CC BY
20
УДК 616.31.-085 http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-6-28-31
ИЗУЧЕНИЕ ВОПРОСА МОДИФИКАЦИИ ИНТЕРФЕЙСА ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ Ярыгина Е.Н., Хвостов С.Н., Родионова Е.А., Попков В.С. ФГБОУВО «Волгоградский государственный медицинский университет», г. Волгоград, Российская Федерация Аннотация. Основной задачей настоящего исследования является определение оптимальной модели проведения исследований в изучении вопроса оптимизации процесса остеоинтеграции, а также в установлении наиболее эффективных методик модуляции данного феномена в дентальной имплантологии. Влияние на процесс остеоинтегра-ции является ключевым аспектом повышения качества, проводимого имплантологического лечения. Разнообразные поверхностные свойства могут детерминировать изменения скорости, количества, качества формируемой периим-плантной кости, что в свою очередь позволяет сократить и оптимизировать сроки проводимого имплантологического лечения. В ходе данной работы были идентифицированы оптимальные методики модификации интерфейса дентальных имплантатов, применение которых способствует наиболее выраженной модуляции биологического ответа в зоне интеграции имплантата. Доказано влияние различных вариантов видоизменения поверхности интегрируемого материала на клеточные реакции, а также на комплексный ответ принимающего ложа. Установлено наиболее эффективное сочетание шероховатости микрорельефа с физико-химической модернизацией поверхности интегрируемого материала. Определенная в ходе исследования модель верификации, позволяет проводить достоверные и развернутые исследования по оптимизации остеоинтеграции дентальных имплантатов. Ключевые слова: остеоинтеграция, дентальные имплан-таты, интерфейс, sla поверхность, лазерное текстуриро-вание, анодизация. RESEARCH IN THE MODIFICATION OF THE DENTAL IMPLANTS INTERFACE Yarygina E.N., Khvostov S.N., Rodionova E.A., Popkov V.S. The Volgograd state medical university, Volgograd, Russian Federation Annotation. The main objective of this research is to determine the optimal model for conducting studies on the optimization of the osseointegration process, as well as in establishing the most effective modulation techniques for this phenomenon in dental implantology. The impact on osseointegration is a key aspect of improving the quality of implant treatment. A variety of surface properties can determine the changes in the speed, quantity, quality of the peri-implant bone formed, which in turn allows shortening and optimizing the implant treatment duration. In the course of the research, the optimal techniques for modifying the dental implants interface, which application contributes to the most pronounced modulation of biological response in the implant integration zone, were identified. The impact of multivariable modification of the integrable material surface on the cellular responses, as well as on the complex response of the implant site, was proved. The most effective combination of the microrelief roughness with the physical and chemical modernization of the integrated material surface was established. The model of verification determined during the research allows conducting reliable and large-scale studies on optimization of dental implants osseointegration. Key words: osteointegration, dental implant, interface, sla surface, anodization, laser texturing.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК [1] Mistry S., et al., Comparison of bioactive glass coated and hydroxyapatite coated titanium dental implants in the human jaw bone. // Aust Dent J, 2011. 56(1): с. 68-75. [2] Kim Y.K., et al., An analysis of failure of 5-year loaded tapered implants with SLA surface // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, Medicine, and Pathology, 2012. с. 89-95 [3] Von Wilmowsky C., et al., Implants in bone: Part I. A current overview about tissue response, surface modifications and future perspectives // Oral Maxillofacial Surgery, 2013. REFERENCES [1] Mistry S., et al., Comparison of bioactive glass coated and hydroxyapatite coated titanium dental implants in the human jaw bone. // Aust Dent J, 2011. 56(1): p. 68-75. [2] Kim Y.K., et al., An analysis of failure of 5-year loaded tapered implants with SLA surface // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, Medicine, and Pathology, 2012. p. 89-95 [3] Von Wilmowsky C., et al., Implants in bone: Part I. A current overview about tissue response, surface modifications and future perspectives // Oral Maxillofacial Surg, 2013.
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 6
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-6 —--—
4 Junker R., et al., Bone-supportive behavior of microplasma-sprayed CaP-coated implants: mechanical and histological outcome in the goat // Clinical Oral Implants Research, 2010. 21(2): c. 189-200.
[5] Jimbo R., et al., The biological response to three different nanostructures applied on smooth implant surfaces // Clinical Oral Implants Research, 2012. 23(6): c. 706-12.
[6] Al-Nawas C., M. Klein, and W. Wagner, // Materials in Dental Implantology, in Dentistry, and Oral Maxillofacial Sur-gery2011. c. 286-288.
[7] Palmquist A., et al., Titanium oral implants: surface characteristics, interface biology and clinical outcome // J R Soc Interface, 2010. 7 Suppl 5: c. 515-27._
[4] Junker R., et al., Bone-supportive behavior of microplasma-sprayed CaP-coated implants: mechanical and histological outcome in the goat // Clinical Oral Implants Research, 2010. 21(2): p. 189-200.
[5] Jimbo R., et al., The biological response to three different nanostructures applied on smooth implant surfaces // Clinical Oral Implants Research, 2012. 23(6): p. 706-12.
[6] Al-Nawas, C., M. Klein, and W. Wagner, // Materials in Dental Implantology, in Dentistry, and Oral Maxillofacial Sur-gery2011. p. 286-288.
[7] Palmquist A., et al., Titanium oral implants: surface characteristics, interface biology and clinical outcome // J R Soc Interface, 2010. 7 Suppl 5: p. 515-27._
Введение. В настоящее время одной из наиболее прогрессивных и перспективных методик реабилитации пациентов с отсутствием зубов является дентальная имплантация. Физиологическое обоснование данного метода лечения - феномен остеоинтеграции, сущность которого заключается в формировании прямой связи между поверхностью нативной кости и внедренным имплантатом, без контаминации участка раздела соединительнотканным фиброзным компонентом. Основополагающим звеном оптимизации остеоинтеграции являются различные варианты модификации интерфейса дентальных имплантатов. Разнообразные поверхностные свойства способствуют модуляции биологического ответа системы орга-низм/имплантат, находящейся в состоянии корреляционного равновесия. Особенности поверхности ин-сталируемых имплантатов могут детерминировать изменения экспрессии факторов роста, пролифера-тивные и индуктивные потенциалы остеогенных клеток предшественников, а также вызывать изменения структурных и биомеханических свойств созревающей костной ткани в различные временные периоды. Данные факторы обеспечивают оптимизацию скорости, количества, качества формируемой периимплат-ной кости [5, с.707].
Цель. Определение оптимальной модели верификации остеоинтеграции дентальных имплантатов. Проведение сравнительного анализа между доступными методами модификации интерфейса дентальных имплантатов.
Материалы и методы. На основании метода описательной статистики, выполнен систематический анализ, а также ручной поиск в базах данных для выявления всех иностранных и отечественных рецензируемых публикаций, которые могут иметь отношение к вопросу обзора. Глубина поиска составила 7 лет. В обзор включались проспективные и ретроспективные исследования на тему модификации поверхности дентальных имплантатов. Использованы следующие поисковые системы: PubMed, PubMed Central, National Library of Medicine's Medline, Embase, Cochrane Cen-
tral Register of Controlled Clinical Trials, Google Scholar, LILACs. Общее количество проанализированных статей - 117. Были использованы следующие критерии включения в систематический обзор: физико-химический анализ вариантов модификации поверхности дентальных имплантатов, in vivo исследования процесса остеоинтеграции исследуемых образцов, in vitro оценка влияния изучаемой обработки поверхности на клеточный метаболизм. Исключению из обзора подвергались работы, основанные на несопоставимых для коррелятивного анализа, методиках изучения феномена остеоинтеграции.
Результаты и их обсуждения. С помощью ретроспективного анализа 117 статей, исходя из критериев включения/исключения было отобрано 42 исследования соответствующих запросу. Большинство анализируемых работ имеют средние сроки публикации с 2015 по 2017 год. После инсталяции имплантата в области раздела интерфейса и костного ложа происходит каскад клеточных реакций, величина и направленность которых во многом может быть определена на этапе in vitro доклинических исследований. Морфология и архитектоника тканей в участке интеграции может быть идентифицирована на этапе in vivo оценки. Оптимальной моделью верификации процесса остеоинтгерации, установления детерминирующих факторов модуляции данного феномена, являются сочетанные in vivo / in vitro исследования, позволяющие получить комплексную картину биологического ответа организма на интегрируемый материал. В ходе работы были составлены три группы исследований на основании методов верификации эффективности модификации поверхности имплантатов. Первую группу (47%) составили in vitro исследования, посвященные оценке следующих вариантов видоизменения интерфейса имплантатов: нанесение гидроксиапатита, ано-дизация, насыщение Ca-P комплексом, пескоструйная обработка, кислотное травление, плазменное напыление [6, с.286]. Исследуемые критерии верификации: скорость клеточной миграции, клеточная адгезия, клеточная пролиферация (таблица 1).
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 6
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-6
—--
Таблица 1
In vitro исследования модификации интерфейса имплантатов
Авторы Материал Изучаемый интерфейс Экспериментальная модель Результаты
Carrado A, Perrin-Schmitt F, и др. Коммерческий промышленный титан Гидроксиапатит Оценка клеточной реакции миелокариоцитов на ионы гидроксиапатита Повышение адгезии и пролиферации используемых образцов клеток
Jimbo и др. Коммерческий промышленный титан Са-Р комплекс Оценка клеточной реакции мезенхимальных стромальных клеток на наночастицы Са-Р Усиление клеточной адгезии, экспрессии
Elias и др. Ть6А1^ Пескоструйная обработка Верификация распределения клеточной фракции стромальных клеток на исследуемой поверхности Равномерное распределение, прикрепление клеток на поверхности интерфейса, оптимизация клеточной адгезии
Kim и др. Коммерческий промышленный титан Кислотное травление Оценка реакции мезенхималь-ных, saos2 клеток. Ускоренная пролиферация, адгезия, миграционная скорость клеток
Bacchelli и др. Коммерческий промышленный титан Плазменное напыление Оценка реакции ммск Равномерное распределение клеток на поверхности, оптимизация клеточной адгезии.
Shayganpour и др. Коммерческий промышленный титан Анодизация Оценка клеточной реакции мезенхимальных стромальных клеток в SBF растворе Активизация экспрессии индукторных белков, клеточной пролиферации, усиление процесса миграции
Наибольшая интенсивность миграции клеток предшественников была отмечена у анодированной поверхности имплантатов (350,4+/- 187,0 мкм), SLA интерфейс, насыщенный гидроксиапатитом, способствовал максимально выраженной клеточной адгезии за равный промежуток времени среди всех исследуемых методик [2, с.93]. SLA и нанопористый гидрок-сиапатит также детерминировали ускоренную пролиферацию мезенхимальных стромальных клеток (0,694 уд/сут и 0,632 уд/сут) [7, с.521]. Определение эффективности модификации поверхностей имплантатов во второй группе (35%) производилось на основании in
90 80 70 60 50 40 30 20 10 О
vivo исследовании с использованием различных экспериментальных моделей. Среди изучаемых путей оптимизации остеоинтеграции (лазерное текстуриро-вание (LT), анодизация (Anodic), SLA, полиэти-ленгликольметакрилат-аргениновое покрытие
(PLGA), нанесение гидроксиапатита - HA), наибольшие значение показателя площади контакта имплан-тат/кость показало SLA покрытие и методика лазерного текстурирования (рис. 1), тогда как более ранние сроки формирования первичной ретикулофиброзной костной ткани были отмечены на имплантатах, обогащенных ионами гидроксиапатита (рис. 2) [1, с.72].
□ В1С,%
LT Anodic SLA PLGA НА
Рис. 1. Диаграмма - значение показателя BIC (bone implant contact) у изучаемых поверхностей имплантатов.
The Journal of scientific articles "Health and Education Millennium", 2018. Vol. 20. No 6
http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2226-7425-2018-20-6 —--—
45 40 35 30 25 20 15 10
□ Срок формирования
ретикулофиёрозной кости,дн
LT SLA НА
Рис. 2. Диаграмма - сроки формирования ретикулофиброзной кости в изучаемых образцах.
Третью группу (18%), составили сочетанные in vivo/vitro исследования, при которых оценка клеточной реакции и гистоморфологическая верификация изменений в периимплантной кости, проводились в одинаковые временные промежутки. SLA, гидроксипатит-ное покрытие, методики лазерного текстурирования и анодизации были наиболее эффективны в комплексном влиянии на структурно-функциональную организацию костной ткани в месте инсталяции дентального имплантата [3]. Таким образом, в ходе проведенного анализа среди исследований третей группы, был определен биологический ответ на изучаемые методики в аспекте ключевых этапов остеоинтеграции.
Выводы. Оптимальной моделью верификации остеоинтеграции дентальных имплантатов является сочетанные in vivo/ in vitro исследования, основанные
на методиках комплексного, коррелятивного анализа. Интерфейс дентальных имплантатов должен детерминировать процессы костной репарации в зоне ин-сталяции путем модуляции биохимических функций организма. Наиболее оптимальным вариантом является сочетание шероховатости микрорельефа с химической модернизацией поверхности имплантатов, что способствует увеличению клеточной адгезии, усилению биологического ответа принимающей ткани, обеспечивая долгосрочных клинический успех проводимого лечения. Наибольшей вероятностью эффективности оптимизации процесса остеоинтеграции обладают имплантаты, макродизайн которых дополнен такими методиками как SLA обработка, напыление гидроксиапатита, плазменное напыление, лазерное текстурирование.
