ДИНАМИКА ОСТЕОИНТЕГРАЦИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ, ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОННОМИКРОСКОПИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ И ЭЛЕМЕНТНОГО АНАЛИЗА СОСТАВА КОСТНОЙ ТКАНИ

Полный текст

В настоящее время подавляющее большинство дентальных имплантатов изготавливают из сплавов титана Grade 4 и Grade 5 Многолетние результаты внутрикостной дентальной имплантации демонстрируют превосходную биосовместимость титановых сплавов. В то же время встречаются ситуации быстрой дезинтеграции имплантатов, причина которых скорее всего кроется в функциональной перегрузке костной ткани, особенно при недостаточном количестве имплантатов, из-за значительной разницы физико-механических свойств титана и воспринимающей костной ткани. В связи с этим не прекращается поиск новых конструкционных материалов дентальных имплантатов, например, известны имплантаты из никелида титана, обладающего свойствами сверхупругости, однако применение никелида титана сдерживается возможностью токсического воздействия входящего в его состав никеля. В настоящее время проводятся комплексные исследования по обоснованию для целей имплантологии сверхупругих титановых сплавов: титан-ниобий-тантал - Ti-22Nb-6Ta и титан-ниобий-цирконий - Ti-22Nb-6Zr, полученных методом литья в НИТУ «МИСиС» [4-8]. Наряду со свойствами сверхупругости, присущими никелиду титана (Ti-50Ni), новые титановые сплавы не имеют в своём составе никеля. Цель исследования - в эксперименте на животных выявить возможности остеоинтеграции безнике-левых сверхупругих титановых сплавов Ti-22Nb-6Ta и Ti-22Nb-6Zr. Материал и методы В Казанском федеральном университете (лаборатория лазерной конфокальной микроскопии Междисциплинарного центра аналитической микроскопии, Междисциплинарный центр коллективного пользования КФУ) изучена способность к остеоинтеграции сверхэластичных сплавов титан-ниобий-тантала и титан-ниобий-циркония в сопоставлении со сплавом титана на экспериментальных животных. Так, 18 кроликам породы «Серый великан» со средней массой 2500 г под внутримышечным 2% рометаровым наркозом производили разрез длиной 4 см в поднижнечелюстной области, скелетировали поверхность челюсти и формировали отверстия диаметром 4 мм и глубиной 2 мм с последующим введением с усилием в костное ложе образцов сплавов, после обработки раны 3 % раствором перекиси водорода её послойно ушивали. Животных выводили из опыта в сроки 30 и 90 сут внутримышечным введением 6 мл калипсола, производили забор костных блоков, которые помещали в раствор 10 % нейтрального формалина; проводили рентгенологический контроль на аппарате Pan Exam+ (Kavo). Предварительный просмотр костных блоков осуществлялся посредством оптического микроскопа при увеличении в 50, 100 и 200 раз. Зону контакта костной ткани с образцами из титановых сплавов анализировали на автоэмиссионном высокоразрешающем сканирующем электронном микроскопе Merlin (Carl Zeiss) после обработки блоков в вакуумной установке Q 150T ES (Quorum Technologies) для нанесения проводящего слоя сплава Au/Pd в соотношении 80/20 толщиной 15 нм методом катодного распыления. Микроскоп оснащён спектрометром энергетической дисперсии AZtec X-Max (Oxford Instruments) с разрешением спектрометра 127эВ; точность измерения 0,01-1 %. Элементный рентгеновский микрозондовый анализ в сопровождении спектрограммы проводили на электронном микроанализаторе EVO GM (Carl Zeiss) при ускоряющем напряжении 20 кэВ и рабочем отрезке 10 мм с использованием набора эталонов для количественного микроанализа; глубина зондирования 1 мкм; предел обнаружения элементов 1500-2000 ррм. Результаты и обсуждение Как показали морфологические исследования и анализ элементного состава пограничной ткани в контакте с имплантатами, взаимодействие с костной тканью образцов сверхэластичных сплавов титан-ниобий-тантал и титан-ниобий-цирконий демонстрирует их остеоинтегративные свойства. Через 30 сут после интеграции образцов титан-ниобий-циркония между ними и костной тканью в некоторых местах по линии контакта при увеличении в сканирующем электронном микроскопе в 50, 100, 500 раз выявляется щель размером до 20 мкм. На большем протяжении контакта с имплантатом выявлены обширные участки ткани, покрывающей края образцов титан-ниобий-циркония (рис. 1 на вклейке). Элементный микрозондовый анализ состава ткани за границами образца сплава идентифицирован как костная ткань, поскольку содержание Са и Р среди 8 анализируемых элементов составляет большинство (соответственно 44,27 и 12,89 вес. %); содержание С и О - 30,33 и 12,22 вес. %. В зонах «нарастания» ткани на образцы титан-ниобий-циркония основной элемент - углерод (72,45 вес. %), а также кислород (13,45 вес. %), что расценивается как соединительная ткань (рис. 2, см. таблицу). Через 90 сут поверхность образцов титан-ниобий-циркония полностью покрывается минерализованной костной тканью, о чем свидетельствует микроэлементный анализ, показывающий следующий состав: Са 27.27, Р 13.77, С 29.68, О 25.84 вес. % (рис. 3, 4 на вклейке). Электронно-микроскопическая картина и микро-зондовый элементный анализ в эксперименте при использовании титан-ниобий-тантала показывают результаты, близкие к эксперименту при использовании титан-ниобий циркония. Присутствие титана в костной ткани на сроке контроля 30 сут также сопровождается наличием щели между металлическим образцом имплантата и костной тканью до 10 мкм. При большем увеличении выявляются многочисленные зоны нарастания на металл тканей со стороны костного ложа. Эта ткань по элементному составу в основном С 61.12 вес.% и О 21.67 вес.% (рис. 5 на вклейке, см. таблицу), тогда как ткань на некотором расстоянии от границы с металлическим имплантатом состоит в основном из Са, Р, С и О соответственно 48.21, 15.01, 25.48 и 8.87 вес. %. На сроке контроля 90 сут образцы из титана полностью покрыты минерализованной костной тканью составом: Са 26.49, Р 13.76, С 27.83, О 29.60 вес. % (рис. 6, см. таблицу). Заключение Таким образом, экспериментальные исследования на животных показали перспективность применения сверхупругих безникелевых сплавов титана в качестве материала для внутрикостных дентальных имплантатов, поскольку образцы дентальных имплантатов из сплавов титан-ниобий-цирконий и титан-ниобий-тантал интегрируются костной тканью также как титан; их остеоинтеграция и минерализация пограничной соединительной ткани завершаются через 90 сут.

Об авторах

Валентина Николаевна Олесова

ФГБУЗ «Клинический центр стоматологии Федерального медико-биологического агентства»

Email: olesova@implantat.ru
д-р мед. наук, проф. 123098, г. Москва

Р. Г Хафизов

ФГБУЗ «Клинический центр стоматологии Федерального медико-биологического агентства»

123098, г. Москва

К. В Шматов

ФГБУЗ «Клинический центр стоматологии Федерального медико-биологического агентства»

123098, г. Москва

А. С Иванов

ФГБУЗ «Клинический центр стоматологии Федерального медико-биологического агентства»

123098, г. Москва

Д. В Мартынов

ФГБУЗ «Клинический центр стоматологии Федерального медико-биологического агентства»

123098, г. Москва

Список литературы

Дополнительные файлы