Москва, ул. Касаткина, д. 3(пн. — cб.: 10.00 — 20.00)
(+7 495) 683-97-97 

Сохранение зубов с применением функциональной имплантационной системы на основе наноструктурированных материалов.

Самоорганизация и самосборка – новый принцип в восстановительной сто-матологии

Р.М.Гизатуллин (1), Н.И.Борисенко(6), Р.З.Валиев(2), Д.В.Гундеров(2), Л.Н.Гурфинкель(1), Е. И. Зарайский(3), В. В. Коледов(5),  Л.П. Соков  (4), С.Л.Соков(4).

 

1 Инновационный стоматологический центр «НАНО-ДЕНТ» 129301, г. Москва

2 ИФПМ ГОУ УГАТУ 450000, г.Уфа

3. НИИ Фармации ГБОУ ВПО 1 МГМУ им. И.М. Сеченова, 119991 г.Москва

4. ФГБОУВПО «РУДН» 117198, г.Москва

5. ФГБУН ИРЭ РАН им В.А.Котельникова, 125009 г. Москва

 6. ЭПИ НИТУ МИСиС,  144000, г.Электросталь

e-mail dentnano@gmail.com

 

Москва

2016 г.

Предлагаемая система представляет собой комплекс наноструктурированных материалов, имплантатов и устройств, а также методы лечения с их применением. Методы наноструктурирования улучшающие физико-механические свойства никелида титана и геля гидроксиаппатита кальция, также улучшают их биофункционалные свойства, оптимизируя интеграцию гетерофазных имплантатов,( т.е.  имплантатов,   изготовленных из сплава никелида титана с памятью формы в сочетании с нано-гелями),  с тканями пародонта. Система из дисперсного наноструктурированного никелида титана с нано-гелями позволяет не удалять подвижные зубы и корни зубов со значительной деструкцией периодонта, а восстанавливать их, одновременно восстанавливая то, что у пациента утрачено или разрушается, а именно: костную ткань челюсти, соединительную ткань десны и периодонт зубных корней. 

      

                                            

                                                                                                         

Functional  implantation system on a basis nanostructure materials for periodontosis  treatment.

 

The offered system represents a complex nanostructure materials, implants and devices, and also methods of treatment with their application. Methods structurization improving physicomechanical properties titanium nickelid and gel hidroxiapatitum of calcium, also improve them bifunctional properties, optimising integration heterophase of implants, (i.e. implants, made of an alloy titanium nickelide with memory of the form in a combination to nano-gels), with fabrics parodont. The system from disperse nanostructure titanium nickelide with nano-gels allows not to delete a mobile teeth and roots of a teeth with considerable degradation of a periodontium, and to restore them, simultaneously restoring that at the patient is lost or collapses, namely: a bone fabric of a jaw, a connecting fabric of a gum and a periodontium of tooth roots.

1.Введение.

 

Пародонт-комплекс тканей, окружающих зуб. В него входят: периодонт, или соединительнотканная связка зуба, костная ткань челюсти, окружающая корень зуба (т.н. альвеола), цемент- обызвествлённая ткань, покрывающая корень зуба (и к которой со стороны корня прикреплены волокна периодонта) и десна, плотно охватывающая шейку зуба. Пародонтоз, т.е дистрофически-дегенеративный процесс, распространяющийся на все структуры пародонта, чрезвычайно широко распространен среди взрослого населения. Пародонтоз очень часто сочетается с воспалительными заболеваниями входящих в его состав элементов: пародонтитом, характеризующимся убылью окружающей корень зуба костной ткани и периодонтитами, с образованием прикорневых кист, гранулём, что в конце концов приводит к удалению больных зубов стоматологом или к элиминации зубов самим организмом, что, в свою очередь, приводит к отсутствию зубов – адентии. Никакими конструктивными методами лечения пародонтоза при наличии пародонтита и деструктивных периодонтитов, с сохранением подвижных зубов и зубов с повреждённым периодонтом современная стоматология не располагает. Как правило, при лечении пародонтоза, стоматологами практикуется только один метод «лечения» подвижных зубов и зубов с повреждённым периодонтом –это их удаление. Соответственно, лечение пародонтоза должно быть комплексным и, по возможности, щадящим. Однако, на сегодняшний день, комплексного малотравматичного метода лечения пародонтоза с одновременным лечением воспалительных заболеваний пародонта не существует. (5).. В связи с этим возникает необходимость в поиске принципиально новых подходов к решению этой актуальной и социально значимой задачи. Цель настоящей работы – предложить комплексную имплантационную систему для лечения пародонтоза и сопутствующих ему: пародонтитов, периодонтитов и адентии на основе новых наноструктурированных интеллектуальных материалов и нано-гелей.

       Лечение проводилось эндодонтическим и инъекционными- внутридесневым и внутрикостным методами введения материалов, а также методами ЭЭИ и ДИ имплантатами с ЭПФ.

           Результатами проведенного лечения являются:

 функционирование вылеченных зубов в течение более 4 лет по завершении лечения.

 деструктивных (со значительной степенью деструкции) периодонтитов причинных зубов, эндодонтическим и инъекционно- внутрикостным методами или их комбинацией с    ЭЭИ; увеличение объёма костной ткани челюсти( с уплотнением её структуры) инъекционно--внутрикостным методом , восстановление целостности зубных рядов ДИ в комбинации с гетерофазными композитами на основе БоТП при адентии.

 

 

 

            2.Материалы и методы, основные термины:

 

БоТП- Богатая Тромбоцитами Плазма(аутокрови), ГАНГ- ГидроксиАппатита Нано-Гель–остеопластический материал,

ДИ- дентальный имплантат,

ИМ -интерметаллид , 

ИПД –интенсивная пластическая деформация,

КЗ – крупнозернистый,

КМ – костный мозг,

НС – наноструктура,

НТ – нанотехнологии,

НСНТ - нано- структурированный никелид титана-   материал для изготовления имплантатов с памятью формы и ( в дисперсном состоянии)  имплантат для замещения дефектов костной ткани,

ПЭМ – просвечивающая электронная микроскопия,

РКУП- равноканальное угловое прессование (никелида титана),

РСА – рентгеноструктурный анализ

СВС -самораспространяющийся  высокотемпературный синтез (никелида титана), 

ТМО-термомеханическая обработка,

УЗМ-ультразвуковое микширование,

УМЗ – ультрамелкозернистый,

ЭЭИ- эндодонто-эндоссальный имплантат (чрезкорневой),

ЭПФ-  эффект памяти формы,

ЭФ-эндометриальные фибробласты,

TiNi- никелид титана.

 

 

 

3.Теоретическое обоснование применения системы.

 

        Теоретическим обоснованием применения системы является закон, сформулированный Wolff J.(1872) о том, что в основе каждой регенерации лежит стремление природы восстановить не форму а функцию.

      Roux W. (1893), в свою очередь, обосновал, что кость имеет функциональные форму и строение и происходит это оттого, что функциональное раздражение  вызывает трофическое раздражение клеток, в результате чего увеличивается питание кости, увеличение питания ведёт и к увеличению кости, уменьшение, наоборот, ведёт к её атрофии.

      Л.П.Соковым (2002) обосновано учение о параморбидных адаптационных синдромах в продолжение учения Г. Селье об адаптационном синдроме[18] .

Применению искусственных заменителей костей - имплантатов препятствует несовместимость материалов имплантата и живой ткани, что является естественной реакцией организма на вторжение чужеродного материала в живую ткань. Используемые в настоящее время материалы для изготовления имплантатов в той или иной мере не совместимы с живой тканью и постепенно выталкиваются из организма, что вызывает необходимость замены их через 5-7 лет эксплуатации[24].

Но не только "химическая" несовместимость препятствует созданию "вечного" имплантата. Как показали фундаментальные исследования, проведённые В.Э.Гюнтером [7], определяющую роль играет и "механическая" несовместимость вследствие несовпадения скоростей реакции тканей организма и конструкции имплантата на механические нагрузки. Реакция живых тканей всегда запаздывает, а реакция имплантата практически мгновенна - это приводит к постепенному отслаиванию имплантата и, в конечном итоге, отторжению его. Появление материалов с памятью формы привело в к некоторому соответствию скорости реакции имплантата и окружающей его живой ткани. К тому же оказалось, что интерметаллиды с памятью формы химически инертны.    Открытие никелида титана - одного из распространённых и сравнительно легко синтезируемых интерметаллидов - отрыло дорогу к широкому применению имплантатов в остеохирургии и дентаимпланталогии.

  Традиционно применяемые стандартные дентальные имплантаты не позволяют получить полного соответствия имплантата и окружающей его ткани утерянному зубу по двум причинам: на протяжении всего времени присутствия имплантата в теле он остаётся неизменным, а окружающая его ткань деформируется под нагрузкой, растёт, отмирает – то есть изменяется, в то же время,   точное воспроизведение имплантатом анатомо-физиологических параметров функционировавшего ранее в челюстной кости корня зуба, также невозможна,  поскольку имплантат вводится в высверленное врачом в челюстной кости имплантационное ложе, которое в этот момент представляет собой зияющую рану с повреждённой поверхностью, лишённую периодонта . Периодонт же, т.е. соединительнотканная связка, окружающая корень зуба - главный инструмент сохранения корня зуба, как функционирующего органа, даже при полном разрушении коронки зуба.    Эти факторы, в основном, кроме ещё ряда других, определяют ограниченный срок присутствия имплантата в организме. А ведь имплантат должен существовать в организме пожизненно, независимо от возраста больного. При этом имплантат должен полностью повторять характерную для живой ткани реакцию на нагрузку – по мере перемещения под нагрузкой, например,  при жевании , должно возрастать пристеночное сопротивление.    Кроме того, интегрированная в кость  часть имплантата на границе «имплантат-кость»  вместе с контактирующей с имплантатом костной тканью должны выполнять демпферную функцию, присущую утраченному вместе с корнем зуба, периодонту и образовать, со временем, некий буфер,  способный изменяться в соответствии с возрастным изменением окружающих тканей. Принятая сегодня за основу непосредственная остеоинтеграция  оправдывает себя в тех случаях, когда имплантат интегрирован в плотную мелкоячеистую губчатую челюстную кость с выраженным компактным слоем. В то же время, не следует ожидать выраженной первичной стабильности имплантата в крупноячеистой губчатой кости с тонкой кортикальной пластинкой [4] .Если соединение имплантат- костная ткань  будет неподвижным, то это может привести к его отторжению [24].

     Изменения, развивающиеся в костной ткани пародонта под влиянием длительной нагрузки, перегрузки, перманентных однообразных повышенных нагрузок, или, наоборот, в отсутствие адекватных нагрузок при адентии,  ведут к развитию параморбидных  адаптационных синдромов, (ПАС),  со срывом адаптационно-компенсаторных механизмов и переходом ПАС в болезнь [20] Прогрессирование процесса ведёт к атрофии тканей пародонта, (прежде всего,- костной), а ослабление общих и местных защитных механизмов ведёт к развитию явлений воспалительной деструкции пародонта[3] . 

       Живая ткань организма всегда фрактальна, т.е. структурные единицы ткани в наименьшем её объёме имеют максимально допустимые численность и взаимосвязи, при которых каждая структурная единица ткани в отдельности выполняет ту же функцию, что и сама ткань При этом , репаративно- регенеративные процессы в ткани происходят путём самоорганизации, путём создания функциональной структуры, характерной именно  для данного участка ткани, с учётом локальных функциональных изменений органотипа.   Нанотехнологии позволяют получать биосовместимые  фрактально-организованные  материалы, что  позволяет  приблизиться к решению задачи создания функциональной структуры , способной выполнять вокруг имплантата те же функции, что и периодонт -вокруг зубного корня . Решение этой задачи следует искать в создании компаундов из материалов живой и неживой природы, обладающих функциями самоорганизации и самосборки [22] .

   Самосборка подразумевает, что состав такого материала определяется свойствами окружающей имплантат среды и меняется от точки к точке. Функцию самосборки должна обеспечить "неживая", металлическая составляющая имплантата.

     Самоорганизация определяет форму и свойства буферной связки на границе «имплантат-кость»  в зависимости от изменения формы окружающеё ткани и изменении характера внешней нагрузки. Эту функцию должна обеспечить "живая" составляющая имплантата.

 

 

4.Элементы системы и материалы для их производства.

 

     Основными элементами системы являются разработанный совместно  Инновационным Стоматологическим Центром "НАНО-ДЕНТ" и Электростальским Политехническим Институтом композиционный материал на основе наноструктурированного никелида титана (НСНТ)  – "неживая составляющая", и богатая тромбоцитами плазма, (БоТП),  крови пациента – "живая составляющая", которые после ультразвукового микширования, в виде геля , инъекционно вводятся в ткань или в костный канал непосредственно перед установкой ДИ или ЭЭИ..

    Также система представлена ЭЭИ с памятью формы, применяемыми для восстановления и протезирования корней зубов,  типовыми ДИ с  памятью формы, устройствами для остеосинтеза,   инъекторами  для инъекционного введения биокомпозитов на основе аутоплазмы крови как в комбинации с имплантатами, так и самостоятельно, в зависимости от клинической картины. В данной статье описываются материалы для создания элементов системы, методы получения НС в этих материалах, создание на основе этих материалов нано-композитов для медицинского применения и результаты клинического применения  геля «НАНО-НТС», НСНТ и ЭЭИ с ЭПФ.

         В создании системы ключевыми моментами являются:

    А.Применение НТ для  создания методами ИПД  (РКУП сплава TiNi и размол частиц TiNi на закритической скорости) НСНТ (твёрдого и дисперсного) и  последующего изготовления из него рабочих элементов системы(имплантатов,  микроинструментов и нано-композитов для нано-гелей)

     Б.Разработка нового инъекционного гетерофазного  имплантата, содержащего мелко(микро- и нано-) дисперсный порошок TiNi в смеси с БоТП и другими компонентами(нано-гель). Применение этого материала может открыть путь к существенному повышению качества при снижении травматичности лечения тяжелых стоматологических заболеваний.   

   

                                        4.1. Никелид титана-TiNi.

 

               Современные технологии позволяют получать материалы со специфическими функциональными характеристиками на молекулярном уровне (интеллектуальные материалы ) [22]. Примером интеллектуального материала является TiNi-ИМ   никелид титана с ЭПФ.  [7, 22].Кроме высоких характеристик ЭПФ, сплавы TiNi обладают высокой прочностью и пластичностью, хорошим комплексом технологических и эксплуатационных свойств: деформируемостью, высокой долговечностью, коррозионной стойкостью, хорошей биосовместимостью, и т.д. Все это открывает широкие возможности использования этих сплавов в  медицине.  Важной особенностью TiNi является низкий модуль упругости, близкий к упругим модулям деформациям кости [7]. Модуль упругости (Е) медицинских сплавов TiNi при температуре мартенситного перехода (близкой к температуре тела) составляет около 30 ГПа, что очень близко к Е кости (около 30 ГПа), тогда как у чистого титана Е составляет около 100 МПа. В связи с близкими модулями система «кость – имплантат из TiNi» при нагрузках деформируется совместно. В результате не происходит разрыва вновь образующихся тканей в области контакта с имплантатом, что значительно повышает срок службы имплантата в теле пациента [7]. Кроме того, использование эффекта памяти формы, присущего TiNi, открывает возможность для малотравматичных методов установки дентальных имплантатов пациентам [16, 14].

        Улучшения эксплуатационных свойств TiNi , (в т. ч. и для медицинского применения),  оказалось возможным достичь НС ИМ TiNi методом РКУП [21,25-30 ].  Ниже- результаты наших (ИСЦ «НАНО-ДЕНТ»), совместно с ИФПМ ГОУ УГАТУ,  НИИ Фармации ГБОУ ВПО 1 МГМУ им. И.М. Сеченова, ФГБУН ИРЭ РАН им В.А.Котельникова,  лаборатории М-30 ЭПИ НИТУ МИСиС,  испытаний.

 

                                 4.1.1. Наноструктурирование  сплава TiNi.

 

   Для управления физико-механическими свойствами в сплавах традиционно  применялась ТМО сплава, однако, возможности ТМО, в этой области к настоящему времени почти исчерпаны. Новые перспективы повышения служебных свойств открывает применение методов интенсивной пластической деформации к обработке сплавов TiNi, способствующее образованию в них УМЗ структуры[21,25].Основным методом создания НС в титане и в его сплавах является РКУП(Рис.1)..  

 

  image001

 

Рис. 1.Принципиальная схема равноканального углового прессования (РКУП)

Нами совместно с ИФПМ ГОУ УГАТУ были исследованы сплавы TiNi близкие к эквиатомному составу: российского производства - № 1 (Ti50.6Ni49.4), № 2 (Ti49.1Ni50.9), № 3 (Ti49.8Ni50.2) и производства США - № 4 (Ti49.4Ni50.6).

     Было установлено, что наиболее перспективными с токи зрения медицинского применения являются сплавы № 3, 4, поэтому наибольшее внимание в исследованиях было уделено этим двум сплавам. В разделе приведены результаты изучения микроструктуры и физико-механических свойств сплавов № 3-4 после РКУП и дополнительных термических и деформационных обработок.

Микроструктура сплава № 3 после РКУП

Влияние числа проходов и температуры РКУП. По данным РСА при комнатной температуре структура сплава № 3 в исходном закаленном состоянии представляет собой аустенитную В2-фазу.

      Типичные ПЭМ -изображения микроструктуры сплава после РКУП представлены на рис. 4.РКУП при всех исследованных режимах значительно, более чем в 200 раз, уменьшает размер зерна по сравнению с закаленным состоянием – до 300 нм

 


 

image002

 

 

Рис. 2 Микроструктура сплава 3 после РКУП

 

 

4.1.1.1.Механические свойства при комнатной и повышенных температурах

 

Механическое поведение сплава № 3

Механические свойства сплава № 3 после различных режимов РКУП представлены в табл. 1. По сравнению с исходным крупнозернистым состоянием РКУП вызывает существенное повышение коэффициента деформационного упрочнения, пределов дислокационной текучести и прочности

Предел прочности σВ увеличивается с количеством проходов РКУП при 450°С и достигает максимума (1410 МПа) для 12 проходов, что на 50% выше, чем в крупнозернистом закаленном состоянии. Аналогичным образом ведет себя и условный предел текучести (σ0.2), причем прирост его после 4 прохода более значителен, чем для σВ. Наибольший подъем σВ и σ0.2 наблюдается для первых 4 проходов, при этом пластичность понижается незначительно. Относительное удлинение уменьшается до 23% после 12 проходов. Величина критического напряжения начала мартенситного превращения в процессе растяжения (σM) данного сплава в меньшей степени зависит от числа проходов РКУП, хотя также демонстрирует рост. В табл. 1 для сравнения приведены разности (σ0.2 - σM) сплава после различных режимов РКУП.

Важно отметить, что при одинаковом количестве проходов температура РКУП в выбранном интервале температур (400-500°С) не оказывает существенного влияния на механические свойства сплава. Значения прочности и пластичности при 8 проходах близки для сплава после РКУП при всех исследованных температурах (что согласуется с данными ПЭМ).

Наилучшее сочетание прочностных (σВ=1260 МПа) и пластических (δ=50%) свойств обнаружено в состоянии после РКУП (450°C, 8 проходов) и дополнительного отжига 500°С, 1 час. Можно отметить также, что последеформационный отжиг при температурах ниже 600°С также приводит к некоторому небольшому повышению величины σM.(Табл. 2).

 

 

 

 

Состояние

σM, МПа

σВ, МПа

σ0.2, МПа

δ, %

s0.2 - sМ, МПа

Закаленное

210

940

600

40

390

РКУП

450°С, 1 проход

230

1080

760

46

530

450°С, 4 прохода

290

1220

1010

33

720

450°С, 8 проходов

290

1240

1140

25

850

450°С, 12 проходов

320

1410

1360

23

1040

400°С, 8 проходов

280

1240

1150

25

870

500°С, 8 проходов

330

1250

1150

25

820

 

Таблица 1. Механические свойства при комнатной температуре сплава № 3 до и после РКУП

 

 

 

Состояние

σM, МПа

σВ, МПа

σ0.2, МПа

δ, %

s0.2 - sМ, МПа

Закаленное

210

940

600

40

390

РКУП 450°С, 8 проходов

290

1240

1140

25

850

РКУП 450°С, 8 проходов

+

отжиг 450°С

320

1240

1180

33

860

отжиг 500°С

350

1260

1160

50

810

отжиг 600°С

240

1150

860

67

620

 

Таблица 2.Влияние отжига на механические свойства РКУП- сплава № 3 при комнатной температуре

 

 

 

Механическое поведение сплава № 4

 

 

 

 

Состояние

Сечение

σМ, МПа

σ0,2, МПа

σВ, МПа

δ, %

Закаленное

Продольное

140

560

1040

85

Поперечное

150

580

1050

76

РКУП, 450град, 8 проходов

Продольное (вдоль оси X)*

220

940

1050

63

Поперечное (вдоль оси Y)

180

1000

1180

52

Поперечное (вдоль оси Z)

180

1010

1210

48

РКУП, 350град, 6 проходов

Поперечное (вдоль оси Z)

230

1190

1270

28

РКУП, 350 град, 6 проходов

+ отжиг 450°С, 1 час

Поперечное (вдоль оси Z)

110

1320

1400

11

* направление осей испытаний для РКУП образца представлены на рис. 3.

 

Таблица. 3. Механические свойства сплава № 4 до и после РКУП (миниатюрные образцы)

 

 

image003

 

 

 

Рис. 3. Инженерные кривые напряжение-деформация при растяжении сплава № 4.

1 – закаленное состояние (продольное направление)

2 – РКУП - состояние (продольное направление вдоль оси X)

3 – РКУП - состояние (поперечное направление, вдоль оси Z)

Результаты определения влияния РКУП на величину полностью обратимой деформации сплава № 4 аналогичны полученным на сплаве № 3.

 

Закономерности изменения максимального реактивного напряжения под влиянием РКУП сплава 4 качественно повторяет наблюдаемые на сплаве № 3.

РКУП сплава № 4 (Ti49.4Ni50.6) также приводит к повышению реактивного напряжения по сравнению с контрольной закалкой, тем большему, чем жестче условия РКУП. Так, σВ, после закалки составляет 1040-1050 МПа, после РКУП при 450 °С, N=8 –1050-1210 МПа после РКУП при 350 °С и часа отжига при 350 °С, N=6 –1400 МПа.

     Доказано также (ФГБУН ИРЭ РАН им В.А.Котельникова) , что формирование УМЗ структуры методом равноканального углового прессования в никелиде титана исследованного состава приводит к резкому увеличению сопротивления микродеформации при квазистатическом и циклическом изгибе, обеспечивает высокие усталостные свойства при циклировании (Рис.4).
Рис. 4 Накопление остаточной деформации в зависимости от общей деформации при 35°С при квазистатическом изгибе сплава № 4 в КЗ (1) и РКУП (2) состояниях.

image004
   Накопление остаточной деформации при циклировании сплава № 4 (Ti49.4Ni50.6) : 1 –КЗ состояние, циклирование при 50°С с размахом общей деформации εа=1·10-2; 2 – РКУП, циклирование при 22°С с размахом общей деформации εа=1,39·10-2; 3 – РКУП, циклирование при 100°С с размахом общей деформации εа=1,39·10-2; 4 –РКУП, циклирование при 220С с размахом общей деформации εа=1·10-2.

 

4.1.1.2.Выводы:

 

           А. Многоцикловое РКУП сплавов TiNi при температурах 350-500°С позволяет сформировать однородную,  преимущественно зеренную структуру с размером зерен ~ 200-300 нм.

           Б. РКУП повышает прочностные и незначительно снижает пластические свойства по сравнению с закаленным состоянием. В сплаве № 3 прочность растет с увеличением числа проходов и ее прирост составил более 50% после РКУП 450°С, 12 проходов.

            В. Постдеформационный отжиг сплава № 3 позволяет сохранить высокую прочность, характерную для деформированного состояния, и значительно увеличить пластичность, которая превышает уровень пластичности сплава в исходном недеформированном состоянии.

            Г. Функциональные свойства сплавов TiNi после РКУП существенно улучшаются. Увеличение числа проходов РКУП повышает обратимую степень деформации до 9,2 %, а реактивное напряжение до 1400 МПа, которые превышают уровень, достигнутый ранее в результате ТМО и последующего старения.

            Д. Таким образом, РКУП позволяет сформировать в сплавах TiNi УМЗ состояние с повышенной прочностью, высокими эффектами памяти формы, включая близкую к рекордной,  обратимую деформацию и повышенное реактивное напряжение, и  соответственно, высоких служебных свойств для медицинских и других применений.

 

4.1.2.Наноструктурирование дисперсного NiTi.

 

 

     Основу компаунда «живое- неживое» составляет наноструктурированный никелид титана, синтезированный путём диффузионного насыщения никеля титаном  с "подавлением" СВС интерметаллида [10] .. Интерметаллическое соединение титана с никелем образуется без повышения температуры при реакции. Образующийся продукт имеет минимальные температурные искажения кристаллической решётки. Такой никелид титана имеет стехиометрический состав, все образующие его атомы титана и никеля связаны и поэтому он нетоксичен, обладает сверхпластичностью и низкотемпературной памятью формы.

После синтеза частицы никелида титана деформируют  для образования пластинчатой структуры и появления разрывов между кристаллическими плоскостями, как это показано на рисунке 5(А-Г) [1],

 

 

 

 

 

 

 

 

image005

 

Рис.5. А Структура наночастиц никелида титана после размола на закритической скорости. Видна вытянутая форма кристаллитов и изрезанная, фрагментированная, фрактальная структура поверхности.(Фото Лаборатории М-30 ЭПИ МИСиС,)


image006

Рис.5..Б. Поверхность излома. Видно направление - А, по которому шло течение материала и вкрапления диэлектрических (керамических) загрязнений, очевидно вследствие недостаточной чистоты сырья - Б.  (20 000)

 

image007

Рис.5. В. Внутреннее строение частицы никелида титана. Показаны типовые каналы А, пронизывающие всю толщу частицы, и более плотные образования в виде округлённых структурных составляющих - Б. (5 000)

 

image008

Рис. 5.Г     А- наноразмерные каналы, пронизывают  все структурные составляющие частицы.

 

Разрушение частиц при размоле на закритической скорости можно представить в следующей последовательности. Вначале частица, представляющая собой комплекс прочно сцепленных зёрен, которые в свою очередь также состоят из отдельных блоков и так далее - до уровня блоков атомов и отдельных атомов, претерпевает деформацию без нарушения целостности частицы, при этом происходит сплющивание отдельных крупных субчастиц и их сдвиг с переупаковкой. Затем происходит сдвиг отдельных субчастиц относительно друг друга, разрыв сдвинутых слоев с обнажением нанозёрен субструктуры. Размол на закритической скорости более интенсивен, чем размол на "обычных" скоростях и поэтому позволяет достичь следующего уровня измельчения. То есть, если ранее при размоле в барабанной мельнице удавалось достичь разрушения частицы на крупные зёрна с размером в единицы и десятые доли микрометра, то размол с закритической скоростью, при котором к частице подводится больше энергии, позволяет вскрыть следующий глубинный слой микроструктуры частицы, уже на уровне размеров субзёрен в несколько сотен и десятков нанометров.

            Картина последовательного разрушения зерна на всё более мелкие и мелкие субзёрна и блоки достаточно хорошо прослеживается на микрофотографиях, представленных на рисунке 6. На рисунке А показана отдельная частица порошка до размола. Затем (Рис..6-Б) видено как частица деформируется в двух плоскостях, а затем (Рис..6-В) частица разрушается на хлопьевидные фрагменты. Дальнейший размол обнажает глубинные слои зёрен - субзёрна, имеющие наноразмеры (Рис..6-Г). Именно такие размеры частиц требуются для создания смесей NiTi с коллагеном для ускорения процесса приживления имплантата.

 

image009

Рис.6. Последовательная картина разрушения частицы. А - типичная частица порошка нитинола, полученная СВС. Б - начало разрушения, частица деформирована в двух плоско¬стях; Б - распад на деформированные фрагменты. Г - обнажение субзёрен.

     Такая структура материала  позволяет органической, соединительной или костной ткани интегрировать с частицами материала, которые становятся,  таким образом,  составной, органично вплетённой в ткань, её частью.

 

5. Композит «НАНО-НТС»

 

     В состав компаунда входит ГАНГ -отечественный  препарат производства фирмы «Медкам» (г. Москва), - биоактивный костнопластический материал на основе гидроксиаппатита ,имеющего кристаллически-аморфно- скрытокристаллическую структуру, с размерностью частиц 30-50 нм в гидратных оболочках и концентрацией гидроксиаппатита  до 60 %, представляющий собой однородную гелевую композицию [13].

     ГАНГ вводится в компаунд для повышения его функциональности в контакте с костной тканью, т.к. аморфно- скрытокристаллическая структура ГАНГ, с размерностью частиц гидроксиаппатита 30-50 нм позволяет молекулам  гидроксиаппатита напрямую встраиваться в костную ткань реципиента, минуя фазу рекристаллизации[12].

      Для интенсификации процесса прорастания частиц никелида титана и снижения уровня бактериальной и грибковой опасности в компаунд добавляют коллоидные частица серебра[11, 12].

      Биологические эксперименты с применением нано- материалов доказали, что синергетика (самоорганизация) структур присуща как живым объектам ,так и неживым, и что структуры, формируемые нано- объектами,  являются, прежде всего функциональными[17].

      Неорганические нано- частицы в таких вновь организуемых биокомпозитах  локализуются именно в тех пограничных участках на границе раздела фаз гетерофазного биокомпозита, где больше всего вакансий и, следовательно,  нано- частицы  являются модификаторами  функционального биокомпозита.

      Модифицирующая способность нано- частиц базируется на их большом энергетическом потенциале  -суммарная энтальпия наночастиц гидроксиаппатита кальция достигает 10 квт*час/кг, что на огромной ( до 600 м2/грамм) удельной поверхности, позволяя при их ничтожной концентрации (0,01%-0.1% ) перекрыть всю площадь границ раздела фаз композита[23].

    С другой стороны , высокая поверхностная энергия нано- частиц приводит к их мощному взаимодействию[23]. Дезинтеграцию частиц гидроксиаппатита кальция , наночастиц никелида титана и мицелл серебра осуществляют в плазме крови (БоТП) посредством  УЗМ. Образуется устойчивое ультратонкая суспензия взвешенных наночастиц в олигопептидных связующих , при отсутствии механодеструкции [12].

    После введения, изменения состояния костной ткани передаются органично вплетённым в их состав наночастицам никелида титана, объединяющиеся вначале в гранулы, а затем в пористое тело, интегрирующее с тканью. В дальнейшем образуется в прочный каркас с возможностью деформирования и изменения размеров в соответствии с приложенной нагрузкой.

 

 

 

 

5.1. Исследование биосовместимости компонентов геля «НАНО-НТС».

 

     НСНТ , синтезированный путём диффузионного насыщения никеля титаном  с последующим  размолом  частиц ИМ до микро-нано-размерного диапазона [10], имеет  повышенную, по сравнению с обычным титаном биосовместимость , что в эксперименте

проявляется ускоренным ростом клеток на поверхности НСНТ в  сравнении с контрольной титановой подложкой [2].

      Предварительные тесты in vitro на биосоместимость проводились группой исследования стволовых клеток Института Биологии Гена РАН (Москва, 2009 г.).

 по стандартной методике. В процессе эксперимента порошок  наноструктурированного  никелида титана соединялся с культурой клеток тканей печени человека на бионейтральном субстрате. На серии микрофотографий (Рис.7 ) хорошо видно, что клетки тканей печени человека в контакте с частицами никелида титана не только выживают (А-В), но и демонстрируют тенденцию перемещаться с бионейтрального  субстрата на поверхность частиц (Г)


image010

image011

А

Б

image012

image013

В

Г

Рис.7. Микрофотогрфии компонентов «НАНО-НТС» в процессе теста in vitro на биосовместимость.

 

 Также было проведено изучение цитотоксического действия гидроксиаппатит-коллаген-содержащей губки «Стимул-Осс», которую также использовали  для имплантации в качастве носителя геля «НАНО-НТС». На рис. 8 (А, Б) показана микрофотография фрагментированной губки, помещённой в чашку Петри с клетками, аналогично опыту с имплантатами. На первые и седьмые сутки цитотоксичности губки не наблюдали (рис.8 Б).

 


image014

Рис 8 А. Фрагментированная губка «Стимул-Осс» в проходящем свете.

 

 

image015

Рис. 8 Б Тот же участок чашки Петри через неделю, люминисцентная окраска. Видно большое количество живых зеленых клеток.

 

 

 

5.2. Исследование биосовместимости геля «НАНО-НТС»

 

           Для выяснения биоактивности наногеля в концентрациях, которые могут быть использованы в стоматологии, НИИ Фармации ГБОУ ВПО 1 МГМУ им. И.М. Сеченова  были проведены его испытания на острую токсичность и хроническую токсичность с помощью первичных культур клеток человека[2].

       Гель «НАНО-НТС» получали по следующей методике: НСНТ , синтезированный путём диффузионного насыщения никеля титаном  с последующим  размолом  частиц ИМ до микро-нано-размерного диапазона [10], с  микрочастицами механически фрагментированной БоТП, с микрочастицами фрагментированной коллагеновой губки (препарата «Стимул-Осс»)   в присутствии нано-частиц колларгола,   смешивали  с  таким же объёмом 40% ГАНГ пять-семь минут УЗМ до образования геля[12],.

     Для исследования также использовали культуры мезенхимальных клеток костного мозга (КМ) и эндометриальных фибробластов (ЭФ). КМ получали из губчатого вещества гребня подвздошной кости, а ЭФ из фрагментов эндометрия, забранных в процессе операции по экстирпации матки.

     Изучение острой токсичности проводили следующим образом. Монослойные клетки снимали смесью версена и трипсина и рассевали на покрытые полилизином 96-луночные плоскодонные планшеты (Flow) в концентрации 20000 в мл. Планшеты помещали на сутки в CO2-инкубатор. В течение суток клетки КМ и ЭФ распластывались и начинали делиться. Через 24 часа после посадки клетки обрабатывали различными разведениями компонентов «НАНО-НТС» (Табл. 4).

 

Концентрация препаратов

КМ

ЭФ

500мкг/мл

x

x

50мкг/мл

x

x

0 мкг/мл

x

x

 

Табл. 4 Концентрации препаратов(контроль-0 мкг/мл).

Каждый вариант был представлен тремя точками.

После окончания инкубации клетки обрабатывали витальным красителем, содержащим этидиум бромид и акридин оранжевый. Процент жизнеспособных клеток подсчитывали под люминесцентным микроскопом фирмы «Opton» при увеличении x400. При окраске используемым красителем ядра живых клеток окрашивались в зелёный цвет, а мёртвых – в красный. Данные по точкам каждого варианта усреднялись. Результаты оценки острой токсичности препаратов на культуры КМ и ЭФ приведены в табл. 5,

 

 

 

 

 

Концентрация препаратов

Количество живых клеток КМ

Количество живых клеток ЭФ

500мкг/мл

99

100

50мкг/мл

100

98

0 мкг/мл

98

99

 

Таблица 5 Изучение острой токсичности «НАНО-НТС» на культуры клеток  КМ и ЭФ (количество живых клеток на 100 клеток).

Как видно из таблицы 5 достоверной дозозависимой токсичности препаратов геля «НАНО-НТС» даже в концентрации, которая в 10 раз превосходит используемую в вышеописанных изделиях  не обнаружено.

Для изучения  хронической токсичности геля «НАНО-НТС» использовали аналогичную схему. Отличием явился срок инкубации с исследуемыми препаратами, который составил 7 суток. Результаты исследования хронического токсического действия исследуемых препаратов на культуры клеток представлены в таблице 6.

 

Концентрация препаратов

Количество живых клеток КМ

Количество живых клеток ЭФ

500мкг/мл

99

98

50мкг/мл

98

98

0 мкг/мл

99

100

 

Таблица 6. Изучение хронической токсичности геля «НАНО-НТС»  на культуры клеток  КМ и ЭФ (количество живых клеток на 100 клеток).

Как видно из таблицы 6 достоверной дозозависимой хронической токсичности геля «НАНО-НТС»   не выявлено.

 

Фотографии наглядно иллюстрируют отсутствие острого и хронического  цитоксического действия компонентов «НАНО-НТС» на клетки культуры костного мозга. Живые клетки при окраске использованным витальным красителем окрашиваются в зеленый цвет, а мертвые – в красный (Рис. 9 А-Г).

 

 

 

    image016            image017

Рис.9 А Культура ЭФ, обработанная   наногелем  в концентрации 500 мкг\мл. Люминесцентная микроскопия, окраска витальным красителем, содержащим этидиум бромид и акридин оранжевый(х200)

Рис.9 Б Культура КМ, обработанная   наногелем  в концентрации 500 мкг\мл. Люминесцентная микроскопия, окраска витальным красителем, содержащим этидиум бромид и акридин оранжевый(х200)

 

  image019                      image018

Рис. 9 В.  Культура ЭФ , убитая температурным шоком. (негативный контроль.)

Рис. 9 Г.. Культура КМ обработанная   наногелем. Люминесцентная микрофотография, окраска витальным красителем, содержащим этидиум бромид и акридин оранжевый(х400)..

 

 

Как видно из рис. 9 цитотоксическое действие  «НАНО-НТС» не удается обнаружить ни одним из использованных методов ни на одной исследованной культуре.

Таким образом показано, что гель «НАНО-НТС» биобезопасен также, как и наночастицы входящих в него веществ.


6.Клинические результаты.

 

6.1. Взаимодействие геля «НАНО-НТС» с костной тканью.

 

Нано-никелид-титана-серебряный композит (НАНО-НТС), подготовленный к применению представляет собой  нано- композиционный  жидкотекучий гель, который шприцем вводят в костную ткань, проводя инъекционную остеопластику или в имплантационное ложе непосредственно перед установкой ДИ или ЭЭИ [14].

  Установлено, что микро и папо- частицы никелида титана выполняют каркасообразующую функцию для трабекул костной ткани с образованием композита «НАНО-НТС»-Кость» (Рис. 10),

 

. image020

 

Рис.10. Пациентка П 66 лет Результат лечения хронического периодонтита зуба нижней челюсти введением в прикорневой очаг деструкции кости НСНТ.

10.1 –прикорневой очаг разрежения костной ткани;

10.2 -введённый в прикорневую зону разрежения компаунд из наноструктурированного порошка никелида титана и ГАНГ определяется в виде конгломерата;

10.3 - через 70 дней после лечения  нано- частицы никелида титана собрались в гранулы, участвуя в ремоделировании кости.

 

 

 

 

6.2.  Взаимодействие геля «НАНО-НТС» с периодонтом зубов.

 

Было также установлено, что нано- частицы никелида титана интегрируют с периодонтом вылеченных зубов с радиальной ориентацией гранул  «НАНО-НТС» в качестве каркаса периодонтальных связок, благодаря чему излеченные таким методом зубы способны нести значительную функциональную нагрузку. Рис.11  (А,  Б, В, Г)

Рис. 11  Результаты лечения деструктивных периодонтитов 13 и 23 зубов композитом «НАНО-НТС».

 

image021

Рис. 11 А  Пациентка К.,58 лет.

DS: хронический гранулематозный периодонтит 13 зуба

DS: Хронический гранулематозный периодонтит 23 зуба

image022

 

Рис. 11 Б. Пациентка К.,  59 лет. Через год по завершении лечения R13 и R23 окружены  рентгеноконтрастным «НАНО-НТС», интегрировавшим с периодонтом причинных зубов.

 

image023

                

Рис. 11 В  Пациентка К.,   61  год.

Через три  года по завершении лечения вокруг корней леченных 13 и 23 зубов «НАНО-НТС» интегрировал с периодонтом зубов, выстроился сообразно с линиями силового натяжения, по которым ориентированы волокна связочного аппарата в норме. Нет прилегания композита к корням зубов, отмечавшегося  в   первые  месяцы после лечения.

 

image024

 

Рис. 11 Г

Пациентка К.,  64 года. Через шесть с половиной лет по завершении лечения Леченные зубы продолжают выполнять свои функции.

 

6.3. Функциональность  интеграции частиц «НАНО-НТС» с окружающими тканями.

 

Гранулы никелида титана  четко ориентируются в костной ткани и в периодонте

по линиям силового напряжения, как на нижней, так и на верхней челюсти, что опровергает чисто гравитационный характер интеграции «НАНО-НТС» с костной тканью Рис.12 (А, Б)

 

 

 

image025

Рис. 12 А. (Пациентка К.58 лет). Представлен результат лечения 23-го зуба через 3 мес. после введения в  прикорневой очаг деструкции композита «НАНО-НТС».  Композит определяется как периапикальный конгломерат овальной формы.

 

                                     

 

 

 

image026

 

Рис. 12 Б. (Пациентка К. 61 год). Результат лечения 23-го зуба через 3 года. Гранулы «НАНО-НТС» интегрировали с периодонтом зуба с ориентацией частиц по направлению волокон периодонта с образованием композита «НАНО-НТС-периодонт». Распределение частиц – сферическое, наиболее благоприятное для демпфирующей функции периодонта. Костная ткань вокруг композита «НАНО-НТС»-Периодонт» имеет повышенную плотность

 

6.4. Результат лечения пародонтитов и деструктивных периодонтитов композитом «НАНО-НТС»

 

 

 

 

image027

Рис. 13  Через 14 месяцев после лечения 45 зуба по поводу кистогранулемы с заапикальным выведением «НАНО-НТС» , лечения тяжёлого пародонтита в области 14 и 15 трёхкратным инъекционным введением комбинации «НАНО-НТС»  с ГАНГ и с коллагеновой губкой, образовались композиты «НАНО-НТС - кость», «НАНО-НТС-периодонт».

 

6.5. Взаимодействие геля «НАНО-НТС»  с имплантатами .Образование фениксона.

 

В ходе проведения имплантации, непосредственно перед установкой имплантата в имплантационное ложе вводится «НАНО-НТС». В дальнейшем,  вокруг установленного имплантата образуется оболочка из геля толщиной в несколько десятков микрон, которая  в течение одной-двух недель преобразуется в плотное тело, окружающее имплантат и прочно с ним скреплённое. В то же время материя, образованная из геля в зоне интерфейса «имплантат-кость», прочно сцеплена с костной тканью челюсти. Концентрация частиц никелида титана  по мере самосборки  интерфейса меняется и становится выше в области, примыкающей к костной ткани. В эту область устремляются и частицы гидроксиаппатита. Частицы же серебра равномерно распределяются по всему объёму[2].

   При лечении адентии и деструктивных периодонтитов в комплексном  лечении наряду с дентальной имплантацией типовыми сертифицированными ДИ с ЭПФ, с  целью восстановление всех биомеханических параметров тканей пародонта за счет увеличения корневой части зуба с помощью имплантата, введенного через зуб в костную ткань, нами проводилась  чрезкорневая ЭЭИ  с ЭПФ[16]. ЭЭИ никелид-титановыми имплантатами с памятью формы позволяет укреплять корни зубов с последующим протезированием. С этой целью  в корень зуба( во внутрикорневой и костный каналы)  вводят композит «НАНО-НТС». Затем в корень зуба вводится охлаждённый в жидком азоте ЭЭ-имплантат (19)... После проведения операции, при нагреве имплантата до температуры тела, ЭЭ-имплантат, в силу ЭПФ, восстанавливает заданную при нагреве форму. В дальнейшем на наддесневую головку имплантата навинчивается абатмент и проводится ортопедическое лечение по обычной методике.

     Следует подчеркнуть, что введение во внутрикорневой и костный каналы геля-композита «НАНО-НТС»  перед введением ЭЭИ, способствует также разрешению т.н. «Проблемы Последней Мили», выражающейся в возрастании пристеночного сопротивления по мере продвижения имплантата в корневом и в костном каналах.

       Комбинация ЭЭИ с нанофазными биокомпозитами позволяет добиться положительного результата в лечении подавляющего большинства случаев деструктивных периодонтитов на выраженных стадиях деструкции периодонта и прилегающей костной ткани пародонта причинных зубов независимо от возраста  больного [7].

После введения в кость имплантат воссоздает как внутрикостную структуру, то есть замещаемый корень зуба, так и наддесневую часть зуба, то есть его коронку[16, 19].

    В последующем отмечалась интеграция «НАНО-НТС»  с костной тканью и замещение костных вакансий органотипом с нормальной плотностью, а непосредственно вокруг имплантата образовывался переходный композит- периимплант с правильной радиально-сферической ориентацией гранул «НАНО-НТС» вокруг имплантата с градиентной   плотностью.

   Образование таких бионеорганических композитов  нами выявлено, в частности, в

 ходе комплексного лечения Пациентки Д.  по  поводу пародонтоза с сопутствующими ему адентией и деструктивным периодонтитом.(Рис. 14  А-Ж   )

image028  image029   

Рис. 14 А. Пациентка Д. 46 лет. По поводу адентии 12 и хронического гранулематозного периодонтита 11 проведена имплантация  комбинацией  ДИ (12зуб )  и ЭЭИ (11зуб). Плотность кости вокруг имплантатов понижена по сравнению с окружающей ДИ и ЭЭИ костной тканью. Над R 11, вокруг имплантата округлая зона просветления костной ткани диаметром  10 мм.

        В очаги деструкции костной ткани при лечении деструктивных периодонтитов, периимплантитов, при лечении пародонтоза с целью укрепления костной ткани композит «НАНО-НТС» вводился нами инъекционно, через надкостницу, после проведения предложенной нами инъекционно-аспирационной методики обработки очагов деструкции и замещения замкнутых дефектов костной ткани челюсти. [15,].

    Через 5 месяцев после ЭЭИ, в очаг деструкции над R 11  инъекционно  был введён гель-композит «НАНО-НТС». с одновременной аспирацией содержимого очага деструкции (после соответствующей обработки) по разработанной методике (Рис. 6 Б).

image030

 

Рис. 14 Б, Пациентка Д., 47 лет. Непосредственно после проведения инъекционной остеопластики,  композит «НАНО-НТС» локализован в очаге деструкции и на внутрикостной части ЭЭ-имплантата (затемнение на мезиальной поверхности верхней трети ЭЭ-имплантата,  выше перехода ЭЭ-имплантата в спираль).

 

     Обнаружилось, что частицы композита «НАНО-НТС» в течение трёх-четырёх месяцев группируются в костной ткани вокруг испытывающего наибольшие функциональные нагрузки  спиралевидному участку ЭЭ-имплантата,  выполняющего функцию демпфера .В приведённом примере , таким участком ЭЭ-имплантата является  переход прямой  внутрикостной части ЭЭ-имплантата в спираль.

image031

Рис. 14 В Пациентка Д., 47 лет. После проведения инъекционной остеопластики «НАНО-НТС» в участки разрежения кости над R 11, композит сконцентрировался в одной точке, непосредственно прилегая  к основанию спирального  надкорневого участка ЭЭ-имплантата.

 

          Через шесть месяцев после проведения инъекционной остеопластики  композитом «НАНО-НТС» его частицы образовали сферу вокруг корня зуба и испытывающего наибольшие функциональные нагрузки  спиралевидного  участка ЭЭ- имплантата с метаплазией периодонта в гетерофазный  буферный бионеорганический композит ориентированный по силовым линиям и выполняющий функцию демпфера во вновь образованной  системе «Корень- Имплантат –– Кость».

 

image032image033

Рис. 14 Г. Пациентка Д., 47 лет.

В результате  проведения инъекционной остеопластики «НАНО-НТС» в участки разрежения костной ткани вокруг R 11 и ЭЭ- имплантата образовался переходный композит с правильной радиально-сферической ориентацией гранул и частиц никелида титана с градиентной плотностью. 

В течение двух-трёх лет наблюдается полная интеграция частиц никелида титана с костной тканью и замещение костных вакансий органотипом с нормальной плотностью, а  непосредственно вокруг имплантата образуется переходный композит с правильной радиально-сферической ориентацией частиц никелида титана с градиентной плотностью.

 

 

 

image034

 

 

             Рис. 14 Д. Пациентка Д. 46 лет Через корень 11 зуба произведена чрезкорневая  имплантация имплантатом с памятью формы.                                    

 

 

 

 

 

 

 

image035

 

Рис. 14 Е. Пациентка Д.  результат через 2,5 года после проведения инъекционной остеопластики «НАНО-НТС» в участки разрежения костной ткани вокруг R 11 и ЭЭ- имплантата . «НАНО-НТС» сферически ориентирован вокруг имплантата с метаплазией периодонта в  бионеорганический буферный композит , ориентированный по силовым линиям и выполняющий функцию демпфера, присущую периодонту.

Через шесть лет бионеорганический композит успешно справляется с возложенной на него организмом функцией (Рис. 14 Ж).

image036

 

Рис. 14 Ж. Пациентка Д. 52 года.  Фениксон.

Таким образом, образовавшаяся в организме в организме  в результате интеграции «НАНО-НТС»  с тканями организма бионеорганическая структура является функциональной, т.е. наилучшим образом выполняющей только ей присущую функцию в соответствующем локусе. В результате взаимодействия «живой» и «неживой» составляющих биокомпозита «НАНО-НТС» с тканями реципиента, образуется функциональный  фрактальный  бионеорганический композит   Такие бионеорганические композиты, образуемые организмом в результате лечебного введения в очаги тканевой деструкции  геля «НАНО-НТС»  , путём самоорганизации и самосборки, условно названы нами фениксонами (по аналогии со способностью мифологической птицы Феникс к самовозрождению).

      Фениксон-репаративно-регенеративная функционально- структурная  бионеорганическая  тканевая единица.

Фениксон образуется  в месте и в результате проведения инъекционной гетерофазной имплантации геля «НАНО-НТС» и функционально интегрируется в окружающую органотипную ткань (Рис. 14 Ж).

     

7. ВЫВОДЫ:

 

              1   ИПД  (РКУП сплава TiNi и размол частиц TiNi на закритической скорости) позволяют наноструктурировать     никелид титана и существенным образом  улучшить его эксплуатационные свойства в заданном  направлении ,в первую очередь,  как медицинского материала нового поколения [7]. Наноструктурированные сплавы при малых и средних напряжениях (< 1000 МПа) проявляют большую функциональную жесткость и критические реактивные напряжения, однако наиболее выражены преимущества  наноструктрированных сплавов, по сравнению с крупнозернистым,  при предельных нагрузках 1000 – 1600 МПа, при которых они сохраняют и механическую прочность и эффект памяти формы, что немаловажно для медицинского применения НСНТ. Технически это выражается в повышении коэффициента деформационного упрочнения, пределов дислокационной текучести и прочности и т.д. Дисперсный НСНТ , синтезированный путём диффузионного насыщения никеля титаном  с последующим  размолом  частиц ИМ до микро-нано-размерного диапазона [23], имеет  повышенную, по сравнению с обычным титаном биосовместимость.. Методы наноструктурирования,  улучшающие физико-механические свойства сплава и частиц никелида титана , также улучшают их биофункционалные свойства, оптимизируя интеграцию гетерофазных имплантатов с тканями пародонта.

2. Нанотехнологии позволяют получать биосовместимые  фрактально-организованные  материалы, что  позволяет  приблизиться к решению задачи создания функциональной структуры , способной выполнять вокруг имплантата те же функции, что и периодонт -вокруг зубного корня .Использование функциональных биоматериалов в качестве конструкционных, активирует процессы органотипической регенерации и посттравматической репарации с образованием гетерофазных композитов (фениксонов) типа «НАНО-НТС-периодонт», «НАНО-НТС-Кость» и буферного композита типа «Периимплант». . Модифицирующая способность наночастиц обеспечивает ускорение интеграции ткани и имплантата, ускоряет процессы репарации и регенерации ткани, замедляет процессы тканевого старения , локального остеопороза, гипотрофии, предупреждает атрофические процессы в тканях.

3 Комбинация чрезкорневых и традиционных зубных имплантатов с нанофазными биокомпозитами типа.«НАНО-НТС»,  позволяет добиться положительного результата в лечении подавляющего большинства случаев деструктивных периодонтитов на выраженных стадиях деструкции периодонта и прилегающей костной ткани пародонта причинных зубов независимо от возраста  больного и способствует ускоренной интеграции зубных имплантатов и их пожизненной функциональной эксплуатации, а в случаях адентии позволяет имплантатам функционировать даже при выраженной атрофии костной ткани.

         4.  Образование фениксона в патологически измененной ткани ( воспаление, атрофия ткани ) способствует функциональной перестройке окружающей патологический очаг ткани с активным взаимодействием ее ( ткани) с вновь образуемым фениксоном. Образование фениксонов предупреждает развитие адаптационной болезни , описанной Г. Селье и обеспечивает нормальную адаптацию тканей к функциональным нагрузкам, предупреждая её срывы [20].

      5. Предлагаемая функциональная имплантационная система из производимых из НС сплава NiTi чрезкорневых и традиционных зубных имплантатов и дисперсного наноструктурированного никелида титана (НСНТ) с нано-гелями («НАНО-НТС») позволяет не удалять подвижные зубы и корни зубов со значительной деструкцией периодонта, а восстанавливать их, одновременно восстанавливая то, что у пациента утрачено или разрушается, а именно: костную ткань челюсти, соединительную ткань десны и периодонт зубных корней с одновременным восстановлением зубного ряда в ходе лечения пародонтоза, коррелирующего с воспалительными заболеваниями тканей пародонта, чего  невозможно достичь традиционными методами лечения пародонтоза.

6. Все материалы, из которых изготавливаются элементы системы (никелид титана, гидроксиаппатит кальция, коллагеновая губка, колларгол ) имеют давнее и широкое применение в медицине, сертифицированы и рекомендованы к применению МинЗдравСоцРазвития РФ .

.

 

Список литературы:

 

1.  Борисенко Н.И., Морозова С.П., Пушкин В.В. Размол твёрдосплавной шихты в шаровой мельнице на закритической скорости. Журн. Технический прогресс в атомной промышленности.№1, 2001г. ,  Москва-Электросталь, АТОМПРЕССА, с.62-66.

2.  Борисенко Н.И., Гизатуллин Р.М. Зарайский Е.И. Эксперементальные исследования биосовместимост и биоактивности дентальных имплантатов «ТАЛ» в композиции с нано-гелями на основе тромбоцитарных факторов роста, коллагена и колларгола в композиции с пористыми титансодежащими материалами и с нано-гелем гидроксиаппатита кальция.

Вестник АМТН 2012 ( в печати).

3. Григорьян А.С., Грудянов А.И., Рабухина Н.А., Фролова О.А.Болезни пародонта:патогенез, диагностика, лечение, Руководство для врачей -М., Медицинское информационное агенство,2004, стр.136-137.

4. Загорский В.А., Робустова Т.Г. Протезирование зубов на имплантатах- М.,  БИНОМ, 2011,  стр. 57-116.

5.  Копейкин В.Н. Ортопедическое лечение заболеваний пародонта- М., Триада – Х, 2004, стр..192.  

6. Криохирургия в ортопедии; Монография,- М, Изд-во РУДН,2001,стр.25-33.

7.  Материалы с памятью формы и новые технологии в медицине. Под ред. проф. Гюнтера .-Томск; Изд-во НПП МИЦ ,2007,с.177-179.

8. Митрохин А.В. Эндодонто- эндоссальная имплантация. Клиническая стоматология 1998 №2  с.20-24.

9.  Овруцкий Г.Д., Лившин Ю.Н., Лукиных Л.М. Неоперативное лечение около корневых кист челюстей. Москва 2001г. Стр.75.

10. Описание изобретения  «Барабанная шаровая мельница» RU2399459  

Борисенко Н.И. ,Гизатуллин Р.М.с. 1 от  14.12.2007

11. Описание изобретения  «Искусственный периодонт» Гизатуллин Р.М.  Борисенко Н.И. RU № 2442620 с. 1-4 от 01.09.2009.

12. Описание изобретения  «Материал для имплантации и пластики пародонта  и способ его приготовления». RU 2399387. Гизатуллин Р.М. с.1-4 от 01.04.2008.

13.Описание изобретения «Модифицированный гидроксиаппатит» RU2245152 с1 от 18.12.2003.

14.  Описание изобретения  «Способ дистракционно-инъекционного остеосинтеза челюстной кости и имплантат для его применения»  Гизатуллин Р.М.. RU  2382615 с.2-4 от 07.09.2007.

15. Описание изобретения «Способ замещения изолированных дефектов костной ткани челюсти» Гизатуллин Р.М. Соков С.Л.  . RU 2306882 с.1-3 от 29.03.2006.

16 . Описание изобретения  «Эндодонто-эндоссальный имплантат» Гизатуллин Р.М.,  Соков С. Л., Гюнтер В.Э.. RU 2299704с 1-3 от  27.05.2007

17. Славина Е.И. Клетка спасает ткань. В мире науки 2008, № 6, стр.43-45

18.  Соков Л.П. Адаптационные синдромы локомоторного аппарата при перегрузках и гипокинезиях.-М.Изд-во РУДН,1994,стр.154-156).

19. Соков Л.П., Загородний Н.В., Терешенков В.П. , Шевелев О.А., Соков Л.П., Соков С.Л. Криохирургия в ортопедии; Монография,-М,Изд-во РУДН,2001,стр.25.

20.  Соков Л.П., Соков Е.Л., Соков С.Л. Руководство по нейроортопедии М.Изд-во РУДН 2002,стр. 259-270.

21. Столяров В.В., Прокофьев Е.А., Прокошкин С.Д., Добаткин С.В., Трубицына И.Б., Хмелевская И.Ю., Пушин В.Г., Валиев Р.З. .Структурные особенности, механические свойства и эффект памяти формы в сплавах TiNi, полученных равноканальным угловым прессованием // Физика металлов и металловедение. 2005. Т.100. № 6. С.91.

22. Уорден К.Новые интеллектуальные материалы и конструкции Монография..М.Техносфера, стр. 94-116, стр.185-222..

22.  Хомутов Г.Б. Композитные нанобиоматериалы , Российские нанотехнологии Т.3 №3-4 2008, стр.40-43

23. Чеховой А.Н. - Нанотехнологии вокруг нас, М. ,»Эксподизайн», 2005,  стр.92-97

24.. J. Biomechanical factors affecting the boil implant interface// Clin.Matter., 1992, № 10,

P.153-201.

25. V. Brailovski, S. Prokoshkin, P. Terriault, F. Trochu, Shape Memory Alloys: Fundamentals Modeling and Applications, ETS Publ, Montreal, Canada, 2003, 851

26. V. Brailovski, S. Prokoshkin, I. Khmelevskaya, et al., Mater. Trans. JIM 47 (2006) 795.

27.K.E. Inaekyan, S.D. Prokoshkin, V. Brailovski, et al., Mater. Sci. Forum 503–504 (2006) 597.

28. Lin H.C., Wu S.K. Strengthening effect on shape recovery characteristic of the equiatomic TiNi alloy // Scripta Met. et Mater. 1992. V. 26. № 1. P. 59-62.

29. Pushin V.G., Gunderov D.V., Kourov N.I., Yurchenko L.I., Prokofiev E.A., Stolyarov V.V., Zhu Y.T., Valiev R.Z. Nanostructures and phase transformations in TiNi shape memory alloys subjected to severe plastic deformation // Ultrafine grained materials III / TMS, Charlotte: NC, USA. 2004. P. 481-486.

30. Valiev R.Z., Islamgaliev R.K., Alexandrov I.V. Bulk nanostructured materials processed by severe plastic deformation // Progr. Mater. Sci. 2000. V. 45. № 2. P. 103-189.

 

 1.1      1.2

1.3        1.4