Спецификация некоторых сплавов, используемых в медицине по стандартам ASTM

ASTM	Спецификация
F75-82	Литые кобальт-хром-молибденовые сплавы, используемые как хирургические имплантаты
F90-82	Кобальт-хром-вольфрам-никелевый сплав для хирургических имплантатов
F563-78	Кобальт-хром-молибден-железо-вольфрамовые сплавы для использования в качестве хирургических имплантатов
F562-78	Кобальт-никель-хром-молибденовые сплавы для хирургических имплантатов
F643-79	Кобальт-хромовые сплавы из гибкой проволоки для хирургических фиксаторов мягких тканей
F644-79	Кобальт-хромовые сплавы из гибкой проволоки для хирургической фиксации костей
F799-82	Термомеханически обработанные кобальт-хром-молибденовые сплавы для хирургических имплантатов

На сегодняшний день сталь является многогранным материалом с хорошей комбинацией прочности, пластичности, в сочетании с относительно низкой ценой. К ее преимуществам можно отнести способность сравнительно неплохо противостоять коррозии и совместимость с другими материалами (Мюллер и др., 1996).
Тем не менее, сталь и стальные сплавы имеют ряд недостатков, связанных, в первую очередь, с низкой, по сравнению, например, с металлами капсульной группы Ti, Та, Nb, биосовместимостью. Входящие в их состав токсические агенты могут поступать в окружающие ткани не только в результате коррозии, но и механического разрушения, особенно при трении металла с костной тканью и другими поверхностями. При этом выход вредных веществ может увеличиваться в 100 раз по сравнению с обычной коррозией. Это может быть причиной возникновения металлозов, аллергических и воспалительных реакций вокруг стальных имплантатов. Кроме того, сталь имеет достаточно большой удельный вес, низкую теплопроводность, высокую электропроводность. В последнем случае ее невозможно использовать для так называемого диэлектрического остеосинтеза, т.к. при помещении стальных изделий в хлорсодержащую среду (кровь, лимфа, физиологический раствор и т.д.) наблюдаются гальванические эффекты, препятствующие процессам нормальной репарации костной ткани. Перечень недостатков стали можно продолжить, поэтому в настоящее время специалисты не рекомендуют использовать ее для изготовления погружных имплантатов.
В связи с этим постоянно ведется работа по разработке новых сплавов и материалов, обладающих необходимыми свойствами, среди которых следует выделить кобальт-хром-молибденовые, титановые, тантал-ниобиевые и циркониевые сплавы (Alcantara et al., 1999).

Широкое применение в стоматологии получили пористый титан, а также никелид титана обладающий памятью формы, в качестве материалов для имплантатов.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ ХИРУРГИИ ЛИЦА И ДЛЯ ЗУБНЫХ ИМПЛАНТАТОВ

Классификация имплантационных материалов для хирургической стоматологии. Некоторые сведения о составе и свойствах материалов, применяемых для восстановительной хирургии лица. Общая характеристика материалов для зубных имплантатов.

В настоящее время при лечении различных заболеваний и травм, для устранения дефектов костей или соединения отломков применяют имплантаты - конструкции из металлов, керамики, полимеров, способные замещать в живом организме утраченные естественные ткани и выполнять определенную функцию.

В современной челюстно-лицевой хирургии и в восстановительной стоматологии можно выделить несколько направлений использования метода имплантации и различные виды имплантатов, применяемых в этих разделах медицины. На схеме 30.1 представлена классификация материалов и изделий для восстановительной хирургии лица и зубочелюстной системы. В ней объединены различные по химической природе и, главное, по назначению группы материалов: материалы, применяемые в восстановительной хирургии лица, и материалы (изделия), применяемые в качестве зубных имплантатов.

Проблемы восстановительной хирургии лица у пациентов с врожденными, послеоперационными и посттравматическими дефектами тканей лица остаются актуальными в настоящее время. Такое положение требует разработок новых биоинертных и биосовместимых материалов, обладающих высокой механической прочностью, стойкостью к естественному старению и долговечностью, создания более совершенных технологий изготовления индивидуальных имплантатов для эндопротезирования, а также эктопротезов лица.

Основные виды имплантатов для устранения дефектов и деформаций лица и челюстно-лицевой области и материалов для их изготовления

В хирургической стоматологии для исправления дефектов и деформаций челюстно-лицевой области применялись многие синтетические полимерные материалы: акрилаты, поливинилхлорид и сополимеры винилхлорида, полиэтилен и сополимеры этилена с полиизобутиленом, тефлон. Хорошо зарекомендовали себя материалы на основе силоксановых каучуков - силиконы, отвечающие требованиям, которые предъявляются к идеальному аллопластическому материалу в восстановительной хирургии лица. В таком материале не должно происходить никаких физических изменений под влиянием окружающих живых тканей. Он не должен вызывать воспалительных реакций на инородное тело. Не должен быть канцерогенным, вызывать аллергические реакции. Должен противостоять возможным механическим нагрузкам, выдерживать стерилизацию, быть технологичным, чтобы легко было изготавливать имплантаты нужной формы.

В настоящее время имплантаты для челюстно-лицевой хирургии изготавливают из материала на основе высоковязкого полидиметилсилоксанового (силиконового) каучука, молекулы которого имеют винильные концевые группы. Материалы содержат наполнитель - оксид

кремния с частицами коллоидного размера, аэросил, инициатор вулканизации, чаще пероксид дихлорбензоила и добавки. Для получения из силиконового каучука вулканизата или резины существуют различные способы вулканизации:

• при комнатной температуре - холодная вулканизация;

• вулканизация при повышенной температуре - горячая вулканизация;

• вулканизация под действием радиационного излучения - радиационная вулканизация.

Применение радиационной вулканизации позволило получить более качественные силиконовые имплантаты, так как в их составе отсутствовали органические перекиси и не требовался длительный высокотемпературный прогрев (термостатирование при температуре 200 °С) для удаления остатков перекиси. Но широкого распространения этот метод вулканизации не получил из-за серьезных технологических и организационных трудностей.

Для устранения дефектов мягких тканей были разработаны композиции силиконовых материалов холодной вулканизации. Они напоминают составы, применяемые для снятия оттисков, но содержат мало (или совсем не содержат) наполнителей, обладают очень высокой текучестью, что позволяет вводить их инъекционным методом. Большей биоинертностью обладают композиции, отверждающиеся по реакции полиприсоединения (аддитивные) с применением платинового комплекса в качестве катализатора.

Важное практическое значение имеет создание и внедрение в медицинскую практику новых методик эктопротезирования, использующих также силоксановые эластомеры для изготовления протезов, которые можно фиксировать с помощью специальных медицинских клеев или на предварительно установленные имплантаты. Такие методики позволяют провести ортопедическое лечение пациентов с дефектами и деформациями средней зоны лица, когда хирургическое вмешательство нецелесообразно или невозможно.

Стоматологическая имплантология в настоящее время является одним из наиболее развивающихся направлений восстановительной стоматологии. В этом разделе изучаются вопросы устранения дефектов зубочелюстной системы с помощью имплантатов - накостных и внутрикостных конструкций из различных биосовместимых материалов.

Применение имплантатов как метода лечения пациентов в стоматологии стало расширяться в последнее десятилетие. Было установлено, что зубные имплантаты можно успешно применять в качестве частичной или полной опоры для протезов в течение длительного времени.

Применение зубных имплантатов основано на биомеханизме остеоинтеграции. Этим термином обозначено явление, которое создает непосредственную структурную и функциональную связь между упорядоченной живой костью (или костной тканью) и поверхностью воспринимающего нагрузку имплантата. В успешно функционирующем имплантате проходит процесс остеогенеза на поверхности раздела «имплантат-костная ткань», и, таким образом, достигается клиническая стабильность (неподвижность) имплантата.

Существует множество взаимосвязанных клинических, биологических, конструктивных и материаловедческих факторов, которые влияют на реакцию тканей полости рта на имплантат и успешную его остеоинтеграцию. В зависимости от методики хирургического вмешательства, поверхностной химии имплантата и его подвижности может меняться толщина зон мягкой соединительной ткани и неструктурированной костной ткани. Чем толще последние слои, тем хуже степень остеоинтеграции и больше вероятность возникновения подвижности и потери имплантата.

Плотность прилегания имплантата к окружающей костной ткани, или полноценность остеоинтеграции, зависит от природы материала для имплантата, механических, химических, биологических и местных факторов, которые подвержены изменениям в зависимости от времени имплантации in vivo.

Материал имплантата может подвергаться коррозии и/или износу, приводящему к образованию микронных и субмикронных загрязнений, которые, в свою очередь, могут вызывать местные и общие реакции организма. Металлы более подвержены электрохимическому разрушению по сравнению с керамикой. Благодаря инертной оксидной пленке на поверхности титановых имплантатов этот металл дает хорошие результаты при имплантации. В случае применения имплантатов из чистого титана было замечено образование слоя кальцинированных тканей непосредственно на поверхности имплантата толщиной несколько сотен А (ангстрем).

К механически свойствам материалов, которые особенно важны для зубных имплантатов, можно отнести жесткость, предел текучести и предел прочности. Жесткость или модуль упругости должны быть таковыми, чтобы имплантат был способен передавать напряжения от функциональных нагрузок соседним с ним тканям и поддерживать жизнеспособность окружающих тканей длительное время.

Можно выделить два основных класса материалов - металлы и керамику, которые применяются в качестве зубных имплантатов. Металлические имплантаты обычно изготавливают из чистого титана или титанового сплава Ti-6Al-4V, хотя известно и применение сплавов на основе кобальта. И титан, и указанный титановый сплав обладают пре-

красной коррозионной стойкостью в широком диапазоне рН. Их химическая инертность способствует остеоинтеграции. Сплав титана с алюминием и ванадием имеет более высокую прочность (на 60% выше), чем чистый титан, но он более дорогой. Создание шероховатой поверхности за счет специальной обработки или нанесения покрытий улучшает условия для остеоинтеграции, но приводит к снижению прочности имплантата по сравнению с имплантатом, имеющим гладкую поверхность.

Керамика - химически стабильный материал, вероятность возникновения отрицательных реакций на керамику меньше, чем на металл, который имеет приемлемую инертность только благодаря оксидным пленкам на поверхности. Два типа керамики представляют интерес в качестве инертного имплантационного материала - углеродная и алюмоксидная. В последнее время керамику стали подразделять на биоактивную и биодеградируемую. В то время как инертная керамика вызывает минимальную реакцию тканей, биоактивная частично растворима, способна к ионному обмену и образованию непосредственной связи между имплантатом и костью.

Биорезорбируемая (или биодеградируемая) керамика имеет более высокую степень растворимости, чем биоактивная. Постепенно разрушаясь, она включается в окружающие ткани и служит для наращивания или роста костной ткани. Биоактивная керамика часто наносится в качестве активного слоя на металл. Именно такие слои удается создать с помощью так называемых биоактивных стекол, стеклокерамики и кальцийфосфатной керамики. Наиболее была изучена апатитная керамика, к которой относится гидроксилапатитная, подобная минеральной фазе кости и зубов. Такой тип керамики позволял за счет сродства материалов имплантата и натуральных тканей получить лучшее соединение между ними и, прежде всего, с костной тканью.

Качество активного слоя на металлическом имплантате зависит от размера и формы частиц порошкообразного слоя; размера, формы и характера распределения пор в покрытии; суммарной площади поверхности, наличия различных фаз, присутствия кристаллических структур и их размера; плотности, толщины, твердости и шероховатости покрытия.

Технология литья и механической обработки металлических имплантатов, нанесение на их поверхности керамики или специальных металлических покрытий, так же как и процессы очистки поверхности и стерилизации имплантатов, существенно влияют на микроструктуру, химию поверхности и свойства имплантатов.

Литература:

1. Ортопедическая стоматология. Прикладное материаловедение.  //Жулев Е.Н., Мишнев Л.М., Трезубов В.Н.  //Изд-во: МЕДпресс-информ, 2008, 384 с. ISBN:598322350Х;

2. Зубопротезная техника.  // Арутюнов С.Д., Булгакова Д.М., Под ред. М.М. Расулова.  // Изд-во: ГЭОТАР-Медиа, 2010, 384 с. ISBN: 978-5-9704-1440-8;

3. Клиническое материаловедение в стоматологии.  // Усевич Т.Л.  // Изд-во: М: Феникс, 2007, 312 с. ISBN: 978-5-222-12480-2.

4. Протезирование зубов на имплантантах.- М.: Издательство БИНОМ, 2011.-351 с.:

ISBN 978-5-9518-0442-6