МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИМПЛАНТАЦИИ В ТКАНИ ПАРОДОНТА

Полезная модель относится к области медицины, а именно к материалам для имплантации в ткани парадонта при хирургическом лечении хронического генерализованного пародонтита.
При пародонтите происходит потеря соединительнотканного зубодесневого прикрепления и резорбция костной ткани пародонта с образованием патологического кармана.
Хирургическое лечение пародонтита направлено на восстановление утраченных тканей в их оригинальной гистоархитектонике и функции. Обязательное требование к восстановлению пародонта - не только образование кости, но и соединительнотканного зубодесневого прикрепления. Эффективность восстановления пародонта при хирургическом лечении главным образом зависит от свойств имплантационного материала, которым замещается дефект.
Известны материалы для имплантации в ткани пародонта на основе резорбируемых и нерезорбируемых барьерных мембран для предотвращения прорастания десневого эпителия в область костного дефекта. Так, известна имплантация в поддесневую и поднадкостничную область остеотропной мембраны на основе коллагена, содержащей костный порошок, с применением лекарственных средств - гликозамингликаны (пат. РФ 2159101, А 61К 6/097 от 25.03.99).
Известен биосовместимый материал для стоматологии, включающий неорганические соли, коллаген, сульфатированные гликозамингликаны и воду (пат. РФ 2155024, А 61 К 6/04).
Для восстановления костных структур при лечении заболеваний пародонта используются также различные виды костных ауто-, алло- и ксенотрансплантатов.
Так известно использование различного вида культур клеток, чаще фибробластов в качестве оптимизаторов раневого заживления в хирургической пародонтологии (ж. "Цитология", 9, т.43, 2001 г., стр.854). Так, например, известено имплантирование культуры постнатальных фибробластов, доставляемых в область костного дефекта на носителе - синтетическом гидроксиапатите или на твердой мозговой оболочке эмбриона человека, (пат. РФ 2210352 от 07.12.01.)
Известно применение биологического протеза на основе коллагена для устранения дефекта костной ткани, причем в качестве основы используют гемостатическую коллагеновую губку, на которую наносят аутогенный костный мозг и пропитывают ее эстрогеном в дозе 0,5 мг/кг (пат. РФ 2055535, А 61 В 17/56 от 20.10.93).
Недостатки у указанных выше имплантатов обусловлены низкой эффективностью (ограниченные показания к применению), возможными побочными эффектами. Отмечается прямая зависимость эффективности таких имплантатов от типа пародонтального дефекта. Наиболее прогнозируемый результат лечения достигается в 3х-стеночном и фуркационных II степени дефектах, тогда как одноетеночные пародонтальные (костные) и фуркациончые III степени дефекты демонстрируют менее оптимистичные результаты.
Использование аллотрансплантата из гребешка подвздошной кости опасно резорбцией корней зубов из-за большого содержания в нем монобластов - клеток предшественников остеокластов.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели является материал на основе композиции, включающей фибробласты в составе гидроксиаппатита (пат. РФ 2210352 от 07.12.01.). Использование фибробластов позволяет повысить лечебный эффект за счет стимулирующей активности клеточного компонента, способствующего сокращению сроков заживления раневой поверхности, снижению выраженности постоперационной рецессии десны и обеспечению увеличения сроков ремиссии хронического заболевания. Однако использование гидроксиаппатита в качестве носителя имеет недостатки указанные выше, что обуславливает рецидив заболевания в значительном проценте случаев. Кроме того, клеточный компонент конструкции материала используется с недостаточной эффективностью, что обусловлено короткими сроками хранения данной композиции (3-4 суток). Таким образом, такая конструкция материала не является оптимальной для поддержания клеток в жизнеспособном состоянии в течение длительного времени, что ограничивает ее широкое применение в клинической практике.
Целью разработки полезной модели является создание биологической конструкции (структуры материала), дающей возможность замещения дефектов пародонта путем закрытия полости различной конфигурации и размера искусственно созданным биодеградируемым трансплантатом с клеточным компонентом.
Образование соединительно-тканного прикрепления в зоне пародонтального дефекта является основным процессом обеспечивающим клинический эффект при лечении пародонтита. Это возвращает устойчивость подвижным ранее зубам, закрывает доступ пародонтопатогенной микрофлоре в ткани периодонта, обеспечивает оптимальные условия для репарации кости в области дефекта.
Технический результат заключается в способности материала временно встраиваться в новообразуемые ткани, стимулировать регенерацию тканей и
в конечном итоге приводит к образованию зубо-десневой соединительной ткани, состоящей из функционально ориентированных коллагеновых волокон.
Поставленная цель достигается тем, что материал имеет структуру на основе коллаген-хитозанового комплекса (например, "Коллахит") с коллагеновым гелем, содержащим аллогенную клеточную культуру фибробластов. В готовом виде материал для имплантации имеет макромолекулярную трехмерную структуру толщиной 3-5 мм.
Входящие в состав материала жизнеспособные аллогенные фибробласты распределены в объеме коллагенового геля. Они продуцируют факторы роста, стимулирующие быстрое восстановление краевого эпителия десны в месте хирургического вмешательства, способствуют привлечению собственных фибробластов в место дефекта и активируют их пролиферацию, нормализуют воспалительную реакцию, участвуют в образовании послеоперационного зубо-десневого прикрепления за счет синтеза коллагена и эластина путем полноценного завершенного фибриллогенеза.
Использование фибробластов в составе коллагенового геля соответствует естественному микроокружению фибробластов in vivo и, таким образом, обеспечивает оптимальные условия для поддержания их в жизнеспособном состоянии при хранении, транспортировке и после имплантации. Кроме того, коллагеновый гель одновременно выполняет функцию носителя активных компонентов и обладает способностью временно встраиваться в новообразуемые ткани с последующим постепенным замещением собственной тканью.
Благодаря оптимальным параметрам, присущим структуре сформированного таким образом коллагенового геля, возникает возможность транспортировать живые клетки в клинику, и, не травмируя, переносить их в составе имплантата на раневую поверхность при лоскутных операциях на
пародонте. Все это обеспечивает более выраженный и быстрый клинический эффект и увеличивает сроки хранения готового имплантата до 3 недель.
2
3
Коллагеновый гель представляет собой раствор коллагена в 0,1% уксусной кислоте. Коллагеновый гель выполняет также функцию носителя биологически активных компонентов, таких как: десятикратный концентрат культуральной среды "199", глутамин, бикарбонат натрия (NaСО) и фосфатный буфер. В целом Коллагеновый гель имеет следующий состав:
- среда для культивирования клеток человека -7-40%;
- глутамин -0,1-1 мг/мл;
- фосфатный буфер -0,01-0,11 мг/мл,
- бикарбонат натрия -0,1-151 мг/мл;
- 0,1-0,15% раствор коллагена в 0,1% уксусной кислоте - остальное;
Готовый к использованию Коллагеновый гель имеет плотность от 0,5 до 5 мг/мл и рН от 7,2 до 7,4.
2
3
Содержащийся в составе коллагенового геля бикарбонат натрия (NаСО) является источником углекислого газа, необходимого для осуществления жизнедеятельности живых клеток.
Глутамин является питательной добавкой для поддержания процесса жизнедеятельности клеток.
В исходный Коллагеновый гель могут быть дополнительно внесены другие матриксные белки, например, фибронектин и ламинин, которые являются естественным компонентом околоклеточного матрикса для фибробластов in vivo. Указанные белки внеклеточного матрикса способствуют структурированию коллагенового геля и ускорению процесса полноценного замещения утраченных коллагеновых волокон периодонта и цемента корней зубов.
В состав коллагенового матрикса также дополнительно могут быть введены антисептики, например такие как ионы серебра, меди или золота, и
антибиотики широкого спектра действия, например, гентамицин в концентрациях не токсичных для клеток.
Количественный и качественный состав коллагенового геля, как носителя биологически активных компонентов, позволяет практически полностью исключить иммунный ответ организма реципиента. Это является следствием того, что коллаген, представляет собой иммунонейтральную основу. Введение в состав коллагенового геля антисептиков и/или антибиотиков широкого спектра действия, таких как, например, гентамицин, ампициллин, пенициллин в концентрациях не токсичных для клеток, позволяет значительно уменьшить вероятность возникновения бактериальной инфекции в пораженной ткани.
В качестве каркаса для последующего образования соединительнотканного зубо-десневого прикрепления, а также для фиксации имплантата и придания ему необходимой формы предлагаемая композиция включает один полимерный слой, размещенный внутри коллагенового геля. Полимерный слой в данном случае выполнен в виде коллаген-хитозанового комплекса, например, "Коллахит". При приготовлении полимерный слой пропитывается гелем с клетками. Таким образом, в готовом виде коллагеновый гель с фибробластами находится как снаружи, так и внутри коллаген-хитозанового комплекса. В любом случае полимерный слой выполнен из биосовместимого биодеградируемого, губчатого материала, обладающего, кроме того, эластичностью, пористостью.
Коллаген-хитозановый комплекс представляет собой биодеградируемый ранозаживляющий материал (пористую губку) на основе белково-полисахаридных комплексов. Результаты медико-экспериментального изучения выявили эффективность его целевого применения при местном лечении ран - как средства, активирующего процессы заживления и эпителизации, а также как подложки для культуры постнатальных фибробластов при их имплантации на раневую поверхность.
Коллаген-хитозановый комплекс, размещенный в толще коллагенового геля, выполняет каркасную функцию: препятствует естественному для подобных конструкций процессу сжатия геля при культивировании в нем клеток in vitro и значительно упрощает процедуру перенесения трансплантата в пародонтальный дефект. Кроме того, преимущества губки-эндопротеза состоят в том, что она способна принимать различные геометрические формы, соответствующие дефектам в тканях пародонта, и временно встраиваться в новообразуемые ткани, выполняя роль каркаса, по которому идет образование этих тканей.
Для изготовления материала приготовленный заранее коллагеновый гель с аллогенными фибробластами заливают в форму заданной конфигурации, в которой расположен коллаген-хитозановый комплекс.
Коллагеновый гель получают простым смешиванием всех его компонентов при температуре 0-+4°С. При необходимости к основным компонентам коллагенового геля вносят матриксные белки, факторы роста, антибиотики и/или антисептики и другие лекарственные средства. По завершении процесса изготовления геля, в него вносят суспензию аллогенной клеточной культуры фибробластов.
Фибробласты, предназначенные для приготовления имплантата, предварительно ферментативно дезагригируют трипсином и вносят из расчета 20-1000 тыс. клеток на 1 мл геля при тщательном перемешивании до его полимеризации. В емкости, предназначенной для изготовления имплантата, размещают коллаген-хитозановую губку заданного размера и еще не застывший гель, содержащий фибробласты, разливают в подготовленную емкость для полимеризации. Процесс полимеризации происходит при температуре 37°С в течение 30-40 минут. В дальнейшем имплантат с застывшим гелем оставляют при 37°С в течение 1-3 суток, при этом фибробласты активно структурируют фибриллы коллагена.
2
Таким образом, продолжительность всего технологического процесса изготовления коллахит-клеточного комплекса составляет от 1 до 3 суток. Полученный на этом этапе имплантат может быть подвержен хранению при температуре 26°С-37°С в атмосфере воздуха, содержащего 2-7% СО и насыщающей влажности в течение 3 недель.
ПРИМЕР КОНКРЕТНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ:
Больная С., 36 лет. Жалобы на кровоточивость десен при чистке зубов и приеме пищи, неприятный запах изо рта, подвижность зубов и изменение их положения. Местный статус: значительное количество зубных над- и поддесневых зубных отложений; отечная, с застойными явлениями слизистая оболочка десны; изменение рельефа десневого края; выраженная кровоточивость при зондировании; наличие глубоких пародонтальных карманов (от 4 до 10 мм) с гнойным содержимым; подвижность зубов II-III степени. На ортопантомограмме - неравномерная горизонтальная убыль костной ткани альвеолярного отростка челюстей от ½ до 2/3 длины корня с вертикальными костными карманами. Диагноз: хронический генерализованный пародонтит тяжелой степени.
После подготовительного предоперационного этапа произведено хирургическое лечение тканей пародонта - лоскутные операции с использованием коллахит-клеточного комплекса.
ХОД ОПЕРАЦИИ: Под местной инфильтрационной и проводниковой анестезией с вестибулярной и оральной сторон альвеолярного отростка проведены горизонтальные разрезы: по краю десны до кости под углом 35°. Опрепарированы слизисто-надкостничные лоскуты на глубину поражения. Кюретами удалены грануляции, эпителий карманов, тканевой детрит, поддесневой зубной камень. Поверхность зубов отполирована вращающимся инструментом Desmoclin. Пародонтальными ножницами деэпителизированы лоскуты. Коллахит-клеточный комплекс уложен под слизисто-надкостничный лоскут. Лоскут возвращен на место и фиксирован
межзубными одиночными швами ("Vicryl" - Johnson & Johnson, Бельгия). Перевязки проводили на 2, 5, 7, сутки после операции. Швы сняты на 7 сутки. Послеоперационный период протекал без осложнений.
В течение месяца после проведения лоскутных операций восстанавливались нормальные показатели клинических пародонтологических индексов. Исчезала кровоточивость десен, уменьшалась подвижность зубов. При рентгенологическом исследовании в сроки 6 и 12 месяцев определялось отсутствие деструктивного процесса в костной ткани. При зондировании отмечали уменьшение глубины пародонтальных карманов.
За период с 2001 по 2003 год было проведено 56 лоскутных операций на верхней и нижней челюсти с использованием коллахит-клеточного комплекса.
Разработанный имплантат позволяет достичь следующих технических и лечебных результатов:
- незначительная продолжительность процесса изготовления имплантата;
- возможность транспортировки живых клеток от изготовителя в клинику;
- замещение утраченного при пародонтите полноценного зубо-десневого прикрепления;
- восстановление функций утраченных тканей пародонта;
- предотвращение иммунного компонента заболевания, в том числе воспалительных процессов и др.;