Пластинчатый дентальный имплантат с биосовместимым покрытием

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно к ортопедической стоматологии, и может использоваться при изготовлении внутричелюстных пластинчатых имплантатов для протезирования зубов.
Биосовместимые покрытия, наносимые на имплантаты, должны обладать высокой суммарной открытой пористостью, что необходимо для эффективного прорастания клеток костной ткани и прочного остеоинтеграционного закрепления имплантируемых конструкций в организме. Однако высокая открытая пористость покрытий характеризуется пониженной механической прочностью, что является большим ограничением в разработке высокопористых имплантационных систем. Поэтому создание внутрикостных металлических конструкций с пористыми биосовместимыми покрытиями, обладающими повышенной прочностью, является актуальным в современной имплантологии и биоинженерии поверхности.
Известна конструкция пластинчатого имплантата, содержащая зубопротезную часть, шейку и внутрикостную часть в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, перфорированную сквозными перпендикулярными продольной плоскости пластины отверстиями диаметром 0,25-1,2 мм, равномерно расположенными на этой плоскости с шагом 0,8-1,5 мм [Патент РФ №99958, опубл. 10.12.2010]. Поверхность внутрикостной части выполнена с шероховатым рельефом, имеющим множество структурных остеоинтеграционных элементов в виде микровыступов и микроуглублений.
Недостатком данной конструкции является отсутствие на поверхности внутрикостной части имплантата биосовместимого микропористого покрытия, обладающего высокой механической прочностью.
Известна конструкция внутричелюстного пластинчатого имплантата с остеоинтегрируемой поверхностью, содержащей зубопротезную часть, шейку и внутрикостную часть в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, перфорированную сквозными перпендикулярными продольной плоскости пластины отверстиями диаметром 0,25-1,2 мм, равномерно расположенными на этой плоскости с шагом 0,8-1,5 мм. Поверхность внутрикостной части выполнена с фрагментированным биосовместимым покрытием, имеющим гетерогенную трещиноватую макроструктуру. [Патент РФ 122284, МПК А61С 8/00 (2006.01), опубликован 27.11.2012].
Недостатком данной конструкции является невысокая механическая прочность микропористого покрытия.
Наиболее близким к технической сущности предлагаемой полезной модели является конструкция пластинчатого дентального имплантата, содержащего зубопротезную часть, шейку и внутрикостную часть в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, перфорированную сквозными перпендикулярными продольной плоскости пластины отверстиями диаметром 0,25-1,2 мм, равномерно расположенными на этой плоскости с шагом 0,8-1,5 мм [Патент РФ 131606 МПК А61С 8/00 (2006.01), опубликован 27.08.2013]. При этом поверхность внутрикостной пластинчатой части выполнена с остеоинтеграционным микропористым покрытием, где поверхность, образующая микропоры, имеет трещиноватую наноструктуру. Конструкция предлагаемого пластинчатого имплантата увеличивает биоадгезивную способность поверхности внутрикостной части, обеспечивает повышенную прочность прикрепления клеточных биоструктур к поверхности имплантата и повышает эффективность процесса остеоинтеграции в целом.
Недостатком данной конструкции является невысокая механическая прочность микропористого покрытия.
Задачей полезной модели является создание пластинчатого дентального имплантата с биосовместимым микропористым покрытием, обладающим повышенной механической прочностью.
Технический результат полезной модели заключается в упрочнении, в частности, повышении твердости микропористого остеоинтеграционного покрытия поверхности внутрикостной части пластинчатого дентального имплантата за счет синтеза на поверхности покрытия углеродной алмазоподобной беспористой пленки.
2
+
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом пластинчатом дентальном имплантате, содержащем зубопротезную часть, шейку и внутрикостную часть в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, перфорированную сквозными отверстиями диаметром 0,25-1,2 мм, расположенными перпендикулярно продольной плоскости пластины с шагом 0,8-1,5 мм, имеющем на поверхности внутрикостной части микропористое остеоинтеграционное покрытие, согласно новому техническому решению, на поверхности микропористого остеоинтеграционного покрытия имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка, синтезированная в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO) пучком ионов аргона (Ar).
2
+
Изготовление предлагаемого пластинчатого дентального имплантата может осуществляться путем электроэрозионной обработки (электроискровое формообразование заготовки имплантата), путем применения пескоструйной обдувки корундовым абразивом (создание исходной микрошероховатости на внутрикостной пластинчатой поверхности), путем электроплазменного напыления порошковых материалов, газотермического модифицирования поверхности (нанесение на внутрикостную поверхность имплантата открытомикропористого нанотрещиноватого биокерамического покрытия) и модифицирования полученной микропористой поверхности внутрикостной части углеродной алмазоподобной беспористой пленкой, синтезированной в процессе ионно-лучевой обработки в вакуумной среде углекислого газа (CO) пучком ионов аргона (Ar).
Описание конструкции.
На фиг. приведена предлагаемая конструкция пластинчатого дентального имплантата, включающая коронковую зубопротезную часть 1, шейку 2, внутрикостную часть 3 в виде пластины с клиновидной формой в ее поперечном сечении, имеющей сквозные остеоинтеграционные отверстия 4 диаметром 0,25-1,2 мм, равномерно расположенные перпендикулярно продольной плоскости пластины с шагом 0,8-1,5 мм. На поверхности внутрикостной части 3 выполнено остеоинтеграционное покрытие 5 с множеством открытых микропор 6 размером 5-200 мкм, на котором имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка 7 с повышенными показателями механической прочности, синтезированная в процессе обработки в вакуумной среде углекислого газа пучком ионов аргона, и имеющая толщину 6-8 нм. При этом, углеродная алмазоподобная беспористая пленка 7 воспроизводит рельеф поверхности микропористого покрытия, не снижая его общую суммарную открытую пористость и остеоинтеграционную способность.
Таким образом, на поверхности внутрикостной части имплантата сформировано двухслойное покрытие, первый слой которого - собственно остеоинтеграционное микропористое покрытие из оксидов титана, тантала, циркония, алюминия, кальцийфосфатных соединений и др., второй слой - нанесенная углеродная алмазоподобная беспористая пленка.
Размер открытых микропор 6 остеоинтеграционного покрытия 5, составляющий менее 5 мкм, не позволяет обеспечить эффективное прорастание кости в покрытие и создать прочную биомеханическую связь поверхности имплантата с окружающей тканью, а размер открытых микропор 6, составляющий свыше 200 мкм, приводит к повышению хрупкости и понижению прочностных характеристик поверхностной структуры покрытия.
Суммарная открытая микропористость остеоинтеграционного покрытия 5 менее 20% не позволяет обеспечить высокоэффективную остеоинтеграционную способность поверхности имплантата, а суммарная открытая микропористость, превышающая 50%, приводит к существенному снижению механической прочности покрытия, которое способно к разрушению даже при небольших функциональных нагрузках на имплантат. Поэтому для упрочнения микропористого остеоинтеграционного покрытия 5 на его поверхности имеется углеродная алмазоподобная беспористая пленка 7, имеющая толщину 6-8 нм с повышенными показателями твердости.
В качестве материала остеоинтеграционного покрытия 5 могут использоваться коррозионностойкие оксиды титана, тантала, циркония, алюминия, кальцийфосфатные соединения (гидроксиапатит, фторгидроксиапатит, трикальцийфосфат), углерод, фарфоровая керамика и др.
Предлагаемый пластинчатый дентальный имплантат устанавливают в костное ложе альвеолярного гребня челюсти. В процессе приживления имплантата клетки, окружающих его биоструктур, сначала проникают в открытые микропоры 6 остеоинтеграционного покрытия 5, за счет этого, происходит углубленное прорастание прилегающих клеточных структур в поверхность внутрикостной части 3 имплантата, повышается остеоинтеграционная способность такой поверхности и прочность биомеханической связи имплантата с костью. Микропористое покрытие 5, обеспечивающее интеграционное взаимодействие с костной тканью, имеет углеродную алмазоподобную беспористую пленку 7, которая обеспечивает повышенную механическую прочность, в частности твердость поверхности внутрикостной части, и создает необходимые биотехнические условия для эффективного функционирования имплантата при действии жевательных нагрузок.
Далее происходит прорастание кости в сквозные остеоинтеграционные отверстия 4 внутрикостной пластинчатой части 3, создавая эффективную сквозную остеоинтеграцию поверхности пластины для повышения прочности закрепления имплантата в челюсти.
Диаметр сквозных остеоинтеграционных отверстий 4 соответствует условиям сквозного репаративного остеогенеза, количество отверстий обеспечивает сквозное проникновение соответствующего числа костных волокон для высокого сопротивление смещениям имплантата.
После приживления имплантата на коронковой зубопротезной части 1, соединенной с внутрикостной частью 3 посредством шейки 2, закрепляется протез зуба (на чертеже не показан), после чего вся ортопедическая конструкция может выполнять заданные медицинские функции.
Предлагаемая конструкция пластинчатого дентального имплантата с биосовместимым покрытием обладает повышенными показателями твердости за счет сформированной на его поверхности углеродной алмазоподобной беспористой пленки, что подтверждается полученными экспериментальными результатами измерения твердости поверхности изготовленных имплантатов, значения которой составляют 0,30-0,32 ГПа, что значительно приближено к твердости костной ткани (0,5-0,6 ГПа).
Таким образом, предложенная конструкция пластинчатого дентального
имплантата с двухслойным биосовместимым покрытием создает наилучшие условия для эффективного интеграционного взаимодействия поверхности с костной тканью и функционирования имплантата в кости при длительном действии знакопеременных механических нагрузок благодаря синтезу на поверхности имеющегося микропористого покрытия углеродной алмазоподобной беспористой пленки. Данная углеродная алмазоподобная беспористая пленка обладает повышенной биосовместимостью и обеспечивает повышенную механическую прочность поверхности внутрикостной части с микропористым покрытием.