ПРОБЛЕМА БИОСОВМЕСТИМОСТИ ИМПЛАНТАТОВ И КОСТНОЙ ТКАНИ Загорский В.А.

Первый МГМУ им. И.М. Сеченова


Номер: 10-2
Год: 2016
Страницы: 162-166
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

стоматология, имплантация, ортопедическая стоматология, стоматологические материалы, сплавы титана, dentistry, implantation, prosthetic dentistry, dental materials, titanium alloys

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье подвергается сомнению господствовавшее представление о надежности соединения имплантата и кости с помощью фиброзной ткани, также дано подробное описание основных группы материалов, применяющихся в дентальной имплантации в настоящее время. Эти материалы по своей биосовместимости разделяются на биоинертные, биотолерантные и биоактивные. Описаны физические, механические, биохимические свойства представленных материалов для изготовления имплантатов.

Текст научной статьи

С биологической точки зрения возможны несколько вариантов степени биосовместимости имплантата и костной ткани. Во всех случаях имплантация сопровождается определенными морфологическими изменениями в тканях челюсти и слизистой оболочке тканей протезного ложа. Помимо реакции на сами имплантаты, проблему представляет реакция организма на биоматериалы, используемые при выполнении дополнительных костно-пластических операций, которые применяют в виде порошков, гранул, трансплантатов или мембран. Во всех случаях главным условием успеха лечения является приживление имплантируемого и трансплантируемого материала, поэтому к нему предъявляют жесткие требования. Прежде всего он не должен вызывать общей или местной реакции организма и быть токсичным, канцерогенным, аллергенным и радиоактивным [7], [32]. При выборе материала для зубной имплантации или дополнительных операций следует основываться на глубоком знании того, как он будет действовать в биологической среде организма [4], [6], [12]. При изготовлении имплантатов используют три основные группы материалов: металлы, керамики и полимеры. [13], [17], [18]. Приживление каждого материала имеет особенности, которые детально изучают. Выводы и рекомендации исследователей учитывают разработчики и производители имплантатов и биоматериалов [9], [10], [19]. J. Osborn и соавт. (1980), изучив реакцию живых костных и мягких тканей на имплантируемый материал, разделили их по биосовместимости на три группы: биотолерантные, биоинертные и биоактивные. Для биотолерантных материалов (нержавеющие стали, Сплавы хрома, кобальта и молибдена, а также последних с никелем) как ответ на раздражающее действие имплантата в контактирующей с тканями зоне характерно возникновение в кости дистанционного остеогенеза. При этом от вживленного имплантата из этих материалов кость отделяет слой мягкой фиброзной ткани [16]. В случае применения биоинертных материалов (алюминиевая керамика, керамики двуокиси циркония, титан, тантал, ниобий, углерод) при благоприятных механических условиях развивается контактный остеогенез, т. е. прямое соединение этих материалов с костной тканью [35]. Костная интеграция происходит благодаря тому, что поверхность таких материалов химически инертна к окружающим тканям и тканевым жидкостям. Биоактивные материалы (кальций- фосфатная керамика, стекло, стеклянные керамики) вызывают соединительный остеогенез - прямое химическое соединение имплантата с окружающей его костью благодаря присутствию свободного кальция и фосфата на поверхности материала и адекватности их взаимодействия с тканевыми компонентами кости [36]. Утечка из имплантата в окружающую ткань ионов и других элементов сопровождается сильной и быстрой абсорбцией молекул из жидкостей и тканей, в результате чего поверхность имплантата интимно соединяется с окружающими тканями. Отсутствует биохимическое влияние ионов на клеточную дифференциацию и пролиферацию. Клетки не получают биохимическую информацию о присутствии имплантата. Отсутствуют реакции энзимов. Имплантат изолирован от иммунной системы хозяина, отсутствуют реакции на чужеродное тело. Биоактивность. Отложение на поверхности имплантата коллагена и гидроксиапатита из окружающей среды. Образуются соединения, схожие с естественной «склейкой». Успешное функционирование имплантатов в значительной степени зависит от биомеханических свойств новообразованных тканей. Для обеспечения успеха имплантации материалы, находящиеся в тканях организма человека, не должны проявлять такие свойства, как коррозия, эластичность, изнашиваемость и растворимость. Для зубных имплантатов большое значение имеет реакция материала на нагрузки. Одной из характерных причин неудач зубной имплантации является разлом конструкции из-за неадекватной нагрузки или «усталости» материала, в том числе металла [8], [20]. Важную роль в костной интеграции имплантатов играют биохимические свойства материала [24]. Шведские и американские исследователи при изучении биохимических свойств поверхности контактных зон биоматериалов установили, что наиболее активно и плотно кость соединяется с керамиками, в том числе с окисью алюминия, гидроксиапатитом и трикальцийфосфатом. Металлы. Для развития имплантации большое значение имели исследования по изучению свойств титана и его сплавов. Еще в 30-40-х годах прошлого столетия было отмечено, что вокруг титановых имплантатов кость растет быстрее, чем около конструкции из сплава хрома и кобальта, и что сплавы титана обладают антикоррозийными свойствами и хорошей совместимостью с тканями. В конце 60-х - начале 70-х годов титан и его сплавы стали относить к приоритетным материалам для изготовления имплантационных конструкций. Титан и его сплавы по химическим и механическим свойствам соответствуют требованиям, предъявляемым к материалам, применяемым при имплантации зубов. Для них характерны высокая упругость, которая выше, чем упругость кости, в 5 раз, и низкая плотность, благодаря чему их прочность выше, чем прочность других металлов. При использовании сплавов титана с алюминием и ванадием увеличивается прочность имплантационных конструкций. Однако при всех этих положительных свойствах титана и его сплавов для них характерно низкое сопротивление сдвигу и износу, особенно в условиях трения [30], [31]. Большое значение в характеристике титана и его сплавов имеет свойство при введении в ткани образовывать на поверхности имплантата окисный слой, который повышает антикоррозийные свойства материала и благодаря стабильным и высокоплотным оксидам обладает высокой вязкостью и хорошей адгезией. Даже при возникновении царапин на поверхности титана или других ее повреждений происходит восстановление окисной пленки. Установлен международный стандарт на 5 марок титана в зависимости от химического состава и прочности на растяжение. Из медицинских сплавов титана первого поколения наибольшее распространение получил ВТ6 (по Международному стандарту Grade 5Ti-6A14v). Благодаря присутствию фтора, бора и ниобия такой сплав титана наиболее прочен и пластичен [5]. Одним из лучших сплавов титана считается сплав второго поколения Ti-6Al-7Hb. Он соответствует Международному стандарту (Protasol-100, Швейцарский стандарт SN 056512, 1987 г.). На Международной конференции по титану, проходившей в Сан-Диего (США) в 1972 г., были рекомендованы к применению при зубной имплантации (3-сплавы, обладающие высокой прочностью: Ti- 15Mo-5Zr-3Al, Ti-Mo-Zr, Ti-3o-Ta. При электронно-микроскопическом изучении соединения этих сплавов с костью установлены адекватная сосудистая реакция и прочность его соединения с костью. Необходимо помнить о присутствии на стоматологическом рынке большого количества поддельной, контрафактной продукции и приобретать стоматологические материалы для проведения дентальной имплантации только у проверенных производителей и дилеров [11]. Эксперименты с имплантатами, покрытыми гидроксиапатитом, полученным от разных производителей, показали, что физические характеристики (прочность сцепления с костью, деградация, растворение и расщепление покрытия на титане и сплаве хрома с кобальтом) всех имплантатов оказались одинаковыми, за исключением пористости. Однако в исследовании in vitro отмечено значительное различие процессов, проходивших в покрытиях из гидроксиапатита различного производства. Какого-либо влияния материала имплантатов на такие различия не отмечено [3]. Также, после многочисленных лабораторных исследований, предпочтение отдается супраструктурам из титана, полученных в результате фрезерования с помощью различных CAD/CAM систем, а не с помощью литья [14], [15], [21], [22], [23], [25], [26], [27], [28], [29]. В России разработаны имплантаты, покрытые силиконом и ППВ (сополимер винилпиррополидона с метилметакрилатом, армированный капроновым волокном и наполненный глюконатом кальция), которые стимулируют остеосинтез [2]. Одной из проблем конструирования зубных имплантатов является удаление загрязнений с тела конструкции. Попытки напыления биологически чистых металлов и биоматериалов, обработка источниками высокой энергии - сверхмощными ионными пучками вызывают оптимизм, но требуют веского научного обоснования [33], [34]. Полимеры. Полиэфир-эфиркетон (ПЭЭК) является рентгеннегативным полукристаллическим термопластиком, сочетает в себе прочность, жесткость, твердость и биосовместимость, также износостойкость и возможность повторного использования после стерилизации. Является безопасным, биосовместимым и стабильным полимером, представленным в различных формах. РЕЕК-имплантаты, применяют не только в стоматологии, но и в нейрохирургии, травматологии [1]. Одной из основных проблем хирургии является несоответствие между жесткостью кости и металлическими или керамическими имплантатами, в то время как жесткость ПЭЭК может быть адаптирована. Его прочность может быть дополнительно увеличена путем добавления частиц или волокон углерода. Вариация жесткости при использовании коротких углеродных волокон в пределах 4-18 ГПа, прочность зависит от полимерной основы и варьирует в пределах 100-230 МПа. Свойства полимера не меняются при высоких температурах, выдерживают длительную экспозицию при +230 и короткую экспозицию при + 300. Полимер также показывает высокую химическую стойкость.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.