Медицина / 7.

к.т.н. Родионов И.В.

Саратовский государственный технический университет

Перспективы применения костных имплантатов

с металлооксидными биосовместимыми покрытиями

Успех хирургического лечения различных костных патологий опорно-двигательного аппарата и челюстно-лицевого отдела человека с применением металлоимплантатов во многом зависит от качеств биосовместимости материалов их покрытий, наносимых на поверхность с помощью определенных технологических методов. Наиболее распространенными являются кальцийфосфатные покрытия имплантатов, обладающие высоким уровнем биоактивности и обеспечивающие эффективную биоинтеграцию с прочным закреплением имплантатов в структурах организма.

В последние годы развиваются исследования по разработке и созданию функциональных оксидных покрытий на ортопедических и стоматологических костных имплантатах с целью придания им способности к интеграции с биотканями и обеспечения хорошей приживляемости [1-5]. Это связано с тем, что многие известные биокерамические материалы для покрытий являются дорогостоящими, не всегда доступны, требуют разработки специальных методов синтеза и наносятся на имплантаты с использованием сложных технологических процессов. В этих условиях металлооксидные покрытия могут считаться альтернативой широко распространенным кальцийфосфатным покрытиям и характеризоваться более рациональным подходом при изготовлении костных имплантатов с биоинтеграционными качествами.

Оксидные покрытия имплантатов, создаваемые путем электрохимического и термического видов оксидирования, защищают металлическую основу от коррозионного воздействия жидких сред организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) благодаря электрохимическому протекторному действию, существенно понижая склонность имплантатов к коррозии. Пассивированные, коррозионностойкие имплантаты не вызывают длительных аллергических реакций организма, а также не оказывают токсикологического действия на окружающие биоструктуры, что относится к основным показателям биосовместимости имплантационных изделий. Данные свойства характеризуют инертность системы «имплантат – оксидное покрытие» к коррозионно-электрохимическому воздействию биожидкостей и во многом определяют продолжительность стабильного функционирования имплантатов.

Высокая прочность закрепления оксидированных имплантатов в кости обеспечивается за счет создания оксидных покрытий со способностью эффективного физико-механического взаимодействия с окружающей биотканью. Такая способность обусловлена наличием у покрытий системы элементов поверхности, характеризуемой выраженной шероховатостью и морфологической гетерогенностью. Структурно-гетерогенная, пористая поверхность покрытий обеспечивает лучший контактный рост кости с более интенсивным протеканием тканевых реакций в сравнении с поверхностью, имеющей гладкий, однородный микрорельеф. Поэтому развитая оксидированная поверхность способствует, во-первых, активному прорастанию костных клеточных структур в поры и углубления оксидного слоя с протеканием процесса биоинтеграции имплантата, во-вторых – направленной регенерации кости и ускоренному остеогенезу. В этих условиях происходит интенсификация деятельности биоструктур, стимулируется образование новой костной ткани и новых кровеносных микрорусел, восстанавливаются нормальные биологические процессы в зоне имплантации. Вместе с тем, оксидные покрытия ортопедических и стоматологических костных имплантатов обладают высокими показателями механических свойств, характеризующими необходимую механическую совместимость металлооксидов с тканями и действующими нагрузками.

Указанные особенности оксидных биопокрытий позволяют имплантатам хорошо адаптироваться к окружающим условиям организма, прочно закрепляться в кости и эффективно выполнять заданные медицинские функции [6, 7].

В современной медицине считается, что успех хирургического лечения различных костных патологий опорно-двигательного аппарата и челюстно-лицевой области с применением имплантатов во многом зависит от протекания процессов регенерации костной ткани. Данные процессы нередко развиваются в условиях инфицирования имплантационной зоны и наличия очагов хронической инфекции, а также на фоне нарушенной микроциркуляции крови и образования кровяных сгустков. При этом в течение многих лет наиболее эффективным методом устранения подобных биологических явлений было применение местной антибиотиковой терапии и других веществ, ограничивающих деятельность патогенных микроорганизмов и нормализующих кровоснабжение в зоне имплантации. Применение имплантатов с оксидными покрытиями, модифицированными лантаном с антисептическими и антитромбогенными свойствами, может способствовать оптимизации процесса репаративного остеогенеза за счет обеспечения противовоспалительного и тромборезистентного действий, а также вследствие усиления фактора роста кости (остеостимуляции) [8, 9]. Этим характеризуется инновационный подход к перспективному применению оксидных лантаносодержащих биопокрытий в костных имплантационных системах.

Перечисленные факторы и результаты собственных исследований показывают возможность расширенного эффективного использования имплантатов с оксидными биоинтеграционными покрытиями в практике хирургического лечения различных костных патологий опорно-двигательного аппарата и челюстно-лицевой области [2].

Литература

1. Родионов И.В. Анодное оксидирование в производстве имплантатов для стоматологии, травматологии и ортопедии / Маtеriały IV Międzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Aktualne problemy nowoczesnych nauk – 2008». Przemyśl, Polsкa: Nauka i studia. Tym 20 (Chemia i chemiczne technologie). S. 32-36.

2. Родионов И.В. Клинико-биологическая оценка уровня приживления имплантатов с электрохимическими и газотермическими оксидными биопокрытиями / Маtеriály IV Mezinárodní vĕdecko-praktická konference «Efektivní nástroje moderních vĕd – 2008». Praha, Czech Republic: Publishing House «Education and Science» s.r.o. Díl 13 (Lékařství). S. 17-23.

3. Родионов И.В. Исследование биоинтеграционных и антисептических свойств анодированных титановых имплантатов / Сборник науч. статей 3-й Всеросс. конф. «Актуальные проблемы электрохимической технологии». Саратов: Изд-во Сарат. гос. техн. ун-та, 2008. С. 196-200.

4. Родионов И.В., Бутовский К.Г., Ткачева А.В., Бейдик О.В. Металлооксидные биопокрытия фиксаторов для чрескостного остеосинтеза // Инженерная физика. №4, 2007. С. 58-61.

5. Родионов И.В., Бутовский К.Г., Анников В.В., Хапрова Т.С., Фролова О.Н. Биоинтеграционные качества термооксидных покрытий чрескостных стержневых металлофиксаторов при клинических испытаниях // Наукоемкие технологии. №8. Т.9, 2008. С. 57-66.

6. Патент РФ на изобретение № 2322267. Способ получения биосовместимого покрытия на имплантатах из титана и его сплавов / Родионов И.В., Бутовский К.Г., Бейдик О.В., Серянов Ю.В. Опубл. 20.04.2008.

7. Патент РФ на изобретение № 2332239. Способ получения биосовместимого покрытия на остеофиксаторах из титана / Родионов И.В., Бутовский К.Г., Бейдик О.В., Ткачева А.В. Опубл. 27.08.2008.

8. Родионов И.В. Модификация лантаном термооксидированных стальных остеофиксаторов методом катодного внедрения / Маtеriály IV Mezinárodní vĕdecko-praktická konference «Přĕdní vĕdecké novinky – 2008». Praha, Czech Republic: Publishing House «Education and Science» s.r.o. Díl 4 (Chemie a chemická technologie). S. 41-52.

9. Родионов И.В. Электрохимический способ получения оксидных покрытий титановых имплантатов со специальными биомедицинскими свойствами / Материали за IV Международна научна практична конф. «Динамика изследвания – 2008». София, България: Изд-во Бял ГРАД-БГ, 2008. Т.24 (Химия и химически технологии). С. 14-16.