa отмечена взаимосвязь между врастанием
внутрь кости in vivo и in vitro способностью формировать апатит.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Другие виды SBF были предложены в литературе.
6.2 Реагенты для SBF
Нижеследующие химические реагенты должны быть запасены в сушильном шкафу. Должна быть
использована вода для приготовления SBF в соответствии с ISO 3696:1987, класс 2.
© ISO 2007 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
a) хлорид натрия (NaCl)
b) кислый углекислый натрий (NaHCO )
3
c) хлорид калия (KCl)
.
d) два калий водород фосфат тригидрат (K HPO 3H O)
2 4 2
.
e) хлорид магния гексогидрат (MgCl 6H O)
2 2
f) хлорид кальция (CaCl )
2
g) сульфат натрия (Na SO )
2 4
h) три-гидроксиметил аминометан (tris-hydroxymethyl aminomethane, TRIS): ((HOCH ) CNH )
2 3 2
i) раствор соляной кислоты, c(HCl) = 1 моль/л.
j) растворы со стандартным уровнем pH, (pH 4, 7 и 9)
6.3 Концентрации ионов и уровень pH в SBF
Концентрации ионов и уровень pH в SBF показаны в Таблице 1.
Таблица 1 — Концентрации ионов в SBF и плазме крови человека
−3
Концентрация в (10 моль) в
Ион
SBF (pH 7,40) Плазма крови (pH 7,2 до 7,4)
+
Na 142,0 142,0
+
K 5,0 5,0
2+
Mg 1,5 1,5
2+
Ca 2,5 2,5
−
Cl 147,8 103,0
−
HCO 4,2 27,0
3
2−
HPO 1,0 1,0
4
2−
SO 0,5 0,5
4
6.4 Приготовление SBF
6.4.1 Общее положение
С момента, когда SBF стала перенасыщенной относительно апатита, несоответствующий метод
приготовления может привести к однородному осаждению апатита в растворе.
В процессе данного приготовления раствор должен оставаться бесцветным, прозрачным и без осадка
на поверхности колбы. При появлении любого осадка, остановить приготовление SBF, прекратить
растворение и возобновить действия, промыв аппаратуру.
В Таблице 2 приведены реагенты, требуемые для приготовления 1 л SBF, в порядке растворения.
4 © ISO 2007 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 23317:2007(R)
Таблица 2 — Порядок, количество, емкость для взвешивания, чистота и молекулярный вес по
формуле реагентов для приготовления 1 л SBF
Молекулярный
Количество
вес по формуле
Порядок Реагент Емкость Чистота
г
u
1 NaCl 8,035 бумага для взвешивания 99,5 % 58,443 0
2 NaHCO 0,355 бумага для взвешивания 99,5 % 84,006 8
3
3 KCl 0,225 колба для взвешивания 99,5 % 74,551 5
.
4 K HPO 3HO 0,231 колба для взвешивания 99,0 % 228,222 0
2 4 2
.
5 MgCl 6HO 0,311 колба для взвешивания 98,0 % 203,303 4
2 2
6 c(HCl) = 1 моль/л 39 градуированный цилиндр — —
7 CaCl 0,292 колба для взвешивания 95,0 % 110,984 8
2
8 Na SO 0,072 колба для взвешивания 99,0 % 142,042 8
2 4
9 TRIS 118 бумага для взвешивания 99,0 % 121,135 6
10 c(HCl) = 1 моль/л от 0 до 5 шприц — —
6.4.2 Шаг 1
Поместить 700 мл дистиллированной, обработанной методом ионного обмена, воды с
перемешивающим стержнем в однолитровую пластиковую мензурку. Установить на водяную баню (4.2)
с магнитным смесителем и закрыть стеклом или пластиковой оберткой. Нагреть воду в мензурке до
36,5 °C ± 1,5 °C, постоянно перемешивая. Приложение A показывает пример аппаратуры для
приготовления SBF.
6.4.3 Шаг 2
Раств
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 23317
First edition
2007-06-15
Implants for surgery — In vitro evaluation
for apatite-forming ability of implant
materials
Implants chirurgicaux — Évaluation in vitro de la capacité de formation
d'apatite des matériaux d'implants
Reference number
ISO 23317:2007(E)
©
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2007
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 1
4 Apparatus . 2
5 Test specimen . 2
5.1 Specimen configuration and size. 2
5.2 Specimen preparation . 3
6 Simulated body fluid. 3
6.1 General. 3
6.2 Reagents for SBF. 3
6.3 Ion concentrations and pH of SBF. 3
6.4 Preparation of SBF . 4
6.5 Confirmation of ion concentration of SBF . 6
6.6 Preservation of SBF. 6
7 Procedure . 6
8 Test report . 8
Annex A (informative) Apparatus for preparing SBF. 9
Annex B (informative) Preparation of standard glasses for evaluating apatite-forming ability. 10
Bibliography . 12
© ISO 2007 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 23317 was prepared by Technical Committee ISO/TC 150, Implants for surgery, Subcommittee SC 1,
Materials.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
Introduction
It has been revealed that materials of various kinds bind to living bone through a layer of apatite. It has been
shown that this apatite layer can be reproduced on their surfaces in an acellular and protein-free simulated
body fluid (SBF) with ion concentrations nearly equal to those of human blood plasma, and that apatite thus
formed is very similar to the bone mineral in its composition and structure.
This evaluation of apatite-forming ability on implant material in SBF is useful for evaluating its in vivo bone-
bonding ability preliminary to animal experiments. When a bioactive material is implanted in a living body, a
thin layer rich in Ca and P forms on its surface. The material then connects to the living tissue through this
apatite layer without a distinct boundary. It has been shown that this apatite layer can be reproduced on the
surfaces of materials in SBF as well, and that apatite thus formed is very similar to bone mineral in its
composition and structure. As bioactivity increases, apatite forms on the material surface in a shorter time in
proportion to this increase. The formation of apatite layers can be detected by thin film X-ray diffraction
spectrometry and/or scanning electron microscopy.
NOTE 1 The material which forms apatite on its surface in vivo can bond to living bone, since this apatite is biologically
active. Their in vivo apatite deposition can be reproduced on their surfaces even in vitro in SBF. For example, in vivo
calcification on surfaces of Bioglass®, CaO-SiO glasses, Na O-CaO-SiO glasses, Cerabone®A-W, Ceravital®-type
2 2 2
glass-ceramic, sintered hydroxyapatite and alkali-heat-treated titanium metal, are correlated with in vitro calcification in
SBF. However, this does not exclude the possibility that materials, which do not form apatite on their surfaces in vivo,
bond to living bone. For example, it is reported that such resorbable materials as beta-tricalcium phosphate (Ca (PO ) )
3 4 2
and calcium carbonate bond to living bone without forming an apatite layer on their surfaces.
NOTE 2 It has been reported that glasses with different compositions in the system Na O-CaO-SiO show a correlation
2 2
between bone-forming ability of materials implanted into a bone defect of a rabbit and apatite-forming ability on its surface
in SBF.
© ISO 2007 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 23317:2007(E)
Implants for surgery — In vitro evaluation for apatite-forming
ability of implant materials
1 Scope
This International Standard describes the method for detecting apatite formed on a surface of a material in
simulated body fluid (SBF).
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3696:1987, Water for analytical laboratory use — Specification and test methods
ISO 14630:2005, Non-active surgical implants — General requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 14630 and the following apply.
3.1
apatite
group of calcium-phosphates including bone mineral and the main inorganic constituent of bones and teeth
similar to hydroxyapatite, which has the composition Ca (PO ) (OH)
10 4 6 2
2− − + 2+
NOTE Bone mineral also contains ions such as CO , F , Na and Mg .
3
3.2
apatite-forming ability
capability to develop apatite on the surface
3.3
bioactivity
property that elicits a specific biological response at the interface of the material, which results in the formation
of a bond between tissue and material
3.4
induction period
time to detect apatite formation on a surface of a specimen after soaking the specimen in simulated body fluid
3.5
simulated body fluid
SBF
inorganic solution having a similar composition to human plasma without organic components
© ISO 2007 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
3.6
standard glass for evaluating apatite-forming ability
class of standard glasses with certain chemical compositions showing given apatite-forming abilities in SBF
and when implanted in an animal body
3.7
thin film X-ray diffraction spectrometry
TF-XRD
method for detecting minerals in a thin layer at the surface of a material from a diffraction pattern obtained by
X-ray with small glancing angle against the surface of the sample
4 Apparatus
4.1 Electric balance, capable of measuring a mass with an accuracy of ± 1 mg.
4.2 Water bath equipped with magnetic stirrer, to maintain temperature of the solution within the range
36,0 °C to 40,0 °C.
4.3 pH meter, capable of measuring the pH of a solution with an accuracy of ± 0,01.
4.4 Thin film X-ray diffraction spectrometer, capable of detecting apatite formed in a thin layer at the
surface of a material.
4.5 Scanning electron microscope, capable of observing apatite grains and/or layers formed on a plain
surface of a material with a magnification up to × 10 000.
5 Test specimen
5.1 Specimen configuration and size
This International Standard allows specimens of any configuration and size derived from implant parts and
devices to be used. However, a disc or rectangular plate specimen is highly recommended, because
bioactivity of a material is evaluated by confirmation of apatite formed on the surface of the material using
TF-XRD and/or SEM. Recommended specimen dimensions are shown in Figure 1.
Dimensions in millimetres
a)
b)
Figure 1 — Recommended specimen dimensions for (a) disc specimen and (b) rectangular specimen
2 © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
5.2 Specimen preparation
5.2.1 General
This International Standard allows several options for specimen preparation. The specimens should be
machined, if necessary, to alter the configurations of original implants.
5.2.2 Basic machining procedure
In the case of a rectangular thin plate specimen as shown in Figure 1 b), the following procedure shall be used.
Specimens shall be ground using a diamond wheel of grit size between 120 and 400. Conditions such as
depth of cut per pass, wheel speed and others depend on the ground material. Water soluble materials, such
as bioactive standard glasses, shall be machined under non-aqueous conditions.
Where a customary machining procedure has been developed that is completely satisfactory for apatite-
forming ability testing, this customary procedure can be used.
6 Simulated body fluid
6.1 General
Simulated body fluid (SBF) as defined in Table 1 shall be used.
NOTE 1 For SBF as defined in Table 1, a correlation was observed between in vivo bone ingrowth and in vitro
apatite-forming ability.
NOTE 2 Other kinds of SBFs have been proposed in the literature.
6.2 Reagents for SBF
The following powder reagent grade chemicals shall be stored in a desiccator. Water in accordance with
ISO 3696:1987, grade 2, shall be used for the preparation of SBFs.
a) sodium chloride (NaCl)
b) sodium hydrogen carbonate (NaHCO )
3
c) potassium chloride (KCl)
.
d) di-potassium hydrogen phosphate trihydrate (K HPO 3H O)
2 4 2
.
e) magnesium chloride hexahydrate (MgCl 6H O)
2 2
f) calcium chloride (CaCl )
2
g) sodium sulfate (Na SO )
2 4
h) tris-hydroxymethyl aminomethane (TRIS): ((HOCH ) CNH )
2 3 2
i) hydrochloric acid solution, c(HCl) = 1 mol/l.
j) pH standard solutions, (pH 4, 7 and 9)
6.3 Ion concentrations and pH of SBF
The ion concentrations and pH of SBF are shown in Table 1.
© ISO 2007 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
Table 1 — Ion concentrations of SBF and human blood plasma
−3
Concentration (10 mol) in
Ion
SBF (pH 7,40) Blood plasma (pH 7,2 to 7,4)
+
Na 142,0 142,0
+
K 5,0 5,0
2+
Mg 1,5 1,5
2+
Ca 2,5 2,5
−
Cl 147,8 103,0
−
HCO 4,2 27,0
3
2−
HPO 1,0 1,0
4
2−
SO 0,5 0,5
4
6.4 Preparation of SBF
6.4.1 General
Since SBF is supersaturated with respect to apatite, an inappropriate preparation method can lead to the
homogeneous precipitation of apatite in the solution.
During its preparation the solution shall remain colourless, transparent and without deposit on the surface of
the bottle. If any precipitation occurs, stop preparing SBF, abandon the solution and restart by washing the
apparatus.
In Table 2, the reagents for the preparation of 1 l of SBF are given in the required order of dissolution.
Table 2 — Order, amount, weighing container, purity and formula weights of reagents
for preparing 1 l of SBF
Amount Formula weight
Order Reagent Container Purity
g u
1 NaCl 8,035 weighing paper 99,5 % 58,443 0
2 NaHCO 0,355 weighing paper 99,5 % 84,006 8
3
3 KCl 0,225 weighing bottle 99,5 % 74,551 5
.
4 K HPO 3H O 0,231 weighing bottle 99,0 % 228,222 0
2 4 2
.
5 MgCl 6H O 0,311 weighing bottle 98,0 % 203,303 4
2 2
6 c(HCl) = 1 mol/l 39 graduated cylinder — —
7 CaCl 0,292 weighing bottle 95,0 % 110,984 8
2
8 Na SO 0,072 weighing bottle 99,0 % 142,042 8
2 4
9 TRIS 118 weighing paper 99,0 % 121,135 6
10 c(HCl) = 1 mol/l 0 to 5 syringe — —
6.4.2 Step 1
Put 700 ml of ion-exchanged and distilled water, with a stirring bar, into a 1 l plastic beaker. Set it in the water
bath (4.2) on the magnetic stirrer and cover it with a watch glass or plastic wrap. Heat the water in the beaker
to 36,5 °C ± 1,5 °C whilst stirring. Annex A shows an example of apparatus for preparing SBF.
4 © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 23317:2007(E)
6.4.3 Step 2
Dissolve the reagents in the solution at 36,5 °C ± 1,5 °C in the order given in Table 2, whilst considering the
following.
a) Glass containers should be avoided. A plastic container, with a smooth surface and without any scratches,
is recommended, because apatite nucleation can be induced at the surface of a glass container or the
edges of scratches.
b) Dissolve a reagent only after the preceding one (if any) is completely dissolved.
c) The reagent CaCl is usually available in granular form and has great effect on the precipitation of apatite.
2
Dissolve the CaCl granule by granule.
2
d) Rinse the graduated cyli
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.