Преимущества покрытия BONIT имплантационной системы SGS

Основными требованиями к имплантатам, заменяющим корень зуба, являются хорошая первичная стабильность и долгосрочная остеоинтеграция с окружающей костной тканью. Главное условие, влияющее на эти факторы – это надежный непосредственный контакт между костью и имплантатом. Помимо конструкции и материала, из которого изготовлен имплантат, на его остеоинтеграцию влияет структура его поверхности и ее свойства. Сразу после имплантации взаимодействие между поверхностью имплантата и окружающей тканью оказывает существенное влияние на степень его принятия организмом. Изменение поверхности может оказать положительное влияние на первичную реакцию организма, а также на долгосрочную устойчивость.

На сегодняшний день поверхность имплантата считается оптимальной, если она имеет крупнопористую структуру и биологически совместима с костной тканью, за счет чего обеспечивается остеоинтеграция. На протяжении уже многих лет производятся имплантаты, поверхность которых имеет пористое титановое покрытие в сочетании с биоактивным кальций-фосфатным покрытием. Фосфаты кальция используются в медицинских технологиях нанесения покрытия, поскольку они обеспечивают быстрый рост костной ткани и создают очень прочное соединение между имплантатом и окружающей тканью, таким образом сокращая фазу заживления. С 1980−х годов передовым решением считается комбинация титанового напыления и слаборастворимой фазы фосфата кальция, гидроксиапатита (ГА), которая наносится на поверхность им-плантатов слоем толщиной > 50−200 мкм методом плазменного напыления. В то время как покрытие ПНТ (с плазменным напылением титана) отвечает за механическое закрепление в кости, кальций-фосфатное покрытие создает быстрое соединение с костной тканью.

Несмотря на многие положительные свойства этих покрытий, использование напыленного ГА-покрытия имеет ряд недостатков. Примером является термодеструкция ГА-порошка во время процесса напыления, которая приводит к отклонениям в показателях растворимости в разных участках, а также к другим проблемам и может стать причиной инфильтрации и отслоения покрытия. В частности, некристаллический фосфат кальция с очень высокой растворимостью в естественных условиях может привести к расслоению покрытия и его отделению. Одним из последствий отделения покрытия может стать образование в пространстве между имплантатом и костной тканью капсулы из соединительной ткани, препятствующей остоеинтеграции. По причине так называемого процесса «линии прямой видимости», этот тип покрытия менее эффективен для пористых поверхностей и имплантатов сложной формы.

Эти факты заставили вновь рассмотреть необходимость обеспечения долгосрочной устойчивости кальций-фосфатного покрытия. Согласно текущим данным, присутствие биоактивного покрытия на поверхности имплантата необходимо лишь до тех пор, пока он не интегрируется в кость. Данные профессиональной научной литературы, изданной за последние годы, подтверждают это утверждение и обосновывают переход от использования гидроксиапатита в качестве стандартного покрытия к другим производным фосфатов кальция, таким как брушит, монетит, октакальций-фосфат или трикрезилфосфат, которые за счет управляемой растворимости способствуют росту кости на поверхности имплантата по мере растворения покрытия. Полное и контролируемое растворение кальций-фосфатного покрытия требует, чтобы покрытие было нанесено тонким слоем, что невозможно при использовании традиционной технологии распыления. Для соответствия этим требованиям необходимо одновременное достижение высокого уровня кристаллизации и оптимальной растворимости.

Покрытие BONIT, разработанное компанией DOT — это тонкое биоактивное кальций-фосфатное покрытие, которое отвечает требованиям, необходимым для ускоренного образования новой костной ткани. Оно наносится на имплантат методом электрохимического осаждения и создает микропористую структуру с оптимальной растворимостью и резорбцией. В отличие от ГА-покрытий, наносимых методом плазменного напыления, которые отличаются низкой растворимостью и высокой кри- сталлизацией, технология электрохимического нанесения покрытия создает мелкокристаллическую структуру. Этот процесс исключает образование твердых частиц и расслоение покрытия. Процесс нанесения покрытия из жидкой фазы обеспечивает абсолютно ровное и полное покрытие структурированных поверхностей и имплантатов сложных форм очень тонким слоем (20 ± 10 мкм).

Химический состав покрытия BONIT — это смесь брушита и гидроксиапатита (ГА). Брушит, легкорастворимая фаза фосфата кальция, отличается очень хорошей биосовместимостью. В естественной среде легкорастворимый брушит создает резервуар для ионов кальция и фосфатов, который может использоваться для реструктуризации кости. Формирование новой костной ткани, а также заживление трамвированной кости начинается с низкокальциевых фаз, таких как брушит, монетит или октакальций-фосфат, которые представляют собой более растворимые производные фосфата кальция. В ходе минерализации более легкорастворимые производные превращаются в менее растворимый ГА. Это означает, что низкокальциевые фазы являются предшественниками костного минерала ГА и в качестве покрытия обеспечивают процесс природной остеоинтеграции костного имплантата. Благодаря этим свойствам тонкое биоактивное покрытие BONIT выступает в роли соединителя между живым организмом и имплантатом.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОКРЫТИЯ BONIT

Форма и структура

BONIT — это кальций-фосфатное покрытие, нанесенное электрохимическим методом, которое обладает характерным химическим составом и свойствами. Макроскопически покрытие BONIT образует светло-серую мелкозернистую поверхность.

Кристаллографические свойства

В отличие от ГА-покрытий, нанесенных методом плазменного напыления, структура покрытия BONIT является не монолитной, а мелкокристаллической. Оно состоит из различного рода пластинчатых и игольчатых микрокристаллов, которые ориентированы на поверхности имплантата вертикально и прочно закреплены (рис. 1a−b).

 

Рис. 1a: Стоматологический имплантат c покрытием BONIT

Рис. 1b: Изображение покрытия BONIT, полученное методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), 2000−кратное увеличение

Описание физических свойств

Процесс нанесения покрытия в электролитической ванне делает возможным получение
сверхтонких покрытий с абсолютно равномерным и полным заполнением микрострукту-
рированных поверхностей. Пористость поверхности не снижается.

Описание биологических свойств покрытия

В отличие от ГА-покрытий, нанесенных методом плазменного напыления, структура по-
Покрытие BONIT — это биоактивное кальций-фосфатное покрытие, которое поддерживает сцепление остеобластных клеток и одновременно способствует их пролиферации, то есть, увеличению количества клеток. Клетки показывают хорошее сцепление с поверхностью покрытия BONIT и проявляют типичную для остеобластов морфологию (Рис. 2a−b).
Под сканирующим электронным микроскопом четко видна интеграция клеток в материал (Рис. 2с).

Рис. 2a: Формирование костной ткани на поверхности покрытия BONIT in vivo

Рис.2b: Костеобразовательные клетки (остеобластные) человека на поверхности покрытия BONIT in vitro

Рис. 2c: Остеобластные клетки MG 63 на поверхности покрытия BONIT, вид сбоку

 

АНАЛИЗ IN VITRO ХАРАКТЕРА РОСТА КОСТИ НА ПОКРЫТИИ BONIT

Для изучения роста костной ткани на различных поверхностях были применены титановые зажимы, покрытые ПНТ. Некоторые зажимы также были обработаны покрытием BONIT (толщина покрытия 20 мкм) (Рис. 3a−b).
Ткань кости (эксплантат из вертлужной впадины) была зажата между зажимами, а экспериментальная модель была помещена на предметное стекло с культурой ткани. Инкубационный период составил 10 дней. Затем была проанализирована площадь контакта между костью и поверхностью имплантата, а также под электронным микроскопом были изучены распространение и рост остеобластов. После 10 дней культивирования на зажимах с дополнительно нанесенным покрытием BONIT наблюдалось широкое распространение клеток кости на поверхности имплантата (Рис. 4). Сравнительные зажимы без покрытия показали лишь незначительный рост костной ткани. Это показывает, что биомиметическое кальций-фосфатное покрытие создает идеальную временную матрицу для регенерации кости и остеоинтеграции имплантатов.

Рис. 3a: Зажим с ПНТ

Рис. 3b: Зажим с ПНТ+покрытие BONIT®

Рис. 4: Характер роста клеток на поверхности покрытия BONIT in vitro

Краткий обзор преимуществ

• Мелкокристаллическая (не монолитная!) структура с большой свободной поверхностью;
• Полная, контролируемая ресорбция и замена костным аутотрансплантатом;
• Микропористость с высоким капиллярным эффектом по отношению к жидкостям организма;
• Тонкое покрытие;
• Исключительная биосовместимость;
• Оптимальная растворимость и контролируемая резорбция;
• Полное и равномерное покрытие пористых поверхностей и имплантатов сложной формы в ходе процесса вне линии прямой видимости;
• После операции на поверхности имплантата образуется большой резервуар, содержащий кальций и фосфаты и предоставляющий идеальные условия для пролиферации остеобластов;
• Более быстрое и качественное заживление;
• Отсутствует механическое отщепление частиц от поверхности.

Заключение

Электрохимическое нанесение покрытия BONIT обеспечивает полное покрытие пористых поверхностей имплантатов и имплантатов сложных форм. В отличие от ГА-покрытий, нанесенных методом плазменного напыления, которые отличаются низкой растворимостью и высокой кристаллизацией, технология электролитического нанесения покрытия создает мелкокристаллическую структуру.

Этот процесс исключает образование твердых частиц и расслоение участков покрытия. Большая площадь поверхности плотной структуры практически перпендикулярных кристаллов фосфата кальция придает поверхности имплантата высокий уровень капиллярности по отношению к крови и обеспечивают адсорбцию и иммобилизацию веществ, обеспечивающих рост. Контролируемый процесс растворения покрытия коррелирует с одновременным формированием новой костной ткани, которое происходит непосредственно на пористой поверхности имплантата. Результатом является увеличение образования костной ткани и возможность ранней механической нагрузки. Это обеспечивает повышенную остеоинтеграцию покрытия BONIT и может рассматриваться как дальнейшее развитие ГА-покрытий, наносимых методом плазменного напыления, с сохранением хороших биоактивных свойств и снижением возможных долгосрочных рисков. Уникальное двухслойное строение покрытия BONIT прекрасно адаптируется к процессу заживления кости. Покрытие BONIT поглощается в течение 6−12 недель в ходе контролируемого процесса и полностью заменяется новой костной тканью.
Это означает, что покрытие сохраняется вплоть до окончания процесса заживления и создает надежное соединение между поверхностью имплантата и окружающей костной тканью.

 

Вернуться в раздел