Введение к работе
Актуальность исследований. Среди достижений медицины в последнее десятилетие особое место занимает широкое использование имплантатов и имплантируемых материалов в челюстно-лицевой хирургии для замены, реконструкции или восстановления костей и тканей.
Удовлетворительный результат имплантации может быть достигнут путем рационального сочетания требований, предъявляемых к материалам: физико-механические свойства, химическая стойкость, отсутствие коррозии, биосовместимость с организмом, низкая биологическая активность и отсутствие отдаленных эффектов (О.Н.Суров и др., 1986; Kawahara, 1986).
В настоящее время отсутствует универсальный имплантат. отвечающий вышеуказанным требованиям. Более того, выбор имплантата избирателен для каждой конкретной цели и его применение настолько индивидуально, что требует широкого ассортимента материалов.
Анализ литературных данных показывает, что основные разработки современных имплантационных материалов ведутся за рубежом. При этом особое внимание уделяется механическим, физическим, химическим свойствам имплантатов и их биосовместимости с организмом (Д.Вильяме и др., 1978; Takuma et al., 1987; Lacoit, 1989; Wang. 1994), не обращая должного внимания токсикологической безопасности.
Следовательно, работы, направленные на создание новых отечественных имплантатационных материалов с оценкой их физико-химических и биологических свойств на стадии лабораторной разработки, носят актуальный характер.
Связь работы с крупньш научными программами, темами. Диссертация является одним из разделов Республиканской научно-технической Программы 69.05 Р "Стоматология и челюстно-лицевая хирургия" (N гос. регистрации 1995429 от 23.03.1995).
Цель исследования - на основании результатов химико-аналитического и токсикологического скрининга новых материалов отобрать наиболее перспективные имплантаты для использования в стоматологической практике.
Для достижения поставленной цели нами определены следующие задачи:
-
Произвести отбор химически стойких к действию агрессивных сред материалов из алюмооксиднои керамики, трикальциифосфата и полимерных композитов и внести коррективы в технологию их изготовления на стадии лабораторного синтеза.
-
Определить параметры токсикометрии, характер биологической активности и возможность развития отдаленных эффектов при различных режимах воздействия водных вытяжек из "Алюмага", три-кальцийфосфатной керамики и полимерных композитов "ИКВ0БАН-У1" и "ИКВ0БАН-У2".
-
Изучить биосовместимость новых имплантационных материалов с организмом экспериментальных животных при постановке импланта-ционного теста.
-
Принять участие в разработке нормативно-технической документации на новые имплантационные материалы для проведения клинических испытаний.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые:
проведен химико-аналитический и токсикологический скрининг 3-х групп отечественных имплантационных материалов, представителей алюмооксиднои керамики, трикальциифосфата (ТКФ) и полимерных композиционных материалов (ПКМ);
установлена качественная и количественная зависимость (материал-время-эффект) химической толерантности керамических имплантационных материалов от режима технологической обработки:
разработаны методические подходы к проведению токсикологической оценки имплантатов стоматологического назначения с учетом соблюдения принципа этапности в проведении исследований, что сокращает сроки и затраты на них;
дана положительная токсиколого-гигиеническая оценка алюмооксиднои и трикальцийфосфатной керамикам, полимерным композиционным материалам "ИКВ0БАН-У1" и "ИКВ0БАН-У2".
Практическая значимость работы. На основании результатов химико-аналитического скрининга из 13 образцов материалов, полученных при различных технологических режимах, отобрано 4 имплантата ("Алюмаг", трикальцийфосфатная керамика, ПКМ "ИКВ0БАН-У1, 2"), химически стойких к действию модельных сред, имитирующих условия эксплуатации материалов.
Санитарно-химические исследования новых имплантационных материалов на стадии их лабораторного синтеза показали необходимость гигиенической стандартизации исходного сырья и соблюдения строгого технологического регламента.
На основании положительных результатов экспериментальных исследований, проведенных на теплокровных животных и тест-системах, подготовлена научно-техническая документация и даны рекомендации о возможности проведения клинических испытаний новых имплантационных материалов.
По решению Комитета по новой медицинской технике Министерства здравоохранения Республики Беларусь в настоящее время на базе Гомельской, Брестской, Могилевской областных больниц, а также кафедры челюстно-лицевой хирургии МГМИ и кафедры хирургической и ортопедической стоматологии БелГИУВ проводятся медицинские испытания указанных материалов.
Экономическая значимость, полученных результатов заключается в возможности использования отечественных имплантационных материалов в клинической практике и отказе от закупки импортных.
Основные положения, выносимые на защиту:
критерием отбора для токсикологических исследований новых имплантационных материалов на стадии лабораторной разработки являются наличие и закономерность миграции составляющих их компонентов в растворы-имитаторы биологических сред с учетом химической структуры имплантата и технологического режима получения.
введение оксида магния в состав алюмооксидной микропористой керамики ("Алюмаг") улучшает ее реконструкционные свойства и обеспечивает биологическую инертность. Водная вытяжка из "Алюма-га" относится к малотоксичным соединениям, не обладает кумулятивным, раздражающим, аллергенным и мутагенным действием. При длительной имплантации в мышцу бедра морских свинок не подвергается коррозии и не вызывает реакции со стороны тканей, окружающих имп-лантат, а также изменений на уровне целостного организма.
полимерные композиционные материалы на основе эпоксидиано-вого полимера с добавлением фосфоруглеродного волокна "ИКВО-БАЙ-У1" и "ИКВ0БАН-У2" являются нетоксичными и биосовместимыми материалами, о чем свидетельствуют отсутствие проявлений токси-
ческого действия, нарушения естественной резистентности, репродуктивной функции и патоморфологических изменений со стороны организма экспериментальных животных при различных способах и сроках контакта с имплантатами.
трикальцийфосфатная керамика, матрикс для образования новой кости, является материалом с низкой биологической активностью в острых, подострых и хронических опытах. При имплантации материала в мышечную ткань формирование соединительнотканной капсулы происходит без признаков биодеградации имплантата, местной и общей реакции организма.
образцы алимооксидной керамики на основе оксида алюминия с добавлением оксида кремния и циркония, трикальцийфосфатной керамики, полученные при температурах от 700С до 1400С не могут использоваться в качестве имплантатов, т.к. являются источником миграции алюминия, в концентрациях превышающих ПДК.
Личный вклад соискателя.
Являясь соисполнителем РНТП 69.05 Р "Стоматология и челюст-но-лицевая хирургия", автором лично выполнены токсиколого-гигие-ническая оценка новых имплантационных материалов и статистическая обработка результатов экспериментальных исследований. При непосредственном участии автора проведены и проанализированы результаты санитарно-химических, иммунологических и патоморфологических исследования, экспериментов на тест-системах Tetrahymena piriformis и Salmonella typhimurium по выявлению отдаленных эффектов.
Химико-аналитический скрининг материалов проводился при участии сотрудников И0НХ и ЦАСИ Института физики АН Б. Морфологические исследования проведены на базе Минского городского патоло-гоанатомического бюро, кафедры нормальной анатомии МГШ. При участии сотрудников лабораторий БелНИСГИ выполнены гистологические, иммунологические исследования и эксперименты на тест-системах.
Результаты исследований доложены и обсижйены на:
2-ой Всероссийской конференции "Влияние антропогенных факторов на структурные преобразования органов, тканей клеток человека и животных". Саратов, 1993 г.
Научно-практической конференции "Проблемы биокультурной адаптации человека", Минск, 23-25 октября 1993 г.
IX съезде работников профилактической медицины Республики
Беларусь, Минск, 26-27 сентября 1996 г.