CC BY
136
УДК 616.31.17.-0.81.1 В.Ф. Макєєв, М.О. Черпак
ЗАСТОСУВАННЯ ПОЛІМЕРНИХ ОСТЕОПЛАСТИЧНИХ МАТЕРІАЛІВ У СТОМАТОЛОГІЇ
Львівський національний медичний університет ім. Данила Галицького
Проблема вибору ефективного матеріалу для заміщення кісткових дефектів щелеп і проведення процедури аугментації спонукає до пошуку та розробки нових біоматеріалів, які володіють необхідними для остеопластики властивостями, що є причиною постійних дискусій, особливо на сучасному етапі розвитку стоматології. Протягом тривалого часу застосовували переважно аутогенні, алогенні та ксеногенні остео-пластичні матеріали. За останні десятиліття в клінічній практиці почали широко застосовувати алопластичні матеріали на основі синтетичних фосфатів кальцію: гідроксоапатиту (ГАП) та Ь-три кальцій-фосфату (ТКФ), що є структурними аналогами мінерального компоненту кісткової речовини [1, 2, 3, 5]. Одним із напрямів біомеди-чного матеріалознавства, який нині інтенсивно розвивається, є розробка та синтез нових алоп-ластичних матеріалів - полімерів і мінерал-полімерних композитів для заміни втрачених кісткових структур, направленої регенерації кісткової тканини, а також виготовлення матриць для тканинної інженерії [6, 7, 22].
Використання таких полімерних матеріалів можливе не тільки за створення оптимальних умов для дентальної імплантації, а і за умов хірургічного лікування травм лицевого скелета. Поява таких матеріалів у щелепно-лицевій травматології зумовлена переважно недосконалістю використання систем зовнішньої фіксації у вигляді щелепно-лицевих титанових імплантатів (необхідність їх видалення у пізній післяопераційний період через появу дискомфорту, прояви невралгічної симптоматики та відсутність однозначних висновків використання таких систем у дитячій щелепно-лицевій хірургії) [21, 25, 26]. Саме тому запропоновано використання плас-тин-імплантатів із нерезорбуючих полімерів (поліетилену, політетрафторетилену) та біорезор-буючого полімеру - полілактиду [21, 22, 27, 28,
29, 30].
Синтетичні біорезорбуючі полімери, що є найбільш перспективними для застосовування в щелепно-лицевій хірургії, ортопедії та травматології, умовно поділяють на дві великі групи - частково кристалічні та аморфні. Матеріали першої групи володіють досить високими механічними характеристиками і низькою швидкістю резорбції, бо для їх повної біодеградації в організмі, як правило, необхідно більше 10-12 місяців.
Механічні властивості аморфних полімерів незначно поступаються аналогічним характеристикам частково кристалічних систем, але швидкість їх біорезорбції може варіювати у досить широких межах - від тижня до кількох місяців. Вони оптимальні для використання в хірургії для виготовлення міні-гвинтів і пластин-імплантатів [7, 8].
Протягом останніх 20 років у медичній галузі широко вивчають фізико-механічні та остеоінте-гративні властивості полілактиду (ПЛ), зокрема його використання в щелепно-лицевій ділянці. Полілактид - біорезорбуючий, біосумісний, термопластичний поліефір, мономером якого є молочна кислота, що застосовується в медицині для виробництва хірургічних ниток та штифтів, а також у системах доставки ліків. Цей полімер із аморфною мікроструктурою повністю та поетапно біодеградує до молекул вуглекислого газу (CO2) і води (H2O) [9, 10, 11, 21].
Перспективною є поява на ринку продукції для реконструктивної щелепно-лицевої хірургії -нових біодеградуючих систем для хірургічного лікування травм щелепних кісток, краніопласти-ки, закриття дефектів середньої та нижньої зон лицевого скелета на основі полілактидів із періодом резорбції протягом 12-24 місяців виробництва «Synthes» (Швейцарія), «Stryker» та «Os-teomed» (США). Система біодеградуючих імплантатів у вигляді перфорованих пластин «Po-lyMax» виробництва «Synthes» (Швейцарія) виготовлена з полілактиду, що є аморфним копо-лімером, утвореним на основі мономерів L-лактиду і DL-лактиду та синтезованим у співвідношені: 70% L-лактиду та 30% DL-лактиду. Це співвідношення, на думку виробників, є оптимальним для застосування в хірургічній стоматології. Такий реконструктивний імплантологічний матеріал застосовується за наявності переломів та кісткових дефектів, локалізованих у проекції фронтального синуса й орбіти, дна і медіальної стінки орбіти, тіла та альвеолярних відростків щелеп у чистому вигляді та в комбінації з ауто-логічною «кістковою стружкою». За даними, отриманими за клінічного використаня таких біо-деградуючих полілактидних матеріалів для заміщення кісткових дефектів верхньої та середньої зон лицевого скелета, що витримують переважно статичне навантаження, можна зробити висновок про ефективність їх застосування (від-
сутність ускладнень та скарг пацієнтів). Застосування матеріалу на нижній щелепі можливе, але не рекомендоване через його недостатню механічну міцність на ділянках із динамічним навантаженням [21, 24].
Окрім позитивних властивостей, недоліком більшості біорезорбуючих композитів є їх низька остеоінтегративна активність. Для покращення інтеграції резорбуючих полімерних матеріалів із кістковою тканиною та підвищення її репаратив-них властивостей до складу полілактиду вводять синтетичні фосфати кальцію, які створюють нові можливості отримання біорезорбуючих композитів [7, 8, 12]. Посилення остеоінтеграти-вних властивостей синтетичних біорезорбуючих полімерних біоматеріалів досягають шляхом надання матеріалам пористої структурної будови із оптимальним розміром пор (приблизно 100-200 мкм), що створює умови для вростання та функціональної перебудови кісткової тканини за наявності резорбуючого полімеру. Для покращення остеоінтегративних біологічних властивостей високомолекулярного полілактиду (ПЛ) використовують метод створення пор у композиційних матеріалах із використанням надкритичного діо-ксиду вуглецю (НК-С02). Цей метод застосовують також до нерезорбуючих полімерів - полі-метилметакрилату, поліетилену [14, 15]. Bплив НК-С02 на полілактид (ПЛ) приводить до формування пористої поверхні полімеру і до утворення усередині їхньої структури порожнин розміром 60-200 мкм, що сполучаються між собою та можуть забезпечити ефективне проростання кісткової тканини в імплантований остеопласти-чний матеріал. Уведення до складу полімерів кристалів гідроксоапатиту (ГАП) суттєво не впливає на зміну структури матеріалу внаслідок впливу НК-С02 [16]. Нині вчені активно досліджують різні методи отримання мікрочастин біорезорбуючих полімерів заданого хімічного складу і внутрішньої структури за допомогою надкри-тичних середовищ [17]. Серед представлених на стоматологічному ринку України та Російської Федерації остеопластичних композитів із поліла-ктидом (ПЛ) можна виділити матеріал «Easy-Graft» («DS Dental», Швейцарія), що використовується в пародонтології, імплантології та щелепно-лицевій хірургії. Це повністю синтетичний матеріал для заповнення дефектів кістки, що складається з гранул b-ТКФ, які покриті тонким шаром швидко резорбуючого співполімеру полілактиду (ПЛ) та полігліколіду (ПЛГК). Основна частина пористих гранул матерілу (близько 85%) резорбується протягом перших 3 місяців після заповнення дефектів [4, 13, 23, 31, 32, 33].
Експериментальні дослідження біополімер-них композитних матеріалів, що проводяться вже тривалий час, спрямовані на створення нових сучасних композитних алопластичних матеріалів із необхідними показниками міцності, по-
ристості та швидкості резорбції залежно від потреб стоматології. На основі гістоморфологічних досліджень заміщення кісткових дефектів різними композитними остеопластичними матеріалами (ГАП + ПЛ (полілактид), ПММА (поліметил-метакрилат) + ГАП, матеріалом, що становить собою кополімер на основі полівінілпіролідону ^B^, метакрилатестерів (ME) та полівінілового спирту ^BQ + ГАП) у експериментах на кролях, щурах та собаках отримано результати, наближені до оптимальних за темпами заміщення штучно створених дефектів кістковим регенератом. Дослідження композиту (ГАП + ПЛ) підтвердили позитивні властивості полілактиду: повну остеоінтеграцію із тканинами ложа пластики, високий остеокондуктивний потенціал, відсутність шкідливої дії на тканини та бактеріальної контамінації на поверхні остеопластичного матеріалу [7, 18, 19, 20].
Результати клінічного використання та експериментальних досліджень таких матеріалів указують на перспективність подальшого вивчення особливостей відновлення втрачених кісткових структур за умов використання різних модифікацій композитів на основі полімерів та кальцій-фосфатних алопластичних матеріалів.
Література
1. Опанасюк И.Б. Костнопластические материалы в современной стоматологии. Часть I / И.Б. Опанасюк, Ю.Б.Опанасюк // Современная стоматология. - 2002. - № 1. - С. 77-80.
2. Безруков B.IVI. Гидроксиапатит как субстрат для костной пластики: теоретические и практические аспекты проблемы / ІЗ.М.Безруков, А.С. Григорьян // Стоматология.- 1996.-Т.75, №5.- С.7- 12.
3. Use of hydroxyapatite cement to support implants in extraction sockets / [T.Rubey, K.Klizan, D.Lew, J.Keller] // Implant.Dent.- 2000.- Vol.9, N1. - P.45-50.
4. Остеопластические материалы в стоматологии: прошлое, настоящее, будущее /[ А.ІЗ.Павленко, Р.Р.Илык, С.А.Горбань, А.Shterenberg] // Современная стоматология. - 2008.- № 4. - С. 103-108.
5. Модина Т.Н. Применение комплекса «^erasorb -богатая тромбоцитами плазма - бедная тромбоцитами плазма» в пародонтальной хирургии / Т.Н.Модина, М.ІЗ.Болбат // Dental Market. - 2004. -№2. - С. 12-16.
6. Баграташвили B.4. Синтез новых минерал -полимерных композитов для имплантологии и тканевой инженерии / ІЗ.Н.Баграташвили B.H, Краснов А.П., Хоудл С.М. // Сборник трудов ИПЛИТ РАН. - М., 2007. - С. 157-165.
7. Процессы регенерации в костных дефектах при имплантации в них композиционного материала различной плотности на основе полилактида, наполненного гидроксиапатитом / А.А.Кулаков, А.С. Григорьян, Л.И.Кротова [и др.] // Стоматология. - 2009. - №1. - С. 17 - 23.
8. Vert M. Bioresorbable polymers for temporary therapeutic applications / IVI.Vert // Angew. Macromol. Chem. - 1989. - Vol. 166/167. - P. 155168.
№ 1 2013 р.
Ill
9. Pistner H. Biodegradation of polylactide osteosyn-
thesis materials in a long-term trial / H.Pistner, T.Hoppert, R.Gutwald // Journal of Oral and Maxillofacial Surgery. -1994. -Vol.52,
http://www.joms.org/article/0278-2391(94)90203-8/abstract.
10. Физико-механические и остеоинтегративные свойства полилактида, наполненного гидроксиа-патитом, предназначеного для остеопластики в челюстно-лицевой области / А.И.ІЗоложин, А.ІЗ.Жарков, А.П.Краснов,_ [и др.] // Российский стоматологический журнал - 2006. - №3. - С. 8 -12.
11. Stauffer U. Resorbable implants in craniofacial surgery in childhood. A contribution to the development of polylactide implants / U.Stauffer, H.Sailer,
H.Weigum // Article in German - 1991.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/ 1938431.
12. Neumeyer S. Der Einsatz von polylactid-beschichtetem Beta-Tricalciumphosphat zum Ver-schluss von Mund-Antrum-Verbindungen / S. Neumeyer, H. Bosebeck // Die Quintessenz (60). -2009. - No.8. - P. 891-899.
13. Остеокондуктивный материал Easy Graft ™ на основе бета-трикальцийфосфата (ТКФ) - новое направление в лечении дефектов костной ткани в реабилитации стоматологических больных / [Л.А.Григорянц, А.Н.Ряховский, Т.А.Савчук, А.Штеренберг] // Стоматология сегодня. - 2009. -№ 5 (85).
14. Новые биоактивные композиты для регенерации
костных тканей / [ІЗ.К.Попов, А.П.Краснов,
А.И.ІЗоложин, С.М.Хоудл] // Перспективные материалы. - 2004. - № 4. - С. 49-57.
15. Топольницкий О.З. Остеоинтегративные свойства полимерных композитов на основе этакрила-М и гидроксиапатита после воздействия сверхк-ритической двуокисью углерода /
О.З.Топольницкий, А.И. Эоложин, А.А.Докторов // B нк..: Биомедицинские технологии. Труды НИЦ БМТ 8ИЛАР. - 1999. - Bbm. 12. - М. - С. 28-35.
16. Лабораторное исследование минералонаполненного композита Полилактида, подвергнутого воздействию сверхкритического диоксида углерода для применения в челюстно-лицевой хирургии / [О^.Семикозов, E.B.Мокренко, 8.К.Попов] // Стоматология для всех. - 2006. - № 4. -С. 29-
31.
17. Баграташвили B.H Получение микрочастиц био-резорбируемых полимеров с помощью сверхк-ритических сред / 8.Н.Баграташвили, С^Богородский, А.Н.Коновалов // Сверхкрити-ческие Флюиды: Теория и Практика. - 2007. -Т.2, № 1. - С. 53-59.
18. 8оложин А.И. Исследование остеоинтегратив-ных свойств полиметилметакрилата, химически связанного с синтетическим гидроксиапатитом / А.И.8оложин, Т.Т.Бирюкбаев, А.А.Докторов // Российский стоматологический журнал. - 2001. -№4. - С. 4-8.
19. Порівняльна експериментальна оцінка репара-тивного остеогенезу кісткових дефектів щелеп, заповнених різними остеопластичними біомате-ріалами / [в.Ф.Макєєв, О,М.Сірий, М.О.Черпак, Е.З.Сліпий] // Новини стоматології. - 2010. - №
I. - С. 42-45.
20. Сірий О.М. Eкспериментальне порівняльне дослідження остеоінтегративних властивостей біо-полімерного резорбуючого композиту на основі полілактиду та кальцій-фосфатних синтетичних біоматеріалів / О.М.Сірий, М.М.Угрин, М.О.Черпак // Новини стоматології. - 2010. -№3.- С. 47-52.
21. Реконструкция лицевого скелета биодеградиру-емыми имплантатами / [П.Н.Митрошенков, А.А.Ховрин, Д.в.Куцый, П.М.Борисов] // Новое в стоматологии. - 2007. - №3. - С.76-82.
22. Кулаков А.А. Устранение критических костных
дефектов с помощью биоинженерной конструкции на нерезорбируемой полимерной основе с использованием аутогенних мультипотентных стромальных клеток из жировой ткани
/А.А.Кулаков // Стоматология. - 2010. - №3. - С. 9-10.
23. Ілик Р.Р. Негайна імплантація після видалення кореня зуба у інфіковану лунку із застосуванням остеотропного матеріалу Easy-Graft («DS», Швейцарія) / Ілик Р.Р. //Новини стоматології -2011. - №2.- С. 68-70.
24. Soft tissue reactions of different biodegradable polylactide implants / A.Prokop, A.Jubel, H.J.Helling [et ак]// Biomaterials - 2004. - №25. - P. 259-267.
25. Greenberg Alex M. Craniomaxillofacial Fractures / Alex M.Greenberg . - Springer - Verlag. - 1993. -211 p.;
26. Sugar A.W. Titanium mesh in orbital wall recon-straction / A.W.Sugar, M.Kuriakose, N.D.Walshow // Int. J. Oral Maxillofac. Surg. - 1992; 21: P.140-144.
27. 8арес Я^. Застосування полімерних міні-пластин для остеосинтезу нижньої щелепи. Перший досвід / Я^варес// Новини стоматології. -2006. -№4(49). - С. 54-57.
28. 8арес Я^. Переломи тіла та ментального відділу нижньої щелепи: сучасні принципи кісткової фіксації/ Я^^арес // Практична медицина. -2009. - Т. 15, №2. - С. 100-106.
29. Готь І.М. Сучасні аспекти хірургічного лікування ангулярних переломів нижньої щелепи / І.М.Готь, Я^^арес, Т.А.Філіпська // Український медичний альманах. - 2008. - Т.11, №6. - С. 58-61.
30. 8арес Я^. Особливості проведення остеосинтезу нижньої щелепи за умов скомпрометованої якості та кількості кісткової тканини / Я^^арес,
І.М.Готь, Т.А.Філіпська // Новини стоматології. -2009. - № 4 (61). - С.18-23.
31. Павленко А^. Гистологическое строение регенерата при заполнении костного дефекта материалами EasyGraft и ТКФ / А^. Павленко, Э.А. Дмитриева, B.K Лузин // Український медичний альманах. - 2009. - Т. 12, №5. - С.129-133.
32. Инновационная методика “Root Replica” для профилактики атрофии альвеолярного отростка после удаления корня зуба / [А^Павленко, С.А.Горбань, Р.Р.Илык, А.Shterenberg] // Современная стоматология. - 2009. - № 2. - С. 67-69.
33. Реабилитация стоматологических больных при значительной атрофии альвеолярного отростка в боковых участках верхней челюсти / [А^Павленко, И^Чуганский, Р.Р.Илык, А.Shterenberg] // Современная стоматология. -2009. - № 1. - С. 83-85.
Стаття надійшла 10.12.2012 р.
Резюме
Стаття має оглядовий характер та присвячена аналізу остеоінтегративних властивостей полімерних матеріалів. Bисвітлюється проблема вибору ефективного остеопластичного матеріалу для проведення процедури аугментації.
Ключові слова: біополімерні матеріали, полілактид, кісткові дефекти, аугментація.
Резюме
Статья имеет обзорный характер и посвящена анализу остеоинтегративных свойств полимерных материалов. Освещается проблема вибора ефективного остеопластического материала для проведения процедури аугментации.
Ключевые слова: биополимерные материалы, полилактид, костные дефекты, аугментация.
Summary
The given article is the review devoted to the analysis of polymeric materials osteointegrative characteristics. The article highlights the problem of choice of the effective osteoplastic materials for augmentation.
Key words: biopolymeric materials, polylactide, bone defects, augmentation.
№ 1 2013 р.
119
