implant de materiale trebuie să aibă proprietăți biologice anumite mecanice, fizico-chimice și, pentru a asigura un caracter predeterminat al interacțiunii cu mediul intern al organismului.
Proprietățile mecanice ale materialului implantului determină comportarea sub acțiunea forțelor mecanice; proprietăți fizice caracterizează implanturi raport la efectele electrice, magnetice, luminoase; Proprietățile chimice ale implantului indică rezistența la mediu atac chimic; proprietăți biologice includ materiale toxice, conexiunea rezistența lor la coroziune, cancerul de efectul asupra biocompatibilitatii sângelui. Biocompatibilitate este cea mai importantă proprietate, care trebuie să aibă materialul de implant. De multe ori chiar de pe buzele unui specialist, puteți auzi termenul de „biomateriale“ în ceea ce privește materialele de origine sintetică, deși este fundamental greșită. Sub biomaterialele să fie înțeles materiale de origine biologică pentru transplant si implantologie, care rezultă din prefixul „bio“ - Life. Materialele utilizate pentru fabricarea implanturilor biocompatibile sunt numite și ele la rândul lor, sunt divizate în biotolerable, bioinert, bioactive.
Experiența a arătat că nici unul dintre materialele de implant utilizate în prezent nu îndeplinesc toate cerințele, cum ar fi bioinert de titan nu are capacitatea de a stimula osteointegrare și ceramică bioactive - proprietățile mecanice necesare. Pentru a rezolva această problemă materiale compozite dezvoltate, în special, acoperire biocomposite de pe titan implanturi dentare.
1.1. Materiale osteoplastice de origine biologică
Materiale pentru Grefa clasificate în mod tradițional în autologe, alogene, xenogene și aloplastic.
Există mai multe mecanisme de bază ale formării osoase folosind materiale osteoplastice.
tip Osteokonduktsiya- osteogenezei in care acte materiale osteoplastice ca o matrice pasivă (conductor, cadru) pentru apoziție cresterii oaselor. Acest cadru este capabil de depunere directă completă de trei-dimensional de substanță osoasă pe suprafața sa.
Osteogennoekosteobrazovanie - apare în cazul prezenței grefat viabile în celule osteogenice capabile de diferențiere și sinteză a principalelor componente ale matricei extracelulare osoase.
Boyne (1973) a dezvoltat și formulat paradigma conform căreia materialul ideal trebuie osteoplastice:
- să fie disponibile în cantitățile cerute;
- au o eficacitate ridicată la kosteoobrazovaniyu;
- pentru a promova revascularizarea zona de defect;
- au un potențial mai mare osteoinductor;
- să asigure regenerarea țesuturilor de susținere ale dintelui la mobilitate;
- posedă proprietăți osteoconductive;
- să promoveze formarea de noi atașament țesut conjunctiv în zona defectelor parodontale;
- necesitatea în scopul obținerii intervenției chirurgicale suplimentare în site-ul donator;
- provocând un răspuns imun din partea organismului;
- preveni noua formarea de tesut osos.
1.1.1. Autologe (autolog) os
Conform structurii grefe osoase avasculare pot fi cortical, spongioasă (cancellous) și cortico spongioasă. grefe cortico cancellous satisface cel mai bine cerințele de os reconstructiva chirurgie: elemente celulare sărace cortical, dar dă grefei puterea suficientă, în timp ce substanța spongioasă crește în mod dramatic potențialul osteogenic al grefei și provoacă revascularizare rapidă și completă a grefei. Stabilitatea mecanică a osului cortical autolog creează condițiile de utilizare a acesteia, în cazurile în care sarcina necesară în zona de transplant devreme. Dacă rezistența la compresiune a osului spongios este în intervalul de la 5 la 60 MPa, osul cortical poate rezista la sarcini de compresiune până la 140 MPa. Modulul de elasticitate al osului cortical este, de asemenea, semnificativ mai mare decât același parametru burete 14 GPa versus 1,4, respectiv.
Pentru utilizare în practica dentară, sursa de os autogen poate fi site-uri intraorale si extraorale donatori. Alegerea locației pentru prelevarea de probe de os depinde în primul rând pe subiectul înlocuirii mărimii defectului. Cel mai „generos“ site-ul donator este creasta iliacă, acesta poate fi obținut din blocul osos în volum până la 140 ml. Alte site-uri includ tibiei extraorale și osul parietal. In ciuda masei osoase semnificative, care este disponibil pentru chirurg în timpul site-uri extraorală dezavantaj este resorbția rapidă a grefelor după transplant. Summers și Eisenstein, rezumând rezultatele transplantului de zona creasta iliacă autolog, a raportat că aproximativ 25% dintre pacienți au prezentat dureri semnificative și alte senzații neplăcute în osul iliac pentru mai mult de cinci ani dupa operatie.
Grefele luate din site-urile intraorale în legătură cu falca origine intramembranoznym sunt omoloage cu pat proprietăți percepute și, prin urmare, mai păstrează forma lor originală și sunt mai puțin susceptibile la resorbție. Este cunoscut faptul că osul intramembranoznogo origine din abundență cu sânge. Cu toate acestea, volumul de țesut donator în gură nu este întotdeauna suficientă. Astfel, de exemplu, în osul mandibulei volum greu accesibil ajunge la 10 ml, iar de pe cartela de bărbie poate obține nu mai mult de 5 ml de țesut osos. În unele cazuri, este recomandabil să se utilizeze osul zonei maxilarului superior al dealului, exostoze sau os chips-uri obținute în procesul de pregătire aproape de zonele de cutie de primire.
1.1.2. transplanturi alogen
Ca o alternativă la os autogen au fost oferite materiale alogen elimină necesitatea aplicării traumei chirurgicale suplimentare, a redus durata procedurilor reconstructive, și de a reduce cantitatea de pierdere de sânge. Primii pași în utilizarea osoasă alogenă au fost luate la începutul secolului al 19-lea. Deoarece ca un material de grefă a apărut țesut proaspăt, os neprelucrat, rezultatele utilizării sale au avut rareori un rezultat favorabil. Eficiența scăzută a utilizării osoasă alogenă „proaspete“, precum și interzicerea bisericii transplantat os cadaveric din motive religioase au forțat oamenii de știință să renunțe la transplantul de os alogen
(NA Plotnikov, 1967). Cu toate acestea, os cadaveric ca material de grefă după un tratament adecvat, până în prezent utilizate pe scară largă în medicina practică.
Materiale alogenice de preparare
Materiale osoasă alogenă au rigoarea care sunt pregătite și menținute în bănci de țesuturi. Cel mai adesea, donatorii sunt dintr-o dată oameni morți care nu sunt purtători de boli cronice infectioase si altele. În vederea posibilei detectării infecției, un număr de studii de donatori de sânge, inclusiv determinarea anticorpilor la HIV-1, HIV-2, virusul hepatitei B și C. Asociația Americană a Băncilor de țesuturi necesită, de asemenea, detectarea anticorpilor la leucemie cu celule T primul și tipurile al doilea și identificarea sifilis. Unele bănci folosesc o asemenea metodă foarte sensibilă și foarte specific modernă este reacția în lanț a polimerazei pentru detectarea ADN HIV-1 si hepatita C.
Cu toate acestea, în ciuda progreselor imunologice moderne si diagnosticul genetic, sunt încă înregistrate cazuri de transmitere a bolilor infecțioase din țesutul transplantat. Potrivit FDA (controlul de droguri si US Food), în anii '80 ai secolului 20 a fost descoperit mai multe cazuri de infecție cu boala Creutzfeldt-Jakob - infectie prionice, la care există un proces lent pierdere progresiva a neuronilor din creier. Cazuri individuale de infecție cu boli neurologice degenerative, precum HIV și hepatita C au fost observate în anii următori. Se estimează că o examinare atentă și în continuare presterilizing și sterilizarea tratamentul alogrefe osoase, riscul de transmitere a HIV este de 1: 1 - 1600000.
Dezinfecția și metodele de sterilizare
Sterilizează prin iradiere gamma la o doză de 25 kGy nu conduce la modificări importante ale proprietăților plastice ale materialului osos, și nu afectează potențialul său osteoinductivă. Said dozare permite atingerea unui nivel ridicat de sterilitate garantată împotriva majorității microorganismelor. In plus, radiația gamma are o caracteristică patrunde adanc tesuturile expuse. Neutralizarea microorganisme se datorează clivarea macromolecule (ADN și ARN) de bacterii și virusuri. Un alt mecanism de acțiune de iradiere gamma este formarea unei hidratați radicali liberi de mediu, efectele asupra microorganismelor dăunătoare. Cu toate acestea, posibilitățile metodei sunt limitate la un impact redus asupra anumitor tipuri de virusuri, care sunt rezistente la radiații gamma. Imun la acest mod de sterilizare, și cele mai multe tipuri de prioni, pierderea care este posibilă numai atunci când este expusă la radiație penetreze doză de cel puțin 50 kGy.
Tipuri de materiale osoasă alogenă
Formarea compușilor peroxidici toxici, in primul rand gidroksilradikala OH - ca urmare a unei daune peroxidării lipidelor induce structuri celulare, în special membrane. Acest procedeu este realizat în prezența apei libere. Prin urmare, baza pentru toate metodele moderne de conservare a osului alogen este procesul de extragere a apei din grefă la un nivel minim.
După îndepărtarea apei libere poate fi produs prin diferite metode. congelare se efectuează pentru a imobiliza apa liberă și cristalizarea acestuia. După răcire, grefa la o temperatură - 80 ° C, este evident că fără apă liberă în sistem este, prin urmare, procesele de degradare a componentelor organice sunt blocate. In paralel cu cristalizarea apei, situată în spațiile intercelulare, procesul de crioconservare și afectează apa intracelular, ceea ce duce la moartea multor celule. Pentru a proteja celulele de efectele dăunătoare ale temperaturilor scăzute folosind diferite cryoprotectants (glicerol, etilen glicol, metanol, etc.).
Poate preveni denaturarea proteinelor folosind o metodă de uscare la temperaturi scăzute. Prin liofilizarea înțeleg îndepărtarea excesului de umiditate prin sublimare sublimare
(NA Plotnikov, 1967). Începeți să utilizați datele tehnica de liofilizare înapoi la 1890, atunci când histologist german R. Altmann a efectuat mai întâi o metodă de uscare țesături din stare congelată. Până la mijlocul secolului al 20-lea, această metodă de conservare a țesutului este utilizat pe scară largă în transplant. Acesta prevede eliminarea apei din grefă sub formă de vapori. Este important de remarcat faptul că tehnologia subiectul este aproape nici o denaturare a proteinelor din cadrul grefei și păstrează proprietățile biologice de bază ale materialului. Potrivit Asociației Americane a Băncilor de țesuturi (A.A.T.B.), liofilizat grefă osoasă alogenic, umiditatea reziduală este mai mică de 6%, poate fi depozitat la temperatura camerei timp de cel puțin 5 ani.
O trăsătură distinctivă a proteinelor morfogenetice osoase la alți factori de creștere este proprietatea lor de celule transformate în osteoprogenitornye țesut conjunctiv, care nu a fost observată în studiul insulinei, fibroblaștilor, epidermic, și alți factori de creștere. Astfel, acești compuși nu au numai un efect stimulator asupra activității mitotice a celulelor, promovând diviziunea lor, dar, de asemenea, afecta morfogeneza tisulară. Aceasta se realizează prin legarea de proteine morfogenetice osoase la receptori specifici, care sunt de două tipuri - tipul de receptori BMP - 1 și a receptorului de tip BMP - 2 și este pe celulele osteoprogenitornyh suprafață. Până în prezent identificate ca fiind de cel puțin 3 alt tip varianta 2 receptor capabil să interacționeze cu molecule BMP osteoinductive, inclusiv BMP-2, 4 și 7.
Tabel. 1 enumeră principalele tipuri de proteine morfogenetice osoase cu funcțiile lor.
Tipuri și funcții proteine morfogenetice
Eficacitatea alogrefa demineralizate
Pe fondul diversității existente de materiale osteoplastice, utilizarea substituenților osoasă alogenă merită o mare atenție. Capacitatea fundamentală a Dovedit matricei osoase demineralizate pentru a induce procese osteoreparation în zona defectelor osoase ale diferitelor configurații. condiție teoretică pentru astfel de efecte este faptul că expunerea de proteină morfogenetică osoasă, al cărui rol este incontestabil în restabilirea integrității osului.
1.1.3. materiale xenogeneice
Donatorii xenogeneice (de străinul xenofob grec, străin și geneza - originea) a materialelor osoase sunt reprezentanți ai altor specii de animale, altele decât destinatarul.
Unitatea structurală de bază a colagenului este tropocollagen moleculă în formă de tijă. molecula tropocollagen are o lungime de aproximativ 3000 nm și 1,5 nm în diametru și este format din trei lanțuri de polipeptide de lungime aproximativ egală, dintre care două sunt în general identice și sunt numite a-1 lanț (H.D.Yakubke, H.Eshkayt 1985) . Fiecare lanț de tropocollagen cuprinde aminoacizii 1012 și depozitate sub forma helixului levogir, în care fiecare trei aminoacizi constituie o bobină. Aderarea împreună cu un al treilea, a-2 tropocollagen moleculă de lanț a-1 lanț supercoil forme dextrorotatori. Interesant, colagenul cartilajului este format din trei lanțuri identice de tropocollagen, în timp ce toate cele trei lanțuri de piele de ton tropocollagen diferă unul de altul.
colagenul de tip I este prezent în abundență în oase, tendoane, ligamente, piele, uter si cornee, are un annulus fibros disc intervertebral, în țesuturile tractului gastrointestinal și de la 80% la 99% din totalul colagenului. Caracteristici ale structurii de colagen determina caracteristicile sale de rezistență. Fibrele de colagen sunt rezistența flexibile, la tracțiune și o elasticitate relativ scăzută. De asemenea, în osul este definit după cum urmează collagens III, V, XI și X tipuri. Se presupune că aceste incluziuni aparțin altor țesuturi prezente în oase. Astfel, prezența de tip V de colagen poate fi conectat la pasajul din interiorul patului vascular osos intraosoase, și de tip XI colagen reflectă prezența reziduurilor de cartilaj calcifiat.
Colagenul are un număr de proprietăți biochimice și biofizice că biomaterial foarte avantajos fac. Aceste proprietăți includ rezistența mecanică, capacitatea de a regla contactele celulă-celulă, imunogenitate scăzută, biodegradabilitate. Lucrând îndeaproape cu alte substanțe ale matricei extracelulare cum ar fi glicozaminoglicanilor și fibronectina, colagenul este un substrat natural pentru creșterea și supraviețuirea celulelor osoase. Rolul colagenului în procesele de vindecare a țesutului. Prezintă proprietăți chemotactice, moleculele de colagen actioneaza ca centre de formare a structurilor fibrilare. Demonstram prezența receptorilor specifici de pe suprafața celulelor - integrinei responsabile pentru interacțiunea cu moleculele de colagen. De exemplu, glicoproteina VI - receptor de colagen plachetar specific joacă un rol în agregarea lansatorului și activarea plachetelor pe o suprafață a unei matrici vasculare de colagen și afinitate pentru colagen de tip I integrine a2 b1 b1 și a1 poate stimula chemotaxia leucocitelor, și chiar să participe la fibrilogeneza colagen.
In colagen nedenaturat purificat are o imunogenitate scăzută. Locus principal al antigenității colagenului este situată în domeniul C-terminal și N-terminal, în structurile nespiralevidnyh numite molecule telepeptidami. antigenicitate slabă a colagenului, datorită rezistenței sale la efectele de degradare a enzimelor proteolitice convenționale și structura elicoidală capacitatea masca determinanților antigenici.
Pe baza celor de mai sus, se poate concluziona că colagen este unul dintre materialele cele mai promițătoare pentru osteoplasty. Pentru substituirea defectelor osoase a fost utilizat pe scară largă colagen purificată de origine bovină, care este de a îmbunătăți proprietățile osteoconductive este amestecat cu ceramica de fosfat de calciu. Reprezentanții acestui grup de materiale ar trebui să includă un material Healos Johnson și Johnson, care este compus din fibre de colagen de tip I bovin acoperit pe microgranule tehnologie brevetate hidroxiapatita sintetice. In prezent am efectuat experimente pe animale de laborator prin utilizarea acestui material ca suport pentru creștere uman recombinant și factor de diferențiere 5 (rh GDF5).
Bio-occ (Geistlich) - complet lipsit de material component organic a țesutului osos bovin. Este produs sub formă de blocuri corticale și și sub formă de granule. Împreună cu un alt material înlocuitor țesutului osos xenogenã a pronunțat proprietăți osteoconductive care permit utilizarea sa pentru eliminarea defectelor intrabony în parodontologie reconstructivă, implantologie si chirurgie maxilo-facială.
Pepgen P-15 (DentsplyFriadentCeraMed) - un material modern, osteo plastic care cuprinde cele mai recente progrese in biologie moleculara si inginerie tisulară.