Имплантанты с биологически активным пористо-порошковым покрытием и их применение

Введение

Внутрикостные стоматологические имплантанты являются эффективным средством устранения дефектов зубных рядов. Основными проблемами, решающими при создании и установке имплантантов, являются совместимость материала имплантанта с костной тканью, исключающая его отторжение, а также интегрируемость тела имплантанта в костную ткань с максимально возможным совпадением биохимических характеристик последнего с естественным зубным корнем.

В реферате описаны некоторые факторы, влияющие и повышающие остеоинтеграцию стоматологических имплантантов.

Испытания в клинических условиях стоматологических поликлиник как в России, так и за рубежом в течение многих лет показали эффективность и перспективность применения имплантантов с биологически активным пористо-порошковым покрытием. На поверхности такого имплантанта формируется тонкий биологически активный слой с определенной пористой структурой, морфологией поверхности, адгезионно-когезионными свойствами. При введении в костную ткань таких имплантантов происходит эффективное прорастание кости в поры покрытия, или, точнее, в процессе заживления происходит интеграция пористого порошкового тонкого слоя, например, гидроксиапатитовой керамики или другой композиции на компактной основе с живой тканью. Это обеспечивает прочное и длительное закрепление имплантанта и нормальное функционирование его в организме. На титановую основу имплантанта с помощью технологии плазменного напыления наносится переходный слой из порошка титана, а затем слой биологически активной керамики. Благодаря распределению керамики по пористой структуре металла достигается прочное сращивание с костной тканью реципиента, а также химикофизеологическая стабильность, что позволяет рассматривать данную систему как идеальную для внутрикостной имплантации. Отметим основные преимущества имплантации над традиционными методами протезирования:

возможность непрепарирования здоровых зубов под опору протезов;

возможность изготовления несъемных зубных протезов большой протяженности;

отсутствие необходимости в сохранении больных зубов и др.

Имплантанты из керамики обладают определенными преимуществами перед металлическими. Это связано с возможностью врастания в них соединительной костной ткани, замещения части имплантанта вновь образующейся костной тканью, поскольку керамика по своей структуре и свойствам ближе к костной ткани, чем металл. Однако, глубина врастания костной ткани в керамический имплантант невелика из-за отсутствия пористой структуры. Такие свойства керамики как прочность, твердость, хрупкость, затрудняют изготовление имплантантов, имеющих сложную геометрическую форму. В связи с этим в настоящее время керамика не нашла широкого применения при изготовлении имплантантов и их использования в клинической практике.

В последнее время отмечается заметный интерес к изучению возможности использования неорганических составляющих костной ткани — гидроксиапатита (ГА) и трикальцийфосфата (ТКФ) для внутрикостной имплантации. Данные материалы, особенно первый, обладают не только прекрасной биосовместимостью, но и способностью легко рассасываться в костной ткани, активно стимулируя при этом костеобразование.

Повышение остеоинтегративных свойств имплантантов с плазменным гидроксиапатитным покрытием

Применение титановых имплантантов с плазменным гидроксиапатитным покрытием показало повышение остеоинтегративных свойств. Это было установлено путем исследований.

Пример: в задачу исследования входило сравнение остеоинтегративных свойств титановых имплантантов. Всего было приготовлено 8 видов имплантантов: первый — с гладкой поверхностью, второй с поверхностью, имеющей неровные очертания вследствие пескоструйной обработки, третий — с пористой поверхностью, образованной нанесением титановых частиц, и с 4 по 8 — с такой же пористой поверхностью, как третий, но с нанесенным гидроксиапатитом методом плазменного напыления. Различия в имплантантах № 4, 5, 6 и 7 заключались в размерах пор на поверхности — от 50 до 200 мкм. Имплантанты в виде цилиндра высотой 3 и толщиной 1 мкм были введены в отверстия того же размера, сделанные в дистальном эпифизе бедра. Исследования проводились на крысах. Крыс умерщвляли передозировкой гексенила в сроки 15, 30, 60 дней после операции, выделенный фрагмент бедра с имплантантом фиксировали в глютаровом альдегиде на кокадилатком буфере и изучали с помощью сканирующей микроскопии.

Было установлено, что гладкий имплантант не обладает остеоинтегративными свойствами. Неровный рельеф поверхности имплантанта слабо усиливает этот эффект, но он проявляется в значительной степени во всех группах имплантантов с напыленным на их поверхность ГА. На тех же имплантантах, на поверхности которых ГА отсутствовал, соединения костной ткани с металлом не происходило.

Морфологическим признаком остеоинтеграции является заполнение пространства между структурами покрытия, заключая их во внутренние отделы костных трабекул. В процессе наблюдения, на 30-е и, особенно, на 60-е сутки опыта происходило постепенное сглаживание кристаллических структур за счет мелких кристаллов размером 1 – 3 мкм. В части крупных гранул отмечается появление ''изъеденности'' в их поверхности. Каких-либо патологических изменений в окружающей костной ткани обнаружено не было.

Таким образом, результаты комплексных исследований показали значительное увеличение остеоинтегративных свойств имплантантов с гидроксиапатитом, нанесенным методом плазменного напыления.

При конструировании имплантантов следует иметь в виду, что живые ткани прорастают в пористой структуре поверхностного слоя, при этом между костью и имплантантом формируется непосредственная механическая связь. Костная ткань также прорастает через отверстия стенок полого цилиндрического или плоского имплантанта. При замещении дефекта, имплантант со временем вживляется в костную ткань с образованием прочного биомеханического соединения. Важно также отметить, что костная ткань имеет поры, и в динамике (при деформации) объемы пор изменяются. При замещении дефекта зубного ряда имплантантом на его поверхности формируется система кость-имплантант, которая после прорастания в поры имплантанта костного вещества также должна сохранять свойства высокой пластичности и не разрушается при многократных знакопеременных клинических нагрузках.

Комплексные исследования показали, что преобладание фитрозных, хрящевых, остеоидных или костных структур в зоне контакта с имплантантом зависит не столько от материала, сколько от качества первичного (при введении имплантанта) контакта, который определяется величиной натяга. Известно, что оптимальный натяг (относительная деформация) в зоне контакта равен 0,09 – 0,14 мкм.

Свойства гидроксиапатита

При изготовлении керамики стараются не использовать дополнительных связующих веществ. Сформированные из гидроксиапатитового порошка пористые вещества уплотняют, кристаллизуют и перекристаллизовывают при высокой температуре (1473 – 1573 К), а иногда и с приложением давления. В зависимости от целей использования синтетического гидроксиапатита предъявляются различные требования относительно таких свойств, как фазовая и химическая чистота, кристалличность, дефектность, пористость и т. д.

Если гидроксиапатит вводится в костный дефект, то нет необходимости обеспечения его структурного совершенства (стехиометрический состав и высокая степень кристалличности). В костной ткани, речь идет о дефектном ГА, с большим числом вакансий и замещений в структуре, а также аморфного материала как максимально дефектного.

Если же ГА применять в качестве инертного материала вводимого в организм, то основными требованиями к нему являются биологическая совместимость и отсутствие резорбции. В этом случае необходимо использовать стехиометрический гидроксиапатит высокой степени кристалличности. Такой гидроксиапатит вводят в состав пломбировочных материалов, когда необходимо максимально приблизить физические и физико-химические свойства пломбы к свойствам зубных тканей.

Значительное повышение эффективности остеоинтеграции обеспечивают, при подсадке титановых имплантантов, трикальцийфосфат (ТКФ) и гидроксиапатит (ГА). Эксперименты показали, что для создания таких имплантантов целесообразно синтезировать гидроксиапатит с заданным содержанием ТКФ, а не смешивать компоненты механически.

В клинической практике все большее значение приобретают пористые гидроксиапатитовые гранулы. Материал с такой структурой ''работает'' в качестве биофильтра, обеспечивая ток крови, необходимый для роста образующихся тканевых структур.

Рассмотрим биологические свойства гидроксиапатита. Многочисленные эксперименты на животных показали не только прекрасную биосовместимость гидроксиапатита, но и способность в зависимости от состава и способа изготовления служить основой, вокруг которой формируется костная ткань, активно стимулируя при этом, в отличие от других биоинертных материалов, костеобразование.

Экспериментальные работы показали, что препарат по микробиологической чистоте соответствует стандарту ГФ-XI издания. Он относится к малотоксичным веществам, не вызывает нарушений функций жизненно важных органов и систем организма. Применение ГА не вызывает нежелательных отдаленных последствий: не обладает аллергизирующим, мутационным и иммуномодулирующим действием, не влияет на течение беременности, развитие плода и потомства.

Результаты проведенного анализа гидроксиапола позволяют рекомендовать его для медицинского применения без каких-либо ограничений в качестве средства для замещения костных дефектов и замещения костных полостей, в качестве компонента зубных пломбирующих паст, материалов имплантантов. На повышение остеоинтеграции влияет не только структура, форма или покрытие имплантанта, но и особенности строения организма пациента.

Пример: при обследовании пациентов перед операцией имплантации специалистам нередко приходится констатировать наличие истонченного альвеолярного отростка. Подобное сужение костной ткани может быть следствием удаления, результатом воспалительных заболеваний или травмы, а также врожденной особенностью строения альвеолярного отростка и выявляется в отдельных участках или по всему протяжению гребня во время осмотра или во время операции. Предполагаемый способ позволяет одновременно увеличить объем костной ткани и выполнить операцию имплантации. Методика позволяет добиться путем продольного перелома челюстного гребня по типу ''зеленой веточки'', в результате чего происходит расширение альвеолярного отростка в необходимых участках и в объеме, достаточном для последующего внедрения имплантантов. Наличие нескольких насадок дает возможность расширять моделировать костную ткань на нужную величину и в необходимом месте без нарушения целостности надкостницы, что является гарантией последующего ''наращивания'' костной ткани. Травма альвеолярного отростка челюсти приводит к увеличению кровопотока, что способствует процессу остеогенеза и, значит, контролируемому росту костной ткани и остеоинтеграции имплантанта.

Метод был использован у 63 больных, результаты отдаленных наблюдений показывают его надежность, эффективность и точность результата при доступности и простоте выполнения.

Применение эндооссальных имплантантов с биокерамическим покрытием

Так как кость представляет собой пористый объект, считается необходимым отметить, что для создания наилучших условий остеоинтеграции очень важно соответствие не только состава кости и биопокрытия, но и пористой структуры. В связи с этим были определены преобладающие размеры пор компактного вещества челюсти человека на беззубых участках альвеолярного отростка. Полученные экспериментальные данные необходимым образом были интерпретированы для производства имплантантов. Оптимизировав технологические режимы процесса плазменного напыления гидроксиапатита на титановую основу имплантантов, было создано биокерамическое покрытие с определенной пористой структурой. Необходимо отметить, что, применяя композиционные конструкции, обладающие аналогичной компактному веществу пористостью, мы не только добиваемся улучшения процессов остеоинтеграции по всей площади контакта с костью, но, прежде всего, предупреждаем развитие такого осложнения как врастание эпителия и образование костного кармана вокруг пришеечной части имплантанта.

Из многообразия форм отдается предпочтение гладким цилиндрическим имплантантам, так как они в большей степени воспроизводят конфигурацию корня зуба. При этом биокерамическое покрытие представляет собой биотехническую модель периода.

Заключение

Возможности современной науки и медицины неисчерпаемы.

Операциями имплантации занимается хирургическая стоматология.

Так как применение имплантантов носит не только практический, но и эстетический характер — они находят все большее применение во всем мире. В этом реферате описаны условия, наиболее повышающие остеоинтеграцию имплантантов.

Библиографический список

Современные проблемы имплантологии: тезисы докладов 4-й международной конференции 25 – 27 мая 1998 г. — Саратов, 1998.

Сукачев В. А. Операции в стоматологии. — М.: Знание.

Лясников В. Н., Верещагина Л. А. и др. Внутрикостные стоматологические имплантанты. Конструкции, технологии, производство и применение в клинической практике.// Под ред. В. Н. Лясникова, А. В. Лепилина. – Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1997.

Новые концепции в технологии, производстве и применении имплантантов в стоматологии: тезисы докладов международной конференции 15 – 18 июня 1993 г. — Саратов, 1993.