Состав для покрытия пористых имплантатов

 

Изобретение относится к медицине, в частности к составу для покрытия пористых импалантатов. Состав содержит, вес.%: 1-(хлорметил)силатран 1-3 и 70° этиловый спирт 97-99. Использование нового состава позволяет сократить сроки приживления пористого имплантата и повысить надежность его фиксации за счет остеогенезстимулирующих свойств состава. 2 табл.

Изобретение относится к области медицины, а именно к составам для покрытия имплантатов, и может быть использовано для придания пористым имплантатам остеогенезстимулирующих свойств.

Известен состав для покрытия имплантатов, состоящий из модифицированных уретанами (мет)акрилатных олигомеров и фторсодержащих смол (Заявка N 63-12842, Япония, МКИ⁴ A 61 K 6/00, 1988 г). Однако данный состав имеет низкое остеогенезстимулирующее действие, результатом чего является плохое приживление имплантатов. Кроме того, данный состав нежелательно использовать для покрытия пористых имплантатов, так как он не позволяет костной ткани проникать в поры имплантата.

Известен состав для покрытия имплантатов, содержащий гидроксид кальция с синтетическим гидроксилапатитом и жидкий вспомогательный материал, порученный путем растворения в дистиллированной воде динатрий фосфата, фторида натрия и глицерина (Заявка N 63-2921, Япония, МКИ⁴ A 61 K 6/02, 1988 г.).

Однако этот состав имеет следующие недостатки: покрытие указанным составом является твердым и не обладает амортизационными свойствами, в отдельных случаях может происходить резорбция гидроксилапатита (ГА), а также этот состав имеет низкие остеогенезстирумирующие свойства.

Наиболее близким к предлагаемому является состав, содержащий биологически совместимое вещество и растворитель, при этом в качестве биологически совместимых веществ используют полиуретан и 1(хлорметил)силатран, а в качестве растворителя - диметилацетамид (Патент N 2033143, РФ, МПК A 61 K 6/09, 1995 г.).

Однако данный состав имеет следующие недостатки: при покрытии пористых имплантатов этот состав образует на их поверхности пленку, которая закрывает поры и тем самым препятствует проникновению 1-(хлорметил)-силатрана в поры и предотвращает депонирование препарата в имплантате.

Целью изобретения является сокращение сроков приживления пористого имплантата и повышение надежности его фиксации за счет остеогенез-стимулирующих свойств состава.

Поставленная цель достигается тем, что состав для покрытия пористых имплантатов содержит 1-(хлорметил)силатран (ХМС) и 70^o этиловый спирт при следующем соотношении компонентов (вес.%): 1-(хлорметил)силатран - 1-3 70^o этиловый спирт - 99-97 Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемый состав отличается от известного тем, что в качестве растворителя состав содержит 70^o этиловый спирт, а 1-(хлорметил)силатран и этиловый спирт входят в состав при следующем соотношении компонентов (вес.%): 1-(хлорметил)силатран - 1-3 70^o этиловый спирт - 99-97 Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сопоставительный анализ патентной и специальной литературы показал, что предлагаемый состав отличается не только от прототипа, но и других технических решений в данной и смежных областях. Нами не найдено составов для покрытия пористых имплантатов, которые бы содержали предлагаемые компоненты в предлагаемом соотношении. А предлагаемые нами компоненты и соотношения позволяют использовать данный состав для покрытия пористых имплантатов, при этом сокращаются сроки приживления имплантата и повышается надежность его фиксации за счет высоких остеогензстимулирующих свойств состава. Кроме того, в отличие от аналогов и прототипа предлагаемый состав депонируется в порах имплантата при обработке имплантата в предлагаемом составе, и затем, после имплантации, идет постепенное высвобождение препарата. А это также способствует стимуляции остеогенеза вокруг имплантата и возможности использования имплантатов, покрытых данным составом, не только при нормальной, но и при пониженной репарационной активности костной ткани.

Данный состав, кроме того, прост по составу в отличие от состава-прототипа.

Предлагаемый состав может быть использован для покрытия любых пористых имплантатов (титановых, кобальт-хром-молибденовых, покрытых ГА).

Предлагаемый состав стимулирует пролиферативную активность остеобластов, кроме того, он является стимулятором остеосинтеза не только здоровой костной ткани, но и при наличии ее ослабленной репаративной способности.

Предлагаемый состав позволяет в течение 2-3 месяцев получить полноценную остеоинтеграцию при имплантировании пористыми имплантатами, покрытыми этим составом, в то время как другие известные составы дают ее на 6-9 месяц.

Предлагаемый состав может быть использован для покрытия пористых имплантатов перед их имплантацией в любых ортопедических отделениях, как стоматологических, так и любого профиля.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критериям изобретения "изобретательский уровень" и "промышленная применяемость".

Состав готовят следующим образом.

Берут любой тип пористых имплантатов: пористый титановый имплантат, титановые или кобальт-хром-молибденовые либо другие имплантаты, покрытые гидроксиапатитом и погружают в раствор, содержащий 1-(хлор-метил)силатран (ХМС) и этиловый спирт, при следующем соотношении компонентов (в вес.%): 1-(хлорметил)силатран - 1-3 70^o этиловый спирт - 99-97 Инкубируют имплантат в этом растворе в течение 3-5 часов. Затем имплантат извлекают и стерилизуют при температуре +110^oC в течение часа.

Покрытый предлагаемым составом имплантат вводят пациенту следующим образом: операционное поле обрабатывают 1% раствором гексидина с добавлением вазопрессоров. Доступ к поверхности альвеолярного отростка челюсти осуществляют двумя сходящимися разрезами слизистой и надкостницы вдоль гребня альвеолярного отростка и перпендикулярно к переходной складке. Отслаивают слизисто-надкостничный лоскут и обнажают альвеолярный отросток. С помощью сверла на малых оборотах проводят перфорацию кортикальной пластинки на вершине альвеолярного гребня, формируют канал глубиной 8-10 мм, в который вводят имплантат, покрытый предлагаемым составом. После имплантации слизисто-надкостничный лоскут возвращают на место и подшивают, рану обрабатывают обычным способом.

Пример 1.

Больная К. 35 лет, обратилась в ортопедическое отделение с жалобами на затрудненное пережевывание пищи из-за отсутствия жевательных зубов на нижней челюсти. Зубы на нижней челюсти отсутствуют около двух лет, удалены по поводу осложненного кариеса. Соматических заболеваний не имеет. При осмотре: прикус фиксированный, перкуссия зубов безболезненная. На R-грамме патологических изменений в костной ткани нижней челюсти нет. Диагноз: частичное отсутствие зубов на нижней челюсти (1-й класс по Кеннеди). Больной предложено замещение дефектов зубного ряда на нижней челюсти с использованием листовидных имплантатов из титана, покрытых ГА. Пористые имплантаты были покрыты предлагаемым составом, содержащим 1-(хлорметил)-силатран и 70^o этиловый спирт в соотношении (вес. %):
1-(хлорметил)силатран - 1
70^o этиловый спирт - 99
Произведена операция по введению имплантатов. Произведены разрез и отслойка слизистой и надкостницы в области отсутствующих зубов. Высокоскоростной бормашиной сформирован желобок для размещения имплантата. Имплантат с помощью специального инструмента введен в желобок. На рану наложены швы. Послеоперационный период протекал без осложнений. Через пять дней швы сняты, больная приступила к протезированию зубного ряда.

Через полгода после операции больная жалоб не предъявляет, слизистая в области имплантатов спокойная, имплантаты неподвижны, на перкуссию не реагируют. На R-грамме костная ткань вокруг имплантатов имеет обычный костный рисунок, очагов разряжения не наблюдается.

Пример 2.

Больной М. 42 года, обратился в ортопедическое отделение с жалобами на затрудненное пережевывание пищи из-за отсутствия жевательных зубов и премоляров на нижней челюсти справа. Зубы отсутствуют около 1.5 года, удалены по поводу осложненного кариеса. При осмотре: прикус фиксированный, слизистая оболочка рта без патологии, перкуссия зубов безболезненная. На R-грамме костная ткань на нижней челюсти справа без патологических изменений. Диагноз: частичное отсутствие зубов на нижней челюсти справа (2-й класс по Кеннеди).

Больному предложено замещение дефекта зубного ряда на нижней челюсти справа с использованием листовидного двухголовчатого имплантата, изготовленного из Co-Cr-Mo сплава. Имплантат был покрыт составом, содержащим 1-(хлорметил)силатран и 70^o этиловый спирт при следующем соотношении компонентов (вес.%):
1-(хлорметил)силатран - 3
70^o этиловый спирт - 97
По вышеописанной методике проведена операция имплантации. На четвертый день больной приступил к протезированию зубного ряда, после снятия швов.

Контрольный осмотр через полгода после операции. Больной жалоб не предъявляет. Слизистые в области имплантата бледно-розового цвета, чистые, влажные, имплантат неподвижен, на перкуссию не реагирует.

На R-грамме: костная ткань вокруг имплантата без очагов разряжения. Костная ткань вокруг имплантата имеет обычный костный рисунок.

Пористые имплантаты, покрытые предлагаемым составом, были использованы у 15 больных: имплантаты на верхней челюсти - 3, на нижней челюсти - 12.

У всех пациентов послеоперационный период протекал без осложнений, воспалительно-дистрофического процесса не обнаружено, случаев отторжения имплантатов нет, фиксация имплантатов устойчивая.

Покрытие пористого имплантата предлагаемым составом ведет к выраженному остеосинтезу, сокращению сроков приживления имплантата и его устойчивой фиксации (см. таблицу 1).

Для обоснования свойств и возможности использования предлагаемого состава были подготовлены следующие образцы:
Образец 1.

Брали пористый имплантат (например, титановый, покрытый порошком гидроксиапатита дисперстностью 40-100 мкм).

1.0 г 1-(хлорметил)силатрана растворяли в 99 г этилового спирта 70^o и в раствор погружали пористый имплантат, покрытый ГА на 3-5 часов. Извлекали имплантат и стерилизовали при t +110^oC в течение часа.

Образец 2.

3.0 г 1-(хлорметил)силатрана растворяли в 97 г этилового спирта 70^o и в этот раствор помещали пористый имплантат на 3-5 часов, затем стерилизовали при t +110^oC в течение часа.

Образец 3.

0,5 г 1-(хлорметил)силатрана растворяли в 99,5 г этилового спирта 70^o и в этот раствор помещали пористый имплантат на 3-5 часов, далее стерилизовали при t +110^oC в течение часа.

Образец 4.

5 г 1-(хлорметил)силатрана растворяли в 95 г этилового спирта 70^o и в этот раствор помещали пористый имплантат на 3-5 часов, затем стерилизовали при t +110^oC в течение часа.

Были исследованы образцы (1, 2, 3 и 4) имплантатов.

Пример 1.

Экспериментальному животному (собаке) после разреза тканей в подчелюстной области и скелетизации тела челюсти в проекции жевательных зубов формировали косный канал и в него помещали полученный описанным методом имплантат - образец 1. Рана послойно ушивалась, заживление раны первичным натяжением наступило к 5-м суткам после операции. В более поздние сроки наблюдения мягкие ткани в области имплантации спокойные. Через три месяца на R-грамме отмечается костная ткань плотно охватывающая имплантат.

Пример 2.

Был вживлен имплантат - образец 2 по методу указанному в примере 1. Результаты эксперимента идентичны с образцом 1.

Пример 3.

Экспериментальному животному вживляли имплантат - образец 3. На 7-8 сутки после имплантации прослеживаются слабые воспалительные явления вокруг имплантата, заживление послеоперационной раны наступило на 10 сутки после операции.

Пример 4.

Для имплантации использовали образец 4. При использовании 5% 1-(хлорметил)силатрана наблюдается кристализация препарата на поверхности имплантата. На 14-е сутки воспалительные явления проходят, вокруг имплантата формируется фиброзная капсула. Заживление послеоперационной раны происходит на 11-е сутки. Через 2-3 месяца вокруг имплантата отмечается фиброзная капсула. Следовательно, использование более высоких концентраций препарата является нецелесообразным.

Наиболее оптимальным является состав, в который входит 1-3% ХМС, он проявляет наиболее выраженные остеогенезстимулирующие свойства.

Для подтверждения преимуществ предлагаемого состава для покрытия пористых имплантатов были выполнены эксперименты на кроликах породы "Шиншилла" весом 3 кг. Под местной анестезией вскрывали кожные покровы, наносили разрезы на слизистой и надкостнице, проводили перфорацию кортикальной пластинки и вводили имплантат - образец 1 в подготовленное ложе нижней челюсти, затем накладывали швы.

Костную ткань вокруг имплантатов исследовали на 14-е сутки и через 2 месяца после операции принятыми гистологическими и биохимическими методами. В следующих группах животных:
1 - контрольная, исследована костная ткань нижней челюсти без повреждений;
2 - исследована костная ткань вокруг имплантата, изготовленного из пористого титана без покрытия;
3 - исследована костная ткань вокруг пористого титанового имплантата, с напылением из ГА и покрытого предлагаемым составом.

Для биохимических исследований использована система комплексного количественного биохимического анализа соединительной и костной тканей. Полученные данные приведены в таблице 2. Пористый имплантат, покрытый предлагаемым составом на 14-е и 60-е сутки после операции, вызвал статистически значимые изменения биохимических показателей костной ткани. Отмечено увеличение белков (гидроксипролин, аргинин, тирозин). Коллагеновые белки формируют структурно-стабильные волокна, играющие важную биохимическую роль. Отмечена прямая корреляционная зависимость между концентрацией коллагена и биомеханическими параметрами костной ткани.

В костном веществе возросла, судя по концентрации кальция и фосфора, степень минерализации в сравнении с контрольной группой.

Наблюдается увеличение гликозаминогликанов, которые участвуют в образовании фибриллярных структур, а также гликопротеинов, связывающих клеточные элементы и фибриллярные образования внеклеточного матрикса, а также фибриллярные образования между собой и с агрегатами протеогликанов.

Повышение концентрации нуклеиновых кислот свидетельствует об интенсификации пролиферации остеобластов и их биосинтетической деятельности.

Уменьшение сиалопротеинов способствует снижению воспалительных явлений, имеющих место при операционном вмешательстве.

Результаты биохимических исследований подтверждаются морфологическими исследованиями костной ткани в области введения имплантата. Имплантат без покрытия, введенный в костную ткань нижней челюсти, вызвал на 14-е сутки следующие изменения: поверхность канала, сформированная вокруг имплантата, покрыта тонким слоем фиброзной ткани, за ней следует рыхлая остеоидная ткань. К 60-м суткам наблюдения слой рыхлой остеоидной ткани уменьшается и затем практически исчезает, реакция со стороны костной ткани в области канала отсутствует. Поверхность канала выстлана тонким слоем фиброзной ткани.

При исследовании костной ткани вокруг имплантата, покрытого предлагаемым составом, прослеживается поверхность костного канала, выстланная очень тонким слоем фиброзной ткани, местами переходящего в участки активного роста остеогенной ткани. К 2-м месяцам наблюдения участки активного роста остеогенной ткани вокруг имплантата значительно увеличились.

Полученные результаты свидетельствуют, что пористый имплантат, покрытый предлагаемым составом, оказывает положительное влияние на биополимеры органического матрикса костной ткани, а также на минеральные компоненты (табл. 2), что вызывает более выраженный остеосинтез ткани.

Применение предлагаемого состава, стимулирующего остеогенез, не вызвало воспалительно-дистрофических явлений, случаев отторжения имплантатов нет, фиксация имплантатов устойчивая.

Следовательно, по сравнению с прототипом предлагаемый состав, стимулирующий остеогенез и используемый для покрытия пористых имплантатов, позволяет получить следующие преимущества: надежную фиксацию, быструю остеоинтеграцию и ремоделирование поврежденных тканей при имплантации различных конструкций (2-3 месяца), сокращение сроков с момента имплантации до протезирования в 2 раза в сравнении с контролем и с прототипом.

Предлагаемый состав для покрытия поверхностей имплантатов возможно использовать для стимуляции контактного остеогенеза при эндопротезировании костей и суставов.

Формула изобретения

Состав для покрытия пористых имплантатов, содержащий 1-(хлорметил)-силатран и растворитель, отличающийся тем, что в качестве растворителя используется 70^o этиловый спирт, а 1-(хлорметил)силатран и этиловый спирт входят в состав при следующем соотношении компонентов, вес.%:
1-(хлорметил)силатран - 1 - 3
70^o этиловый спирт - 99 - 97

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2