Аллопластические материалы

 

И.В. Опанасюк, главный врач Имплантологического центра

 

В предыдущей статье мы рассматривали материалы природного происхождения — биоматериалы, в этой хотим остановиться на синтетических имплантатах (аллопластических материалах). Они являются биосовместимыми материалами. По определению W. Wagner, биосовмеcтимые материалы — это материалы, имеющие небиологическое происхождение и применяемые в медицине для достижения взаимодействия с биологической системой. Биосовместимым с костью может считаться материал, который в достаточной степени инертен относительно остеоиндукции и активен относительно остеокондукции. Так как синтетические материалы не содержат остеогенных клеток и белков — остеоиндукторов, они не могут обладать остеогенными и остеокондуктивными свойствами.

 

С точки зрения остеокондуктивного потенциала и взаимодействия с костью, V. Strunz (1984) и J. Osborn (1985) разделили биосовместимые материалы на:

биоактивные;

биоинертные;

биотолерантные.

 

Биоактивные — это материалы, которые частично или полностью замещаются костной тканью в результате биодеградации и включаются в ионный обмен и метаболизм кости.

 

Биоинертные — это материалы, которые практически не подвергаются биодеградации и не включаются в метаболизм, а их поверхность может обеспечить физико-химическую связь с костным матриксом.

 

Биотолерантные — материалы, которые не рассасываются, не вступают в метаболизм, но способны обеспечить реадсорбцию белков на своей поверхности. Поэтому вокруг их поверхности, как правило, образуется фиброзная капсула.

 

Аллопластические материалы относятся в основном к первой группе биосовместимых материалов, за исключением материалов, которые полностью не рассасываются и относятся ко второй группе. Ко второй группе относятся дентальные имплантаты, изготовленные из титана, поверхность которых покрыта оксидом титана, гидроксиапатитом или другими оксидами, представляющими собой биоинертные соединения. К третьей группе относятся субпериостальные имплантаты, изготавливаемые из сплавов кобальта, нерассасывающиеся полимеры. Представителем последних является политетрафторэтилен (ПТФЭ), из которого изготовляют барьерные мембраны для НТР.

 

Биоактивные аллопластические материалы с полной резорбцией обладают остеокондуктивными свойствами. Материалами выбора являются те, в которых сроки биодеградации 6–12 месяцев, то есть соответствуют срокам образования новой кости. При их использовании не образуется остеоид, поэтому возможно применение в имплантологии. Биоактивные материалы, биодеградирующие частично, обладают остеокондуктивными и остеонейтральными свойствами. Материалы, которые рассасываются частично, относят к остеонейтральным по классификации индуктивности, как и полностью нерассасываемые.

 

Под остеонейтральными (согласно классификации Cohen) следует подразумевать материалы — инертные имплантаты, служащие в качестве наполнителей пространства. Frauet et al (1982) охарактеризовали эти материалы как биосовместимые инородные тела в пределах мягких тканей, не являющиеся каркасом для новой кости.

 

Часть материала, который не резорбируется, остается в костной ткани в виде островков частиц, то есть полноценная кость не образуется. Следует отметить, что даже если резорбция длится от одного года до нескольких лет, то до полной деградации мы имеем не полноценную кость, а остеоид. Поэтому при планировании имплантации такие материалы применять не следует. Для них существуют другие показания, а именно восполнение дефекта кости в зоне, не предусматривающей в будущем установку имплантатов.

 

Преимущества всех синтетических материалов:

не содержат резидуальных белков;

отсутствие при применении возможности передачи инфекций человека и крупного рогатого скота;

относительная дешевизна;

отсутствие этических сложностей и религиозных ограничений;

достаточное количество и разнообразие форм.

 

Основной характеристикой аллопластических материалов является рассасываемость и они разделяются на:

резорбируемые;

нерезорбируемые.

 

Первая группа — это полностью резорбируемые материалы, вторая — частично или полностью нерезорбируемые.

 

По химическому составу выделяют:

гидроксиапатит;

карбонат кальция;

полимеры;

альфа- и бета-трикальцийфосфат;

биоактивное стекло;

сульфат кальция.

 

По количеству составляющих:

чистые;

комбинированные.

 

Чистые синтетические материалы состоят из одного химического вещества, комбинированные (гибридные) — из двух и более.

 

Сульфат кальция, биоактивное стекло и трикальцийфосфаты объединяют под названием «керамика».

 

На основании резорбируемости и химического состава предложена следующая классификация, позволяющая легко определить возможность применения материалов в определенных клинических ситуациях.

 

Резорбируемые аллопластические материалы:

· Пористый гидроксиапатит:

- остеограф/Л. Д, Биобон и т. д.

 

· Пористый резорбируемый альфа- и бета-трикальцийфосфат:

- Био-Резорб, Пери-Осс, Био-Бейс.

 

· Полимеры:

- Физиографт.

 

· Биоактивное стекло:

- Биогран.

 

· Карбонат кальция:

- Биокорал.

 

Нерезорбируемые аллопластические материалы:

· Непористый гидроксиапатит:

 

- Остеограф Д. Перма Ридж;

- Интерпор;

- Остеопатит керамический и т. д.

 

· Полимеры:

- ХТР-полимер.

 

· Биологически активное стекло:

- ПериоГлас.

 

Гидроксиапатит относится к кальций-фосфатным соединениям. Его получают не только из биологического сырья, но и синтетическим способом (методами химического осушения или спекания и т. д.). Являясь аналогом главного компонента неорганического матрикса кости, резорбируемый гидроксиапатит обладает:

остеокондуктивными свойствами;

обеспечивает адгезию костных клеток и белков;

активно включается в ионный обмен.

 

Резорбируемый гидроксиапатит имеет пористую структуру, похожую на структуру природного гидроксиапатита. Его биодеградация  клеточная. Резорбируется остеоклаcтами в жидкой среде в течение 6–10 месяцев. Резорбция в губчатом слое проходит быстрее, чем в кортикальном. Сроки резорбции подразумевают деградацию основной части материала.

 

Синтетический гидроксиапатит химически подобен естественному, но представляет собой только керамоподобную форму. Он имеет высокую плотность, поэтому у него более длительный период полного рассасывания, он может рассасываться частично в большей или меньшей мере или не рассасываться вообще.

 

В клинической практике применяется и нерассасывающийся гидроксиапатит, представляющий собой гидроксиапатито-керамический материал, полученный при спекании.

 

В группу синтетических гидроксиапатитов включают материалы кораллового (биологического) происхождения. Они представляют собой аллотропную форму костного гидроксиапатита, потому что имеют кристаллические характеристики также с высокой плотностью и весьма подобны синтетическим формам. По составу они представляют поликристаллическую керамику, основу которой составляет кристаллический карбонат кальция — арагонит.

 

Свойства синтетических резорбируемых гидроксиапатитов:

гранулы пористые, в основном микропористые, потому адгезия в дефекте умеренная;

обладают остеокондуктивным потенциалом, возможно, остеонейтральным (при длительных сроках рассасывания);

не обладают остеогенным и остеокондуктивным потенциалом;

время полной резорбции может превышать сроки формирования эндогенной кости, в результате чего может образовываться остеоид.

 

Показания к применению:

пародонтальные внутрикостные карманы (2-х и 3-х стеночные);

дефекты после цистэктомий, гранулемэктомий;

дефекты после ампутаций корней, гемисекций;

заполнение лунок после экстракции с целью сохранения эстетики во фронтальных отделах;

заполнение лунок после экстракции боковых зубов с целью предупреждения рецессии в области корней соседних зубов;

аугментация гребня с косметической целью.

 

При планировании имплантации в ближайший год после подсадки синтетический резорбируемый гидроксиапатит лучше не применять.

 

Свойства синтетического нерезорбируемого гидроксиапатита:

остеонейтральные свойства (поверхность может обладать остеокондуктивными свойствами);

из-за нерезорбируемости сохраняет форму в зоне подсадки.

 

Может применяться:

для аугментации гребня с косметической целью;

для заполнения больших дефектов в местах, где не планируется имплантация и не может планироваться в будущем;

для увеличения высоты гребня с целью фиксации съемных протезов, если от имплантации пациент отказывается.

 

На рынке существует большое количество материалов, представляющих собой искусственный гидроксиапатит как в чистом виде, так и в виде комбинированных материалов с добавлением полимеров, коллагенов и т. д.

 

Следующая группа синтетических материалов представлена трикальцийфосфатами. Они не являются аналогами кальций-фосфатных соединений природного гидроксиапатита. Вместе с тем большинство этих соединений достаточно метаболически активны. Большая их часть трансформируется в гидроксиапатит, а оставшаяся растворяется. Исследования показывают эффективность применения материалов для закрытия пародонтальных дефектов. Papelassi et al (1991) применяли комбинацию доксициклина, трикальцийфосфата и стерильного гипса, которая при наличии дефектов фуркации II класса приводила к приросту кости на 50 % больше, чем в контрольной группе. Результы, полученные при использовании смеси для устранения дефектов фуркации III класса, были еще более выраженные.

 

Свойства трикальцийфосфатов:

· гранулы макропористые:

- хорошая адгезия;

- способствует прорастанию сосудов;

- большая остеокондуктивная поверхность;

 

· включаются в ионный обмен (кальций, фосфор);

 

· биодеградация неклеточная (гидролиз);

- резорбция, непредсказуемая по срокам;

- может происходить резорбция без формирования кости.

 

Следует отметить эффективность материалов по данным ряда авторов. Выпускаются в форме гранул, блоков, паст. Препаратами данной группы являются: «Синтографт», «Пери-Осс», «Био-Бейс», «Био-Резорб» и т. д. Применяются препараты преимущественно в пародонтологии, изолированно или в комбинации с другими, имеющими определенные сроки резорбции остеоиндуктивными материалами, аутокостью для закрытия внутрикостных дефектов, дефектов фуркаций. Применение без пломбирования в имплантологии из-за непрограммируемости результатов нежелательно.

 

Сульфат кальция (гипс, паркинский пластырь) впервые был использован для заполнения костных дефектов в 1982 году Dressman. Этот материал хорошо переносится тканями, поэтому широко используется в отоларингологии, травматологии, ортопедии. Приблизительно 30 лет назад накопилось достаточное количество литературы по применению сульфата кальция в медицине, и его стали широко применять в стоматологии. В 1958 г. Peltier и Oru добавили сульфат кальция к аутогенному и аллогенному материалу собак и установили, что заживление происходит быстрее. В 1959 г. Peltier использовал этот материал при заполнении больших костных дефектов у человека и отметил более быстрое заживление у всех пациентов без увеличения содержания кальция в крови.

 

В современной стоматологии сульфат кальция используется либо в виде мембраны, либо в сочетании с другими костнопластическими материалами для заполнения костных дефектов, восстановления гребня, лечения периимплантита.

 

Свойства материалов этой группы:

имеют порошкообразную консистенцию (размер частиц 40 мкм);

при смешивании с жидкостью удерживают форму в результате затвердевания;

биодеградация неклеточная — гидролиз;

период рассасывания 4–6 недель, поэтому для программирующейся поддержки пространства используются с другими материалами;

выполняют функцию мембраны при изолированном использовании.

 

На современном рынке сульфат кальция представлен «Капсетом» (Lifecore, США), «Сурджипластырем» (Classimplant, Италия). Продается обезвоженный, в стерильных флаконах.

 

Биоактивное стекло используется в медицинской практике с 1984 г. Хорошо зарекомендовало себя  в ортопедической, пластической хирургии, отоларингологии. Более 10 лет использовалось в стоматологии для заполнения постэкстракционных лунок. В состав входит диоксид кремния (30–45 %), оксид кальция (25 %), оксид натрия (около 25 %,) и пентоксид фосфора (6 %) и, возможно, другие соединения в незначительных количествах. То есть оно отличается по химическому составу от обычного стекла. Размер частиц 90–710 мкл.

 

Свойства:

хорошая адгезия к реципиентному полю (остается на месте даже при работе отсоса), причем связывается как с костью, так и с мягкими тканями;

не мигрирует из зоны дефекта;

гемостатический эффект;

эффект мембраны;

большое разнообразие частиц — прекрасно адаптируется в реципиентной зоне.

 

К данной группе относятся «ПериоГлас» (Block Drug Company, США), «Биогран» (Orthovita, 3I, США).

 

«Биогран»:

резорбируемый (срок — 6 месяцев);

биодеградация клеточная — остеокласты;

возможна задержка резорбции определенных частиц на годы.

 

«ПериоГлас»:

частично резорбируемый;

биодеградация жидкостная (растворение, выщелачивание).

 

Хорошая адгезия этих материалов обеспечивается благодаря образованию слоя кремниевого геля, поверх которого формируется слой фосфата кальция, который при кристаллизации преобразуется в слой гидроксикарбонатапатита. На поверхности последнего происходит пролиферация остеогенных клеток, врастают коллагеновые волокна.

 

Биоактивное стекло применяется:

для закрытия пародонтальных внутрикостных дефектов;

заполнения дефектов после апикэктомий, цистэктомий;

заполнение постэкстракционных лунок.

 

Чаще используются в сочетании с аутокостью, АДЛК. Является препаратом выбора при лечении пародонтальных дефектов с неконтролируемым кровотечением. Нежелательно нерезорбируемый «ПериоГлас» применять для заполнения дефектов при планировании имплантации.

 

Полимерные синтетические материалы используются в стоматологии около 30 лет. Сначала эти материалы использовались и теперь используются для приготовления шовных материалов, как резорбируемых, так и нерезорбируемых. С 1982 W.L. Gore&Associates, inc. начали изучать способность политетрафторэтиленовых мембран предотвращать апикальную миграцию эпителия, и в 1986 г. появилась нерезорбируемая мембрана «Гор-Текс» (Gorе-Tex). В 1992 г. появилась резорбируемая мембрана «Гайдор» (Guidor), состоящая из полимеров молочной и лимонной кислот, потом «Резолют» (Resolut) и гелевая форма — мембрана «Атрисорб» (Atrisorb), состоящая из полимера молочной кислоты. Позднее полимеры начали использовать как наполнители пространства для закрытия костных дефектов. Наиболее известными костнопластическими полимерными материалами являются «ХТР-полимер» (Bioplant, Франция) и «Физиографт» (Ghimas, Италия).

Свойства полимеров:

остеокондуктивные и/или остеонейтральные свойства;

биодеградация неклеточная;

эффект мембраны.

 

Преимуществом материалов данной группы является их дешевизна.

 

«ХТР-полимер» является кальцинированным сополимером полиметилметакрилата и гидроксиэтилметакрилата. Выпускается в виде гранул.

 

Свойства:

микропористый;

нерезорбируемый;

остеонейтральный.

 

Может использоваться, как и другие нерезорбируемые материалы, в качестве индифферентного наполнителя дефектов. При использовании таких материалов гистологические данные говорят о том, что материал инкапсулируется соединительной тканью и происходит незначительная регенерация кости в непосредственной близости от материала или на его поверхности, а также внутри частиц.

 

«Физиографт» является сополимером молочной и гликолевой кислот. Компанией «GHIMAS» были проведены исследования и определено, что срок рассасываемости полимеров, кроме состояния макроорганизма, зависит от:

молекулярного веса полимеров;

химического состава;

наличия коротких цепей;

пористости материала.

 

Теоретическое время биодеградации сополимеров молочной и лактидной кислот может колебаться от 5–7 недель при малом молекулярном весе до 2–3 лет — при большом. Определен оптимальный молекулярный вес и пористость сополимеров, обеспечивающих полную резорбцию от 3–4 до 6–8 месяцев в зависимости от размеров дефекта и макроорганизма пациента. Наличие в структуре полимера лактидной кислоты придает определенную жесткость материалу, а гликолевой — пластичность. Добавление к сополимерам декстрана увеличивает пористость материала из-за быстрого растворения последнего в ране и создается дополнительный фронт костеобразования.

 

Свойства:

остеокондуктивный;

биодеградация неклеточная — цикл Кребса;

время резорбции — 4–6 месяцев;

макропористая структура;

выполняет функции мембраны, поэтому возможно применение без последних;

пластичность обеспечивает легкость работы.

 

Материал дешевый. Выпускается в виде губчатого вещества, гранул и геля, как в отдельных формах, так и в одной, называемой «Физиографт тест», используемой для открытого синус-лифтинга.

 

Научные консультанты фирмы, учитывая свойства материала и вязкую консистенцию геля, предложили новую методику поднятия верхнечелюстного синуса. Она заключается в формировании костного окна со стороны альвеолярного отростка до мембраны синуса с последующим введением его под мембрану до 10–12 шприцев, то есть гелевый способ закрытого синус-лифтинга.

 

Последний полимер является довольно перспективным с позиции удобства использования и результатов. Возможно, за ним и подобными ему материалами будущее, так как он исключает риск передачи заболеваний, отсутствуют остаточные белки, он дешевый, удобный в работе, время рассасывания аналогичное природным гидроксиапатитам, как и пористость структуры и области применения такие же, как у биоматериалов.

 

ВЫВОДЫ

 

Учитывая биологические свойства, сроки биодеградации синтетических материалов, следует разделять показания к применению резорбируемых и нерезорбируемых материалов, а также определенных материалов в группах.

 

Показания к применению нерезорбируемых или частично резорбируемых:

заполнение постэкстракционных дефектов во фронтальных отделах с целью сохранения эстетики, если установка имплантатов не предполагается;

заполнение больших (больше 1 см3) дефектов после цистэктомий и других резективных вмешательств с целью сохранения контуров гребня;

увеличение размеров альвеолярного отростка при значительной атрофии с целью возможной фиксации съемных протезов (применяется редко при отказе пациента от имплантации).

 

Показания к применению резорбируемых:

пародонтальные внутрикостные карманы (2-х и 3-х стеночные);

дефекты после цистэктомий, гранулемэктомий;

дефекты после резекций, ампутации корней, гемисекций;

заполнение постэкстракционных лунок;

аугментация гребня.

 

Следует обратить внимание, что при планировании последующей имплантации на протяжении года или проведении одномоментной имплантации нежелательно применять аллопластические резорбируемые материалы с непрограммирующимися сроками рассасывания. Короткие сроки рассасывания, которые могут встречаться при использовании трикальцийфосфатов, как и длительный период рассасывания гидроксиапатитов, могут поставить под угрозу остеоинтеграцию.

 

Исключением, пожалуй, является «Физиографт», который можно применять так же, как и природные материалы. «Физиографт-гель» можно применять в качестве мембраны.

 

Нерезорбируемые материалы не стоит применять в случае, если имплантация запланирована или может быть запланирована даже в далеком будущем.

 

Следует не забывать о критериях идеального материала для костной подсадки и применять синтетические резорбируемые материалы как составную в комбинации материалов с остеогенными и остеокондуктивными свойствами, если вы хотите получить более предсказуемый прирост кости, особенно в так называемых критических дефектах (двухстеночных, комбинированных пародонтальных дефектах, дефектах больших размеров, при атрофиях альвеолярного гребня), тем более при планировании в последующем имплантации или проведении подсадки с одномоментной установкой имплантатов.

 

Резюме. В данной статье будет дана характеристика аллопластическим материалам, показания к их применению.