Пн. - Сб. с 9:00 до 21:00      Мы в

Как отмечалось выше, решение проблемы интеграции металлических имплантатов в живую кость связано непосредственно с разработкой способов оптимизации границы раздела кость-биоматериал. Одно из направлений решения этой проблемы связано с исследованием влияния поверхностного рельефа имплантата на процессы остеоинтеграции. С этой целью изучают различные способы поверхностной обработки, направленные на изменение амплитуды и топографии поверхностного рельефа. За последние 15 лет проведено большое количество экспериментов in vivo на животных и в клинических условиях по влиянию поверхностной топографии, в том числе и шероховатости, на скорость и качество формирования новой костной ткани и заживления имплантатов в живых организмах после хирургической операции по их установлению.

Многочисленные исследования подтвердили существенное влияние уровня поверхностного рельефа металлических имплантатов на скорость остеоинтеграции и биомеханическую фиксацию протезов по сравнению с гладкими поверхностями. Биомеханическая связь возникает благодаря проникновению костной ткани в небольшие поверхностные нерегулярности. Как отмечалось, механическое взаимодействие между костью и поверхностями с текстурой может привести к остеоинтеграции, а химические взаимодействия к остеосращению. Макроскопическое механическое смыкание может обеспечить первоначальную фиксацию имплантата, с учетом времени для реакций поверхности, ведущих к химическому соединению.

Имплантаты с гладкими поверхностями (Ra < 0,2 мкм) не используются в основном из-за того, что такие имплантаты характеризуются слабым взаимодействием с тканями, как мягкими, так и твердыми. Гладкие, полированные поверхности показывают плохую механическую интеграцию с костью, поскольку поверхности без неровностей не обеспечивают достаточного сопротивления механическим усилиям на интерфейсе кость-имплантат. Кроме того, гладкая поверхность способствует росту фиброзной ткани. Последняя является неблагоприятной прослойкой между имплантатом и прилегающей костью.

Прочностные испытания показали усиление связи поверхности с костной тканью за счет механизма более эффективного взаимного механического сцепления с шероховатой поверхностью. Благодаря экспериментальным и клиническим данным о лучшей интеграции с тканями, сейчас наибольшее внимание уделяется более грубым поверхностям. Умеренно шероховатыми поверхностями считаются такие, которые имеют значение параметра шероховатости Ra между 1 и 2 мкм, тогда как шероховатые поверхности имеют Ra более 2 мкм. Установлено, что рельеф поверхности титана в интервале 1 - 11,5 мкм более благоприятен для контакта с костью, чем гладкие или очень грубые поверхности.

Работы последних лет показали необходимость создания определенного уровня не только шероховатости, но и пористости поверх-ности имплантата. Придание поверхности имплантатов пористой структуры является одним из эффективных путей совершенствования материалов, используемых для изготовления металлических имплантатов. Врастание костной ткани в поры имплантата способствует улучшению остеоинтеграции и механической стабильности за счет взаимосвязи между металлом и окружающей костной тканью. Таким образом, реконструкция костной ткани внутри пор может обеспечить долговременную стабильность системы кость-имплантат.
Установлено, что поры определенных размеров на поверхности металлических имплантатов способствуют врастанию костной ткани иусиливают таким образом механическое сцепление между металлом и костью. Оптимальные размеры пор лежат в пределах 50—400 мкм. Следует отметить, что если на поверхности имплантата сформирован оксидный слой, то размер пор в нем должен иметь меньшие размеры, вплоть до наномасштабных. В настоящее время наноразмерная архитектура поверхности представляется весьма перспективной для повышения скорости и качества остеоинтеграции. В широком смысле, термин «наноструктурированный» применяется для материалов, которые характеризуются структурными деталями с размерами менее 100 нм. 

Уже было показано, что нанотопография особенным образом влияет на поведение различных типов клеток. Взаимодействия в системе клетка-матрица-подложка могут быть обусловлены реакцией клеток на наноразмерном уровне. Такие реакции связаны с их адгезией, распространением, миграцией, дифференциацией и поведением генов. Эти вопросы достаточно полно исследованы применительно к нанофазным керамикам, полимерам и углеродным волокнам. Модификация поверхностного рельефа на наноуровне позволяет улучшить качество адгезии протеина и клеток. Установлено in vitro, что керамика и полимеры с наноразмерными топографическими элементами поверхности сильнее стимулируют активность остеобластов, а следовательно, и рост новой костной ткани. Однако влияние наноструктурированных металлических материалов на поведение живой ткани in vivo остается еще малоизученным.

Уникальные свойства, которыми обладают наноразмерные элементы поверхностного рельефа и покрытий, заинтересовали биомедицинское сообщество, и это стимулировало в последние годы интенсивные исследования с целью оценки возможности их применения в разработках зубных имплантатов.