На главную Написать письмо редактору сайта Поиск по сайту
 
 
информационный стоматологический сайт
 
Главная
Новости
Новинки
Статьи
 Ортопедическая
 Терапевтическая
 Зуботехническая
 Имплантология
 Менеджмент
Фотогалерея
Форумы
Конкурс
База
Гостевая
Статистика
Вакансии
Резюме
Запись на прием
СтоматТоп
Справочник
Юмор
Рекламодателям
Поиск по сайту
Контакты
Эксперимент
ДентаВики
Каталог книг
Меценатам
Карта



Новая возможность
- чтобы быть в курсе последних обновлений, Вы можете подписаться на новости нашего сайта.
Подписаться:
E-mail:
 


Рейтинг@Mail.ru





[ 1 ] [ 2 ] [ к списку статей ]

Сравнительное исследование замещения дефектов костной ткани остеопластическими материалами на основе альфа- и бетта-трикальций фосфата.

Авторы:


Гурин Алексей Николаевич - кмн, врач-хирург-стоматолог, ЦНИИС, Москва.
E-mail: gurin@cniis.ru
Комлев В.С. - ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Фадеева И.В. - ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Петракова Н.В. - ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук
Варда Н.С. - ЦНИИС, Москва.

Статья опубликована в журнале "Стоматология".

Восстановление костной ткани после хирургических вмешательств, особенно в стоматологии, является одним из быстро развивающихся направлений. Перспективными для применения в клинической практике являются синтетические материалы на основе фосфатов кальция [1]. В настоящее время большое внимание уделяется материалам на основе трикальций фосфата (ТКФ), который существует в двух основных кристаллических модификациях: высокотемпературный - альфа-ТКФ и низкотемпературный бетта-ТКФ.

Теоретическая плотность бетта-ТКФ составляет 3,067 г/см3, t0 разложения 13800С; для альфа-ТКФ 2,18 г/см3 и 17200С, соответственно. Известно 4 модификации ТКФ — альфа-ТКФ устойчивая при t0=11200С до 14700С, метастабильная (11200С), альфа-ТКФ стабильный при t0 14700С, бетта-ТКФ стабильный (11200С) [1,6]. Альфа-ТКФ имеет моноклинную сингонию с пространственной группой р21/а и параметрами решетки: а=12,887 A, b=27,280 A, с=15,219 A, z=24, а бетта-ТКФ- ромбоэдрическую сингонию с пространственной группой R3c и параметрами ячейки а=10,439 A, с=37,375 A, z=21 [2].

Биодеградация является одним из определяющих свойств остеопластических материалов. Показано, что керамические материалы на основе альфа- и бетта-ТКФ имеют высокую начальную скорость растворения в течении первых 5 дней, затем процесс растворения замедляется и переходит в экспоненциальный, а далее в стационарный режим в виду достижения состояния насыщения раствора [13]. Большей растворимостью обладают материалы на основе альфа-ТКФ [2], что согласуется с данными L.C. Chow (2001) [9].

Коммерческие изделия на основе ТКФ обозначены по-разному (табл. 1). Бетта-ТКФ применяют в стоматологии при синус-лифтинге [4,5,7,17,18,20,21], при лечении пародонтальных костных дефектов [15,16,19], в имплантологии [11], в качестве наполнителя для хитозановых губок [14], как неорганические матриксы для тканеинженерных конструкций [4]. Альфа-ТКФ чаще используется в качестве порошка для кальций-фосфатных цементов [6] с коммерческим названием Biopex (Япония). Бетта-ТКФ чаще используется как коммерческий продукт несмотря на его меньшую растворимость по сравнению с альфа-ТКФ.

В данной работе проведено сравнительное исследование остеопластических свойств керамических материалов на основе альфа- и бетта-ТКФ при замещении дефектов эпифиза бедренной кости крыс при различных условиях.

Материал исследования.

Синтез альфа- трехкальциевого фосфата

Альфа-ТКФ получали спеканием дикальцийфосфата дигидрата CaHPO4•2H2O и карбо-ната кальция CaCO3 при 13000С в течение 5 часов согласно реакции:

2CaHPO4•2H2O + CaCO3 > Ca3(PO4)2 + 3H2O + CO2. (1)

Синтез бетта-трехкальциевого фосфата

Для получения бетта-ТКФ использовали растворы нитрата кальция Са(NО3)2•4Н2О и гидрофосфата аммония (NH4)2HPO4, взятые в стехиометрическом соотношении, согласно реакции:

3Ca(NO3)2 + 2(NH4)2HPO4 +2NH4OH >Ca3(PO4)2v +6NH4NO3 + 2H2O. (2)

Изготовление керамических блоков

Высокопористую керамику получали методом наполнения ячеистого полимерного каркаса суспензией порошок/биополимер (инверсионный метод реплик) с последующей сушкой и термической обработкой. Данная технология позволяет получать материалы с пористостью до 80 об. % с крупными взаимопроникающими порами размера 150-250 мкм; средними, образовавшимися при выгорании неорганической части полимерного каркаса, порами 10-50 мкм и тонкими межкристаллическими порами – 0,1-5,0 мкм.

Суспензию порошок/биополимер готовили на основе водного раствора с соотношением 1/1 по массе. Пропитку полимерного каркаса вели следующим образом: каркас заданной формы полностью погружали в керамический шликер, деформировали (сжатием) каркас на 50 %, после чего за счет восстановления объема каркаса шликер заполнял его свободное пространство. Образцы извлекали из суспензии и помещали в морозильную камеру с температурой -40°С на 2 часа для фиксации структуры. Последующая термическая обработка приводит к выжиганию полимерного каркаса и спеканию керамики. Прочность при сжатии такой керамики составляет около 5 МПа.

Методы исследования

Рентгенофазовый анализ альфа- и бетта-ТКФ проводили на дифрактометре Shimadzu XRD 6000 (Япония), используя монохроматическую CuKальфа радиацию 30 mA, 40 kV с размером шага 0,010 в секунду при длине волны ?=1,54 A. Исследуемые образцы измельчали до порошокообразного состояния.

Подготовка образцов для ИК-спектроскопии проводили по стандартной методике на приборе MultiRAM (Германия). Навеску материала 0,02 мг растирали в агатовой ступке до порошкообразного состояния, прессовали в таблетки с 200 мг KBr. Исследование проводили в диапазоне 400-4000 см-1.

Образцы для сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) клеили на токопроводящий скотч и изучали на приборе VEGA II Tescan (Чехия) при напряжении 15kV.

Объектом изучения являлся процесс заживления костных ран эпифиза бедренной кости крыс линии Вистар в различных условиях: в группе 1 (группа сравнения) костные дефекты оставляли заживать под кровяным сгустком; в группе 2 (альфа-ТКФ) исследовали влияние имплантированного в костные дефекты блока альфа-ТКФ, в группе 3 (группа бетта-ТКФ) – пористых блоков бетта-ТКФ. Под гексеналовым наркозом производили линейный разрез с медиальной стороны эпифиза бедренной кости крыс, затем отслаивали мягкие ткани. С помощью портативной бормашины на малых оборотах (500 об/мин) создавали искусственный костный дефект диаметром около 2 мм и глубиной 3-4 мм, вводили исследуемый материал. Операционную рану ушивали послойно кетгутом. Сроки оценки заживления костных дефектов составляли 30 суток по 3 животных на срок, включая контроль. Готовили серийные гистологические срезы по стандартной методике с окраской гематоксилин-эозином. Гистологические срезы изучали в проходящем свете на микроскопе Motic Inc. (Италия).

Результаты исследования и обсуждение

Рентгенофазовый анализ показал, что спектры альфа- и бетта-ТКФ имеют различие спектров, характерные для такого типа соединений соответственно. Дифрактограммы исследуемых образцов альфа- и бетта-ТКФ имеют четкие пики, указывающие на высокую степень кристалличности. На рис. 1 представлены электронограммы альфа- и бетта-ТКФ.

Рис. 1. Дифрактограммы образцов. а) альфа-ТКФ, б) бетта-ТКФ. Различие рентгеновских спектров связано с разной t0 спекания образцов. Острые пики говорят о высокой степени кристалличности.

ИК-спектры альфа- и бетта-ТКФ имеют разные частоты в области поглощения по фосфатным группам ионов, входящих в апатит. На рис. 2 представлены ИК-спектры альфа- и бетта-ТКФ, а в табл. 2 отражены частоты поглощения материалов. Для альфа-ТКФ основные полосы поглощения относятся к ортофосфатным группам, которые хорошо выражены для v3(PO4)3- (1055,1024), v4(PO4)3- (597,563), v1(PO4)3- (961 см-1), а у бетта-ТКФ для v3(PO4)3- (1021,1116 см-1), v4(PO4)3- (602,543), v1(PO4)3- (945 см-1).

Рис. 2. ИК-спектры образцов: а) альфа-ТКФ, б) бетта-ТКФ. Материалы имеют разные частоты поглощения в области ортофосфатных групп.

Керамические материалы на основе альфа-ТКФ состоит из конгломерата мелких гранул (частиц), размером от 100 до 350 мкм. Некоторые из них имеют вид полых образований (рис. 3). При большем увеличении исследуемых образцов наблюдаются мелкие взаимосвязанные поры размером около 2-4 мкм. Между зернами альфа-ТКФ видны мелкие отверстия размером около 0,5 мкм (рис. 4). Зерна овально-кубоидальной формы плотно связанные друг с другом, с четкими границами между ними. Размер зерен колеблется от 2 до 4 мкм.

Рис. 3. СЭМ. Альфа-ТКФ представлен конгломератом мелких пористых гранул, плотносоединенных друг с другом.

Рис. 4. СЭМ. Альфа-ТКФ. При большем увеличении видны мелкие поры размером 2-4 мкм между зернами альфа-ТКФ (одиночные стрелки). Зерна чаще овально-кубоидальной формы плотно соединены друг с другом (двойные стрелки).

Керамический материал на основе бетта-ТКФ также состоит из аналогичного конгло-мерата мелких гранул размером 100-300 мкм (рис.5). При большем увеличении (рис.6) поверхность выглядит более пористой с мелко разветвленными отростками, которые представлены овально-кубоидальными зернами размером 0,2-0,4 мкм (рис.6а). Зерна плотно соединены друг с другом с четкими границами. Такая пористая поверхность должна способствовать активной адсорбции структурных белков и клеточных элементов [2].

Рис. 5. СЭМ. Бетта-ТКФ представлен конгломератом мелких гранул с большими пространствами между ними.

Рис. 6. СЭМ. Бетта-ТКФ. При большем увеличении поверхность более пориста и представлена мелкими зернами.

По данным зарубежных авторов Cerasorb (Curasan, Германия), ChronOS (Synthes, США) и беттаTCP (Karios, Франция) также имеют поверхность в виде мелкопористой зернистой структуры [7,10,12]. По микроструктурным характеристикам полученная бетта-ТКФ керамика схожа с зарубежными материалами (табл. 1).



Далее: [ 1 ] [ 2 ] [ к списку статей ]

Copyright by Dental-revue © 2001