Диссертационная работа

Обзор литературы

1. Обзор литературы.

1.1. Современные методы получения, характеристика и свойства поверхностей внутрикостных частей дентальных имплантатов.

Влияние увеличения площади поверхности титановых имплантатов с помощью микропор, создаваемых покрытием политетрафторэтиленом изучалось в эксперименте на собаках WikesjoU. N и соавт. 2003. Имплантаты длиной 10 мм погружались в кость на 5 мм. Обнаженная часть имплантата закрывалась с помощью слизисто-надкостничных лоскутов и методом направленной регенерации. Никаких различий в остеогенезе при этих двух способах не было выявлено (Drago C.J. 2007, Bergkvist G. 2004).

Известно, что оксиды титана обладают хорошей совместимостью с кровью, но мало известно о влиянии физических характеристик титановых имплантатов, таких как кристаллическая структура, шероховатость и электронное состояние, на активацию кровяных телец. Исследователи MaitzM. и соавт. (2003) постарались изучить эту проблему. Были взяты пластины нитрида титана, которые изготавливали методом плазменного напыления металла, имели форму выемок, кристаллическую и нанокристаллическую поверхность и просто аморфный оксид титана. Электронный потенциал создавали с помощью имплантации ионов хрома и фосфора. Гемосовместимость определялась по степени адгезии кровяных телец и времени сворачиваемости крови около экспериментальных пластин. Исследования показали, что кристаллический оксид титана обладают более низкой адгезией кровяных телец, чем нанокристаллический и аморфный оксид титана. Шероховатость менее 50 нм имела невыраженный эффект. Имплантированные на поверхность ионы хрома и фосфора вызывали значительную уменьшение активации свертываемости, но ионы хрома еще и снижали адгезию кровяных телец к титановым пластинам. Отмечено также, что добавление фосфора в выемки на пластинах оксида титана увеличивает гемосовместимость.

Влияние размеров шероховатости на поверхности цилиндрических титановых имплантатов на соединение их с костью изучалось MuellerW. с соавт. (2003) в эксперименте на кроликах. Шероховатость создавалась с помощью нанесения частиц Al2O3 или биокерамики. Большей способностью соединения с костью было обнаружено у титановых имплантатов с биокерамикой.

В клинических условиях при двухэтапном лечении 97 пациентов KhangW. и соавт. (2001) и Carlsson G.E. (2004) оценивали влияние шероховатости на количество костной ткани вокруг 2 типов поверхности винтовых титановых имплантатов: двойного кислотного травления (ДКТ) и механической обработки (МО). После первого этапа проходило 4-6 мес. На имплантатах были зафиксированы несъемные конструкции, либо съемные. Эффективность лечения оценивали рентгенологически, а также по подвижности, наличию болевого симптома или инфекции. Всего было введено 432 имплантата (247 с двойным кислотным травлением и 185 машинной обработки). В донагрузочном периоде успех по всем показателям был отмечен в 95,0% случаев при обработке имплантатов с ДКТ и 86,7% с МО. Через 36 мес. после протезирования проценты успешности функционирования имплантатов остались на прежних значениях.

Сравнительный морфометрический анализ был проведен TrisiP. с соавт. (1999) и Khraisat A. (2004) с целью определения влияния шероховатости на поверхности титановых имплантатов при установке их в челюстной кость с пониженной плотностью. Для сравнения были взяты титановые имплантаты с гладкой поверхностью. Исследования были проведены на 6 взрослых добровольцах. Каждому добровольцу помещали 1 гладкий имплантат и 1 шероховатый. Через 3, 6 и 12 мес. имплантаты извлекали. Результаты были следующими: через 3 мес. у гладких имплантатов контакт кость-имплантат имелся в 6,2% случаев, у шероховатых – в 58,9%; через 6 мес. у гладких имплантатов – 3,55%, у шероховатых – 72,9%; через 12 мес. у гладких – в 6,7% случаев, у шероховатых – в 76,75%. Таким образом, это исследование показало, что в кости с пониженной плотностью шероховатая поверхность существенно увеличивает контакт имплантата с костью. Несмотря на небольшое количество имплантатов, тенденция к положительному влиянию шероховатости на остеоинтеграцию явно просматривалась в этом эксперименте.

Lim Y. и соавт. (2001), Tames R. (2004) и Misch C.M. (2004) провели сравнительное исследование поверхностных характеристик различных титановых материалов. Оценивали взаимоотношение между шероховатостью (Ra) и углом контакта (theta) различных титановых поверхностей: из чистого титана, примеси титана – алюминия-ванадия (Ti-6Al-4V) и титан-никилиевого сплава (TiNi). Контактный угол измеряли, используя дистиллированную воду, 1% раствор хлорида натрия, человеческие нейтрофилы и остобластоподобные клетки. Поверхностная оксидная кристаллография проводилась с помощью трансмиссионного электронного микроскопа. Были получены следующие результаты: 1) не отмечено значительных различий в контактном угле у всех 4 материалов; 2) для чистого титана и с комбинированной обработкой (гидрофторированная кислота/азотная кислота/вода гидрохлорид натрия окисление) отмечен самый низкий контактный угол (10,51 уровень в воде), поверхность, обработанная серной кислотой показала наивысший уровень (72,99 в воде); 3) для чистого титана, когда контактный угол был выше 44 град., увеличивалась линейность с Ra (гидрофобная природа) для всей поверхности, покрытой оксидом, если контактный угол уменьшался линейно с Ra при угле менее 45 град. (гидрофильная природа) для поверхности, покрытой смесью оксидов; 4) обычная направленность была найдена у поверхностей Ti-6Al-4V и TiNi.

Уровень ионной растворимости сплава Ti-6Al-4V в условиях опыта invitroBrowneM. и GregsonP. (2000), Timmerman R. (2004) и Strietzel F.P. (2004) наблюдали при предварительной механической и химической обработке. Механическая обработка проводилась с целью увеличить поверхность имплантата. Высокую растворимость авторы наблюдали на поверхности, обработанной азотной кислотой. Уровень ионной растворимости значительно снижался на поверхности машинной обработке после пребывания образца в деионизированной воде. Покрытие поверхности гидроксиапатитом уменьшало освобождение ионов из металла после предварительной обработке азотной кислотой.

Экспериментальное изучение новой обработки крупным фосфатом кальция внутрикостных титановых имплантатов, чтобы улучшить шероховатость провел SanzA. с соавт. (2001) и Romeo E. (2003,2004). В бедренную кость кроликов вводили имплантаты, которые потом удаляли через 16 недель. С помощью оптического микроскопа наблюдали отсутствие фиброзной ткани. Фосфат кальция проявил себя как инертный материал.

Влияние величины расстояния между имплантатом и костью на утрату высоты костного гребня оценивали рентгенологически TarnowD. с соавт. (2000) и Testory T. (2004). У 36 пациентов измеряли утрату кости латерально от поверхности титановых имплантатов, стоящих рядом. Результаты показали, что она составляет 1,34 мм. Потеря гребешковой кости составила 1,04 мм. Эти результаты показали, что утрата кости идет и в латеральном, и вертикальном направлении вокруг имплантата. Авторы пришли к выводу, что между установленными имплантатами должен быть минимум расстояния в 3 мм.

Исходя из того, что остеоинтеграция и устойчивость дентальных имплантатов из чистого титана улучшается, если увеличить шероховатость их поверхности, AparicioC. и соавт. (2003) и Ochiai K.T. (2004), (2003) использовали для покрытия чистого титана различные материалы и различные размеры частиц. Для оценки авторы использовали электрохимическую импедансную спектроскопию и циклическую поляризацию. Результаты показали, что увеличение поверхности с помощью шероховатости не является единственной причиной найденных различий в электрохимическом поведении и сопротивлении коррозии титановых имплантатов. Среди других возможных причин не исключается компрессионный поверхностный стресс, вызванный струйной обработкой. Все материалы показали адекватную коррозионную устойчивость и электрохимическое поведение и были рекомендованы для их применения в дентальной имплантологии. И.А. Маслов (2001) и Lastillo R. (2004) предложил использовать внутреннее излучение для стимулирования остеоинтеграции.

Винтовые титановые имплантаты, покрытые плазменно-струйным способом порошком титана (ПСТ) или дополнительно покрытые фторгидроксиапатитом (ФГА) были исследованы MartiniD. с соавт. (2003) и Stellingsma C. (2004) в эксперименте на овцах через 12 дней после их погружения в диафиз бедренной кости. Исследования проводились с помощью вибрационной спектроскопии на ультраструктурном уровне. Хорошую остеоинтеграцию авторы наблюдали во всех случаях. При покрытии ФГА была более широкая область вновь образованной периимплантатной кости, чем при ПСТ. Ультраструктурный анализ показал наличие титановых осколков в костномозговых пространствах около поверхности ПСТ. По мнению авторов, это произошло при введении имплантатов. Множество следов титана было отмечено вокруг ФГА имплантатов, даже при наличии маленьких осколков ФГА. Полученные результаты позволили предположить, что имплантаты, покрытые ФГА, могут действовать как барьер для отделения титановых осколков, находящихся в костномозговых пространствах у поверхности имплантата. К такому же выводу пришли и другие авторы (А.И. Каем, 2007; С.Г. Ивашкевич, 2007, Heydenrijk K., 2004, Heydecke G.2004).

Zechner W. с соавт. (2003) и Kreisler M. (2003) наблюдали гистоморфлогически хорошую остеоинтеграцию при покрытии титановых имплантатов гидроксиапатитом. Изучая ультраструктуру костной поверхности, расположенной к плазменно-напыленному гидроксиапатиту, в эксперименте на собаках ParterA. с соавт. (2002) нашли, что процесс минерализации кости, связанный гидроксиапатитным покрытием можно сравнить с обычным процессом оссификации.

Порозный гидроксиапатит был использован при синус-лифтинге вместе с двумя цилиндрическими титановыми имплантатами, обработанными плазменно-струйным способом в эксперименте на овцах (HaasR. и соавт. 2002, Land L.C. 2001). Образование новой кости наблюдали вокруг поверхности имплантатов. Средняя протяженность контакта была 5,9±0,3 мм.

Сравнительное гистологическое изучение влияния гидроксиапатитной (ГА) поверхности, высокотемпературного двойного травления (ВТДТ) и машинной обработки в эксперименте на кроликах было проведено Awad M.A. 2003 и Cehreli C 2004. Сроки наблюдения были от 1 до 8 недель. ВТДТ-имплантаты имели наибольший уровень контакта с костью, а наименьший был при машинной обработке. Эффективность гидроксиапатитного покрытия наблюдали и другие авторы (В.И Напалко 2001; А.В. Ростов 2006). McDeportJ. (2003) получил одинаковую эффективность контакта имплантатов с костью, покрытых гидроксиапатитом и при их пескоструйной обработке. WaltonJ. N. и соавт. (2002) нашли, что гидроксиапатит сокращает время костного моделирования.

Novaes A. и соавт. (2002) и MurphyW. D. (2002) исследовали контакт кости с 4 видами поверхности имплантатов, введенных в лунки удаленных премоляров в эксперименте на собаках. Винтовые имплантаты (Paragon) были диаметром 3,75 мм и длиной 10 мм. Поверхность их была гладкой (машинная обработка), с титановой плазменно-струйной обработкой (TPS), покрытой гидроксиапатитом (НА) и пескоструйной обработкой с растворимыми частицами (SBM). Имплантаты оставались не нагруженными в течение 90 дней. С помощью компьютеризированной гистоморфометрической системы были получены следующие результаты: при машинной обработке контакт кость-имплантат был найден в 41,7% случаев, при TPS – в 48,9%, HA – в 57,9%, SBM – в 68,5%. Из результатов следовало, что добавленная шероховатость к поверхности имплантатов показала наивысший эффект по сравнению с гладкой поверхностью.

Трехмерную костную реакцию на 3 биоматериала изучали японские исследователи IchikawaT. и соавт. (2000) и BeckerW (2003) в эксперименте на кроликах. Ими были взяты имплантаты из чистого титана (Ti), покрытых гидроксиапатитом (HA) и титана, смешанного с ионами кальция (Са-Ti), которые помещали в бедренную кость. Сроки наблюдения были 2,4 и 8 недель после имплантации. Оценивали объем кости вокруг каждого имплантата на расстоянии 36 микрон, 0,25 мм, 0,5 мм и 1,0мм. В исследуемых участках находилась кортикальная кость и костный мозг. Исследование показало, что процент костного объема в кортикальной кости оставался стабильным, тогда как в зоне костного мозга процент костного объема варьировал в зависимости от испытуемого материала, времени нахождения в кости, и расстояния от имплантатной поверхности. У Ti имплантатов процент объема кости увеличивался с продолжительностью времени наблюдения (наибольший был в 8 нед.). У HA и Ca-Ti имплантатов процент объема кости увеличивался с 4-й недели, и нарастала плотность прилегания к поверхности таких имплантатов. Процент объема кости у Ti имплантатов нарастал при отдалении от поверхности от 36 микрон до 0,25 мм. Костная реакция на Ca-Ti имплантаты была средней между HA и Ti. Уменьшение процента объема кости авторы наблюдали в сроки 8 нед. только у имплантатов, покрытых HA.

Влияние размеров кристаллов гидроксиапатита на процессы остеоинтеграции дентальных имплантатов экспериментально изучали Chang Y. и соавт. (1999) и AksaK. (2002). Цилиндрические имплантаты, покрытые гидроксиапатитом низкой, средней и высокой кристалличности погружали в бедренную кость на 1,4,12 и 26 недель. Морфометрический анализ проводили в недекальцинированных фрагментах. В результате не было выявлено значительных различий в процентах по контакту с костью во всех типах покрытия кристаллами гидроксиапатита за все время наблюдений. По сравнению с непокрытым титаном на 4-й неделе был существенно больший процент контакта с костью в опытной группе. Отмечено также и более значительно выраженное прикрепление к покрытым имплантатам. Наименее заметным было прикрепление к имплантатам с низкой кристалличностью в первые 4 недели. Высокая кристалличность оказывала большее влияние на остеоиндуктивные процессы.

Для улучшения костной интеграции De-MaeztuM. и соавт. (2003) испытали 3 вида поверхности титановых имплантатов: добавление другого материала (покрытие), машинная обработка и ионная имплантация (Ti6A14V). В последнем случае вводились различные ионы: C+, CO+, N+, Ne+. Эксперимент был проведен на бедренной кости кроликов. Исследования проводили с помощью светового микроскопа, сканирующего электронного, электронного микрозондирования и рентгенологической фотоэлектронной спектроскопии. Наилучшие результаты костной интеграции были получены при ионном покрытии имплантатов. Ряд авторов сообщили об эффективности пористого сплава на основе никилида титана (В.Э. Гюнтер 1995; Т.Ф. Байдина 1995; В.П. Шестаков 1996; Н.Г. Семухина 1996; М.Л. Меликян 2000; К.В. Щербаков 2000; Ф.А. Хайруллин 2006).

Влияние порошково-плазменного покрытия (PRP) на образование кости ZechnerW. и соавт. (2003) изучали в эксперименте на минисвиньях. Для сравнения использовали имплантаты MK 111, Replace, MK 111 TiUnite. Гистоморфометрическая оценка показала значительно лучший контакт кости с имплантатом при PRP и более ранние сроки остеоинтеграции (6 нед.). Это означало, что PRP покрытие активизирует костную регенерацию.

В связи с тем, что текстура поверхности имплантатов играет большую роль во внутрикостной интеграции KlokkevoldP. и соавт. (2001) и Kirsh (1991) оценили это по прилагаемой силе при извлечении винтовых титановых имплантатов, имевших двойное кислотное травление (DAE), механическую обработку или плазменно-струйную обработку (TPS). Исследование проводили с помощью сканирующей электронной микроскопии и оптической профилометрии. Эксперимент проводился на кроликах. Все имплантаты были 3,25 мм в диаметре и длиной 4,00 мм без пор, канавок и прорезей, которые препятствовали бы ротации. Через 1, 2 и 3 мес. имплантаты извлекались реверсионной ротацией при машинной обработке поверхности силой соответственно 6,00±0,64 Н-см, 9,07±0,67 Н-см и 6,73±0,95 Н-см. Имплантаты DAE, соответственно, 21,86±1,37 Н-см, 27,63±3,41 Н-см и 27,40±3,89 Н-см. Имплантаты TPS, соответственно, 27,48±1,67 Н-см, 44,28±4,53 Н-см и 59,23±3,88 Н-см. Стало очевидно, что в ранние сроки стабилизация DAE имплантатов сопоставима с TPS имплантатами, тогда как имплантаты с механической обработкой имели очень низкую стабилизацию. TPS имплантаты увеличили сопротивляемость при их извлечении в срок 3 мес. Эти результаты показали, что TPS имплантаты проявили раннюю внутрикостную интеграцию, но наибольшей она была в поздние сроки. Отечественными авторами были предложены новые титановые сплавы для дентальных имплантатов (Н.А. Ночовная, 2001; С.Е.Соболева, 2002; И.Ю.Сергеева, 2003).

В опытах на крысах MarinhoV. с соавт. (2003) и OrtorpA. (2003) подтвердили, что кислотное травление поверхности внутрикостных имплантатов может улучшить контакт имплантата с костью. С этой целью они изучали влияние поверхности после машинной обработки и поверхности, обработанной пескоструйно/кислотнопротравленной (Ecotek). 64 имплантата были введены в бедренные кости крыс. В сроки 5, 15, 30 и 60 дней гистоморфологически оценивали контакт имплантат-кость. Наибольший процент таких контактов наблюдали при Ecotek на 30 и 60 сутки. В клинических условиях DegidiM. и соавт. (2003) и Paerz (2003) наблюдали через 6 мес. в 61,3% случаев хороший контакт с вновь образованной костью имплантата, обработанного кислотным травлением. AmaranteE. и de-LimaL. (2001) подтвердили этот вывод.

Эффективность обработки Er:YAG лазером титанового материала оценили MatsuyamaT. и соавт. (2003). Сначала титановые круглые пластины облучали лазером 30-200 mJ/импульс, затем эти поверхности обрабатывали ультразвуковым скаляром. Стереомикроскопия показала, что лазер 30 mJ/импульс при охлаждении струей воды частотой 30 Гц способен эффективно удалять налет и камень на абатменте без повреждения других поверхностей титанового имплантата.

Влияние лазерной обработки поверхности титановых имплантатов на их стабильность изучали Keller J.C. и соавт. (1998). Оценивали 4 способа обработки поверхности имплантатов: механический - для создания шероховатости, плазменно-струйный, покрытие оксидом алюминия и лазерный. Исследование проводили с помощью электронной микроскопии и механической профиллометрии. Были получены следующие результаты. Плазменно-струйная обработка титана также как лазерная давали оптимальную поверхность с микрошероховатостью 10 мм и шероховатостью от 0,5 до 4 мм. Наименьшая шероховатость была получена при машинной обработке. По мнению авторов, оптимальная структура поверхности титанового имплантата была получена при плазменно-струйном способе обработки.

Чтобы измерить температурные изменения при обеззараживании титановых имплантатов импульсным СО2 лазером, MouhyiJ. с соавт. (1999) в опытах invitro измеряли поверхностную температуру термопарой в области апикальной части имплантата, помещенного в дефект 4х4 мм нижней челюсти свиньи. СО2 лазером 8W/10ms/20hz воздействовали на головку имплантата в течение 5 секунд. Было установлено, что при этом температура увеличивается менее чем на 3 гр.С. Это показало, что риск, вызывать разрушение тканей при лазерном обезвреживании головок дентальных имплантатов минимален.

Влияние на процесс костеобразования вокруг титановых имплантатов, покрытых производным эмалевого матрикса (Emdogain), оценивали в эксперименте на кроликах Franke-StenportV. и JohanssonC. (2003) и убедились в неэффективности такого покрытия для остеоинтеграции.

Оценка влияния анодной оксидации титановых имплантатов и имплантатов с пескоструйной обработкой поверхности на биосовместимость была проведена японскими исследователями YamagamiA. с соавт. (2005). Цилиндрические образцы с различной шероховатостью были введены в диафиз бедренных костей кроликов. Активное образование новой кости было отмечено при шероховатости поверхности Ra=2,7 микрон (группа С), по сравнению с группой, в которой шероховатость была более крупной - Ra=4,7микрон.

Muche R. (2003) и EngstrandP. (2003) оценили взаимодействие между костью и титановым имплантатом при покрытии его оксидом алюминия или биокерамическими частицами. Опыты проводили на кроликах. Состояние контакта металл-кость оценивали на 7,28 и 84 день после введения цилиндрических имплантатов. Наибольший контакт с костью авторы наблюдали у имплантатов с биокерамическими частицами. Г.А. Воложин (2006) успешно применил дентальные имплантаты, покрытые трикальцийфосфат керамикой у больных системным остеопорозом.

Для создания шероховатости на поверхности титановых имплантатов WrightP. S. (2002) применили крупные резорбируемые частицы фосфата кальция. Опыты проводились на кроликах. Через 16 мес. с помощью электронной микроскопии авторы установили, что полностью отсутствует фиброзная ткань и очень хороший контакт кости с имплантатами.

Влияние размера микрощели на изменения в кости вокруг титановых имплантатов изучали HermannJ. и соавт. (2001) при использовании в эксперименте на кроликах 60 имплантатов с гладкой и шереховатой поверхностями, обработанных пескоструйным способом и кислотным травлением. При этом создавали щель между имплантатом и костью размером около 10 микрон (А), 50 микрон (В) или 100 микрон (С). Через 3 мес. авторы наблюдали контакт кость-имплантат на расстоянии 1,06±0,46 мм для А группы имплантатов, 1,28±0,47 мм для В и 1,17±0,51 мм для С. Эти исследования показали, что в условиях отсутствия нагрузки наличие щели между костью и поверхностью имплантата дает возможность для появления их подвижности, что отразиться на прикреплении. При этом величина щели не столь существенна. Такого же мнения придерживаются и другие авторы (Каширина О.А. 2004; Морозов А.Е., 2005; Zitzmann N.U. 2002, 2007).

1.2. Влияние качества обработки и структуры поверхности металла на рост и развитие остеогенных клеток-предшественников выращенных invitro.

Влияние шероховатости на поверхности титановых имплантатов на адгезию моноцитов, которые одними из первых клеток прикрепляются к имплантатам, и секрецию цитокинов изучали SoskolneW. и соавт. (2002) Attard N.J. (2004). Титановые диски с 4-мя уровнями шероховатости и диски машинной обработки помещали в культуру мононуклеарных клеток. Сцепление моноцитов с шероховатой титановой поверхностью было обнаружено больше чем к другой поверхности. Статистических различий в нанесенных частицах в 250, 75 и 25 микрон не было найдено. Максимум адгезии моноцитов было найдено через 2 часа после инкубации. Через 7 дней инкубации адгезия моноцитов к титановой поверхности уменьшилась на 30%, тогда как уже через 48 часов адгезии клеток не было найдено у дисков с машинной обработкой. Секреция кининов показала зависимость от уровня шероховатости поверхности титана. Наименьшей она была при использовании дисков с машинной обработкой поверхности титана.

Mustafa K. с соавт. (2001) и Ekfeldt A. (2004) задались целью определить оптимальную шероховатость на поверхности имплантата из оксида титана для прикрепления, пролиферации и дифференциации клеток альвеолярной кости. Это связано с тем, что в комплексном процессе образования кости вокруг имплантата шероховатость является важным фактором, моделирующем остеобластическую функцию. Авторами была использована клеточная культура остеобластоподобных клеток из нижнечелюстной кости человека. В исследовании сравнивали 4 типа образцов, поверхность которых была обработана только машинным способом, с покрытием частиц оксида титана величиной 63-90 микрон, 106-180 микрон и 180-300 микрон. Оценку проводили с помощью сканирующего электронного микроскопа и конфокального лазерного сканера. Высота частиц на гладкой поверхности была 0,20 микрон, у частиц 180-300 – 1,38 микрон, у других размеров частиц – 0,72 и 1,30 микрон, соответственно. Специфическая активность щелочной фосфатазы оценивалась с помощью п-нитрофенолфосфата в качестве субстрата. Способность клеток синтезировать остеокальцин исследовали иммунорадиометрическим методом. Через 3 часа процент клеточного прикрепления не различался значительно у образцов из чистого титана и при частицах 180-300 микрон. У всех шероховатых поверхностей было значительно выше проникновение 3Н-тимидина чем у гладкой поверхности. Синтез остеокальцина клетками в ответ на стимуляцию 1,25 (ОН)2D3 был также значительно больше на шероховатых поверхностях. Тем не менее, анализ активности щелочной фосфатазы не выявил значительных различий среди 4-х типов шероховатых поверхностей. В итоге авторы пришли к заключению, что пролиферация и дифференциация остеобласт-подобных клеток увеличивалась шероховатой поверхностью титанового имплантата. Увеличение размеров частиц до 300 микрон повышает инициальную прикрепляемость клеток по сравнению с гладкой поверхностью и с частицами 63-90 микрон.

На культуре клеток одонтобластов новорожденных крыс LumbikanondaN. и SammonsR. (2001) изучали прикрепляемость костных клеток к различным поверхностям титановых имплантатов: гладкий титан, титан, обработанный диоксидом, титан с плазменно-струйной обработкой и гидроксиапатит плазменно-струйной обработкой. Через 20 мин с помощью электронного микроскопа оценивали адгезию клеток. Быстрее всего клетки прикреплялись к поверхности титана с плазменно-струйной обработкой. К гладкой поверхности титана адгезия клеток была лучше, чем к поверхности, обработанной диоксидом титана. У гидроксиапатитной поверхности прикрепляемость была лучше, чем к гладкой поверхности.

Ong J.L. и соавт. (1998) El-SheikhA.M. (2004) изучали invitro активность остеобластоподобных клеток на поверхности большого кристалла гидроксиапатита и керамики. Авторы исходили из того, что клинический успех дентальной имплантации зависит от поверхности имплантата и клеточного ответа, что и обеспечивает быструю остеоинтеграцию и длительную устойчивость имплантата. Наибольшая дифференциация остеобластоподобных клеток наблюдалась на поверхности гидроксиапатита, что позволило авторам предположить, что размеры поверхности его кристаллов могут оказывать влияние на клеточный ответ при дентальной имплантации. По мнению StobaughR.K., и Griffin T.J. (2004) покрытие имплантатов гидроксиапатитом позволяет успешно активизировать регенерацию при уже стабилизированной субпериостальной имплантатной системе.

В модельном эксперименте invitroW.Baschong с соавт. (2007) и Fukuda M. (2004) оценивали процесс ранней интеграции мезенхимальных клеток из костного мозга к поверхности титанового имплантата после ее механической обработки и к поверхности полистерина, которая служила контролем. В период от 7 до 14 дней все клетки оставались неизменными. Активность щелочной фосфатазы была одинаковой на всех сроках наблюдения. Ранняя дифференциация клеток на поверхности титана начиналась после 14 дня. Авторы предполагают, что именно в этот период в клинике начинается процесс остеоинтеграции. К такому же выводу пришли Y.Yamada с соавт. (2004). Однако J.E.Davies (1996) предупреждал, что нельзя механистически подходить к интерпретации результатов исследования образования кости на поверхности имплантата invitro и в клинике.

C.Y.Wang и соавт. (2008) и DeporterD (2002) также наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа за ростом мезенхимальных клеток на поверхности титанового имплантата с покрытием гидроксиапатитом и после кислотной обработки. Было установлено, что адгезия мезенхимальных клеток происходит лучше к поверхности титана с гидроксиапатитом. В мезенхимальных клетках на той же поверхности по сравнению с поверхностью имплантата с кислотной обработкой активность щелочной фосфатазы и содержание остеокальцина было в 4,78 раз выше. Авторы пришли к выводу, что покрытие титанового имплантата гидроксиапатитом значительно улучшает пролиферацию и дифференциацию клеток остеобластического фенотипа.

Для развития минерализованного фенотипа необходим фактор Runx2 и экспрессия генов. С целью подтвердить это положение G.B.Schneider и соавторы (2004) и Klemetti E. (2004) изучали дифференциацию преостеобластических клеток и влияние микротопографии поверхности титанового имплантата на этот процесс. Эмбриональные мехенхимальные клетки культивировали на дисках титановых имплантатов, отшлифованных и шероховатых. С помощью эпифлюоресцентного микроскопа авторы наблюдали значительное увеличение Runx2 и экспрессию остеокальцинового гена на исследуемых поверхностях титанового имплантата.

Ультраструктурный анализ состояния остеобластов был проведен MeyerU. с соавт. (2003) и Crupi V. (2004) в эксперименте на минисвиньях при ранних функциональных нагрузках на титановые имплантаты с обновленной поверхностью. При трансмиссионной электронной микроскопии наблюдали прямой контакт минералов схожих с минералами костной ткани по всей поверхности имплантатов. Со стороны титана имело место не плотное прилегание. Никаких нарушений в физиологии остеобластов не было обнаружено.

Используя метод электрохимической импедансной спектроскопии и фотоэлектронной рентгеновской спектроскопии, MustafaK. с соавт. (2002) и Roccuzzo M. (2004) оценили влияние на культуру остеобластоподобных клеток кости нижней челюсти человека различных размеров оксидных частиц, нанесенных на титановые поверхности струйным способом. Частицы TiО2 были размером 63-90, 106-180, 180-300 микрон. Поверхности исследовали с помощью электрохимической импедансной спектроскопии до, и после пребывания в клеточной культуре. Через 28 дней оценивали сопротивление коррозии. Поверхность оксидных пленок содержала как фосфор, так и кальций, много окисленного углерода (карбонаты) и нитрогенов. Исследование показало, что остеобласт-подобные клетки находятся под влиянием ионного соединения на имплантированной поверхности.

В заживлении раневой поверхности всегда значительную роль играют макрофагальные цитокины (Simon H.A 2003, 2004). Они участвуют в секреции трансформного фактора роста бета-1 и костных морфогенетических белков, что способствует остеинтеграции внутрикостных имплантатов. Целью исследования TakebeJ. и соавт. (2003) являлось определение влияние имплантатов из чистого титана на образование остеоиндуктивных цитокинов. J774A.1 макрофагальная клеточная адгезия изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа в течение 72 часов после полировки, машинной и пескоструйной обработки поверхности чистого титана. Было установлено, что макрофагальная адгезия увеличивается со временем на всех поверхностях и с увеличением шероховатости при обработке титана. Выделение макрофагальных протеинов не было столь очевидным при машинной и пескоструйной обработках. Увеличение концентрации цитохалазина В угнетало макрофагальную активность и вызывало уменьшение образования макрофагальных белков. Структура поверхности внутрикостных имплантатов вызывала изменения в образовании макрофагов, что в свою очередь было связано с изменениями в выделении макрофагальных протеинов-2 в J774A.1 мышиной макрофагальной клеточной линии. Из этого авторы сделали впервые вывод о том, что макрофаги могут являться специфическим остеоиндуктивным сигналом во время образования кости около имплантированного аллопластического материала.

Используя лазерную масс-спектрометрию, LeizeE. и соавт. (1999) и Jaffin R.A. (2004) оценили адсорбцию модельного белка (лизоцима) на двух видах поверхности титана – полированной и обработанной пескоструйным способом. Было установлено, что максимальное количество адсорбированного лицозима связано с лизоцимным монослоем на поверхности, обработанной пескоструйным способом.

Zaffe D. и соавт. (2003) и Tan A.S. (2004) провели морфологическое исследование при имплантировании в бедренную кость кроликам титановых имплантатов (Tioblast) cBio-Oss. Через 120 дней с помощью сканирующего микроскопа оценивали состояние области кость-имплантат. Образование кости наблюдали во всех случаях независимо от наличия или отсутствия Bio-Oss. Вновь образованная кость располагалась по линии остеонов.

Tomotake Y (2002) и TietmanC (2002) исследовали invitro ранний клеточный ответ в культуре крысиных стромальных клеток костного мозга на покрытие гидроксиапатотом титановых имплантатов. Наблюдения показали слабые контактные углы с гидроксиапатитным покрытием по сравнению с чистым титаном. Со временем адгезия клеток увеличивалась к обеим поверхностям, на 60 и 120 мин. клеточная адгезия стала значительно выше при гидроапатитном покрытии. Клетки на этом покрытии состояли из актиновых волокон, которые располагались параллельно друг другу и длиной оси стромальных костномозговых клеток. Это происходило к 120 мин. Поверхность, покрытая гидроксиапатитом, была более гидрофильной по сравнению с титановой. Кроме того, на ней был отмечен более высокий уровень клеточного прикрепления, чем к поверхности из чистого титана. Авторы пришли к выводу, что анодизация и гидротермальная обработка титановых имплантатов создает физико-химические и биологические условия, которые позволяют лучше влиять на топографию поверхности имплантатов. MitraniR. В 2003 году использовали изостатическое давление при покрытии титановых имплантатов гидроксиапатитом и нашли, что оно не улучшает биоактивные качества такого покрытия. К такому же выводу пришел И.В. Фомин (1999), нанеся гидроксиапатит плазменным напылением. Об эффективности плазменного напыления сообщила Н.В. Протасова (2000) и KrennmairG. (2003).

Keller J. (1998) и ZaroneF. (2002) в опытах invitro изучали тканевую совместимость с различными поверхностями (гладкая, шероховатая) и материалами (Ti, Ti6Al4V, HA) для дентальных имплантатов, остановив свое внимание на появление первых клеток прикрепления между костью и имплантатной поверхностью. В итоге автором было отмечено, что как непокрытая поверхность Ti, так и покрытая фосфатом кальция или гидроксиапатитом способна поддерживаться инициальным клеточным прикреплением, хотя механизм этого до конца неясен. Инициальное взаимодействие тканей хозяина с имплантатной поверхностью остается ключевым в понимании продолжительности функционирования дентальных имплантатов (В.Х. Гаглоев, 2004; С.Г. Калганова, 1999).

Влияние различного способа обработки поверхности титановых имплантатов на образование минерализованной остеобластической культуры изучали CooperL. с соавт. (1999) и (2002). Использовалась культура остеобластов зародышевой бычьей нижнечелюстной кости. Сравнение проводилось механической, плазменно-струйной и пескоструйной обработке оксида титана. С помощью светового микроскопа и иммуногистохимических маркеров на стадии дифференциации клеток изучали минерализацию матрикса. С помощью сканирующего микроскопа проводили дальнейшее исследование аккумулирования уникальных органических и неорганических отложений на матриксе. Было установлено, что поверхность из чистого титана нарушает образование экстрацеллюлярного матрикса в культуре одонтобластов и его минерализацию. Это, по мнению авторов, должно в условиях invivo потребовать улучшения конструирования топографии поверхности внутрикостных имплантатов. К такому же выводу пришел Г.А. Воложин (2005), оценивая биосовместимость остеопластических материалов с использованием длительных культур костного мозга.

1.3. Представление о биомеханической нагрузке, рентгенологической картине и профилактике инфекционных осложнений.

Ряд авторов (C.E.Misch с соавт. 2001, 2003; H.Kawahara с соавт. 2006) в экспериментальных исследованиях изучали влияние механических нагрузок на остеогенез на поверхности титановых имплантатов. Было установлено, что имеется зависимость влияния этих нагрузок на остеогенную активность на различных поверхностях имплантатов, но в клинических условиях жевательные нагрузки могут иметь варианты в процессе костеобразования.

В клинических условиях с помощью метода трехмерной вертикальной сканирующей интерферометрии MazorZ. и CohenD. (2003) и Fischer K. (2004) провели оценку состояния микроструктуры поверхности имплантатов, покрытых разными способами и получивших ранние функциональные нагрузки, чтобы определить их способность как опоры на 1-м этапе хирургических мероприятий. Использовались имплантаты с поверхностью пескоструйно-кислотной обработки и с микроуглублениями. После 2-х месяцев их функционирования 100% успех был при использовании последних имплантатов, как на верхней, так и на нижней челюсти. Не наблюдалось никаких изменений в альвеолярной части челюсти. Тако