Сравнение преимуществ анодированной поверхности имплантата с другими видами поверхностей

На данный момент на рынке присутствуют имплантаты, поверхности которых обработаны различными способами. Для того чтобы выяснить особенности этих поверхностей, мы наряду с собственными исследованиями и исследованиями, полученными из открытых источников, провели анализ наиболее распространенных типов поверхностей имплантатов. Результаты анализа представлены в данной статье.

Поверхность SLA

Поверхность SLA образуется в результате грубой пескоструйной обработки корундовыми частицами (оксидом алюминия Al2O3), благодаря которой достигается макрошероховатость титановой поверхности. В результате этого образуются микроуглубления размером 2—4 микрона. Эта поверхность не является микропористой и поэтому не предоставляет место тканевым включениям, что снижает возможность бактериальной колонизации.

Поверхность SLA разрабатывалась для того, чтобы добиться высокого процентного показателя в отношении контакта костной ткани с имплантатом, а также высокого крутящего момента. Наиболее важным свойством поверхности SLA является устойчивость к высокой нагрузке, доказанная в ходе исследований.

Недостатки SLA:

  1. Остатки оксида алюминия. При обработке оксидом алюминия на поверхности могут оставаться его частицы, что негативно влияет на процесс остеоинтеграции.
  2. Негативное влияние протравки агрессивной кислотой на качество поверхности имплантата. Процесс протравливания кислотой иногда настолько агрессивен, что может вызывать химический распад, что, в свою очередь, неблагоприятно влияет на прочность. Кислота «смазывает» (смывает) шероховатость, которая образуется при пескоструйной обработке (Лысенок Л. H. Проблемы современного биоматериаловедения // Клиническая имплантология и стоматология, 1997).

Поверхность RBM

Методика RBM состоит в том, что поверхность имплантата подвергается пескоструйной обработке частицами бета-трикальцийфосфата (Ca3O8P2) определенной плотности, массы и размера. После механической обработки поверхность протравливают органической низкоконцентрированной кислотой, оставляя поверхность чистой (без остатков Ca3O8P2), не меняя строения титанового «рисунка». Такой метод позволяет создавать на поверхности имплантата микропоры большей глубины, чем при обработке классическим методом SLA (оксидом алюминия (Al2O3). Тем самым, площадь поверхности имплантата возрастает за счет увеличенной глубины пор, соответственно увеличивается остеокондуктивность.

Недавние опасения, связанные с занесением посторонних частиц вследствие гранулирования стекла и струйной обработки, обострили интерес к данному методу, который позволит избежать подобного загрязнения. Главную опасность представляет остеолиз, который, как было доказано, связан с занесением инородных микрочастиц в костное ложе в процессе имплантации.

Преимущества RBM:

  • Отсутствие инородных частиц на поверхности.
  • Попадает в диапазон оптимальной шероховатости (5—10 мкм) и размера микропор (3—11 микрон).
  • Придание шероховатости увеличивает площадь поверхности имплантата и дает больший процент контакта кости с имплантатом.
  • Более обширный контакт кости с имплантатом. Для имплантата традиционной машинной обработки потребовалось бы увеличение размера на 30—40 %, чтобы получить такую же площадь поверхности, как у имплантата с поверхностью, обработанной RBM. Увеличение площади прикрепления кости к имплантату на ранней стадии повышает первичную стабильность.
  • После удаления гранул бета-трикальцийфосфата с поверхности наблюдаются его следы в оксидном слое титана, что обеспечивает сокращение сроков остеоинтеграции.

RBM соответствует критериям оптимальной шероховатости поверхности, оптимального размера микропор, биосовместимости, резорбируемости и гарантирует полное удаление продуктов обработки.

Анодированная поверхность

Гидрофильная поверхность является более предпочтительной, так как в данном случае наблюдается повышенная способность поверхности имплантата взаимодействовать с биологическими жидкостями, клеточными элементами, что имеет особенное значение на ранних этапах остеоинтеграции (Buser D. et al., 2004; Zhao G. et al., 2005). Степень гидрофильности поверхности измеряется методом определения контактного угла (краевого угла смачивания) и может варьировать от 0 град. (гидрофильная) до 140 град. (гидрофобная) (Buser D. et al., 2004).


Главную опасность представляет остеолиз, который, как было доказано, связан с занесением инородных микрочастиц в костное ложе в процессе имплантации
Для получения комплекса функциональных характеристик оксидных покрытий и требуемых показателей биосовместимости были проведены экспериментальные исследования по анодированию титановых дентальных имплантатов в электролите, представляющем водный раствор серной кислоты с добавлением сульфата меди при концентрации компонентов 200 г/л Н2SO4 и 50 г/л CuSO4 · 5 Н2О. Процесс оксидирования осуществлялся в стандартной электрохимической термостатируемой ячейке с полым кольцевым титановым катодом и насыщенным в растворе КСl хлорсеребряным электродом сравнения (н.х.с.э.) при значениях анодной плотности тока 1—3 А/дм2, температуре электролита 25—50 oС и продолжительности электролиза 20—50 мин.

Предварительно имплантаты подве­ргались пескоструйной обработке и ультразвуковому обезжириванию в моющем растворе Na3РО4 для создания исходного выраженного микрорельефа поверхности и ее очистки от жировых загрязнений, ухудшающих смачиваемость электролитом.

Результаты исследования и их анализ

Фазовый состав анодно-оксидных покрытий характеризовался в основном биоинертными оксидами титана нестехиометрического состава TiO2-х при х<<1 с небольшим содержанием TiO, Ti2O3 и СuО. Последняя фаза является следствием присутствия в сернокислом электролите катионов Cu2+, в результате чего при электролизе происходит образование примесного оксида СuО и включение небольшого количества его частиц в состав титанооксидного покрытия. Таким образом, сернокислотное анодирование титана позволяет получить покрытие, которое состоит из биоинертных оксидов, определяющих совместимость оксидированных имплантатов с окружающими биоструктурами.


Гидрофильная поверхность является более предпочтительной, так как в данном случае наблюдается повышенная способность поверхности имплантата к взаимодействию с биологическими жидкостями, клеточными элементами
Толщина покрытий (оксидного слоя) достигала приемлемых для эффективной биоинтеграции и механической совместимости значений, находящихся на уровне 30—50 мкм, при анодной плотности тока 2—3 А/дм2 и продолжительности около 1 ч. Шероховатость анодированной поверхности титана при наибольших значениях режима электролиза характеризовалась параметрами микронеровностей Ra=1,35 мкм, Rz=2,80 мкм, Rmax=6,20 мкм, Sm=10,20 мкм, обусловливающими высокую структурную гетерогенность микрорельефа поверхности. В этих условиях может происходить эффективное физико-механическое взаимодействие оксидированной поверхности имплантата с костными структурами и повышаться стабильность.

Морфология покрытий отличалась более высокой степенью открытой пористости, равномерностью распределения пор по поверхности и наибольшими размерами структурных элементов при повышенных значениях режима оксидирования, составляющих i=3 А/дм2, t=50 C, τ=0,9 ч. Такая морфология может обеспечить благоприятные условия для протекания биоинтеграционных процессов в области имплантата, а именно для равномерного и глубокого прорастания костной ткани в поверхностную структуру имплантата.

Коррозионный потенциал

Оценка потенциометрических измерений зависимости сдвига потенциала от анодной плотности тока, температуры электролита и продолжительности анодирования показывает, что средняя величина потенциала поверхности оксидных покрытий в модельном физиологическом растворе равна 0,15 В. Данная положительная величина потенциала Ес характеризует высокую электрохимическую устойчивость анодированных титановых имплантатов к коррозионному действию жидких биосред и свидетельствует о повышенной биосовместимости анодно-оксидных покрытий.

Клиническое обоснование преимущества анодированной гидрофильной поверхности

В опытах по одноэтапной имплантации на нижней челюсти у собак имплантаты с гидрофильной поверхностью также показали преимущество над имплантатами контрольной группы (имплантаты с гидрофобной поверхностью RBM и SLA).

На щечной поверхности гисто-морфологический анализ выявил 40%-ное увеличение числа костно-имплантационных контактов (КИК) в первые две недели после операции по сравнению с контрольными образцами. Разница этих же показателей на щечной поверхности на 4-й и 12-й неделях не была статистически значима.

На язычной поверхности имплантаты с гидрофильной поверхностью демонстрировали на 30 % больше КИК в первые 2 недели и на 15 % КИК больше спустя 12 недель по сравнению с контрольными образцами. Изменения на язычной поверхности спустя 2 недели не имели статистической значимости.

Выводы

Преимущества гидрофильной анодированной поверхности на ранних этапах остеоинтеграции являются абсолютно очевидными. В послеоперационные сроки 4, 8 и 12 недель, соответственно, показатели гидрофильных имплантатов были стабильно выше показателей контрольной группы (имплантаты с гидрофобной поверхностью RBM и SLA). Следуя вышеупомянутым фактам, можно смело отметить, что гидрофильная поверхность стимулирует активный рост костной ткани на всей поверхности имплантата, что приводит к его быстрой стабилизации.

comments powered by HyperComments
Похожие статьи
Об особенностях конструирования субпериостальных имплантатов для верхней...
06 июня 2010
1077
А. Н. Чуйко к. т. н., доцент (Харьков, Украина) И. А. Шинчуковский к. т. н., доцент кафедры ортопедической стоматологии НМУ им. А....
Шесть факторов остеоинтеграции. Имплантационные материалы
08 августа 2010
4536
А. А. Долгалев д. м. н., главный врач ООО «Северо-Кавказский медицинский учебно-методический центр» В рубрике «Имплантология для начинающих» мы уже...
Шесть факторов остеоинтеграции. Поверхность. От биоинертности к...
11 ноября 2010
1240
А. А. Долгалев д. м. н., главный врач ООО «Северо-Кавказский медицинский учебно-методический центр» Поверхность имплантата — это ключ к успешной остеоинтеграции,...