ВНУТРИЧЕЛЮСТНОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ИМПЛАНТАТ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к внутричелюстным имплантационным конструкциям, и может использоваться при изготовлении цилиндрических имплантатов для зубного протезирования, выполняемых из биоинертных металлов и сплавов.
Существует множество конструктивно-технических исполнений внутричелюстных имплантатов из биоинертных металлических материалов. Однако, несмотря на широкое многообразие применяемых конструкций имплантатов существует проблема обеспечения высоких упруго-пластических свойств их внутрикостной поверхности, приближающих физико-механические характеристики имплантатов к биофизическим и биомеханическим характеристикам кости. Кроме того, является актуальной проблема эффективной остеоинтеграции внутричелюстных металлических имплантатов, обусловленная низким уровнем биологической активности их внутрикостной поверхности и отсутствием на ней структурообразующих элементов, обеспечивающих высокопрочную биомеханическую связь имплантатов с костной тканью.
Для решения указанных проблем целесообразна разработка внутричелюстных металлических имплантатов с морфологически развитой внутрикостной поверхностью, обладающей высокой упругостью при действии жевательных нагрузок и высокими показателями биологической активности, в наилучшей степени проявляемой наноструктурированными биокерамическими материалами. Поверхность с высокой упругостью может быть получена путем расположения на ней различных структурообразующих микро- и макроэлементов из материалов с эффектом памяти формы, а придание биоактивности поверхности металлических имплантатов возможно путем нанесения покрытия на основе наноструктурированной резорбируемой биокерамики.
Известен имплантат с остеоинтеграционной структурой внутрикостной поверхности, выполненный в форме цилиндра с шейкой, полусферическим апикальным основанием и имеющий на внутрикостной поверхности остеоинтеграционные элементы в виде углублений и выступов, образованных пересечением двух винтовых канавок встречного направления и треугольного профиля с одинаковым межвитковым расстоянием, составляющим 0,7-1,0 мм, и шириной канавок, равной 0,45-0,75 мм, а также глухие отверстия на середине выступов диаметром и глубиной, равными ширине винтовых канавок [патент РФ №2372875, МПК: А61С 8/00, опубл. 20.11.2009 г.].
Недостатком данного имплантата является отсутствие технических возможностей, обеспечивающих повышение упругости и биологической активности внутрикостной поверхности из-за отсутствия на ней структурообразующих элементов с термомеханической памятью формы и наноструктурированного покрытия из биоактивной керамики.
Известно решение [патент ЕР 1264606, МПК: A61L 27/32, опубл. 11.12.2002 г.], по которому металлические зубные имплантаты имеют биоактивное покрытие, состоящее из фосфата кальция в виде гидроксиапатита, частицы которого имеют размер от 50 до 150 нм.
Существенным недостатком имплантатов с таким покрытием является отсутствие на внутрикостной поверхности структурообразующих элементов с термомеханической памятью формы для повышения упругости при действии жевательных нагрузок на имплантат и снижения давления на костную ткань.
Известен внутрикостный зубной имплантат, содержащий цилиндрический цоколь, материал дистального участка которого имеет длину, составляющую отношение 0,4-0,75 с диаметром цоколя, и выполнен из проницаемопористого никелида титана [патент РФ №2098043, МПК: А61С 8/00, опубл. 10.12.2007 г.].
Недостатком данной конструкции является низкая биоактивность внутрикостной поверхности из-за отсутствия на ней наноструктурированного покрытия из биоактивной керамики для эффективной остеоинтеграции.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является дентальный имплантат с остеоинтегрируемой биоактивной поверхностью [патент РФ №116341, МПК: А61С 8/00, A61L 27/32, опубл. 27.05.2012 г.], согласно которому имплантат выполнен в форме цилиндра с полусферическим апикальным основанием и имеет на внутрикостной поверхности остеоинтегрируемые биоактивные частицы порошка гидроксиапатита размером 0,5-1,0 мм, расположенные равномерно по всей внутрикостной поверхности имплантата.
Недостатком данного имплантата является отсутствие на внутрикостной поверхности структурообразующих элементов с термомеханической памятью формы для повышения упругости при действии жевательных нагрузок и снижения давления на костную ткань.
Задачей полезной модели является создание внутричелюстного металлического имплантата с морфологически развитой внутрикостной поверхностью, имеющей структурообразующие элементы с термомеханической памятью формы и придающие высокую упругость при действии жевательных нагрузок, а также имеющей наноструктурированное биокерамическое покрытие, обладающее высокой биологической активностью.
Технический результат полезной модели заключается в снижении давления на костную ткань, создании эффективной остеоинтеграционной структуры внутрикостной поверхности и обеспечении прочной биомеханической связи имплантата с костной тканью.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом внутричелюстном металлическом имплантате, выполненном в форме цилиндра с полусферическим апикальным основанием и имеющим на поверхности внутрикостной части структурообразующие элементы, согласно новому техническому решению, структурообразующие элементы выполнены в виде кусочков проволоки из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы длиной 0,5-2,0 мм, диаметром 0,3-0,6 мм, расположенных относительно друг друга разнонаправлено, а на внутрикостную поверхность имплантата с кусочками проволоки нанесено наноструктурированное покрытие из частиц биоактивной керамики.
Изготовление предлагаемого металлического имплантата может осуществляться путем токарной обработки (получение цилиндрической основы имплантата), путем применения технологической операции электрофизической обработки (закрепление кусочков проволоки из материала с термомеханической памятью формы на внутрикостной поверхности имплантата), путем порошково-плазменного напыления материалов (нанесение на внутрикостную металлическую поверхность с закрепленными кусочками проволоки резорбируемой биоактивной керамики).
Описание конструкции.
На фиг. приведена конструкция внутричелюстного металлического имплантата, выполненного в форме цилиндра, которая состоит из цилиндрической внутрикостной части 1 с полусферическим апикальным основанием 2 и со структурообразующими элементами, выполненными на всей поверхности 3 внутрикостной части 1 в виде кусочков проволоки 4 из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы длиной 0,5-2,0 мм, диаметром 0,3-0,6 мм, расположенных относительно друг друга разнонаправлено и формирующих ее выраженную микро- и макроструктуру. На поверхность 3 внутрикостной части 1 имплантата с закрепленными на ней кусочками проволоки 4 нанесено наноструктурированное покрытие 5 (на фиг. показано в виде множества точек) из частиц биоактивной керамики размером, например, 20-350 нм и толщиной 5-100 мкм.
Длина кусочков проволоки 4 из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы, выбранная в пределах 0,5-2,0 мм, является наиболее благоприятной для формирования развитой морфологической микро- и макроструктуры поверхности. Длина кусочков проволоки 4 менее 0,5 мм не позволяет получить выраженную морфологию поверхности имплантата, а длина кусочков проволоки, превышающая 2 мм, создает технологическую сложность ее закрепления на поверхности внутрикостной части.
Диаметр кусочков проволоки 4 менее 0,3 мм не позволяет обеспечить требуемые упругие свойства поверхности внутрикостной части 1 при восприятии внешних нагрузок, а значение диаметра более 0,6 мм не позволяет создать микроструктуру поверхности, благоприятствующую эффективной остеоинтеграции имплантата.
Разнонаправленное расположение кусочков проволоки 4 на поверхности 3 внутрикостной части 1 позволяет создать морфологически развитую структуру, которая обеспечивает наилучшую способность имплантата к интеграции с прилегающей костной тканью. Равнонаправленное расположение кусочков проволоки 4 на поверхности 3 внутрикостной части 1 не создает развитую морфологию, благоприятствующую эффективной взаимосвязи имплантата с костью.
Толщина наноструктурированного покрытия 5 из частиц биоактивной керамики, выбранная в пределах 5-100 мкм, позволяет сохранять его механическую прочность при больших внешних нагрузках на имплантат и обеспечивать высокий уровень биологической активности поверхности при функционировании конструкции в кости челюсти. Толщина наноструктурированного покрытия 5 менее 5 мкм не обеспечивает высокий уровень биологической активности поверхности имплантата, а толщина более 100 мкм приводит к разупрочнению и повышению хрупкости биокерамического покрытия.
Размер частиц биоактивной керамики, составляющей наноструктурированное покрытие 5, выбран исходя из условий протекания эффективной остеоинтеграции и находится в пределах значений 20-350 нм. При размере частиц менее 20 нм не создаются необходимые условия для репаративного остеогенеза, а при размере частиц выше 350 нм формируется морфология покрытия, снижающая биоадгезию клеточных структур и биомеханическую прочность закрепления имплантата в альвеолярном гребне челюсти.
Основа имплантата может изготовляться из технически чистого титана марок ВТ1-0, ВТ1-00, титановых сплавов марок ВТ6, ВТ16, циркония и сплавов на его основе, а также из других металлических материалов, обладающих биоинертностью и высокими физико-механическими характеристиками.
Структурообразующие элементы в виде кусочков проволоки 4 с термомеханической памятью формы могут выполняться из биоинертного сплава никелида титана, например, марки ТН-10, обладающего повышенными упруго-пластическими свойствами.
В качестве материала наноструктурированного покрытия 5 могут выступать такие биологически активные керамические материалы как, например, гидроксиапатит, фторгидроксиапатит, трикальцийфосфат, фарфоровая стоматологическая керамика и др.
Для установки предлагаемого внутричелюстного металлического имплантата в альвеолярном гребне челюсти выполняется цилиндрическое костное ложе, в котором фиксируется цилиндрическая внутрикостная часть 1 имплантата с полусферическим апикальным основанием 2.
В процессе приживления имплантата, когда внешние нагрузки на него не воздействуют, окружающая костная ткань прорастает в микро- и макроструктуру внутрикостной поверхности 3 имплантата, сформированную кусочками проволоки 4 из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы. При этом имеющееся на поверхности 3 внутрикостной части 1 имплантата с закрепленными на ней кусочками проволоки 4 наноструктурированное покрытие 5 из частиц биоактивной резорбируемой керамики стимулирует рост костной ткани и ускоряет остеорепаративные процессы, обеспечивая эффективную остеоинтеграцию имплантата. Этим создается высокая прочность биомеханического закрепления имплантата в костном ложе.
По завершении процесса приживления имплантата и при дальнейшем его функционировании в челюсти на конструкцию начинают действовать жевательные нагрузки, при которых создается давление на стенки костного ложа. При этом кусочки проволоки 4 из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы, расположенные на внутрикостной поверхности 3 имплантата разнонаправлено относительно друг друга, обеспечивают условия повышенной упругости внутрикостной поверхности 3, снижая давление на окружающую костную ткань и приближая биомеханические условия функционирования имплантата к биомеханическим условиям функционирования естественного корня зуба.
Таким образом, предлагаемый внутричелюстной металлический имплантат обладает техническими возможностями, обеспечивающими снижение давления на костную ткань при жевательных нагрузках, эффективную остеоинтеграционную структуру внутрикостной поверхности и прочную биомеханическую связь имплантата с костной тканью за счет выполнения внутрикостной поверхности со структурообразующими элементами в виде кусочков проволоки из биоинертного металлического материала с термомеханической памятью формы, обладающими повышенной упругостью, и с наноструктурированным биокерамическим покрытием, обладающим высокой биологической активностью.