Интеграция многофункциональных биосовместимых нерезорбируемых покрытий интраоссальных имплантатов в кость. Актуальность темы и задачи исследования

Актуальность темы

Одной из центральных проблем стоматологии и челюстно-лицевой хирургии в области разработки, апробации и клинического применения дентальных имплантатов и конструкций для черепно-челюстно-лицевого остеосинтеза на сегодняшний день, как и прежде, является их совершенствование путём повышения их интеграционного потенциала и улучшения их прочностных характеристик (В.Л. Параскевич, 2002; Д.А. Хобкек и соавт., 2007; A. Jokstad, 2008; D. G. Olmedo et al., 2009).

Согласно данным литературы, оптимальной формой интеграции имплантатов в костную ткань признаётся остеоинтеграция, форма процесса непосредственного контакта имплантата с костной тканью без участия соединительной ткани (В.Ю. Никольский, 2005; А.А. Кулаков и соавт., 2006; А.А. Черниченко и соавт., 2006; M. Haga et al., 2009). Особое значение в формировании интеграционного потенциала имплантатов придаётся физико- химическим характеристикам поверхности последних (С.Г. Ивашкевич, 2007; P. Schupbach, 2005). Для модификации поверхности имплантата (создания шероховатости, микрорельефа) в настоящее время применяются различные методы (пескоструйная обработка, травление кислотами, плазменное напыление титана и т.д.).

Однако все эти работающие методы несущественно изменяют интеграционный потенциал имплантата (V.C. Colnot et al., 2007; A. Palmquist et al., 2009). Для улучшения остеоинтеграции имплантатов их поверхность часто покрывают слоем гидроксиапатита, однако низкие прочность, стойкость к ударным нагрузкам и резорбция покрытия ограничивают его применение для конструкций, работающих под нагрузкой в костной системе (В.Н. Лясников и соавт., 2000; В.Ф. Бочкарев и соавт., 2003). 

Одним из решений проблемы получения нового поколения имплантатов является нанесение на их поверхность биосовместимых нерезорбируемых покрытий. В настоящее время активно используются покрытия на основе карбидов и нитридов титана благодаря их высоким механическим и биоактивным свойствам (Д.В. Штанский и соавт., 2004; S. Piscanec et al., 2004; Y. Dong et al., 2007). Разрабатываются так же новые наноструктурированные многофункциональные биосовместимые нерезорбируемые покрытия (МБНП) на основе карбонитрида титана с добавлением в их состав Ca, P и O, что, как предполагается, позволит получить новый класс материалов, обладающих высоким комплексом механических характеристик, а так же значительным интеграционным потенциалом (Д.В. Штанский и соавт., 2005; Е.А. Левашов и соавт., 2008).

Создание отечественных высококачественных наноструктурированных изделий нового поколения с высокими показателями интеграционной активности и при этом более дешевых, чем импортные, обеспечит населению России более доступную дентальную имплантологию и приведет к повышению качества оказываемых стоматологических услуг. Все вышеуказанное свидетельствует об актуальности и перспективности использования наноструктурированных МБНП поверхности внутрикостной части дентальных имплантатов. Исследований интеграционного потенциала этих покрытий в костную ткань проведено не было, что послужило основанием для выполнения настоящей работы.

Цель исследования: совершенствование имплантатов, применяемых в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, посредством использования наноструктурированных многофункциональных биосовместимых нерезорбируемых покрытий, повышающих интеграционный потенциал имплантатов.

Задачи исследования


1. Оценить в опытах in vitro интенсивность процессов адгезии и распластывания клеток культуры эмбриональных фибробластов человека на поверхности образцов титановых пластин, а так же нитей и пластин из политетрафторэтилена (ПТФЭ) с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями.

2. Исследовать в опытах на крысах влияние наноструктурированных многофункциональных биосовместимых нерезорбируемых покрытий на процесс интеграции фрагментов титановой проволоки имплантированных в бедренную кость.

3. Оценить и сопоставить в опытах на собаках с экспериментально воспроизведенной частичной адентией выраженность интеграции интраоссальных имплантатов фирмы «Конмет» без покрытий и с наноструктурированным покрытием состава Ti-Ca-P-C-O-N в кость.

4. Исследовать в опытах на крысах интеграционный потенциал образцов политетрафторэтиленовых нитей с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями при имплантации их в бедренную кость.

5. В опытах на кроликах, изучить возможность применения пластин из политетрафторэтилена с покрытием Ti-Ca-P-C-O-N для устранения обширных дефектов плоских костей черепа, оценив при этом их интеграционный потенциал в сопоставлении с политетрафторэтиленовыми пластинами без покрытия.

Научная новизна

Впервые в экспериментах in vivo, в том числе на основании данных гистоморфологического исследования, установлено значимое повышение интеграционного потенциала, которое достигается в результате нанесения на внутрикостные имплантаты покрытия состава Ti-Ca-P-C-O-N, и выражается в 6 формировании в периимплантатной зоне новообразованных костных структур, что указывает на течение интеграционного процесса по типу остеоинтеграции. Впервые в опытах in vitro в соответствии с государственным стандартом Российской Федерации ГОСТ Р ИСО 10993.5-99 (Оценка биологического действия медицинских изделий.
Часть 5. Исследование на цитотоксичность: методы in vitro) методом прямого контакта с культурой эмбриональных фибробластов человека установлен высокий уровень биологической совместимости имплантационных материалов с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями.

Разработан новый гибридный имплантационный материал на основе политетрафторэтилена с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями, который предлагается для устранения дефектов плоских костей [Патент на изобретение №2325191 от 16.02.2007]. Разработана новая экспериментальная модель внутрикостного имплантата, состоящая из политетрафторэтилена с металлическим нанопокрытием, которая позволяет изучать тонкие морфофункциональные характеристики тканевых структур периимплантатной зоны и молекулярные механизмы интеграции имплантационных материалов в кость при помощи гистологических, иммуногистохимических и электронно-микроскопических методов.

Практическая значимость

Разработаны и предлагаются для применения в практической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии отечественные высококачественные наноструктурированные многофункциональные биосовместимые нерезорбируемые покрытия дентальных имплантатов, а также конструкций для черепно-челюстно-лицевого остеосинтеза с высокими показателями интеграционной активности и при этом более дешевых, чем импортные.

Разработаны и обоснованы для применения в клинике имплантаты нового класса на основе политетрафторэтилена с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями для устранения дефектов плоских костей.

Научные положения, выносимые на защиту


1. Результаты экспериментально-морфологического исследования области контакта образцов титановых имплантатов с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями и тканевых, в том числе костных, структур периимплантатной зоны, свидетельствуют о высоком интеграционном потенциале исследуемых покрытий, что находит своё отражение в превалировании остеогенеза над образованием соединительной ткани в области контакта имплантат – тканевый субстрат.

2. Исследование адгезии и распластывания эмбриональных фибробластов человека на поверхностях образцов из титана и политетрафторэтилена с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями выявили повышение интенсивности клеточной кинетики на образцах с данными покрытиями.

3. Результаты исследования морфофункциональных характеристик тканевых структур периимплантатной зоны при имплантации образцов политетрафторэтилена с наноструктурированными многофункциональными биосовместимыми нерезорбируемыми покрытиями в кость, свидетельствуют об их высоком остеоинтеграционном потенциале.


Кандидат мед. наук Топоркова Анастасия Константиновна

Смотрите также:

У нас также читают: