WO2014133415A1

WO2014133415A1 - Способ получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава и дентальный имплантат из титана или титанового сплава

Info

Publication number: WO2014133415A1
Application number: PCT/RU2014/000118
Authority: WO
Inventors: Дмитрий Константинович ЮДИН; Илья Леонидович ЦИКЛИН; Елена Сергеевна КЛИМАШИНА; Валерий Иванович ПУТЛЯЕВ
Original assignee: Yudin Dmitry Konstantinovich
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2014-09-04
Also published as: RU2524764C1

Abstract

Изобретение относится к медицине, и конкретно касается стоматологии, а именно получения дентального имплантата. Имплантат получают из титана или титанового сплава путем фрезерования заготовки, очистки ее, образования микрошероховатой поверхности. Полученный винтовой титановый имплантат обрабатывают в ультразвуковой ванночке с раствором, содержащим водный раствор искусственной плазмы крови SBF (при соотношении 1-10:1) и активатор карбонат натрия, добавленный при включенной ультразвуковой (установки) ванночки, и взятым в количестве 0,001-1,0 мг на 50 мл раствора. Частоту ультразвуковых колебаний выбирается в интервале от 10 кГц до 100 кГц, время обработки 5-10 сек. На поверхности титанового имплантата образуются аморфные зародыши гидроксилапатита. Имплантат извлекают из ванночки, промывают от остатков водного раствора искусственной плазмы крови SBF физиологическим раствором, помещают в капсулу, заполненную изотоническим физиологическим раствором, упаковывают и хранят в нем до использования его. Изобретение позволяет получить имплантат из титана или титанового сплава с выращенной новой костной тканью из гидроксилапатита с использованием водного раствора искусственной плазмы крови SBF более простым способом. Изобретение повышает срок его хранения и эксплуатации. Имплантат обеспечивает надежную установку его для пациентов с нарушенной костной структурой и регенерацией.

Description

Способ получения дентального имплантата погружного типа

из титана или титанового сплава

и дентальный имплантат из титана или титанового сплава

Область техники

Настоящее изобретение относится к области хирургической стоматологии, а именно, к дентальной имплантации, и, конкретно, к получению дентального имплантата и к конструкции имплантата.

Предшествующий уровень техники

Дентальная имплантация это хирургический метод устранения дефектов зубных рядов (то есть отсутствие зуба в результате его потери) путем установки на его место титанового дентального имплантата, повторяющего форму корня зуба.

Самым распространенным и общепризнанным типом дентального имплантата является широко известный винтовой дентальный имплантат, форма и геометрия которого повторяет форму корня зуба и помогает распределять нагрузку на костную ткань.

Помимо формы и геометрии дентальный имплантат характеризуется свойствами своей поверхности, а именно: определенная степень шероховатости и гидрофильность (или смачиваемость).

Приживление дентального имплантата возможно за счет феномена остеоинтеграции. Это явление, когда на установленный в костную ткань материал не происходит воспаление и отторжение последнего. Возможным это становиться, если материал обладает свойствами биоинертности. Это свойство материала обуславливается его полным не взаимодействием с тканями организма, за счет его упорядоченной молекулярной структуры. Таким свойством обладает титан. Поэтому дентальные имплантаты изготавливаются именно из титана.

Суть дентальной имплантации состоит в том, чтобы на месте отсутствующего зуба образовать отверстие при помощи сверла (костное ложе), сформировать винтовую резьбу с определенным ходом и установить заранее изготовленный имплантат в костное ложе.

В момент установки имплантата в костное ложе имплантат смачивается кровью, что является началом процесса остеогенеза. Это процесс роста костной ткани в местах ее отсутствия после создания костного ложа и в микрошероховатостях имплантата.

Титан и его сплавы широко используются в восстановительной хирургии в качестве как зубных, так и ортопедических имплантантов вследствие их превосходной биосовместимости с костной тканью (P.J. Branemark, J. Prosthetic Dent 50: 399-410, 1983; D.J. Bardos, D. Williams (ed), Concise Encyclopedia of Medical je Dental Materials, Pergamon Press, Ox for 1990, p.p. 360-365; R. Van Noork, J. Mater. Sci 22: 3801-3811 , 1987). Это может быть объяснено уникальными характеристиками поверхности раздела титан-кость. Во время имплантации наблюдается исключительно медленный рост оксида титана. Группы ТЮН внутри слоя гидроокиси, как предполагается, вызывают явления, ведущие к остеоинтеграции титановых имплантатов (P. Tengwall ge J. Lu nastrom, clinical Materials 9: 115-134, 1992), Группы кальция и фосфора были идентифицированы в оксидном слое толщиной в несколько нанометров (D. Mequeen et al, clinical application of Biomaterials, John Willey je Sons, Chichester 1982, p.p. 167-177). Хотя титановые имплантаты могут быть зафиксированы в костном слое путем остеоинтеграции посредством использования соответствующих хирургических приемов, фиксация осуществляется медленно и зависит в огромной степени от хирургии (L. Sennerby, Ph D thesis University of Gotenburg Cotenburg, Sweden 1991). Для усиления процессов соединения или сцепления и улучшения прочности связи или сцепления были разработаны и одобрены для клинического применения, плазменное напыление покрытия из апатита, в частности, из оксиапатита (К. de Groot, J. Ceram. Soc Japan 99: 943-953, 1991).

Однако с технической точки зрения плазменное напыление является громоздким и сложным, поскольку апатитовая пудра или порошок химически нестабильны при повышенных температурах.

Имплантаты могут химически связываться с костью благодаря апатиту, поскольку костный минерал является оксиапатитом. Эти связывающие кость имплантаты могут быть полностью состоящими из апатитовой керамики или покрыты апатитом, используя специальную технологию, как, например, процесс плазменного напыления покрытия. Кроме того, апатит может также быть использован как биоактивная фаза в некоторых составах для того, чтобы соединить их с костью (К. Verheyen, Resorbable materials with bone bonding ability, Ph D thesis, Leiden University, Holland 1993). В противовес этим материалам на основе апатита биоактивные стекла и стеклокерамика развивают апатитовый слой на их поверхностях после их имплантации в костную ткань (L.L. Hench, Bioceramics: from con cept to clinics J.Am Geram Soc 74: 1487-510, 1991 ; T. Kokubo, Bioactive glass ceramics: properties and application, Biomaterials 12: 155-163, 1991). Этот тип апатита дает стекла и стеклокерамику с прочностью костной связи большей, чем у апатитовых керамик (Т. Kokubo, Bioactivity of glasses and glass-ceramics, in Bone-bonding. Biomaterials, P. Ducheyne, T. Kokubo and C. A. Van Blitterswijk (eds, Reed Healthcare Communication Holland 1992, p.p. 31-46). Это костно-образное образование апатита происходит вследствие взаимодействия этих биоактивных стекол и стеклокерамики с окружающей биологической тканью и, в особенности, с жидкостью тела.

Потенциал для образования апатита может быть оценен для материалов путем использования метастабильного раствора фосфата кальция, называемого водным раствором искусственной плазмы крови (далее - SBF раствор), не содержащей белкового компонента или имитатором жидкости тела. SBF раствор широко известен и известен его состав: SBF, Na⁺ 142, К⁺ 5,0, Мд²⁺ 1 ,5, Са²⁺ 2.5, СГ 148, НСО₃ ^"3 4.2, НРО₄ ^" 1 ,0 и O 0,5 в мМ. Жидкость, используемая in vitro, изучалась для получения информации о процессах костно-подобного образования апатита на этих биоактивных стеклах и стеклокерамиках, поскольку концентрации ионов в ней приблизительно равны их концентрациям в плазме человеческой крови (Т. Korubo at al, J. Biomed Mater Res 24, 721- 734, 1990).

Более того, она в большой степени помогает оценить возможности костной связи для материалов перед их изучением in vivo. Те материалы, которые вызывают апатитовое образование на их поверхностях в SBF растворе, могут быть помещены в список кандидатов сцепляющихся с костью материалов. Последние исследования показали, что помимо биоактивных стекол и стеклокерамик вызывать костно-подобное образование апатита на ее поверхностях также может чистая двуокись кремния, приготовленная способом золь-гель, тогда как и чистое кварцевое стекло и кварц, оба синтезированные при высокой температуре, не могут (К. Li et al «Apatito formation induced by silica gel in a simulated body fluid», J. Am.Ceram Soc 75: 2094-2097, 1992). Различие в характеристиках этих трех окислов кремния заключается в плотности силаноловых групп (SiOH). Гелеобразная двуокись кремния (кремнезем) имеет множество групп ОН, тогда, как и кварцевое стекло и кварц, не имеют. Кроме того, биоактивные стекла, приготовленные способом золь-гель, как сообщается, образуют апатит быстрее, чем такие же стекла, но приготовленные обычным способом плавления (R. Li et al, Арр Biomater 2: 231-239, 1991).

Из российского патента Ru N° 2124329, 10.01.1999, известен имплантат для биомедицинского использования, содержащий подложку и связывающий с костью апатитовый слой на ней, отличающийся тем, что апатитовый слой выращен на гелеобразном покрытии окиси титана в растворе in vitro, предпочтительнее в SBF растворе.

Подложка выполнена из титана или титанового сплава; са имплантат может быть дентальным, т.е. зубным. Как вариант имплантат содержит подложку и слой, являющийся, по существу, смесью гелеобразной окиси титана и апатита. Упомянутый апатит выращивается на покрытии из гелеобразной окиси титана в искусственном растворе, предпочтительнее в SBF растворе (вымачиваемых в SBF растворе в течение 2 недель). Или пропитанных SBF раствором, покрытых имитатором жидкости тела и/или осаждением фосфата кальция при условиях in vivo. Согласно известному изобретению имплантат может быть использован не только как дентальный (зубной имплантат), но и как бедро или другие подложки соединительного имплантата, или другие подложки биомедицинских имплантатов.

Однако данный способ достаточно сложен, так как предусматривает создание гелевообразного покрытия по достаточно сложной технологии, и кроме того, получаемый титановый дентальный (зубной) имплантат, имеет малый срок эксплуатации.

Известен способ изготовления внутрикостных стоматологических имплантатов с биоактивным покрытием (патент РФ N° 2074674, МПК: A61 F 2/28), включающий изготовление из металла или сплава универсальным способом (токарная, фрезерная и др. методы обработки или с помощью специальных электрофизических методов) основы имплантата цилиндрической, пластинчатой или трубчатой формы, нанесение на основу имплантата методом плазменного напыления системы покрытий из четырех слоев - двух слоев титана или гидрида титана различной дисперсности и толщины, третьего слоя из механической смеси титана или гидрида титана, или гидроксилапатита с соотношением соответственно 60- 80 мас.% и 20-40 мас.% и наружного слоя - гидроксилапатита.

Недостатками данного изобретения являются невысокая биосовместимость и хрупкость покрытия.

Известен способ изготовления имплантата для замены костной ткани (патент РФ N^Q 2025132, МПК A61 F 2/28), согласно которому на имплантат, выполненный из металлического или металл-керамического сплава в виде штифта, наносят трехслойное покрытие, при этом первый слой содержит биостекло на основе фосфата кальция с добавлением оксидов металлов, второй слой - смесь фосфата кальция и гидроксилапатита, а промежуточный слой содержит фосфат кальция.

Однако многокомпонентная система покрытий (СаР-стекло, гидроксилапатит кальция, трикальцийфосфат и добавки оксидов металлов) с различными коэффициентами термического расширения не способствует прочному закреплению слоев покрытия (особенно первого слоя) с металлической основной имплантата, покрытие также не обладает высокой биоактивностью.

Известен также способ изготовления внутрикостного стоматологического имплантата с плазмонапыленным многослойным биоактивным покрытием (патент РФ Ne 2146535, МПК A61 L 27/00, А61 С 8/00), состоящий в напылении плазменным методом на титановую основу имплантата системы покрытий различной дисперсности и толщины, состоящей из пяти слоев: первых двух из титана или гидрида титана, последующих двух слоев из смеси титана или гидрида титана с гидроксилапатитом кальция, отличающихся содержанием компонентов в слоях, и наружного, пятого слоя из гидроксилапатита кальция. Напыление ведут послойно при различных режимах, обеспечивающих плавный переход от компактной структуры титановой основы имплантата через многослойную систему переходного покрытия к тонкому биологически активному поверхностному пористому слою.

Однако при плазменном напылении биоактивного порошка теряются многие исходные химические свойства, что приводит к недостаточной биоактивности покрытия. Кроме того, покрытие является хрупким, что не позволяет использовать его при изготовлении высоконагруженных имплантатов.

В частности, в настоящее время известно два типа остеогенеза: дистантный остеогенез и контактный остеогенез. Рассмотрим каждый из них.

Дистантный остеогенез характеризуется ростом новой костной ткани от основной кости (то есть от костной ткани челюсти) к поверхности имплантата. Таким образом, плотно обжимает его и фиксируется в челюсти.

Первым недостатком этого типа является небольшие сроки эксплуатации, порядка 5-7 лет. Вторым недостатком этого типа является непредсказуемость приживления имплантата у больных различными заболеваниями, которые сопровождаются нарушением роста, структуры и восстановлением костной ткани (например, больные сахарным диабетом, заболеваниями щитовидной железы и почек).

Причиной столь малых сроков эксплуатации является недостаточная степень прикрепления кости к поверхности имплантата. В результате с течением времени за счет жевательной нагрузки идет увеличение расстояния между имплантатом и костью. То есть идет процесс постепенного расшатывания. Иначе говоря, отсутствует рост костной ткани от поверхности имплантата к основной массе кости челюсти.

Третий недостаток данного типа состоит в том, что только в среднем через 6 месяцев возможно завершить лечение, постановкой постоянной ортопедической коронки. Существуют методы более ранней нагрузки, но при данном типе остеогенеза, они всегда непредсказуемы и чреваты потерей имплантата, то есть его воспалением, расшатываем и удалением из челюсти.

Это вызвано тем, что на поверхности вкручиваемого имплантата остаются микропузырьки воздуха, которые не позволяют крови, выходящей из костного ложа, полностью смочить его поверхность. В результате имплантат не полностью сцеплен с костной тканью и не соединяется с ней. Под действием жевательных нагрузок имплантат просто расшатывается, теряет стабильность, в зазоры попадает пища, бактерии, слюна, и начинается переимплантит (или, иначе говоря, воспаление ткани, окружающей имплантат, что требует его удаления и замены).

В настоящее время наиболее эффективным является следующий второй тип остеогенеза: контактный остеогенез.

Контактный остеогенез состоит в том, что рост костной ткани идет от имплантата к костной ткани челюсти. Данный тип остеогенеза достигается двумя способами.

Первый способ применяется немецкой фирмой Штрауманн с 2005 года (см. http://www.medtech-implant.ru/produktsiya 7).

Ниже приводим подробно данный способ.

Практически он состоит в том же самом, что и описанный способ дентальной имплантации, а именно, в костной ткани в месте будущей установки имплантата сверлом образуют отверстие (костное ложе), затем образуют винтовую резьбу с определенным ходом. После этого берут заранее изготовленный имплантат и вкручивают его в изготовленное костное ложе.

При этом для обеспечения роста костной ткани от имплантата к кости, имплантат, на этапах производства на заводе после фрезерования определенной титановой заготовки, создания микрошероховатости на ее поверхности и очистки от примесей, оставшихся от этапа фрезерования, стерилизуют и готовый имплантат опускают в общеизвестный изотонический физиологический раствор (водный раствор хлорида натрия), находящийся в ультразвуковой ванне, работающей с определенной частотой на определенное время. После чего, обработанный таким способом имплантат помещают в капсулу, наполненную тем же физиологическим раствором и упаковывают, до момента, когда врач извлечет его оттуда и установит в костное ложе. В этом случае, как полагает фирма Штрауманн, пузырьки воздуха покидают микроструктуру имплантата и замещаются физиологическим раствором.

Производство шероховатой поверхности осуществляется методом пескоструйной обработки, некоторые производители добавляют в процесс производства лазерную обработку и «электрическую», но это остается на усмотрение производителя, так как все применяют пескоструйную обработку.

Прочие производители сразу после стерилизации, не обрабатывая имплантат в физиологическом растворе и ультразвуковой ванне, помещают готовый имплантат в пустую стерильную капсулу и затем ее извлекает врач, устанавливая имплантат в костное ложе.

Особенность фирмы Штрауманн заключается в том, что они не только обрабатывают имплантат в физиологическом растворе и ультразвуковой ванне, но для того, чтобы в микрошероховатости имплантата снова не попал воздух, упаковывают его в капсулу с тем же физиологическим раствором, сохраняя его свойства смачиваемости.

Поскольку на поверхности имплантата нет пузырьков воздуха, кровь лучше смачивает поверхность имплантата. После того, как поверхность имплантата смочилась кровью, происходит так называемый процесс ретракции (или сжатия} кровяного сгустка, который более плотно охватывает неровности поверхности имплантата. Происходит процесс метаплазии кровяного сгустка, согласно которому он превращается в костную ткань. Эта костная ткань растет с большей вероятностью от имплантата к основной костной ткани челюсти.

В результате имплантат прочно оказывается охваченным костной тканью.

Преимуществом способа, по мнению фирмы Штрауманн, является более ранние сроки постоянного протезирования (3-6 недель от момента установки). Продолжительность эксплуатации имплантатов не указывается.

Недостаток этого способа состоит в следующем.

У пациентов с нарушенной костной регенерацией, то есть у пациентов, больных, например, сахарным диабетом, заболеваниями щитовидной железы, и т.д., которые характеризуются тем, что происходит нарушение питания и нарушение восстановления костной ткани, в результате костная ткань восстанавливается значительно хуже и имеет нарушенную костную структуру, бедную минеральными веществами (костная ткань непрочная, хрупка). Данный тип модификации поверхности не достаточен для контактного остеогенезэ, т.е. не достаточен для прочного соединения.

Вторым способом достижения контактного остеогенеза является способ предложенный американской фирмой Biomet 3i. Он заключается в следующем.

На этапах производства на заводе после фрезерования определенной титановой заготовки, создания микрошероховатости на ее поверхности и очистки от примесей, оставшихся с этапа фрезерования, ее стерилизуют и готовый имплантат подвергают методу пескоструйной обработки с нанесением на его поверхность кристаллов гидроксилапатита, которые фиксированы механической связью (или адгезией} с поверхностью имплантата. Затем имплантат помещается в пустую стерильную упаковку и храниться в ней до момента, когда имплантат извлечет из нее врач и установит в костное ложе.

Находящиеся на поверхности костной ткани кристаллы гидроксилапатита являются важным минеральным компонентом, из которого строится и состоит костная ткань. Поэтому костные клетки пользуются уже нанесенным на имплантат готовым гидроксилапатитом и строят из него новую костную ткань.

Достоинством данного способа, по мнению фирмы Biomet 3i, является более предсказуемые результаты лечения у пациентов с нарушенной костной регенерацией, то есть у пациентов, больных, например, сахарным диабетом, заболеваниями щитовидной железы, и т.д., которые характеризуются тем, что происходит нарушение питания и нарушение восстановления костной ткани, в результате костная ткань восстанавливается значительно хуже и имеет нарушенную костную структуру, бедную минеральными веществами (непрочная, хрупкая). Данная модификация поверхности позволяет восполнить необходимый уровень полезных минеральных веществ, основой которых является гидроксилапатит.

Недостатком этого способа является следующее.

Так как кристаллы гидроксилапатита фиксированы недостаточно прочно, большая их часть не попадает в костное ложе в момент вкручивания имплантата в последнее. За счет сильной силы трения гидроксилапатит не достигает всей поверхности костного ложа и не соприкасается с кровяным сгустком. Получается, что вся его масса стирается с поверхности имплантата.

Так же поскольку кристаллы гидроксилапатита в данном способе имеют грубую структуру, имеют достаточно большие размеры, они не дают кровяному сгустку и формирующемуся из него фибрину (будущей основе костной ткани) полностью обхватить микрошероховатую структуру имплантата.

В результате получается, что рост новой костной ткани идет не по контактному типу, и имплантат может быть эксплуатирован в среднем 5-7 лет, так как не достигается нужное прилегание костной ткани к поверхности имплантата.

Раскрытие изобретения

Целью заявленного изобретения является расширение показаний детальной имплантации, а именно, обеспечить надежную установку имплантата для пациентов с нарушенной костной структурой и регенерацией.

Другой целью заявленного изобретения является увеличение сроков эксплуатации, например, более 25 лет.

Еще одной целью является сокращение сроков приложения нагрузок на имплантат после установки. Сокращение сроков до момента постоянного протезирования.

Поставленная техническая задача достигается способом получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава, включающего изготовление винтового дентального имплантата фрезерованием титановой заготовки, и имеющего микрошероховатую поверхность, последующую обработку винтового титанового имплантата путем помещения его в работающую ультразвуковую ванночку, содержащую водный раствор искусственной плазмы крови SBF, стимулирующей рост костной ткани при соотношении SBF раствор: вода 1- 10:1 с добавлением при работающей ультразвуковой ванночке активатором карбонатом натрием в количестве 0,001-1 ,0 мг на 50 мл раствора, при этом процесс осуществляют при частоте ультразвуковых колебаний в интервале (при частоте повторения импульсов) от 10 кГц до 100 кГц в течении 5-10 сек., достаточном и необходимом для формирования на поверхности титанового имплантата аморфных зародышей гидроксилапатита, извлечение обработанного (покрытого гидроксилапатитом) титанового имплантата из ультразвуковой ванночки, промывку его от остатков SBF раствора физиологическим раствором и помещение его в капсулу с изотоническим физиологическим раствором и упаковку его до момента использования его (до момента извлечения).

Искусственная плазма крови SBF раствор, не содержащая белковых компонентов, является имитатором биологической жидкости организма; как отмечалось ранее, SBF раствор содержит все ионы, присутствующие в плазме крови человека при концентрациях очень близких с концентрациями, присутствующими в плазме крови человека (SBF, Na⁺ 142, К⁺ 5,0, Мд²⁺ 1 ,5, Са²⁺ 2.5, СГ 148, НСО₃ ^"3 4.2, НР0₄ ^" 1 ,0 и 0² ₄ ^" 0,5 в мМ). Является имитатором роста кости.

Шероховатость (микрошероховатость) поверхности винтового титанового имплантата достигается различными путями, например, путем механической обработки, пескоструйной обработкой корундом (А1₂Оз) или химической обработкой (протравлением минеральными кислотами).

Поставленная техническая задача достигается также и дентальным имплантатом, полученным указанным способом, и представляющий собой дентальный (зубной) имплантат из титана или титановых сплавов с выращенной новой костной тканью из гидроксилапатита с использованием искусственной плазмы крови SBF раствор.

Лучший вариант осуществления изобретения

Итак, в общем виде сущность изобретения заключается в следующем.

На этапе изготовления дентального титанового имплантата после фрезерования заготовки, создания микрошероховатой поверхности и очистки, помещают готовый имплантат в ультразвуковую ванночку, с находящимся в ней раствором, полностью повторяющим плазму крови человека без белкового компонента. Если взять раствор неидентичный плазме крови, то на поверхности имплантата не образуется биологически-активные элементы. Если взять раствор с белковым компонентом, то образуется белковая пленка, которая будет препятствовать росту костной ткани.

Примеры раствора, полностью повторяющего плазму крови человека без белкового компонента:

Ранее отмеченный неоднократно SBF раствор - simulated body fluid

(симулятор плазмы человека). Это искусственно созданный в лаборатории раствор, который по своему составу идентичен плазме крови, но без белкового компонента, для моделирования процессов роста гидроксилапатита на поверхности имплантата.

Гидроксилапатит (химическая формула Са₅(Р0₄)з(ОН) молекулярная структура, которая является главным неорганическим составляющим костной ткани. Она принимает важную роль в формировании структуры костной ткани, из которого клетки кости остеобласты строят костную ткань.

Продолжительность нахождения имплантата в таком растворе определяется временем полного смачивания микрошероховатой поверхности, например, в течение 5-10 секунд. Меньшее время оказывается не достаточным для полного смачивания, большее не требуется, так это увеличивает время производства имплантата.

Частота, с которой работает ультразвуковая ванночка (частота повторения импульсов), находится в интервале от 10 кГц до 100 кГц.

Меньшее значение частоты не достаточно для полного удаления пузырьков воздуха из микрошероховатой поверхности имплантата.

Большее значение частоты может повредить структуру имплантата и его целостность.

После обработки имплантата в ультразвуковой ванне выше описанным раствором, готовый имплантат помещается в капсулу, наполненную общеизвестным изотоническим физиологическим раствором, и упаковывается до момента его извлечения врачом и установки в костное ложе. Важным моментом является то, что для сохранения эффекта смачивания, а также для сохранения образованных на поверхности имплантата зародышей гидроксилапатита, необходим именно изотонический физиологический раствор, то есть по своему солевому составу сродный с солевым составом крови. Это необходимое условие, так как если концентрация солей в среде раствора и внутри клетки крови или кости будет отличаться, это вызовет гибель клеток, за счет разницы давления, что приведет к разрушению клеточной мембраны.

Так же для упаковки важно использование не такого же раствора, в котором проводилась ультразвуковая обработка, так как длительное нахождение имплантата в таком растворе вызовет рост грубых кристаллов гидроксилапатита. Такие кристаллы из-за своего размера способны не дать кровяному сгустку полностью смочить поверхность имплантата, что приведет к неполному смачиванию и не контактному росту новой костной ткани.

Таким образом, имеется важная особенность: ультразвуковая обработка происходит в пятикратном растворе SBF, тогда как хранение производится в однократном растворе SBF.

После извлечения имплантата из капсулы с физиологическим раствором врач устанавливает имплантат в костное ложе и последний смачивается кровью из костного ложа.

Затем следует процесс приживления имплантата в костной ткани и его дальнейшее использование как зуба.

'В момент такой обработки достигается не только эффект, описанный фирмой Штрауманн, когда микрошероховатость поверхности имплантата освобождается от пузырьков воздуха и замещается физиологическим раствором (в нашем случае раствором SBF), но и в момент соприкосновения титана (титанового сплава) с раствором на его поверхности образуются реактивные аморфные зародыши гидроксилапатита. Этот механизм объясняется тем, что после очистки поверхности дентального титанового имплантата различными минеральными кислотами на его поверхности образуется слой ТЮН. В данной молекуле атом кислорода имеет отрицательный заряд и начинает притягивать к себе положительно заряженные ионы Са2+, который имеет положительный заряд. В свою очередь они притягивают ионы Р04 и соединяются в реактивные зародыши гидроксилапатита.

Поскольку в отличие от грубых крупных кристаллов гидроксилапатита, которые используются по технологии фирмы Biomet 3i, реактивные аморфные зародыши имеют меньшие размеры и более гибкую структуру, которая не препятствует проникновению в микроструктуру поверхности имплантата фибрина и клеток роста костной ткани. Они являются так называемыми «мишенями», к которым стремится клетка, строящая костную ткань, и не препятствующая ее осаждению на поверхность имплантата.

Так как эти реактивные аморфные зародыши создаются на поверхности имплантата за счет соприкосновения титановой поверхности последнего с используемым раствором (в нашем случае, SBF раствором), то между поверхностью имплантата и поверхностью гидроксилапатита возникает ионная, молекулярная прочная связь, которая позволяет гидроксилапатиту остаться на поверхности имплантата во время и после вкручивания в костную ткань.

Такие отличия от технологий фирм Штрауманн и Biomet 3i позволяют достичь максимальной степени гидрофильности поверхности имплантата и позволить крови лучше смачивать поверхность последнего, а также создавать на поверхности имплантата наиболее эффективный реактивный, аморфный тип гидроксилапатита, не препятствующий росту костной ткани от поверхности имплантата к основной массе кости.

В свою очередь это дает следующие преимущества по сравнению с технологиями данных производителей (фирм Штрауманн и Biomet 3i):

• Прогнозируемо проводить лечения больных с нарушенной костной регенерацией, то есть пациентов, больных, например, сахарным диабетом, заболеваниями щитовидной железы, и т.д.;

• Уменьшить сроки проводимого лечения и раньше производить нагрузку имплантата; • Увеличить сроки эксплуатации дентальных имплантатов, например, более 25 лет.

Процесс приживления в случае с использованием обычной технологии, выше описанной, происходит следующим образом.

После повреждения костной ткани развивается первый гемостатический этап или процесс ретракции (или сжатия) кровяного сгустка. Сущность свертывания крови заключается в переходе растворимого белка крови фибриногена в нерастворимый фибрин, формирующего основу из перекрещенных волокон. Фибриновая основа обеспечивает структуру, по которой из окружающих тканей могут мигрировать под воздействием факторов роста, которые высвобождаются из тромбоцитов, недифференцированные остеогенные клетки на поверхность имплантата. Факторы роста, содержащиеся в сгустке, влияют на тканевую регенерацию двумя путями. Первый заключается в активном привлечении факторами роста недифференцированных клеток в область фибриновой основы. Второй состоит в том, что факторы роста после связывания с клеточной мембраной фибробластов или других недифференцированных клеток посредством сигнальной трансдукции (или передачи сигнала) вызывают дифференциацию клеток (то есть клетки, которые не имели определенного предназначения, видоизменяются под воздействием определенных веществ и обретают функциональное назначение). Спустя некоторое время после образования сгустка он начинает уплотняться. Этот процесс называется ретракцией сгустка.

На первом этапе фибрин (основа для формирования костной ткани) проникает в очаг заживления и фиксируется к поверхности имплантата. Способность поверхности имплантата сохранять фибриновые нити во время ретракции кровяного сгустка, определяет количество мигрирующих клеток, которые достигнут имплантата. Остеогенные клетки прикрепляются к волокнам фибрина и начинается их дифференцировка (клетки обретают функцию). Миграция остеогенных клеток к имплантату происходит через трехмерную биологическую основу, образованную нитями фибрина.

Существенную роль в этом процессе играют состояние костного ложа, как источника остеогенных клеток, так и структура поверхности дентального имплантата, играющая ведущую роль в фиксации фибрина кровяного сгустка.

То насколько качественно (или плотно) фибрин будет фиксироваться к костной ткани будет зависеть от того на сколько смачивается имплантат, какой будет его гидрофильность (или какой угол смачивания будет в момент постановки имплантата в костное ложе).

Вторая фаза - непосредственное костное образование, в результате минерализации костного матрикса (из крови поступают минеральные вещества, которые усваиваются костными строительными клетками и делают фибриновую основу твердой, превращая ее в костный матрикс).

Когда остеогенные клетки достигнут поверхности имплантата, они инициируют образование костного матрикса (основы, которая будет служить дальнейшей опорой для костной ткани).

В этой фазе параллельно протекают процессы контактного или дистантного остеогенеза. Причем, как было сказано ранее, наступление наиболее плотного и надежного контакта на поверхности имплантата определяется наличием контактного остеогенеза.

Третья фаза - фаз а ремоделирования кости (или ее окончательной перестройки в то, что принято считать костной тканью), характеризуется как длительный процесс, самоподдерживающийся циклами резорбции

(разрушения) и образования кости, стабилизация которого достигается приблизительно через 18 месяцев после операции дентальной имплантации.

Ниже приводится конкретный пример изготовления имплантата дентального из титана (или титанового сплава), иллюстрирующий данный способ, но не ограничивающий его объем притязаний.

Пример

Пациент сел в кресло.

Произведена антисептическая обработка.

Сделана премедикация (укол противовоспатительный противоотечный).

4. Сделана анестезия.

5. Произведен разрез в области отсутствующего зуба (или удаляем зуб и в лунку ставим имплантат).

6. Формируется костное ложе (в челюсти сверлом).

7. Берем 1-10 кратный SBF раствор (например, 5-кратный)(симуэлтид палазма боди) (это есть искусственная плазма человека без белка) необходимого количества (однократный раствор соответствует плазме крови 1 :1 ).

Примечание 1 : 5-кратный SBF раствор (5:1) означает, что берем 5 частей минерального компонента, соответствующих минеральному компоненту плазмы крови человека, в 1 части дистиллированной воды.

Примечание 2: Если взять меньше 1 -кратного SBF раствора, то не сформируются кристаллы гидроксилапатита или они будут очень медленно расти, а если взять выше 10-кратного SBF раствора, то кристаллы будут очень крупными, грубыми, то есть они будут мешать росту костной ткани.

8. Наливаем его в ультразвуковую ванночку.

9. Активируем налитый 5-кратный SBF раствор путём добавления в него карбоната натрия (соды). Добавляем активатор (карбонат натрия) из расчета от 0,001 мг на 50 мл этого раствора до 1 мг на 50 мл этого раствора и включаем ультразвуковую ванночку: время выбираем в интервале от 5 до 10 сек.; частоту ультразвуковых колебаний выбираем в интервале (частоту повторения импульсов) от 10 кГц до 100 кГц).

10. Если соотношение не верно, то кристаллы не сформируются.

11. Стерильным инструментом путем помешивания растворяем сухой остаток пока он не растворится для ускорения процесса.

12. Во время работы извлекаем имплантат из титана из капсулы.

13. Опускаем имплантат в работающую ультразвуковую ванночку с активированным раствором на 5 секунд (время нахождения находится в интервале от 5 до 10 сек. Как отмечалось ранее, если время будет меньше 5 сек., то будет недостаточная смачиваемость, а свыше 10 сек. - можно повредить поверхность имплантата). На данной стадии формируется на поверхности имплантата гидроксилапатит.

14. Извлекаем и смываем остатки SBF раствора физиологическим раствором (5-кратный SBF раствор по отношению к организму является гипертоническим (т.е. может повредить клетки) и необходимо смыть неприкрепленный апатит).

15. Устанавливаем имплантат в костное ложе и выбираем вариант его закрытия:

I вариант. Устанавливается винт-заглушка и ушивается лоскут;

II вариант. Устанавливается формирователь десны;

III вариант. Устанавливается временный абатмент (то есть деталь, к которой в дальнейшем будет фиксироваться постоянная коронка) и к нему фиксируется временная коронка.

Данный протокол активации можно внедрить как на клинической стадии (непосредственно перед имплантацией), так и на этапе непосредственно при производстве имплантатов на предприятии, по окончании которого каждый имплантат помещается в герметичную капсулу с раствором (он изотонический и не повредит ткани). Возможно получение и внедрение как на производстве, так и в клинике.

Промышленная применимость

Удобство изобретения в том, что раствор может храниться и быть годным для применения 3 месяца. Всегда можно использовать SBF раствор. От технологии изготовления SBF раствора будет зависеть его чистота, срок хранения. Если он не качественно сделан, то испортится через 1 день, если в нем будут вредные ингредиенты.

Таким образом, способ получения дентального имплантата прост и позволяет получить имплантат с повышенным сроком службы и с повышенным сроком хранения его.

Claims

Формула изобретения

Способ получения дентального имплантата погружного типа из титана или титанового сплава, включающий изготовление винтового дентального имплантата фрезерованием титановой заготовки и имеющего микрошероховатую поверхность, последующую обработку винтового титанового имплантата путем помещения его в работающую ультразвуковую ванночку, содержащую водный раствор искусственной плазмы крови SBF, стимулирующий рост костной ткани, при соотношении водный раствор искусственной плазмы крови SBF : вода 1 - 10:1 с добавленным уже во включенную ультразвуковую ванночку активатором карбонатом натрия в количестве 0,001-1 ,0 мг на 50 мл раствора, при этом процесс осуществляют при частоте ультразвуковых колебаний в интервале (при частоте повторения импульсов) от 10 кГц до 100 кГц в течение 5-10 сек., достаточного и необходимого для формирования на поверхности титанового имплантата аморфных зародышей гидроксилапатита, извлечение обработанного титанового имплантата из ультразвуковой ванночки, промывку его от остатков водного раствора искусственной плазмы крови SBF физиологическим раствором и помещение его в капсулу, наполненную изотоническим физиологическим раствором и упаковку его до момента использования его.

Дентальный имплантат из титана или титанового сплава, полученный способом по п. 1 , с выращенной новой костной тканью из гидроксилапатита с использованием водного раствора искусственной плазмы крови SBF.