ВНУТРИКОСТНЫЙ ИМПЛАНТАТ С БИОСОВМЕСТИМЫМ ПОКРЫТИЕМ

Полезная модель относится к медицинской технике, а именно, к внутри-костным цилиндрическим имплантатам для зубного протезирования, и может использоваться в хирургической стоматологии при восстановлении утраченных корней зубов.
Наиболее перспективными конструкциями внутрикостных цилиндрических имплантатов, используемых в стоматологии, являются внутричелюстные металлические опоры протезов зубов, которые обеспечивают высокое сопротивление провороту и осевым смещениям под действием продолжительных функциональных нагрузок. Однако нередко с течением времени под действием больших жевательных сил, передаваемых от зубного протеза имплантату, возникает его подвижность из-за недостаточно прочного остеоинтеграционного закрепления внутрикостной части конструкции в альвеолярном гребне челюсти в виду отсутствия физико-механических условий, обеспечивающих эффективное интеграционное (на микро- и наноуровне) взаимодействие поверхности имплантата с прилегающими костными структурами. Кроме того, необходимо, чтобы поверхность имплантатов обладала способностью обеспечивать остеостимуляцию для ускоренного костеобразования в имплантационной зоне и, соответственно, для ускоренной остеоинтеграции вживляемой конструкции.
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, МПК: A61C 8/00, опубл. 10.10.2010 г.].
Недостатком данной конструкции является отсутствие остеоинтеграционной микро- и наноструктуры поверхности внутрикостной части, способствующей ее высокопрочной взаимосвязи с костной тканью, и отсутствие остеостимулирующих свойств поверхности для ускорения репаративного остеогенеза и ускоренной остеоинтеграции имплантата.
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, МПК: A61C 8/00, опубл. 10.03.2011 г.].
Недостатком конструкции имплантата с фиксацией от проворота и осевых смещений является отсутствие остеоинтеграционной микро- и наноструктуры поверхности внутрикостной части, обеспечивающей повышенную прочность ее взаимосвязи с костной тканью, и отсутствие остеостимулирующих свойств поверхности для ускорения репаративного остеогенеза и ускоренной остеоинтеграции имплантата.
Известна 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 с 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 остео-интеграционную микроструктуру поверхности внутрикостной части [Патент РФ №122285, МПК: A61C 8/00, опубл. 27.11.2012 г.].
Недостатком данной конструкции является отсутствие остеоинтеграционной наноструктуры поверхности внутрикостной части, обеспечивающей повышенную прочность ее взаимосвязи с костной тканью, и отсутствие остеостимулирующих свойств поверхности для ускорения репаративного остеогенеза и ускоренной остеоинтеграции имплантата.
Ближайшим прототипом, по мнению автора, является конструкция цилиндрического дентального имплантата с остеоинтеграционной структурой поверхности, 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, причем на поверхность всей внутрикостной части нанесено биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония [Патент РФ №129382, МПК: A61C 8/00, опубл. 27.06.2013 г.].
Недостатком данной конструкции является отсутствие остеостимулирующих свойств поверхности для ускорения репаративного остеогенеза и ускоренной остеоинтеграции имплантата.
Задачей полезной модели является создание имплантата с конструктивными элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям, а также с микро- и наноструктурированной внутрикостной поверхностью, обладающей остеостимулирующими свойствами для ускорения репаративного остеогенеза и прочного закрепления имплантата в кости.
Технический результат полезной модели заключается в обеспечении имплантатом с конструктивными элементами для сопротивления провороту и осевым смещениям эффективного интеграционного взаимодействия с костной тканью и ускоренной остеоинтеграции.
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом внутрикостном имплантате с биосовместимым покрытием, 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, причем на поверхность всей внутрикостной части нанесено биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония, которое, согласно новому техническому решению, имеет отрицательно заряженное электретное состояние.
Изготовление предлагаемого внутрикостного имплантата с биосовместимым покрытием может осуществляться, например, 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 наноструктурированного покрытия из диоксида циркония), путем электризации биосовместимого наноструктурированного покрытия из диоксида циркония в условиях коронного разряда или путем бомбардировки потоком электронов (создание отрицательно заряженного электретного состояния покрытия из диоксида циркония).
На фиг. приведена предлагаемая конструкция внутрикостного имплантата с биосовместимым покрытием, где позициями обозначены: 1 - коронковая часть, 2 - внутрикостная часть, 3 - шейка, 4 - продольный выступ, 5 - поперечные канавки, 6 - микрополости, 7 - биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония, 8 - некомпенсированный отрицательный электрический заряд.
Конструкция имплантата (фиг.) состоит из коронковой части 1 в виде усеченного конуса, внутрикостной части 2 в виде цилиндра с полусферическим апикальным основанием, шейки 3, объединяющей коронковую и внутрикостную части 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. Кроме того, вся поверхность внутрикостной части 2 имеет биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония 7 (на фиг. показано в виде множества точек) с отрицательно заряженным электретным состоянием, характеризующимся нескомпенсированным отрицательным электрическим зарядом 8 поверхности.
При этом микроструктурированная 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 микроинтеграционному взаимодействию с прилегающей костной тканью, а наноструктурированная поверхность внутрикостной части, образованная биосовместимым покрытием 7 из диоксида циркония с размером пор 5-900 нм и размером частиц 5-700 нм, придает имплантату способность к эффективному наноинтеграционному взаимодействию с увеличенным количеством костных клеток.
Биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония 7 с отрицательно заряженным электретным состоянием, характеризующимся нескомпенсированным отрицательным электрическим зарядом 8, создает благоприятный для ускорения репаративных процессов остеостимуляционный фон, повышает уровень биоактивности поверхности имплантата и приближает его физические свойства к природным физическим свойствам кости. В условиях воздействия квазистатического электрического поля, генерируемого биосовместимым наноструктурированным покрытием из диоксида циркония 7 с отрицательно заряженным электретным состоянием, на окружающие имплантат ткани происходит стимулированный рост костного регенерата и ускоренная остеоинтеграция поверхности внутрикостной части 2.
-8
2
-8
2
-8
2
При этом плотность нескомпенсированного отрицательного электрического заряда 8 должна иметь величину не менее 10 Кл/см. В случае, если плотность нескомпенсированного отрицательного электрического заряда 8 будет менее 10 Кл/см, биосовместимое наноструктурированное покрытие из диоксида циркония 7 не проявляет высокие электретные свойства и высокую остеостимулирующую способность поверхности внутрикостной части 2, т.к. естественная плотность отрицательного электрического заряда костной ткани находится на уровне 10 Кл/см и при меньшей величине плотности заряда поверхности имплантата воздействие генерируемого электрического поля на окружающие костные структуры будет не существенным без стимуляции клеточной активности и ускорения процессов репаративного остеогенеза.
Для установки предлагаемого внутрикостного имплантата с биосовместимым покрытием 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 костного ложа так, что продольные выступы 4 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.), 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, обеспечивают высокое сопротивление осевому смещению имплантата при нагрузках.
Дальнейшее высокопрочное закрепление имплантата достигается за счет протекания эффективной микро- и наноинтеграции поверхности внутрикостной части 2 с прилегающей костной тканью путем прочного биоадгезивного прикрепления костных клеток к наноструктурированной поверхности, образованной биосовместимым наноструктурированным покрытием из диоксида циркония 7, и последующего заполнения имеющихся микрополостей 6 эллиптической формы костью. При этом происходит высокоэффективное остеоинтеграционное взаимодействие микро- и наноструктурированной 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 наноструктурированным покрытием из диоксида циркония позволяет уже на ранних стадиях приживления имплантата обеспечить прочное биоадгезивное прикрепление к ней костных клеточных структур за счет большой площади контактного взаимодействия, что характеризует взаимосвязь такой поверхности с костью на наноуровне.
В процессе приживления имплантата в костном ложе поверхность внутрикостной части 2, имеющая биосовместимое наноструктурированное покрытием из диоксида циркония 7 с отрицательно заряженным электретным состоянием, характеризующимся некомпенсированным отрицательным электрическим зарядом 8, за счет генерации собственного квазистатического электрического поля создает остеостимуляционное воздействие на окружающую костную ткань, что усиливает остеорепаративные процессы в имплантационной зоне, тем самым, ускоряя остеоинтеграцию имплантата и сокращая сроки его приживления в 1,5-2 раза.
Таким образом, предлагаемый внутрикостный имплантат с биосовместимым покрытием обладает технической возможностью, обеспечивающей сопротивление провороту и осевым смещениям при функциональных жевательных нагрузках, возможностью, обеспечивающей эффективное микро- и наноинтеграционное взаимодействие поверхности с костью за счет выполнения внутрикостной конструкции с элементами в виде продольных выступов, поперечных канавок, множества микрополостей эллиптической формы и с биосовместимым наноструктурированным покрытием из диоксида циркония, а также способностью ускорения репаративного остеогенеза и процесса остеоинтеграции за счет отрицательно заряженного электретного состояния, характеризуемого нескомпенсированным отрицательным электрическим зарядом биосовместимого наноструктурированного покрытия из диоксида циркония.