Особенности изготовления пористой мембраны из сплава никелида титана для направленной тканевой регенерации

Метод направленной тканевой регенерации (НТР) основан на принципе физического отделения анатомического участка для улучшения заживления определенного типа тканей и направления тканевой реакции с использованием механического барьера в виде мембран. Избирательная проницаемость мембраны заключается в создании оптимальных условий для диффузии питательных веществ и миграции клеток-предшественников остеобластического ряда в область повреждения, но препятствует проникновению клеток других тканей (главным образом, неминерализованных - рыхлой соединительной, эпителиальной, мышечной), ингибирующих регенерацию кости. Мембраны для НТР должны иметь высокую биосовместимость, обладать достаточными барьерными свойствами, создавать и удерживать пространство для формирования кости, обладать достаточной резистентностью к агрессивным факторам тканевой среды, жестко надежно фиксироваться, способствовать заживлению раны.

В настоящее время существует 2 типа барьерных мембран : нерезорбируемые и резорбируемые . К недостаткам резорбируемых мембран относятся : не способность их в связи с эластичностью удерживать пространство , возможность передачи прионных заболеваний , аллергических реакций , при деградации изменение рН в окружающих тканях , что клинически проявляется отечностью , дискомфортом у пациентов .

В связи с вышеизложенным целью данной работы явилась разработка пористой никелид титановой мембраны для повышения эффективности восстановления частичных дефектов костной ткани альвеолярных отростков челюстей при дентальной имлантации и оценка соответствия ее предъявляемым требованиям .

Материалы и методы исследований . Мембрана была изготовлена из пористого порошка никелида титана методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза по форме гребня альвеолярного отростка . Пористый никелид титана обладает регулируемой пористостью 80-95%, размерами пор 10-500 мкм и выше , высоким коэффициентом проницаемости и следующими количественным распределением пор по размерам : 10^-2-10¹ мкм (5- 15%), 10¹-400 мкм (1570%), 400-1000 мкм (70-10%), свыше 1000 мкм – остальное .

Никелид титана – это интерметаллическое соединение титана и никеля (TiNi), область гомогенности которого колеблется от 2 до 5%. Структура TiNi идентифицируется как упорядоченная по типу CsCl (B2) со степенью порядка 0,8-0,9. Параметр решетки колеблется в зависимости от состава и термообработки от 0,3005 до 0,30040 нм . Температура плавления составляет 1240º С . Сплав на основе никелида - титана в своём составе содержит (%): титан - 45,0; молибден -1.0; железо - 0.5; медь -0,5; кобальт -0,3; никель – остальное .

Данные проведенных лабораторно-технических и токсикологических исследований свидетельствуют о том, что состав с памятью формы из никелида титана удовлетворяет требованиям для изделий медицинской техники, так как обладает высокой коррозийной стойкостью, устойчив к дезинфекции и стерилизации, грибоустойчив, устойчив к воздействию соляного тумана (Всесоюзный научно- исследовательский и испытательный институт медицинской техники при Министерстве здравоохранения СССР, 1984), не обладает канцерогенными свойствами (Институт канцерогенеза ВОНЦ АМН СССР, комитет по канцерогенным веществам при министерстве здравоохранения СССР, Приказ К-96 а/87 от 03.12.87; 1768 от 17.08.87).

Исследования свойств мембраны проводились на собаках . Оперативные вмешательства , связанные с созданием модели беззубого участка альвеолярного отростка , дефекта в области отсутствующих зубов и восстановлением объема и формы гребня альвеолярного отростка у собак проводили в условиях общей анестезии . С помощью режущих инструментов , под охлаждением , на нижней челюсти собак искусственно создавали дефект костной ткани 8 x 8 x 16 мм . Для создания необходимого объема недостающей костной ткани использовали пористую никелид титановую мембрану , заранее подготовленную по форме альвеолярного гребня , накладывали ее на область дефекта и рану ушивали наглухо . Согласно описанной методике было выполнено 27 операций .

Контрольные осмотры , рентгеновские снимки , а также забор костной ткани для морфологического исследования выполняли через 1, 3, 6 месяцев после операции . Затем проводили гистологическое исследование блоков новообразованной ткани . С этой целью был изучен 81 фрагмент кости нижней челюсти с окружающими мягкими тканями десны , полученный у 9 собак .

Результаты исследований . С учетом требований , предъявлямых к подобного рода материалам , спсобным активизировать процессы остеогенеза разработана технология получения пористого никелида титана .

Технологическая схема получения сплавов на основе никелида титана состоит из трех стадий :

• С тадия 1 . Получение заготовок для СВС

• -    С ушка порошков в вакуумном шкафу при температуре 350-360 К .);

• -    Дозирование основных компонентов точностью ± 20 мг ;

• -    Смешивание в стандартных смесителях в течение 6-8 ч ;

• - Изготовление штабиков ( прессование в пресс - формах на гидравлическом прессе или набивка форм порошковой смесью с последующим уплотнением ).

• С тадия 2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез :

• -    згрузка и подготовка реактора к проведению процессов СВС в специальном реакторе , который заполняют смесью порошков и продувают через него инертный газ ;

• -    предварительный нагрев и воспламенение ;

• -    охлаждение и выгрузка продуктов СВС водой до температуры 340360 К ;

• С тадия 3 . Изготовление самой мембраны по форме гребня альвеолярного отростка челюстей из продуктов СВС .

Разработанная нами никелид титановая мембрана выполнена в виде пористой пластины толщиной 0,3 мм , изогнутой по форме гребня альвеолярного отростка ( Рисунок 1). При этом пористость мембраны составляет 50 – 80%, размер пор до 350 мкм .

Рисунок 1. Мембрана из пористого никелида титана , изготовленная по форме альвеолярного гребня

При использовании данной мембраны в эксперименте с целью восстановления сегментарных дефектов челюстей наблюдалось полное восстановление формы гребня альвеолярного отростка , а гистологически подмембранное пространство через 6 месяцев заполнялось зрелой пластинчатой костной тканью , тогда как у контрольной группы , где мембрана не использовалась , происходила атрофия альвеолярного гребня .

Пористая структура предложенной модели мембраны создает оптимальные условия для диффузии питательных веществ и миграции клеток - предшественников остеобластического ряда в область повреждения , обеспечивает доступ кислорода в зону оперативного вмешательства , обладает барьерными и остеокондуктивными свойствами , создает и удерживает пространство для формирования кости ; обладает достаточной резистентностью к агрессивным факторам тканевой среды , что обеспечивает лучшую регенерацию тканей , а также способствует хорошей фиксации мембраны на стенках дефекта за счет заданной формы .

ЛИТЕРАТУРА :. 1. Гюнтер В . Э ., Ходоренко В . Н ., Ясенчук Ю . Ф . и др . Никелид титана . Медицинский материал нового поколения . Томск : Изд - во МИЦ , 2006. 296 с .; 2. Миргазизов М . З ., Хафизов Р . Г . Исследование костной ткани вокруг имплантатов с памятью формы с применением метода сканирующей электронной микроскопии и рентгеноспектрального микроанализа // Труды 6 съезда стоматологической ассоциации России .

М .,2000. С .375; 3. Материалы с памятью формы и новые медицинские технологии / Под ред В . Э . Гюнтера . – Томск : Изд - во « НПП » МИЦ », 2010.360 с .; 4. Ходоренко В . Н . Реакция тканей организма на имплантацию пористого проницаемого никелида титана / В . Н . Ходоренко // Имплантаты с памятью формы . – 2007.- № 1-2. – С .5-10.; 5. Ходоренко В . Н ., Гюнтер В . Э ., Кокарев О . В ., Ясенчук Ю . Ф ., Дамбаев Г . Ц . Пористый проницаемый инкубатор из никелида титана – эффективный носитель клеточной культуры органов . // Материалы с памятью формы и новые медицинские технологии . – 2010. – С .22 – 26.

ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ МЕМБРАНЫ ИЗ СПЛАВА НИКЕЛИДА ТИТАНА ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ ТКАНЕВОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Хафизов Р . Г ., Азизова Д . А ., Миргазизов М . З ., Фролова А . И ., Хафизова Ф . А ., Гюнтер В . Э ., Хафизов И . Р ., Житко А . К .

Резюме

Разработана пористая мембрана из сплава никелида титана для направленной тканевой регенерации кости , создающая оптимальные условия для доступа кислорода , диффузии питательных веществ и миграции клеток , предшественников остеобластического ряда в область повреждения , обладает барьерными и остеокондуктивными свойствами ; создает и удерживает пространство для формирования кости ; обладает достаточной резистентностью к агрессивным факторам тканевой среды , обеспечивает лучшую регенерацию тканей , а также способствует хорошей фиксации мембраны на стенках дефекта за счет заданной формы .

Данная мембрана может успешно применяться для формирования объема и качества кости по вертикали при восстановлении дефектов зубных рядов с использованием внутрикостных имплантатов как в клинической стоматологии , так и в ветеринарной медицине .

ESPECIALLY THE MANUFACTURING OF POROUS MEMBRANES FROM TITANIUM NIKELIDA ALLOY FOR DIRECT TISSUE REGENERATION

Hafizov R.G., Azizova D.A., Mirgazizov M.Z., Frolova A.I., Hafizova F.A., Gunter V.A., Hafizov I.R., Gitko A.K.