Цилиндрический остеоинтегрируемый имплантат с бактерицидными свойствами

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к внутрикостным цилиндрическим имплантатам для зубного протезирования. Имплантат содержит неразъемные коническую коронковую и цилиндрическую внутрикостную части, между которыми находится шейка, на внутрикостной части имеются два наружных продольных выступа, скошенные в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне и расположенные в одной диаметральной плоскости, а также поперечные канавки, расположенные между продольными выступами. Поверхность внутрикостной части, расположенная между поперечными канавками, выполнена со множеством микрополостей эллиптической формы, причем на поверхность всей внутрикостной части нанесено биосовместимое остеоинтеграционное покрытие из смеси оксидов титана толщиной 40-50 мкм, суммарной пористостью 30-40%, содержащее серебро при следующем соотношении компонентов: смесь оксидов титана от 98 до 99%, серебро от 1 до 2%. Заявляемый имплантат с покрытием на внутрикостной части обладает повышенной биосовместимостью, высокой способностью интеграционного взаимодействия с костной тканью и бактерицидными свойствами. 1 п. ф-лы, 2 илл.

Полезная модель относится к области медицинской техники и может использоваться при изготовлении внутрикостных цилиндрических имплантатов с остеоинтеграционным оксидным покрытием, обладающим бактерицидными свойствами.

Эффективность применения внутрикостных дентальных имплантатов, которые наиболее часто выполняются из титана ВТ 1-0, ВТ 1-00 и титановых сплавов ВТ6, ВТ16, во многом определяется наличием на их поверхности остеоинтеграционного покрытия, обеспечивающего прочность закрепления изделия в кости. В качестве такого покрытия могут выступать собственные оксиды титана, которые обладают высокой биосовместимостью и, при определенной шероховатости и пористости поверхности, способностью срастаться с костной тканью [Родионов И.В., Анников В.В. Исследование и разработка металлоксидных биосовместимых покрытий для медицинского применения / Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине: Материалы международной научно-практической конференции. Томск. 2010. С.137-143; Родионов И.В. Применение технологии оксидирования в создании чрескостных титановых остеофиксаторов / Materiály IV Mezinárodní vdecko-praktická konference «Vdecký prmysl evropského kontinentu - 2008». Praha, Czech Republic: Publishing House «Education and Science» s.r.o. Díl 13. S.40-44; Родионов И.В., Бутовский К.Г. Основные функциональные свойства парооксидных биопокрытий костных титановых имплантатов // Инженерная физика. 5, 2006. С.37-46].

Существенным недостатком данных оксидных покрытий является отсутствие их бактерицидных свойств, что очень часто приводит к развитию микробной флоры в зоне имплантации и последующему отторжению имплантатов. Решение указанной медицинской проблемы возможно путем разработки остеоинтеграционного оксидного покрытия, содержащего серебро - элемент с противомикробными свойствами, наиболее широко применяемый в различных медицинских и других целях.

Кроме того, является актуальной проблема повышения эффективности и надежности закрепления цилиндрических дентальных имплантатов в кости с обеспечением их высокого сопротивления провороту и осевым смещениям, что может быть решено за счет выполнения поверхности внутрикостной части со структурой, создающей возможность высокоэффективного срастания с костной тканью.

Таким образом, создание конструкции дентального имплантата с элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям, а также с высокоэффективной остеоинтеграционной структурой и бактерицидными свойствами поверхности внутрикостной части позволит обеспечить качественно новый уровень приживления и надежного функционирования имплантатов.

Известен дентальный имплантат с антиротационным и остеоинтеграционным закреплением, содержащий неразъемные коническую коронковую и цилиндрическую внутрикостную части, между которыми расположена шейка, при этом на внутрикостной части имеются продольные выступы, скошенные в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне, и глухие радиальные отверстия, расположенные между продольными выступами по всей длине внутрикостной части [Патент РФ 98121. Дентальный имплантат с антиротационным и остеоинтеграционным закреплением. Опубл. 10.10.2010 г.].

Недостатком данной конструкции является отсутствие остеоинтеграционной структуры и серебросодержащего оксидного покрытия на поверхности внутрикостной части, способствующих ее высокопрочной взаимосвязи с костной тканью при бактерицидном действии на окружающие ткани.

Известен цилиндрический дентальный имплантат с фиксацией от проворота и осевых смещений, содержащий неразъемные коническую коронковую и цилиндрическую внутрикостную части, между которыми находится шейка, при этом на внутрикостной части имеются два наружных продольных выступа, скошенные в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне и расположенные в одной диаметральной плоскости, а также поперечные канавки, расположенные между продольными выступами [Патент РФ 102493. Цилиндрический дентальный имплантат с фиксацией от проворота и осевых смещений. Опубл. 10.03.2011 г.].

Недостатком конструкции имплантата с фиксацией от проворота и осевых смещений является отсутствие остеоинтеграционной структуры поверхности внутрикостной части и серебросодержащего оксидного покрытия для повышенной прочности ее взаимосвязи с костью и для создания бактерицидных свойств поверхности.

Известно остеоинтеграционное оксидное покрытие, состоящее из смеси оксидов титана (TiO, TiO₂, Ti₂O₃, Ti ₃O₅) толщиной 40-50 мкм и суммарной пористостью 30% [Родионов И.В. Создание остеоинтеграционных оксидных покрытий на чрескостных титановых фиксаторах паротермическим оксидированием / Материали за IV Международна научна практична конф. «Научно пространство на Европа - 2008». София, България: Изд-во Бял ГРАД-БГ, 2008. Т.22. С.37-41]. Данное оксидное покрытие обладает остеоинтеграционной структурой, однако не обладает бактерицидными свойствами из-за отсутствия в его составе серебра.

Ближайшим прототипом, по мнению автора, является конструкция цилиндрического дентального имплантата, содержащая неразъемные коническую коронковую и цилиндрическую внутрикостную части, между которыми находится шейка, на внутрикостной части имеются два наружных продольных выступа, скошенные в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне и расположенные в одной диаметральной плоскости, а также поперечные канавки, расположенные между продольными выступами. Поверхность внутрикостной части, расположенная между поперечными канавками, выполнена со множеством микрополостей эллиптической формы глубиной от 20 мкм до 250 мкм, длиной эллипса (размер по большой оси) от 200 мкм до 500 мкм, высотой эллипса (размер по малой оси) от 100 мкм до 250 мкм, которые формируют остеоинтеграционную микроструктуру поверхности внутрикостной части [Патент РФ 122285. Цилиндрический дентальный имплантат. Опубл. 27.11.2012 г.].

Недостатком данной конструкции дентального имплантата с конструктивными элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям является отсутствие на поверхности внутрикостной части серебросодержащего остеоинтеграционного оксидного покрытия, обеспечивающего повышенную прочность ее взаимосвязи с костной тканью при бактерицидном действии на окружающие ткани.

Задачей полезной модели является создание цилиндрического дентального имплантата с конструктивными элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям с остеоинтеграционной структурой поверхности внутрикостной части и серебросодержащим оксидным покрытием, обладающим бактерицидными свойствами.

Технический результат полезной модели - обеспечение повышенной биосовместимости и остеоинтеграционной способности поверхности имплантата с конструктивными элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям и придание внутрикостной части имплантата бактерицидных свойств.

Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом цилиндрическом дентальном имплантате, содержащем объединенные в неразъемное соединение шейкой коническую коронковую часть и цилиндрическую внутрикостную часть с двумя наружными продольными выступами, скошенными в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне и расположенными в одной диаметральной плоскости, поперечные канавки, расположенные между продольными выступами, и микроструктурированную в виде множества микрополостей эллиптической формы поверхность внутрикостной части, расположенную между поперечными канавками, согласно новому техническому решению, на поверхность всей внутрикостной части нанесено биосовместимое остеоинтеграционное покрытие из смеси оксидов титана толщиной 40-50 мкм, суммарной пористостью 30-40%, содержащее серебро при следующем соотношении компонентов: смесь оксидов титана от 98 до 99%, серебро от 1 до 2%.

Изготовление предлагаемого имплантата может осуществляться путем литья по выплавляемым моделям, а также с помощью применения технологических операций прессования (формообразование имплантата с двумя антиротационными элементами в виде продольных выступов, скошенных в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне), фрезерования (формообразование поперечных канавок), электроискровой обработки (формообразование микрополостей эллиптической формы), химико-термической обработки (нанесение биосовместимого поверхностно-пористого покрытия из смеси оксидов титана), электрохимической (катодной) обработки (модифицирование оксидного покрытия микрочастицами серебра из неводного серебросодержащего электролита).

На фиг.1 приведена предлагаемая конструкция цилиндрического дентального имплантата, где позициями обозначены: 1 - коронковая часть, 2 - внутрикостная часть, 3 - шейка, 4 - продольный выступ, 5 - поперечная канавка, 6 - микрополость, 7 - бактерицидное остеоинтеграционное покрытие, 8 - смесь оксидов титана, 9 - модифицирующее включение серебра. На фиг.2 показано бактерицидное остеоинтеграционное покрытие, увеличенное в 300 крат.

Конструкция имплантата (фиг.1) состоит из коронковой части 1 в виде усеченного конуса, внутрикостной части 2 в виде цилиндра с полусферическим апикальным основанием, шейки 3, объединяющей коронковую часть 1 и внутрикостную часть 2 в единую конструкцию, при этом на внутрикостной части 2 имеются два продольных выступа 4, скошенные от пришеечной зоны к апикальной зоне имплантата и расположенные в одной диаметральной плоскости, и поперечные канавки 5, расположенные между продольными выступами 4. На поверхности внутрикостной части 2 выполнено множество микрополостей 6 эллиптической формы, которые расположены на участках поверхности между поперечными канавками 5 (фиг.1). Кроме того, вся поверхность внутрикостной части 2 содержит бактерицидное остеоинтеграционное покрытие 7 (фиг.2), содержащее смесь оксидов титана 8, например, TiO, TiO₂, Ti₂O ₃, Ti₃O₅, и частицы серебра 9 (фиг.2).

При этом поверхность внутрикостной части 2, характеризуемая наличием между поперечными канавками 5 множества микрополостей 6 эллиптической формы, имеющих глубину от 20 мкм до 250 мкм, длину эллипса (размер по большой оси) от 200 мкм до 500 мкм и высоту эллипса (размер по малой оси) от 100 мкм до 250 мкм, придает имплантату способность к эффективному интеграционному взаимодействию с прилегающей костной тканью, а имеющееся на всей поверхности внутрикостной части 2 имплантата бактерицидное остеоинтеграционное покрытие 7, содержащее смесь оксидов титана 8, например, TiO, TiO₂, Ti₂O₃, Ti₃O ₅, и частицы серебра 9 (фиг.2), и имеющим толщину, находящуюся в пределах 40-50 мкм, суммарную открытую пористость в интервале 30-40% при следующем соотношении компонентов: смесь оксидов титана: 98-99%, серебро: 1-2%, придает поверхности внутрикостной части повышенную биосовместимость, остеоинтеграционную способность и бактерицидные свойства. Толщина покрытия, находящаяся в пределах 40-50 мкм, обеспечивает его необходимую механическую прочность при действии жевательных нагрузок, а суммарная открытая пористость покрытия, находящаяся в интервале 30-40%, создает возможность для высокоэффективного прорастания кости и интегрирования покрытия с костной тканью.

Данный компонентный состав покрытия, его толщина и пористость являются наиболее благоприятными при использовании на дентальных имплантатах, т.к. позволяют обеспечить самые важные функции - безопасное ускоренное приживление при бактерицидном воздействии на окружающие ткани и прочное остеоинтеграционное закрепление медико-технических конструкций в костной ткани.

Эксперименты in vivo показали, что количество серебра в составе оксидного покрытия менее 1% не позволяет достичь высокой эффективности бактерицидного действия при сохранении микробной активности в зоне имплантации на более поздних стадиях приживления. Количество серебра в покрытии превышающее 2% является экономически нецелесообразным, т.к. содержание серебра в пределах 1-2% оказывает бактерицидное действие, достаточное для полного исключения микробной активности на границе с имплантатом на всех послеоперационных стадиях.

Для установки предлагаемого цилиндрического дентального имплантата в альвеолярном гребне челюсти выполняется цилиндрическое костное ложе, в котором фиксируется внутрикостная часть 2 конструкции. При этом в процессе погружения имплантата происходит постепенное атравматичное внедрение продольных выступов 4 в стенки ложа так, что выступы углубляются в прилегающую костную ткань на всю свою высоту, обеспечивая плотный контакт внутрикостной поверхности имплантата с тканью и прочность его фиксации от проворота. Таким образом, продольные выступы 4 (фиг.1), расположенные на внутрикостной части 2 в одной диаметральной плоскости, являются антиротационными элементами дентальной конструкции и позволяют создать закрепление имплантата в кости с исключением возможности его проворота при функционировании.

В процессе приживления имплантата окружающая его костная ткань прорастает в имеющиеся поперечные канавки 5, заполняя их костными клетками, чем предотвращается смещение имплантата вдоль своей продольной оси. Таким образом, поперечные канавки 5, расположенные на внутрикостной части 2 между продольными выступами 4 (фиг.1), обеспечивают высокое сопротивление осевому смещению имплантата при нагрузках.

Дальнейшее высокопрочное закрепление имплантата достигается за счет протекания эффективной интеграции поверхности внутрикостной части 2 с прилегающей костной тканью путем прочного прикрепления большого количества костных клеток к микропористой поверхности остеоинтеграционного покрытия 7 (фиг.2), содержащего смесь оксидов титана, и последующего заполнения имеющихся микрополостей 6 эллиптической формы костью (фиг.1). При этом происходит остеоинтеграционное взаимодействие поверхности внутрикостной части 2, создается высокая прочность взаимосвязи имплантата с прилегающей костной тканью.

Выполнение на поверхности внутрикостной части микрополостей эллиптической формы в сравнении с традиционными микрополостями круглой формы является наиболее предпочтительным для протекания эффективных биомеханических и остеорепаративных процессов, т.к. создает возможность ускоренного прорастания увеличенного количества костного регенерата в поверхностные микрообъемы эллиптической формы.

Выполнение всей поверхности внутрикостной части с биосовместимым покрытием из смеси оксидов титана, например, TiO, TiO₂, Ti₂O₃, Ti₃ O₅, и содержащим серебро при следующем соотношении компонентов: смесь оксидов титана: 98-99%, серебро: 1-2%, придает поверхности внутрикостной части повышенную биосовместимость и бактерицидные свойства, что позволяет на ранних стадиях приживления имплантата оказывать бактерицидное действие на окружающие биоструктуры и исключить микробную активность на границе с имплантатом на всех последующих послеоперационных стадиях.

Таким образом, предлагаемый цилиндрический дентальный имплантат обладает технической возможностью, обеспечивающей сопротивление провороту и осевым смещениям при жевательных нагрузках, а также обеспечивающей эффективное интеграционное взаимодействие внутрикостной поверхности с окружающей тканью и придающей этой поверхности бактерицидные свойства за счет выполнения имплантационной конструкции с элементами в виде продольных выступов, поперечных канавок, множества микрополостей эллиптической формы и с биосовместимым серебросодержащим оксидным покрытием.

Цилиндрический остеоинтегрируемый имплантат с бактерицидными свойствами, содержащий объединенные в неразъемное соединение шейкой коническую коронковую часть и цилиндрическую внутрикостную часть с двумя наружными продольными выступами, скошенными в направлении от пришеечной зоны к апикальной зоне и расположенными в одной диаметральной плоскости, поперечные канавки, расположенные между продольными выступами, и микроструктурированную в виде множества микрополостей эллиптической формы поверхность внутрикостной части, расположенную между поперечными канавками, отличающийся тем, что на поверхность всей внутрикостной части нанесено биосовместимое остеоинтеграционное покрытие из смеси оксидов титана толщиной 40-50 мкм, суммарной пористостью 30-40%, содержащее серебро при следующем соотношении компонентов: смесь оксидов титана от 98 до 99%, серебро от 1 до 2%.