Лечение пародонтоза с использованием имплантационной системы на основе наноструктурированных интеллектуальных материалов и наногелей

Пародонтоз, т. е. дистрофически-дегенеративный процесс, распространяющийся на все структуры пародонта, чрезвычайно широко распространен среди взрослого населения. Изменения, развивающиеся в костной ткани пародонта под влиянием длительной нагрузки, перегрузки, перманентных однообразных повышенных нагрузок или, наоборот, в отсутствие адекватных нагрузок при адентии, ведут к развитию параморбидных адаптационных синдромов (ПАС) со срывом адаптационно-компенсаторных механизмов и переходом ПАС в болезнь [20].

Цель исследования

Разработка новых методов лечения пародонтоза при наличии адентии, пародонтита и деструктивных периодонтитов с использованием комплексной функциональной имплантационной системы на основе новых наноструктурированных интеллектуальных материалов и наногелей.

Материалы и методы

Гидроксиапатита наногель (ГАНГ) — остеопластический материал, наноструктурированный никелид титана (НСНТ) — материал для изготовления имплантатов с памятью формы и (в дисперсном состоянии) имплантат для замещения дефектов костной ткани, БоТП — богатая тромбоцитами плазма (аутокрови), ИМ — интерметаллид, ДИ — дентальная имплантация, ЭЭИ — эндодонто-эндоссальная имплантация, ИПД — интенсивная пластическая деформация, РКУП — равноканальное угловое прессование (никелида титана), СВС — самораспространяющийся высокотемпературный синтез (никелида титана), УЗМ — ультразвуковое микширование, ЭПФ — эффект памяти формы, НТ — нанотехнологии.

Лечение проводилось эндодонтическим и инъекционными — внутридесневым и внутрикостным методами введения материалов, а также методами ЭЭИ и ДИ имплантатами с эффектом памяти формы (ЭПФ).

Результатами проведенного лечения являются функционирование вылеченных зубов в течение более чем 4 лет по завершении лечения деструктивных (со значительной степенью деструкции) периодонтитов причинных зубов эндодонтическим и инъекционно-внутрикостным методами или их комбинацией с ЭЭИ; увеличение объема костной ткани челюсти (с уплотнением ее структуры) инъекционно-внутрикостным методом, восстановление целостности зубных рядов ДИ в комбинации с гетерофазными композитами на основе БоТП при адентии.

Предпосылки создания системы

Пародонтоз, т. е. дистрофически-дегенеративный процесс, распространяющийся на все структуры пародонта, чрезвычайно широко распространен среди взрослого населения. Изменения, развивающиеся в костной ткани пародонта под влиянием длительной нагрузки, перегрузки, перманентных однообразных повышенных нагрузок или, наоборот, в отсутствие адекватных нагрузок при адентии, ведут к развитию параморбидных адаптационных синдромов (ПАС) со срывом адаптационно-компенсаторных механизмов и переходом ПАС в болезнь [20]. Прогрессирование процесса ведет к атрофии тканей пародонта (прежде всего, костной), а ослабление общих и местных защитных механизмов ведет к развитию явлений воспалительной деструкции пародонта [3]. Соответственно, лечение пародонтоза должно быть комплексным и по возможности щадящим.

Однако на сегодняшний день комплексного малотравматичного метода лечения пародонтоза с одновременным лечением воспалительных заболеваний пародонта не существует [5]. В связи с этим возникает необходимость в поиске принципиально новых подходов к решению этой актуальной и социально значимой задачи. Цель настоящей работы — предложить комплексную имплантационную систему для лечения пародонтоза и сопутствующих ему пародонтитов, периодонтитов и адентии.

Теоретическое обоснование применения системы

Теоретическим обоснованием применения системы является закон, сформулированный Wolff J. (1872), о том, что в основе каждой регенерации лежит стремление природы восстановить не форму, а функцию. Roux W. (1893), в свою очередь, обосновал, что кость имеет функциональные форму и строение и происходит это оттого, что функциональное раздражение вызывает трофическое раздражение клеток, в результате чего увеличивается питание кости, увеличение питания ведет и к увеличению кости, уменьшение, наоборот, ведет к ее атрофии.

Л. П. Соковым (2002) обосновано учение о параморбидных адаптационных синдромах в продолжение учения Г. Селье об адаптационном синдроме [18].

Элементы системы и их применение

Предлагаемая система представляет собой комплекс наноструктурированных материалов, имплантатов и устройств, а также методы лечения с их применением. Смысл применения этой системы в том, что она позволяет не удалять подвижные зубы и корни зубов со значительной деструкцией периодонта, а восстанавливать их, одновременно восстанавливая то, что у пациента утрачено или разрушается, а именно костную ткань челюсти, соединительную ткань десны и периодонт зубных корней.

Основными элементами системы являются разработанный совместно инновационным стоматологическим центром «НАНОДЕНТ» и Электростальским политехническим институтом композиционный материал на основе наноструктурированного никелида титана (НСНТ) — «неживая составляющая» и богатая тромбоцитами плазма (БоТП) крови пациента — «живая составляющая», которые после ультразвукового микширования в виде геля инъекционно вводятся в ткань.

Также система представлена ЭЭИ с памятью формы, применяемыми для восстановления и протезирования корней зубов, типовыми ДИ с памятью формы, устройствами для остеосинтеза, инъекторами для инъекционного введения биокомпозитов на основе аутоплазмы крови как в комбинации с имплантатами, так и самостоятельно в зависимости от клинической картины.


Изменения, развивающиеся в костной ткани пародонта под влиянием длительной нагрузки, перегрузки, перманентных однообразных повышенных нагрузок или, наоборот, в отсутствие адекватных нагрузок при адентии, ведут к развитию параморбидных адаптационных синдромов
Традиционно применяемые стандартные дентальные имплантаты не позволяют получить полного соответствия имплантата и окружающей его ткани утерянному зубу по двум причинам: все временя присутствия имплантата в теле он остается неизменным, а окружающая его ткань деформируется под нагрузкой, растет, отмирает, то есть изменяется. При этом точное воспроизведение имплантатом анатомо-физиологических параметров функционировавшего ранее в челюстной кости корня зуба невозможно, поскольку имплантат вводится в высверленное врачом в челюстной кости имплантационное ложе, которое в этот момент представляет собой зияющую рану с поврежденной поверхностью, лишенную периодонта. Периодонт же, т. е. соединительнотканная связка, окружающая корень зуба, — главный инструмент сохранения корня зуба даже при полном разрушении коронки.

Эти факторы в основном, кроме еще ряда других, определяют ограниченный срок присутствия имплантата в организме. А ведь имплантат должен существовать в организме пожизненно, независимо от возраста больного. При этом имплантат должен полностью повторять характерную для живой ткани реакцию на нагрузку — по мере перемещения под нагрузкой, например при жевании, должно возрастать пристеночное сопротивление. Кроме того, интегрированная в кость часть имплантата на границе имплантат — кость вместе с контактирующей с имплантатом костной тканью должны выполнять демпферную функцию, присущую утраченному вместе с корнем зуба периодонту, и образовать со временем некий буфер, способный изменяться в соответствии с возрастным изменением окружающих тканей.

Принятая сегодня за основу непосредственная остеоинтеграция оправдывает себя в тех случаях, когда имплантат интегрирован в плотную мелкоячеистую губчатую челюстную кость с выраженным компактным слоем. В то же время не следует ожидать выраженной первичной стабильности имплантата в крупноячеистой губчатой кости с тонкой кортикальной пластинкой [4]. Если соединение имплантат — костная ткань будет неподвижным, это может привести к его отторжению [24].


Методы наноструктурирования, улучшающие физико-механические свойства никелида титана, также улучшают его биофункционалные свойства, оптимизируя интеграцию имплантатов с костной тканью
 Живая ткань организма всегда фрактальна, т. е. структурные единицы ткани в наименьшем ее объеме имеют максимально допустимые численность и взаимосвязи, при которых каждая структурная единица ткани в отдельности выполняет ту же функцию, что и сама ткань. При этом репаративно-регенеративные процессы в ткани происходят путем самоорганизации, путем создания функциональной структуры, характерной именно для данного участка ткани, с учетом локальных функциональных изменений органотипа. Современные технологии позволяют получать материалы со специфическими функциональными характеристиками на молекулярном уровне (интеллектуальные материалы [21].

Примером интеллектуального материала является ИМ никелид титана с ЭПФ. ИПД (РКУП сплава ИМ и размол частиц ИМ на закритической скорости) сегодня позволяют наноструктурировать ИМ никелид титана и существенным образом улучшить его эксплуатационные свойства в заданном направлении, в первую очередь, как медицинского материала нового поколения [7].

Технически это выражается в повышении коэффициента деформационного упрочнения, пределов дислокационной текучести и прочности и т. д. Наряду с этим методы наноструктурирования, улучшающие физико-механические свойства никелида титана, также улучшают его биофункционалные свойства, оптимизируя интеграцию имплантатов с костной тканью.

НСНТ, синтезированный путем диффузионного насыщения никеля титаном с последующим размолом частиц ИМ до наномикроразмерного диапазона [1] и образования путем УЗМ полученных частиц НСНТ с микрочастицами механически фрагментированной БоТП, в комбинации с имплантатами, изготовленными из наноструктурированного ИПД РКУП сплава никелида титана, имеет повышенную по сравнению с обычным титаном биосовместимость, что в эксперименте проявляется ускоренным ростом клеток на поверхности такого гетерофазного имплантата в сравнении с контрольной титановой подложкой [2].

Нанотехнологии, т. о., позволяют получать биосовместимые фрактально организованные материалы, что позволяет приблизиться к решению задачи создания функциональной структуры, способной выполнять вокруг имплантата те же функции, что и периодонт — вокруг зубного корня. Решение этой задачи следует искать в создании компаундов из материалов живой и неживой природы, обладающих функциями самоорганизации и самосборки [22].

Самосборка подразумевает, что состав такого материала определяется свойствами окружающей имплантат среды и меняется от точки к точке. Функцию самосборки должна обеспечить «неживая», металлическая составляющая имплантата.

Самоорганизация определяет форму и свойства буферной связки на границе имплантат — кость в зависимости от изменения формы, окружающей ткани, и изменения характера внешней нагрузки. Эту функцию должна обеспечить «живая» составляющая имплантата.

Основу этого компаунда составляет наноструктурированный никелид титана, синтезированный путем диффузионного насыщения никеля титаном с «подавлением» СВС интерметаллида [10]. Интерметаллическое соединение титана с никелем образуется без повышения температуры при реакции. Образующийся продукт имеет минимальные температурные искажения кристаллической решетки. Такой никелид титана имеет стехиометрический состав, все образующие его атомы титана и никеля связаны, и поэтому он нетоксичен, обладает сверхпластичностью и низкотемпературной памятью формы.

После синтеза частицы никелида титана деформируют для образования пластинчатой структуры и появления разрывов между кристаллическими плоскостями, как это показано на рисунке 1 [1].

Рис. 1. Структура наночастиц никелида титана после размола на закритической скорости. Видна вытянутая форма кристаллитов и изрезанная, фрагментированная, фрактальная структура поверхности (фото лаборатории М-30, публикуется впервые).

Рис. 1. Структура наночастиц никелида титана после размола на закритической скорости. Видна вытянутая форма кристаллитов и изрезанная, фрагментированная, фрактальная структура поверхности (фото лаборатории М-30, публикуется впервые).

Такая структура материала позволяет органической, соединительной или костной ткани интегрировать с частицами материала, которые становятся, таким образом, составной, органично вплетенной в ткань ее частью.

В состав компаунда входит ГАНГ — отечественный препарат производства фирмы «Медкам» (Москва) — биоактивный костнопластический материал на основе гидроксиапатита, имеющего кристаллически-аморфно-скрытокристаллическую структуру, с размерностью частиц 30—50 нм в гидратных оболочках и концентрацией гидроксиаппатита до 60 %, представляющий собой однородную гелевую композицию [13]. ГАНГ вводится в компаунд для повышения его функциональности в контакте с костной тканью, т. к. аморфно-скрытокристаллическая структура ГАНГ, с размерностью частиц гидроксиапатита 30—50 нм, позволяет молекулам гидроксиапатита напрямую встраиваться в костную ткань реципиента, минуя фазу рекристаллизации [12].

Рис. 2. 2.1 — прикорневой очаг разрежения костной ткани; 2.2 — введенный в прикорневую зону разрежения компаунд из наноструктурированного порошка никелида титана и ГАНГ, определяется в виде конгломерата; 2.3 — через 70 дней после лечения наночастицы никелида титана собрались в гранулы, участвуя в ремоделировании кости.

Рис. 2. 2.1 — прикорневой очаг разрежения костной ткани; 2.2 — введенный в прикорневую зону разрежения компаунд из наноструктурированного порошка никелида титана и ГАНГ, определяется в виде конгломерата; 2.3 — через 70 дней после лечения наночастицы никелида титана собрались в гранулы, участвуя в ремоделировании кости.

Для интенсификации процесса прорастания частиц никелида титана и снижения уровня бактериальной и грибковой опасности в компаунд добавляют коллоидные частица серебра [11].

Биологические эксперименты с применением наноматериалов доказали, что синергетика (самоорганизация) структур присуща как живым объектам, так и неживым и что структуры, формируемые нанообъектами, являются, прежде всего, функциональными [17].

Неорганические наночастицы в таких вновь организуемых биокомпозитах локализуются именно в тех пограничных участках на границе раздела фаз гетерофазного биокомпозита, где больше всего вакансий и, следовательно, наночастицы являются модификаторами функционального биокомпозита.

Модифицирующая способность наночастиц базируется на их большом энергетическом потенциале — суммарная энтальпия наночастиц гидроксиапатита кальция достигает 10 квт*час/кг, что на огромной (до 600 м2/грамм) удельной поверхности позволяет при их ничтожной концентрации (0,01—0,1%) перекрыть всю площадь границ раздела фаз композита [23].

С другой стороны, высокая поверхностная энергия наночастиц приводит к их мощному взаимодействию [22]. Дезинтеграцию частиц гидроксиапатита кальция, наночастиц никелида титана и мицелл серебра осуществляют в плазме крови (БоТП) посредством УЗМ.

Образуется устойчивая ультратонкая суспензия взвешенных наночастиц в олигопептидных связующих, при отсутствии механодеструкции [12].

Наноникелид титана — серебряный композит (НАНОНТС), подготовленный к применению, представляет собой нанокомпозиционный жидкотекучий гель, который шприцем вводят в костную ткань, проводя инъекционную остеопластику, или в имплантационное ложе непосредственно перед установкой ДИ или ЭЭИ [14].

Изменения состояния соединительной и костной тканей передаются органично вплетенным в их состав наночастицам никелида титана, объединяющимся вначале в гранулы, а затем в пористое тело, интегрирующее с тканью. В дальнейшем образуется прочный каркас с возможностью деформирования и изменения размеров в соответствии с приложенной нагрузкой.

Взаимодействие компаунда «НАНОНТС» с костной тканью

Установлено, что микро- и наночастицы никелида титана выполняют каркасообразующую функцию для трабекул костной ткани с образованием композита «НАНОНТС-кость» [7].

Взаимодействие компаунда «НАНОНТС» с периодонтом зубов

Установлено, что наночастицы никелида титана интегрируют с периодонтом вылеченных зубов с радиальной ориентацией гранул «НАНОНТС» в качестве каркаса периодонтальных связок, благодаря чему излеченные таким методом зубы способны нести значительную функциональную нагрузку (рис. 3 а — б).

Через три года по завершении лечения вокруг корней леченных 13 и 23 зубов «НАНОНТС» интегрировал с периодонтом зубов, выстроился сообразно с линиями силового натяжения, по которым ориентированы волокна связочного аппарата в норме. Нет прилегания композита к корням зубов, отмечавшегося в первые месяцы после лечения.

Функциональность интеграции частиц «НАНОНТС» с окружающими тканями

Гранулы никелида титана четко ориентируются в костной ткани и в периодонте по линиям силового напряжения как на нижней, так и на верхней челюсти, что опровергает чисто гравитационный характер интеграции «НАНОНТС» с костной тканью (рис. 4 а, б).

Взаимодействие компаунда «НАНОНТС» с имплантатами

В ходе проведения имплантации непосредственно перед установкой имплантата в имплантационное ложе вводится «НАНОНТС». В дальнейшем вокруг установленного имплантата образуется оболочка из геля толщиной в несколько десятков микрон, которая в течение одной-двух недель преобразуется в плотное тело, окружающее имплантат и прочно с ним скрепленное. В то же время материя, образованная из геля в зоне интерфейса имплантат — кость, прочно сцеплена с костной тканью челюсти. Концентрация частиц никелида титана по мере самосборки интерфейса меняется и становится выше в области, примыкающей к костной ткани. В эту область устремляются и частицы гидроксиапатита. Частицы же серебра равномерно распределяются по всему объему [6].

При лечении адентии и деструктивных периодонтитов в комплекном лечении наряду с дентальной имплантацией типовыми сертифицированными ДИ с ЭПФ с целью восстановления всех биомеханических параметров тканей пародонта за счет увеличения корневой части зуба с помощью имплантата, введенного через зуб в костную ткань, нами проводилась эндодонто-эндоссальная имплантация (ЭЭИ) имплантатами с ЭПФ [16].


Вокруг имплантата образуется оболочка из геля толщиной в несколько десятков микрон, которая преобразуется в плотное тело, окружающее имплантат и прочно с ним скрепленное
ЭЭИ никелид-титановыми имплантатами с памятью формы позволяет укреплять корни зубов с последующим протезированием. С этой целью в корень зуба (во внутрикорневой и костный каналы) вводят композит «НАНОНТС». Затем в корень зуба вводится охлажденный в жидком азоте ЭЭ-имплантат [19]. После проведения операции, при нагреве имплантата до температуры тела, ЭЭ-имплантат в силу ЭПФ восстанавливает заданную при нагреве форму. В дальнейшем на наддесневую головку имплантата навинчивается абатмент и проводится ортопедическое лечение по обычной методике.

Следует подчеркнуть, что введение во внутрикорневой и костный каналы геля-композита «НАНОНТС» перед введением ЭЭИ способствует также разрешению т. н. проблемы последней мили, выражающейся в возрастании пристеночного сопротивления по мере продвижения имплантата в корневом и в костном каналах.

Комбинация ЭЭИ с нанофазными биокомпозитами позволяет добиться положительного результата в лечении подавляющего большинства случаев деструктивных периодонтитов на выраженных стадиях деструкции периодонта и прилегающей костной ткани пародонта причинных зубов независимо от возраста больного [9].

После введения в кость имплантат воссоздает как внутрикостную структуру, то есть замещаемый корень зуба, так и наддесневую часть зуба, то есть его коронку [8].

В последующем отмечалась интеграция «НАНОНТС» с костной тканью и замещение костных вакансий органотипом с нормальной плотностью, а непосредственно вокруг имплантата образовывался переходный композит — периимплантат с правильной радиально-сферической ориентацией гранул «НАНОНТС» вокруг имплантата с градиентной плотностью.

Образование таких бионеорганических композитов нами выявлено, в частности, в ходе комплексного лечения пациентки Д. по поводу пародонтоза с сопутствующими ему адентией и деструктивным периодонтитом (рис. 5 а — д).

В очаги деструкции костной ткани при лечении деструктивных периодонтитов, периимплантитов при лечении пародонтоза с целью укрепления костной ткани композит «НАНОНТС» вводился нами инъекционно, через надкостницу, после проведения предложенной нами инъекционно-аспирационной методики обработки очагов деструкции и замещения замкнутых дефектов костной ткани челюсти [15].

Через 5 месяцев после ЭЭИ в очаг деструкции над R 11 инъекционно был введен гель-композит «НАНОНТС» с одновременной аспирацией содержимого очага деструкции (после соответствующей обработки) по разработанной методике.

Частицы композита «НАНОНТС» в течение трех-четырех месяцев группируются в костной ткани вокруг испытывающего наибольшие функциональные нагрузки спиралевидного участка ЭЭ-имплантата, выполняющего функцию демпфера. В примере таким участком ЭЭ-имплантата является переход прямой внутрикостной части ЭЭ-имплантата в спираль.

Через 14 месяцев после лечения 45 зуба по поводу кистогранулемы с заапикальным выведением «НАНОНТС», лечения тяжелого пародонтита в области 14 и 15 трехкратным инъекционным введением комбинации «НАНОНТС» с ГАНГ и с коллагеновой губкой образовались композиты «НАНОНТС-кость», «НАНОНТС-периодонт».


В течение 2—3 лет идет полная интеграция никелида титана с костной тканью и замещение костных вакансий органотипом с нормальной плотностью
Через шесть месяцев после проведения инъекционной остеопластики композитом «НАНОНТС» его частицы образовали сферу вокруг корня зуба и испытывающего наибольшие функциональные нагрузки спиралевидного участка ЭЭ-имплантата с метаплазией периодонта в гетерофазный буферный бионеорганический композит, ориентированный по силовым линиям и выполняющий функцию демпфера во вновь образованной системе корень — имплантат — кость.

В течение двух-трех лет наблюдается полная интеграция частиц никелида титана с костной тканью и замещение костных вакансий органотипом с нормальной плотностью, а непосредственно вокруг имплантата образуется переходный композит с правильной радиально-сферической ориентацией частиц никелида титана с градиентной плотностью.

Через шесть лет бионеорганический композит успешно справляется с возложенной на него организмом функцией.

Таким образом, образовавшаяся в организме в результате интеграции «НАНОНТС» с тканями организма бионеорганическая структура является функциональной, т. е. наилучшим образом выполняющей только ей присущую функцию в соответствующем локусе. В результате взаимодействия «живой» и «неживой» составляющих биокомпозита «НАНОНТС» с тканями реципиента образуется функциональный фрактальный бионеорганический композит. Такие бионеорганические композиты, образуемые организмом в результате лечебного введения в очаги тканевой деструкции геля «НАНОНТС», путем самоорганизации и самосборки, условно названы нами фениксонами (по аналогии со способностью мифологической птицы феникс к самовозрождению).

Фениксон-репаративно-регенеративная функционально-структурная бионеорганическая тканевая единица Фениксон образуется в месте и в результате проведения инъекционной гетерофазной имплантации геля «НАНОНТС» и функционально интегрируется в окружающую органотипную ткань (рис. 5е).

Рис. 5е. Пациентка Д., 52 лет. Фениксон.

Рис. 5е. Пациентка Д., 52 лет. Фениксон.

Выводы

  1. Комбинация чрескорневых и традиционных зубных имплантатов с нанофазными биокомпозитами типа «НАНОНТС» позволяет добиться положительного результата в лечении большинства случаев деструктивных периодонтитов на выраженных стадиях деструкции периодонта и прилегающей костной ткани пародонта и способствует ускоренной интеграции зубных имплантатов и их пожизненной функциональной эксплуатации, а в случаях адентии позволяет имплантатам функционировать при выраженной атрофии костной ткани.
  2. Использование функциональных биоматериалов в качестве конструкционных активирует процессы органотипической регенерации и посттравматической репарации с образованием гетерофазных композитов (фениксонов) типа «НАНОНТС-периодонт», «НАНОНТС-кость» и буферного композита типа «Периимплантат».
  3. Методы наноструктурирования, улучшающие физико-механические свойства сплава и частиц никелида титана оптимизируют интеграцию гетерофазных имплантатов с тканями пародонта.
  4. Образование фениксона в патологически измененной ткани способствует функциональной перестройке окружающей патологический очаг ткани с взаимодействием ее с вновь образуемым фениксоном.
  5. Модифицирующая способность наночастиц обеспечивает ускорение интеграции ткани и имплантата, ускоряет процессы репарации и регенерации ткани, замедляет процессы тканевого старения, локального остеопороза, гипотрофии, предупреждает атрофические процессы в тканях.
  6. Образование фениксонов предупреждает развитие адаптационной болезни и обеспечивает адаптацию тканей к функцио­нальным нагрузкам [20].

Список литературы находится в редакции.

comments powered by HyperComments
Похожие статьи
Аллергическое действие композитных материалов на ткани пародонта...
04 апреля 2010
2311
Т. Н. Власова к. м. н., доцент кафедры терапевтической стоматологии СтГМА А. В. Оганян ассистент кафедры терапевтической стоматологии СтГМА Л. Г. Тагиева студентка 5-го...
Особенности применения пародонтальных повязок в клинической практике
07 июля 2010
6534
Д. Р. Мушарапова студентка 4-го курса стоматологического факультета ГОУ ВПО «Казанский ГМУ» Росздрава Л. Р. Мухамеджанова д. м. н., доцент, заведующая кафедрой...
Антиоксидантный препарат в комплексном лечении язвенно-некротических процессов...
09 сентября 2010
1290
К. Г. Караков профессор, заведующий кафедрой терапевтической стоматологии СтГМА Т. Н. Власова к. м. н., доцент кафедры терапевтической стоматологии СтГМА А. В. Оганян ассистент...