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 ]

Октакальций фосфат - прекурсор биологической минерализации, перспективный остеопластический материал.

Авторы:


Гурин Алексей Николаевич - кмн, врач-хирург-стоматолог, ФГУ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Росмедтехнологий».
E-mail: gurin@cniis.ru
Комлев В.С. - к.т.н., ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук.
Фадеева И.В. - к.х.н., ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук.
Баринов С.М. - чл-корр. РАН, ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова Российской академии наук.

Статья опубликована в журнале "Стоматология".

Решение проблемы восстановления костной ткани после хирургических вмешательств, особенно в стоматологии, является одним из быстро развивающихся направлений современной науки. Выделяют 5 основных направлений костной пластики — аутотрансплантация, аллоимплантация, ксеноимплантация, аллопластическая имплантация (использование синтетических материалов) и тканевая инженерия. Аутотрансплантация — самый экономически востребованный вид костной пластики. Однако дополнительная травма, риск неконтролируемой резорбции, увеличение времени операции, невозможность заготовления материала заблаговременно, несколько ограничивают применение аутотрансплантатов [22]. Аллогенные имплантаты (трупного происхождения) не находят широкого применения из-за риска иммунного ответа, который встречается в значительном числе случаев — от 6 % до 35 % [5]. Ксеногенные имплантаты (животного происхождения) не исключают возможности переноса прионов-носителей болезни Крейцфельдта–Якоба [80], кроме того, депротеинизированная ксеногенная кость обладает медленной кинетикой резорбции [12,77].

Большие перспективы экспериментального и клинического применения имеют синтетические материалы на основе фосфатов кальция, которые могут вести себя как остеокондукторы, так и проявлять остеоиндуктивные свойства благодаря их использованию в качестве несущей матрицы для клеток и лекарственных препаратов. Остеоиндукция — способность остеопластических материалов инициировать митогенез стволовых клеток костного мозга, хемотаксис клеток-предшественников и их дифференцировку в остеобластном направлении в силу наличия в составе материалов факторов роста. Остеокондукция — способность материала в силу своей инертности выполнять роль матрицы, вдоль которой происходит новообразование костных структур.[2,3].

Аллопластические материалы на основе гидроксиапатита (ГА) – Ca10(PO4)6(OH)2– характеризуются удовлетворительной биосовместимостью, отсутствием токсичности, но низкой кинетикой резорбции. По своим свойствам практически все остеопластические материалы на основе ГА являются остеокондукторами. Для ускорения резорбции ГА часть гидроксильных и ортофосфатных групп замещают на карбонат-ион, магний или цинк, что приближает его по минеральному составу к нативной костной ткани. Однако и этот материал ввиду уже сформированной апатитовой структуры не отвечает современным требованиям.

В настоящее время особый интерес как за рубежом [74], так и в нашей стране[1] вызывают предшественники (прекурсоры) биологических апатитов фосфатов кальция (ФК). Прекурсорами называют соединения фосфатов кальция, которые участвуют в ранней стадии минерализации, т.е. являются центрами кристаллизации в кости и зубной эмали с последующим формированием осажденного ГА и далее в ГА с высокой степенью кристалличности.

Данный обзор посвящен физико-химическим и биологическим свойствам прекурсора октакальций фосфата (ОКФ) как одного из наиболее перспективных остеопластических материалов для заполнения костных дефектов.

Структура октакальций фосфата

Стехиометрический состав ОКФ соответствует формуле c атомарным соотношением Са/Р = 1,33. Кристаллическая структура ОКФ относится к триклинной сингонии с пространственной группой Р1[17]. Параметры ячейки ОКФ: . По своей структуре ОКФ имеет слои схожие со слоями ГА (слой А), разделенные гидратированными слоями (слой В), содержащими молекулы воды[17].

X. Lu и соавт. (2005) полагают, что ОКФ представляет собой термодинамически метастабильную полиморфную модификацию ГА [49]. A. Nakahira и соавт. (2001) определили, что слои В содержат 2 типа групп , одна из которых соединена со слоем А, а другая расположена между слоями А в конфигурации [60]. Это позволяет предположить вхождение в ОКФ других ионов путем ионного обмена с группами .

Особенностью ОКФ является его способность обратимо менять содержание ионов в гидратированных слоях В, на что может влиять изменение рН среды от щелочной до нейтральной[74]. Структура порошка ОКФ имеет вид плоских кристаллов (рис.1), ориентированных по плоскостям {100} вдоль оси симметричной «а» триклинной структуры, находящейся между плоскими кристаллами апатита (рис.2).

Рис. 1. Морфология частиц ОКФ представлена в виде скопления плоских пластин, которые накладываются друг на друга, формируя своеобразные «розетки».

Рис. 2. Схематическая связь между кристаллами ОКФ и апатитом в структуре ОКФ/апатит; ОКФ и апатит ориентированы по плоскостям {100} [37].

Синтез октакальций фосфата

ОКФ синтезируют в основном 2 способами — осаждением из водных растворов и гидролизом ортофосфатов брушита – или [58,78].

Частицы порошка ОКФ имеют характерную морфологию «розеток», состоящих из пластинчатых кристаллов (рис.1). 100% пик ОКФ наблюдается при 4,8° по шкале 2 (рис.3). В ИК-спектрах присутствуют полосы поглощения на 861 и 1421 см–1, что соответствует полосам колебаний 2 и 3 карбонат-групп, источником которых является диоксид углерода (рис.4). Определяются характерные полосы поглощения для фосфатных групп, что согласуется с данными B.O. Fowler и соавт.[30]. При исследовании изотермического растворения в зависимости от рН показано, что ОКФ занимает промежуточное положение между ГА, betta-ТКФ, дикальций-фосфат-дигидратом (ДКФД) и дикальций фосфатом (ДКФ) (рис.5).

Рис. 3. Дифрактограмма (а) ОКФ и (б) ГА.

Рис. 4. ИК-спектры поглощения ОКФ.

Рис. 5. Изотермы растворимости некоторых фосфатов кальция. (А) ГА – Гидроксиапатит, (Б) betta-ТКФ – betta-трикальций фосфат, (В) ОКФ – Октакальций фосфат, (Г) ДКФ – Дикальций фосфат, (Д) ДКФД – Дикальций фосфат-дигидрат [1].

Гидролиз октакальций фосфата

Исследования ряда авторов показали, что формирование биологического апатита происходит через метастабильную фазу ОКФ[27,37,75]. Переход ОКФ-ГА в организме может происходить в результате непрерывного гидролиза in situ, либо по механизму расторения ОКФ и осаждения ГА из перенасыщенного раствора, причем превращение ОКФ в ГА – необратимое[74,70]. Гидролиз сопровождается присоединением к молекуле ОКФ ионов кальция из раствора и переходом части фосфат-ионов в раствор[18]. Экспериментально обнаружено, что при гидролизе нестехиометрического ОКФ с соотношением Са/Р=1,26 происходит образование кальций-дефицитного ГА с соотношением Са/Р=1,49[51].

Поскольку костный матрикс содержит различные ионы, то вполне возможно их влияние на гидролиз ОКФ. В эксперименте in vitro при высоких концентрациях Mn (>104 мкМ) продуктом гидролиза брушита может быть не ОКФ и ГА, а betta-ТКФ[50]. Было изучено влияние 5 и 10 мкМ ионов различных металлов на гидролиз брушита до ОКФ и ГА в растворе ортофосфорной кислоты с добавлением нитрата металла. Наиболее сильное ингибирующее действие оказывали ионы Zn2+ и Cu2+, ионы Pb2+ усиливали гидролиз; ионы Mg2+ оказывали слабое ингибирующее действие, а ионы переходных металлов Cr3+, Fe2+, Fe3+ являлись соответственно ингибитором, слабым ингибитором и слабым активатором. Двухвалентные ионы железа и цинка полностью подавляли превращение брушита в ГА. Механизм ингибирующего действия связывают с адсорбцией ионов, препятствующих распространению участков минерализации.

V.K. Sharma и соавт. (1992) изучали ингибирующее действие цитрата и фосфо-цитрата на рост кристаллов ОКФ[67]. Авторы определили, что ингибирование образования кристаллов ОКФ (на 99 %) возникало при очень низких концентрациях фосфо-цитрата. При аналогичной концентрации цитрата блокировка роста кристаллов ОКФ доходила до 40 %. При одновременном действии цитрата и фосфоцитрата в перенасыщенном растворе ингибирования роста кристаллов ОКФ выявлено не было.

M. Iijima и соавт. (1992) исследовали действие различных концентраций фтора на морфологию кристаллов ОКФ и переход ОКФ в апатит на модельной мембранной системе факторов роста кристаллов зубной эмали[37]. Установлено, что без фтора образуются широкие ленточные кристаллы размером около 100 мкм. При добавлении 0,1 мг/л F– характер кристаллов меняется и начинает проявляться структура апатита, преимущественно ОКФ. При концентрации 1 мг/л F–, по данным фазового анализа, преобладающей фазой являлся апатит с небольшим количеством ОКФ. При концентрации фторид-ионов 2 мг/л формируются апатитовые структуры, преобладают кристаллы игольчатой формы размером около 1 мкм. Как полагают авторы, фтор стимулирует переход ОКФ в ГА.



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

Copyright by Dental-revue © 2001