CC BY
14
ЕД ПРОБЛЕМНЫЕ СТАТЬИ И ОБЗОРЫ
Дентальные имплантаты: физико-химические свойства и взаимодействие с окружающими тканями и средами полости рта после протезирования
Юловко А.И.1, Костюк С.А.2
1Белорусский государственный медицинский университет, Минск 2Белорусская медицинская академия последипломного образования, Минск
Golovko A.I.1, Kostyuk S.A.2
Belarusian State Medical University, Minsk 2Belarusian Medical Academy of Postgraduate Education, Minsk
Dental implants: physical and chemical properties and interaction with surrounding tissues and environments of the oral cavity after prosthetics
Резюме. Настоящий обзор посвящен анализу современного представления о влиянии физико-химических свойств имплантатов на воспалительные очаги в тканях, окружающих остеоинтегрированный имплантатпосле протезирования. Представлен обзор современных материалов, металлов и их сплавов, а также их оксидов, используемых для имплантации и протезирования, проанализированы их биологические, физико-химические, медико-технические свойства. Рассмотрены работы ученых о критериях выбора головок имплантата, контактирующего своей поверхностью с эпителием десневой манжетки, а также о биосовместимости имплантата с тканями полости рта. Кратко представлен обзор работ, посвященных изучению реакции клеток эпителия десневой манжеты и клеток костной ткани на внедрение дентального имплантата. Проанализированы научные материалы, посвященные изучению деградации имплантированного материала, являющейся одним из факторов, снижающим его свойства и оказывающим влияние на окружающий имплантат ткани. Указаны возможные осложнения, возникающие при внедрении имплантируемых материалов в организм, а также зависимость протекания осложнений от изменения физико-химических свойств материалов в процессе их эксплуатации. Рассмотрены аспекты микробной контаминации поверхности дентальных имплантатов и ее взаимосвязь с биодеградацией материала. Ключевые слова: имплантат, абатмент, биосовместимость, коррозия, деградация.
Медицинские новости. — 2023. — №3. — С. 3-6. Summary. This review is devoted to the analysis of the modem concept of the effect of the physicochemical properties of implants on inflammatory foci in the tissues surrounding the osseointegrated implant after prosthetics. A review of modern materials, metals and their alloys, as well as their oxides used for implantation and prosthetics is presented, their biological, physicochemical, medical and technical properties are analyzed. The works of scientists on the criteria for choosing implant heads that contact their surface with the epithelium of the gingival cuff, as well as the biocompatibility of the implant wtth oral tissues, are considered. A brief review of works devoted to the study of the response of gingival cuff epithelial cells and bone tissue cells to the introduction of a dental implant is presented. The scientific materials devoted to the study of the degradation of the implanted material, which is one of the factors that reduce its properties and affect the tissue surrounding the implant, are analyzed. Possible complications arising from the introduction of implantable materials into the body, as well as the dependence of the course of complications on changes in the physicochemical properties of materials during their operation, are indicated. The aspects of microbial contamination of the surface of dental implants and its relationship with the biodegradation of the material are considered. Keywords: implant, abutment, biocompatibility, corrosion, degradation.
Meditsinskie novosti. - 2023. - N3. - P. 3-6.
Одной из приоритетных задач ортопедической стоматологии является восстановление функций зубочелюстной системы, а также приближение ее к первоначальному, естественному состоянию [1-8]. Ежегодно в мире устанавливается около 2 млн имплантатов. Несмотря на то, что имплантация в последние годы отличается высоким уровнем успеха в раннем послеоперационном периоде, в отечественной и зарубежной литературе появляется все больше сведений о риске отдаленных осложнений, связанных, в первую очередь, с развитием воспаления тканей, окружающих остеоинтегрированный имплантат после протезирования [9-17].
В настоящее время не выяснены объективные причины отторжения им-
плантатов, применяемых в медицине, на различных сроках после их инсталляции, в том числе при отсутствии противопоказаний к операции и при безупречном ее проведении. Понимание процессов, происходящих с тканями вокруг имплан-татов и с самими имплантатами, служит неотъемлемой составляющей для прогнозирования результатов лечения.
Все вышеизложенное определяет актуальность настоящей работы, которая посвящена изучению влияния физико-химических свойств имплантатов на очаги воспаления вокруг них с целью снижения отдаленных осложнений и стабилизации результатов ортопедического лечения с опорой на дентальные имплантаты.
В современной медицине широко применяются биотехнические изделия,
которые контактируют с биологическими жидкостями и тканями организма [16, 18-23]. В стоматологии, в частности, используется большое количество металлов и их сплавов в качестве материалов для изготовления протетических конструкций. Использование сплавов благородных и неблагородных металлов, а также их оксидов с опорой на естественные зубы, достаточно широко освещалось на протяжении многих лет. Целесообразность их применения, критерии выбора неоднократно становились предметом споров [24-28]. На смену мостовидным протезам с опорой на естественные зубы и съемным пластиночным протезам пришли конструкции с опорой на дентальные имплантаты.
№3 • 2023
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ
Достаточно серьезную проблему в современных условиях представляет выбор материала, из которого изготовлены супраструктуры, контактирующего своей поверхностью с эпителием десне-вой манжетки [8, 18, 29-32]. В научной литературе недостаточно освещены критерии выбора материала, а также отсутствуют научно обоснованные данные о сосуществования данного материала с живой тканью [4, 7, 11, 31-34]. Проводимые научные исследования направлены на изучение реакции костной ткани на внедрение имплантата и лишь в единичных работах содержатся сведения по выбору материала для изготовления наддесневой части имплантата [18, 35]. Вопрос выбора используемого материала является открытым и актуальным на сегодняшний день, так как зачастую публикации о свойствах различных материалов, применяемых в стоматологии, подготовлены сотрудниками фирм-производителей и носят рекламный характер. Статьи с результатами морфологических исследований о применении различных конструкционных материалов стали появляться в отечественных научных трудах лишь в последнее время [7, 24, 25, 36].
Большинство современных конструкционных материалов, применяемых в ортопедической стоматологии, не являются индифферентными для человека, в связи с этим очень часто после протезирования возникает ряд субъективных и объективных симптомов [11, 30, 37, 38]. Исследования влияния имплантатов и покрывающих их протезов на окружающую ткани представляют затруднения из-за применения сложной аппаратуры и трудности расшифровки результата [7, 20, 29, 40]. Однако доказано, что биологическая совместимость зависит от поверхностных свойств материала [27, 41, 42]. Таким образом, поверхностные свойства материалов играют ведущую роль в формировании такого понятия, как биосовместимость, а та в свою очередь имеет прямую зависимость от способов формирования поверхности [19, 27, 33, 37]. Состав материала и характеристика поверхностей соединения «имплантат - абат-мент» могут способствовать или препятствовать аккумуляции бактериального налета и, следовательно, развитию осложнений [10, 13, 16, 39].
Осложнения при внедрении имплантируемых материалов в организм можно разделить на два класса. Один включает в себя осложнения, возникающие в ре-
зультате повреждения самого имплантируемого материала, другой - в результате сложных биологических процессов, протекающих вокруг имплантатов после протезирования. Уменьшение массы и объема использованных имплантатов, может быть как следствие пассивного растворения их компонентов в различных биологических средах, так и являться признаком биодеградации материала вследствие коррозийной ионизации металла [11, 43]. В то время как хроническая воспалительная реакция на имплантат возникает в ответ на то, что продукты износа, появляясь в фиброзной ткани, распознаются иммунной системой как антиген, что ведет к ограниченному синтезу проколлагена [12, 43, 44]. Доказано, что поверхностное взаимодействие частиц износа, прямой их фагоцитоз и непрямое индуцирование цитокинов влияет на массу кости отрицательно. Остеолиз, возникающий как следствие реакции клеток на частицы износа, вызывает потерю опоры имплантата и при циклическом нагружении ведет к асептическому расшатыванию.
В современной медицине термин «асептическое расшатывание» используется для описания убыли кости, окружающей протез в присутствии воспаленной ткани около протеза при отсутствии инфекции [28, 36, 45]. Также следствием накопления продуктов износа, особенно металлов, может быть аллергическая реакция, проявляющаяся в гиперчувствительности замедленного типа с преобладанием местных проявлений отторжения [11, 32, 46]. Для бактериальной адгезии также имеют значения свойства субстрата, на котором происходит формирование биопленки. Это связано с тем, что бактериальная адгезия определяется физико-химическими свойствами прикрепляющихся клеток, субстрата и окружающей среды [12, 17, 40, 47].
Установлено, что в процессе длительного пребывания в организме под действием биологических сред происходят изменения параметров геометрии и морфологии поверхности имплантатов [11, 33, 45]. Изменение объемных и поверхностных свойств имплантатов могут также привести к изменению их биологической совместимости и явиться причиной развития осложнений в послеоперационном периоде. Результаты физико-химического тестирования позволяют говорить о том, что структурные свойства поверхности в значительной мере определяют актив-
ность процессов биодеградации имплан-татов [19, 20]. Также установлено, что в процессе биодеградации имплантатов увеличиваются размеры микронеровностей, что способствует увеличению микробной контаминации, которая в свою очередь повышает риск развития инфекционных осложнений [8, 11, 18]. В свою очередь физико-химические свойства поверхностных слоев и морфология поверхности имплантата оказывают существенное влияние на реактивное состояние тканей, прилегающих к нему [20, 45].
Известно, что введение в организм чужеродного материала вызывает ответную реакцию, характеризующуюся как воспалительный процесс септического или асептического характера в зависимости от наличия или отсутствия микробной контаминации имплантируемого материала [36, 44, 47]. Отечественные и зарубежные ученые отмечают как схожие черты, так и существенные отличия в анатомии переим-плантатного пространства и периодонта. Именно отсутствие подлинного соеди-нительнотканого соединения позволяет микробному налету проникать вглубь, тем самым вызывая более агрессивное течение воспалительного процесса [42, 48]. Это важно учитывать в прогнозировании результатов протезирования на дентальных имплантатах. Первичный контакт бактерий с твердой поверхностью абатмента представляет собой обратимый процесс и некоторые клетки способны открепляться с поверхности материала, изменив поверхность им-плантата, можно подавить прикрепление бактерий и тем самым заблокировать биопленочный процесс [9, 12, 13, 15, 48]. Согласно современным представлениям, наиболее значимыми в этиологии и патогенезе воспалительных осложнений, возникающих после установки дентальных имплантов и протезирования на них являются две группы факторов: 1) патогенное действие микрофлоры, в том числе и зубного налета (биопленки); 2) нарушения общей и местной иммунной защиты полости рта, в норме, направленной на устранение патогенно воздействующих на периимплантные ткани микроорганизмов и токсических продуктов их жизнедеятельности. Агрессивные свойства бактерий осуществляются двойным воздействием, вызывающим воспалительный и деструктивный процесс в тканях непосредственно вокруг имплантационных опорных элементов,
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ
№3 • 2023
когда микроорганизмы запускают целый комплекс иммунологических механизмов в ответ на воздействие.
Вирулентность микроорганизмов определяется следующими факторами: инвазией, адгезией и колонизацией. В процессе жизнедеятельности бактерий происходит выделение эндотоксинов, энзимов и других антигенных комплексов, инициирующих как воспалительный, так и деструктивный процесс вокруг опорных элементов.
В процессе инвазии бактерий вырабатывают соединения, снижающие или полностью блокирующие активность защитных систем организма. Если условно-патогенные представители микрофлоры полости рта выделяют экзотоксин, к которому ткани периодонта толерантны, то особенностью периодонтопатогенных микроорганизмов является выделение эндотоксина, активно повреждающего клетки, соединительнотканые образования и основное вещество.
Регулирование процессов микробной контаминации поможет воздействовать на воспалительный процесс и предупреждать его возникновение, исключив попадание бактерий с контаминированной поверхности в окружающие ткани. Таким образом, ведущую роль в возникновении периимплантационного мукозита и дентального периимплантита играет микробная контаминация имплантируемых объектов, которая может развиться и через несколько лет после протезирования на имплантатах [16, 48].
Доказано, что под влиянием агрессивных сред организма на физико-химические свойства поверхностных слоев имплантатов усиливаются коррозийные процессы с накоплением ионов металлического сплава в прилежащих к имплантату тканях и органах [11, 29, 32]. С этим связано интенсивное и многоплановое изучение влияния различных стоматологических лечебных биотехнических систем как непосредственно на опорные биологические ткани, так и на биологические ткани соседних областей и организм в целом [6, 50]. Функционирование имплантатов протекает в условиях влияния на них тканевой жидкости, лимфы, крови и других жидких компонентов, присутствующих в тканях организма. Все эти жидкости имеют водную основу и обладают свойствами электролитов, тем самым оказывая на имплантаты коррозийное действие [19, 20, 43].
Коррозия имплантированного материала является одним из факторов, снижающим его эффективность и свойства [27, 33]. Достаточно хорошо изучены многие теоретические вопросы, связанные с взаимодействием металлов с коррозионными средами. Деградация материалов протекает за счет химического и ферментативного растворения, клеточной резорбции и механического разрушения, однако вклад каждого из компонентов до сих пор неизвестен [3, 21]. Описано несколько классификаций видов коррозий. Одним из видов является химическая коррозия металлов, протекающая как самопроизвольное разрушение под воздействием коррозионной среды [30, 43]. Также выделяют типы коррозий: для ультрамелкозернистого титана преимущественно наблюдается локальный тип разрушения, в то время как для крупнозернистого титана происходит общее равномерное стравливание поверхности [6, 25].
В современной стоматологии для имплантации широко применяется титан и сплавы различных неблагородных металлов [2, 5, 27]. К тому же достаточно активно используются специальные сплавы, содержащие в своем составе в различном количественном сочетании такие элементы, как кобальт, хром, молибден, никель, вольфрам, железо и др. [7, 24]. В соединительнотканой капсуле из чистого кобальт-хромового сплава определяется большое скопление гранул, так называемая «черная импрегнация» тканей. «Черная импрегнация» тканей также определяется при длительном имплантировании других чистых материалов [11, 32]. Титан и его сплавы более устойчивы к коррозии в телесных жидкостях по сравнению с нержавеющей (медицинской) сталью, кобальт-хром-никелевыми сплавами, вследствие формирования защитной оксидной пленки с диэлектрическими свойствами [4, 27, 37]. В ряде случаев на титановых изделиях обнаруживается местная коррозия пятнами, коррозийно-механическое изнашивание и коррозионное растрескивание [8, 26]. Введение при выплавке титана легирующих добавок помимо коррозионной стойкости положительно влияет на механические характеристики титановых сплавов, например, ВТ6, ВТ16, однако, как уже отмечалось, негативно сказывается на биологической совместимости [30, 38].
Модификация поверхности титановых имплантатов посредством нанесения биоактивных и биоинертных покрытий призвана улучшать биосовместимость за счет улучшения коррозийной стойкости изделия, предотвращения протекания электрохимической реакции, способствуя взаимодействию имплантата с живой тканью за счет стимуляции биохимических процессов [9, 17].
Долговременный успех имплантации зависит как от медицинских, так и от конструктивных факторов. Решающее значение придается топографии, физическим и химическим характеристикам поверхности дентальных имплантатов и их супраструктурам [1, 23, 24, 27, 37, 39].
Таким образом, изучение процессов биодеградации поверхности, а также поиск методов минимизации негативных последствий контакта поверхностей имплантатов с окружающими биологическими тканями и разработка способов защиты имплантатов от агрессивных сред организма является актуальной современной научно-практической проблемой, требующей продолжения изучения.
Л И Т Е Р А Т У Р А
1. Загорский В.А., Робустова Т.Г. Протезирование зубов на имплантатах. - М., 2011. - 352 с.
2. Утюж А.С. Концепция выбора ортопедической конструкции с опорой на дентальные имплан-таты как метод профилактики периимплантита у пациентов с полной и частичной вторичной адентией: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2017. - 231 с.
3. Карлов А.В., Шахов. В.П. Системы внешней фиксации и регуляторные механизмы оптимальной биомеханики. - Т., 2001. - 478 с.
4. Няшин Ю.И., Рогожников Г.И., Никитин В.Н., Асташина Н.Б. // Российский журнал биомеханики. - 2012. - Т.16, №1. - С.102-109.
5. Параскевич В.Л. Дентальная имплантология: основы теории и практики. 2-е изд. - М.: МИА, 2006. - 400 с.
6. Робустова Т.Г. Имплантация зубов (хирургические аспекты). - М.: Медицина, 2003. - 560 с.
7. Фигурская М.А., Свешковский В.В. // Российский журнал биомеханики. - 2005. - T.9, №2. -С.19-33.
8. Vejborg R.M., Klemm P. // Appl. Environ. Microbiol. - 2008. - Vol.74 (11). - P.3551-3558.
9. Глушанова Н.А. // Медицина в Кузбассе. -2015. - №2. - С.30-35.
10. Громова Ю.И. Факторы негативного влияния на гигиену полости рта у лиц с дентальными имплан-татами: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - М., 2012. - 109 с.
11. Масленников Е.Ю., Росторгуев Д.Е. // Кубанский научный медицинский вестник. - 2013. -№1. - C.121-127.
12. Маянский А.Н., Чеботарь И.В. // Журнал ин-фектологии. - 2012. - T4, №3. - С.5-15.
№3 • 2023
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ
13. Побожьева Л.В., Конецкий И.С. // Лечебное дело. - 2012. - №2. - C.25-30.
14. Dietrich T, Garcia R.I. // J. Periodontol. - 2005. -Vol.76. - P.3175-3184.
15. Imam M.A., Fraker A.C. // Medical Applications of Titanium and its Alloys: the material and biological issues, ASTM STP 1272 / Ed. by S.A. Brown, J.E. Lemons. AST. - 1996. - Vol.4. - P.3-16.
16. Mentage P., Kosinski. // J Amer. Dent. Assos. -1990. - Vol.121. - P.241-244.
17. Waschul B. // J. Clin. Periodontal. - 2003. - Vol.30 (3). - P.238-248.
18. Карлов А.В., Хлусов И.А. // Гении ортопедии. -2003. - №3. - С.46-51.
19. Карлов А.В., Хлусов И.В. // Гении ортопедии. -2002. - №4. - С.89-92.
20. Мейснер В.В., Никонова И.В. // Перспективные материалы. - 2008. - №3. - С.15-27.
21. Boles B.R., Thoendel M., Singh P.K. // Proc. Nath. Acad. Sci. USA. - 2004. - Vol.101 (47). -P.16630-16635.
22. Costerton J.W., Stewart P.S., Greenberg E.P. // Scienc. - 1999. - Vol.284 (5418). - P.1318-1322.
23. Rodrigues R.M., Goncalves C., Souto R., et al. // J Clin Periodontol. - 2004. - Vol.31 (6). - P.420-427.
24. Егоров А.А., Дровосеков М.Н. // Бюллетень сибирской медицины. - 2014. - Т.13, №6. -С.41-47.
25. Легостаева Е.В., Егоркин В.С., Синебрю-хов С.Л. и др. // Материаловедение. - 2013. -№5. - С.118-124.
26. Лукьянченко В.В., Малясова М.Г. // Ортопедия, травматология и протезирование. - 2010. - №3. -С.130-132.
27. Johnson H.J. // J Biomed Mater Res. - 1985. -Vol.19 (5). - P.489-508.
28. Xue W., Zhu Q., Jin Q. // Mater Chem Phys. -2010. - Vol.120. - 656-660.
29. Зерницкий А.Ю., Медведева Ю.А. // Институт стоматологии. - 2012. - №1. - С.80-81.
30. Легостаева Е.В. Закономерности формирования структуры и свойств кальцийфосфатных покрытий на поверхности биоинертных сплавов титана и циркония: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Томск, 2014. - 378 с.
31. Пакалнс Г.Ю. Морфология десневoго кармана и изменения его под воздействием края искусственных зубных корoнок: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Рига, 1961. -220 с.
32. Ширинкин С.В. // Актуальн пробле-ми стоматологи, щелепно-лицево'У хiрургiï, пластично''' та реконструктивно!' хiрургiï голови та шиУ: материалы науч. трудов международной научно-практической конф. - Полтава, 2014. -С.74-76.
33. Карлов А.В., Хлусов И.В. // Гении ортопедии. -2001. - №3. - С.57-63.
35. Сейгмунд M. // Новое в стоматологии. -2015. - №3. - С.66-77.
36. Verne E., Bona E., Angelini E., Rosalbino F, Appendino P. // J Europ Ceram Soc. - 2002. -Vol.22. - P.2315-2323.
37. Карлов А.В. // Гении ортопедии. - 1999. -№4. - С.28-33.
38. Scurria M.S., Morgan Z.V, Guckes A.D., et al. // Int. J. Oral. Mаxillofac. Implants. - 1998. - Vol.13 (3). - P.410-416.
39. Муллоджанов Г.Э., Ашуров Г.Г. // Вестник по-
следипломного образования в сфере здравоохранения. - 2016. - №1. - С.71-75.
40. Рисованная О.И. Экспериментально-клиническое обоснование бактериотоксической светотера-пии воспалительных заболеваний тканей пародонта: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - М., 2005. - 324 с.
41. Масленников Е.Ю., Таранов И.И., Мыцы-ков Р.Ю., Герасименко Е.А. // Кубанский научный медицинский вестник. - 2013. - №1. - C.147-150.
42. Серегина Н.В. // Вестник новых медицинских технологий. - 2008. - TXV №3. - С.7-9.
43. Yoshiaki I., Kazuhiro T. Improved Biocompatibility of Titanium-Zirconium (Ti-Zr) AlloyTissue Reaction and Sensitization to Ti-Zr Alloy Compared with Pure Ti and Zr in Rat Implantation Study. - 2005. - Vol.46 (10). - P.2260-2267.
44. Trindade M.C.D., Lind M., Sun D., et al. // Biomaterials. - 2001. - Vol.22. - P.253-259.
45. Хафизова Ф.А. Срaвнительное изучение рaзличных способов формировaния десны в при-шеечной чaсти дентальных имплaнтатов: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Кэзань, 2009. -107 с.
46. Jiahe Ai., Chen Yi., Urquidi-Macdonald M., Macdonald D.D. // J Nuclear Mater. - 2008. -Vol.379. - P.162-168.
47. Трубин В.В., Лиштван С.П., Мансуров Р.Р., Матвеев Р.С., Карышев П.Б., Сапожников С.П. // Вестник РУДН. Серия: Медицина. - 2009. - №4. -C.112-114.
48. Тлустенко В.П., Тлустенко В.С. // Здоровье и образование в XXI веке. - 2017. - Т.19, №11. -С.102-106.
Поступила 18.11.2022 г.
Уважаемые авторы! Редакция журнала «Медицинские новости» планирует в 2023 году ежеквартальный [в марте (№3), июне (№6), сентябре (№9) и декабре (№12)] выпуск рубрики «ОПЫТ КЛИНИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ», посвященный актуальным проблемам применения в клинической и амбулаторной практике лекарственных препаратов, зарегистрированных в Беларуси. По нашему мнению, систематическая публикация в одном журнале статей об опыте клинического использования современных лекарственных препаратов, зарегистрированных в Беларуси, будет способствовать формированию своеобразной энциклопедии лекарственных препаратов (коллективной монографии) и повышению квалификации врачебных кадров. К публикации принимаются проблемные статьи, научные обзоры, лекции (объемом до 20 стр. Word), а также статьи в формате обмена опытом и оригинальные исследования (до 8 стр. Word), выполненные на высоком профессиональном уровне. Примеры оформления и требования смотрите на сайте www.mednovosti.by в разделе «Правила для авторов». Подготовленные материалы можно отправлять в электронной форме на адрес электронной почты редакции [email protected]. Справки по тел.: +375 17 374 07 02, +375 29 69 59 419.
МЕДИЦИНСКИЕ НОВОСТИ
№3 • 2023
6
