I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

БИОСОВМЕСТИМЫЙ ПОРИСТЫЙ ДЕНТАЛЬНЫЙ ИМПЛАНТАТ

• Авторы
• Файлы работы
• Наградные документы

Казак В.С. 1

---

1МБОУ СОШ №54 «Воскресение»

Работа в формате PDF

574.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьника

Содержание

Введение……………………………………………………………………3

Основная часть……………………………………………………………..4

Заключение…………………………………………………………………9

Список литературы…………………………………………………………10

Введение

Биосовместимые материалы в медицине и их роль в жизнедеятельности макроорганизма имеют огромное значение. Сегодня невозможно представить область медицины, в которой не нашли бы применение в качестве важнейших функциональных элементов организма биосовместимые материалы [1]. Широкое применение биоматериалы нашли в стоматологии, а именно в имплантологии. Однако, помимо биоинертных свойств, имплантаты должны обладать и определенными биомеханическими показателями [2,3,4]. Они напрямую влияют на процесс и качество функционирования зубного протеза. Зубной имплантат является промежуточным, связующим звеном в системе «костная ткань – дентальный имплантат – ортопедическая конструкция». Конструкция имплантата должна обладать такими физико-механическими свойствами, чтобы и костная ткань, и ортопедическая конструкция не разрушались под действием нагрузок в процессе жевания [5,6]. Этого можно достичь путём увеличения площади соприкосновения имплантата с костной тканью, а значит, имплантат должен обладать пористой структурой. При этих условиях нагрузка должна максимально равномерно распределяться в пористой структуре имплантата. Пористость имплантата при условии его биоинертности и биологической совместимости способствует процессу прорастания костной ткани в поры имплантата. Этого можно достичь в результате создания биоматериала, включающего композицию из костной ткани и армирующего её металла (материала имплантата). Такая структура имеет механические свойства, близкие к свойствам исходной костной ткани, а следовательно, не вызывает избыточных механических напряжений в сопряженных с имплантатом костных тканях. Основная часть Для более точного совмещения механических свойств имплантата с костью пористый материал имплантата должен обладать аналогичной податливостью. Поэтому в качестве материала имплантата целесообразно использовать не сплошной металл и даже не металл, обладающий пористостью, а некоторый композиционный материал из металла, обладающий необходимыми демпферными свойствами. Известно большое количество способов получения биосовместимых материалов, имеющих сквозную пористость. В данном разделе работы будет представлена современная, усовершенствованная методика получения биосовместимого нетканого титанового материала со сквозной пористостью (НТМСП) (Рисунок 1). Рисунок 1. Фото втулки из нетканого титанового материала со сквозной пористостью: а - втулка из нетканого титанового материала со сквозной пористостью (необработанная); б - втулка из нетканого титановый материала со сквозной пористостью (обработанная); в – монета (10 копеек); г – иголка.

а

г

в

б

Одной из задач современных биоинженеров – технологов в сфере имплантологической стоматологии является создание пористой, ячеистой структуры. Эта задача имеет определенные сложности, так как поры должны быть определенных размеров и равномерно располагаться в толще всего материала. Помимо этого материал должен обладать особыми, заданными свойствами. В большинстве случаев созданные материалы обладают лишь пористостью, не имея биомеханических адаптационных механизмов. Одним из методов создания материала со сквозной пористостью с демпферными свойствами является метод холодного прессования. Нами разработаны критерии для установки и изготовления дентальных имплантатов из НТМСП:

1. простота хирургического и ортопедического этапов;

2. биологическая совместимость: химическая инертность, толерантность с тканями организма, коррозионная стойкость к действию биологических жидкостей;

3. необходимые механические свойства: прочность, упругость;

4. технологичность: возможность обработки с использованием пресс-формы и наружного давления;

5. необходимая пористость для возможности прорастания костной ткани в имплантат;

6. демпферность;

7. качество поверхности имплантата: текстурированность, наличие оксидной пленки;

8. стойкость к динамической, знакопеременной жевательной нагрузке;

9. дизайн имплантата;

10. стоимость (включающая стоимость самого материала и стоимость его обработки). Этот показатель учитывает и распространенность материала в природе.

В настоящее время для изготовления имплантатов нашли наиболее частое применение металлы: титан, золото, сталь, тантал, платина.

Мы в своей работе использовали биосовместимый титан марки ВТ1-00. В природе не существует пористого титана, и все попытки получить пористость путем холодного прессования не увенчались успехом. Для получения нетканого титанового материала со сквозной пористостью с размером пор 150±60 мкм в виде цилиндра - втулки использовали титановую нить диаметром 0,05 мм. Материал имеет сквозную структуру, с разными размерами пор, благодаря чему костная ткань полностью прорастает вглубь. Титановая нить общедоступна и производится серийно в промышленных масштабах путем протяжки через фильеры и наматывания на катушечные бобины. Далее бобину с проволокой устанавливали в навивающую машину в специальном держателе (Рисунок 2).

б

а

Рисунок 2. Фото станка АН-6 для навивания титановой проволоки: а - бобина с проволокой; б - обкатывающий валик.

Проволоку через направляющий валик подводили к керну, который представляет собой конус. Проволоку накручивали на него, обкатывали снаружи валиком, и она приобретала форму спирали. Поскольку керн имеет конусовидную конфигурацию, проволока в виде спирали сходит с него.

Далее спираль попадает в фокус светооптического элемента. Последний снабжен измерительным элементом, который фиксирует длину навески спирали. Сигнал от светооптического элемента передается на электронные щипцы, которые автоматически отсекают проволочную спираль - навеску.

Длина зависела от величины внутрикостной втулки. Чем больше внутрикостная втулка, тем длиннее обрезается спираль (Рисунок 3).

б

а

В наших исследованиях по весу она колебалась от 0,2 до 0,4 г. Диаметр спирали составил 0,6±0,1 мм. Далее спираль растягивали до шага равного их наружному диаметру - 0,6±0,1 мм. Каждая проволочная спираль-навеска подвергается формированию в виде «коврика». Для этого спираль хаотично укладывают на прорезиненном столике в «коврик» размером 50 х 40 мм. Получившийся «коврик» скручивают в цилиндрическую заготовку («куклу») размерами 4 х 20 мм. Получение требуемых размеров «куклы» достигается путем её обкатки. Каждая «кукла» укладывается в пресс-форму (матрица-пуансон) и подвергается холодному прессованию (Рисунок 4) до получения окончательной формы полого цилиндра соответствующего размера.

Использовалась разработанная конструкция пресс – формы (Рисунок 4). В итоге мы получили цилиндр из нетканого титанового материала со сквозной пористостью. Диаметр наружной поверхности втулки составил 3 мм с шагом увеличения в 0,5 мм.

в

а

б

Рисунок 4. Фото пресс- формы для создания втулки из нетканого титанового материала: а- пресс-форма; б – пуансон; в – монета (10 копеек).

Внутренний диаметр оставался неизменным и составил 1,6мм (Рисунок 5). Высота втулки равнялась 2 мм, 5 мм, 7 мм, 8 мм, 9 мм, 10 мм.

в

а

б

3 мм

1,6 мм

Рисунок 5. Фото внутрикостной части имплантата из нетканого титанового материала со сквозной пористостью: а – наружный диаметр; б – внутренний диаметр; в – тело пористого цилиндра - втулки.

У наших изделий пористость составила 85 ± 2%. Величина пор составила 150±60 мкм.

Заключение

Таким образом, разработанная нами внутрикостная часть направлена на применение имплантационной системы с особыми преимуществами. Она обладает высокой биосовместимостью за счет использования проволоки из чистого титана марки ВТ1-00. Пористость нетканого титанового материала составила 85 ± 2% с размерами пор 150±60 мкм. Это увеличивает площадь соприкосновения костной ткани с имплантатом и позволяет прорастать во внутрикостную часть. Демпферно - биологические свойства не только обеспечивают хорошую фиксацию имплантата в кости, но и «гасят» жевательную нагрузку. Это позволяет говорить о том, что впервые удалось создать зубной имплантат со сквозной пористостью, обладающий биологическими и биосовместимымы свойствами.

Список литературы

1. Ошибки и успех в дентальной имплантации [Текст] / А.И. Жусев, А.Ю. Ремов // Институт стоматологии. - 2002. - № 1(14). - С. 21-23.

2. Хватова, В.А. Клиническая гнатология [Текст] / В.А. Хватова. - М. : Медицина, 2005. - 296 с.

3. Химическая стойкость, электрохимические и механические свойства циркония и сплавов системы цирконий–ниобий [Текст] / В.В. Андреева, Е.Л. Алексеева, В.И. Константинов [и др.] // Тез. докл. совещания по химии, технологии и применению циркония, гафния и их соединений. - М., 1971.

4. Хорошилкина, Ф.Я. Диагностика зубочелюстно-лицевых аномалий с учетом морфологических, функциональных, эстетических и общих нарушений организма [Текст] / Ф.Я. Хорошилкина // Ортодонтия. - 2005. - № 21. - С. 3-9.

5. Чуйко, А.Н. О биомеханике дентальных имплантатов в зависимости от их диаметра и длины. Часть I [Текст] / А.Н. Чуйко, Д.Е. Холин // Стоматолог. - Харьков, 2008. - № 3. - С. 43-48.

6. Чуйко, А.Н. Особенности биомеханики в стоматологии [Текст] : монография / А.Н. Чуйко, В.Е. Вовк. - Х. : Прапор, 2006. - 304 с.