Диссертационная работа

Автореферат

14.00.21 – «Стоматология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный медико-стоматологический университет Росздрава»

Научный руководитель

Доктор медицинских наук, профессор Бычков Алексей Игоревич

Научный консультант

Доктор медицинских наук Чайлахян Рубен Карпович

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Арутюнов С. Д.

Доктор медицинских наук, профессор Ушаков Р. В.

Ведущая организация:

ФГОУ «Институт повышения квалификации Федерального медико-биологического агентства России».

Защита состоится 01 декабря 2009 г. в 13:00 часов

на заседании диссертационного совета Д.208.041.03 при ГОУ ВПО «Московского Государственного Медико-Стоматологического Университета РОСЗДРАВА» (127206, г. Москва, ул. Вучетича, д. 9а).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ Московского Государственного Медико-Стоматологического Университета РОСЗДРАВА (127206, г. Москва, ул. Вучетича, д. 10а)

Поверхность и структура внутрикостных дентальных имплантатов играет ключевую роль в достижении положительной постхирургической клинической картины и длительной механической стабильности. Эти факторы обеспечивают надёжную остеоинтеграцию имплантата и повышают эффективность лечения пациентов.

Рядом исследователей доказано, что шероховатая поверхность биоинертных материалов обладает большей энергией и смачиваемостью, по сравнению с гладкой поверхностью. Наличие шероховатости, пор или углублений на поверхности внутрикостной части дентального имплантата способствует адсорбции белков, механическому прикреплению к поверхности материала волокон фибрина и коллагена, адгезии остеогенных клеток, фибро- и остеобластов, а также синтезу специфических белков и факторов роста, что в конечном итоге позволяет достичь увеличения площади костной интеграции. Рельеф позволяет значительно увеличить удельную площадь поверхности имплантата, взаимодействующей с костью, что повышает силу его интеграции с последней и снижает уровень механического напряжения в окружающих структурных единицах кости (А.И Воложин, 2006).

Представляют большой интерес имеющиеся в настоящее время результаты применения в эксперименте и клинике различных способов обработки поверхности титановых имплантатов (Э.А. Базикян, 1996; А.И. Сидельников, 1999; В.Н. Мясников, 1999; В.Л. Параскевич, 2000).

A.Novaes и соавторы (2002) исследовали контакт кости с 4 видами поверхности имплантатов, введенных в лунки удаленных премоляров в эксперименте на собаках

Сравнительный морфометрический анализ был проведен P.Trisiс соавторами (1999), чтобы определить влияние шероховатости на поверхности титановых имплантатов при установке их в челюстной кость с пониженной плотностью.

Влияние различных способов обработки поверхности титановых имплантатов на образование минерализованной остеобластической культуры изучали L.Cooper с соавторами (1999). Использовалась культура остеобластов зародышевой бычьей нижнечелюстной кости. Сравнение проводилось после трёх видов поверхностной обработки: (механической, плазменно-струйной и пескоструйной) моделей из титанового сплава ВТ-1-0.

Гистологическое сравнительное изучение влияния гидроксиапатитной (ГА) поверхности, высокотемпературного двойного травления (ВТДТ) и машинной обработки в эксперименте на кроликах было проведено R. London с соавторами (2002).

Таким образом зарубежными исследователями особое внимание уделяется изучению микрорельефа поверхности дентальных имплантатов, и в большинстве экспериментальных исследований доказано положительное влияние шероховатой поверхности на их устойчивость и продолжительность функционирования.

Для успеха в дентальной имплантации крайне важна устойчивость имплантатов, особенно если они подвергаются ранним функциональным нагрузкам, которые могут отразиться на процессах остеоинтеграции. Исследования, посвященные изучению различных модификаций внутрикостной поверхности дентальных имплантатов, показали благоприятное воздействие на процессы костеобразования вокруг имплантатов. (А.И. Жусев, 1999; М.З. Миргазизов, 2000, И.Ю. Сергеева, 2003; R.Pilliar, 1998). По мнению большинства авторов такие исследования должны быть продолжены для оптимизации лечения адентии с применением имплантатов и повышения эффективности реабилитации пациентов (О.Ш. Шавкатов 2005; В.Л. Параскевич 2006; Ю.Е. Широков 2007)

Однако в литературе недостаточно разработаны вопросы цитологии процессов остеоинтеграции и регуляции роста клеточных популяций в эксперименте, что позволяет обосновать оптимальный рельеф и дизайн поверхности имплантатов для клинического применения.

Цели работы:

Экспериментально-лабораторное обоснование оптимальной методики обработки поверхности дентальных имплантатов из титанового сплава.

Задачи исследования:

Для достижения поставленной цели решали следующие задачи:

1. Обосновать оптимальные способы обработки поверхности дентальных имплантатов с использованием цитологических моделей и электронной микроскопии для качественного и количественного изменения параметров микрорельефа.

2. Провести экспериментальное исследование по сравнению остеогенного потенциала поверхностей моделей дентальных имплантатов после ионно-плазменного травления, дробеструйной обработки и обработки микроплазменным методом с помощью клеточных культур фибробластоподобных предшественников костного мозга.

3. Изучить с помощью электронной сканирующей микроскопии эффективность и площадь прикрепления клеточного материала на предложенные новые поверхности титановых сплавов.

4. Рекомендовать производителям новые режимы обработки поверхности внутрикостной части имплантатов.

Научная новизна работы

Разработан оптимальный режим ионно-плазменного травления и микроплазменной обработки поверхности титанового дентального имплантатов.

Впервые изучена динамика образования колоний остеогенных клеток предшественников на матрице из титанового сплава при различных типах обработки поверхности экспериментальных моделей.

Доказан остеогенный потенциал поверхностей моделей имплантатов полученных методами ионно-плазменного травления, дробеструйной и микроплазменной обработки.

Практическая значимость работы

Проведена сравнительная оценка колониеобразования остеогенных клеток предшественников на матрице титанового сплава, полученной при разных типах обработки.

По данным цитологического исследования с применением электронной микроскопии обоснованы оптимальные типы обработки поверхности дентальных имплантатов дробеструйным и ионно-плазменным методами, которые рекомендованы для практического применения (ТУ 9437-001-80712022-2008)

Использование дентальных имплантатов с поверхностью обработанной по рекомендованной методике повышает эффективность остеоинтеграции.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены и обсуждены на итоговой конференции общества молодых ученых МГМСУ, Москва 2006г., на заседании кафедры реконструктивной хирургической стоматологии и имплантологии ФПДО и кафедры факультетской хирургической стоматологии и имплантологии Московского государственного медико-стоматологического университета 14 мая 2009 года, на международной конференции «Имплантация в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» 5-7 июня 2009г. Минск, Белоруссия.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработана методика и режимы ионно-плазменного травления и микроплазменной обработки поверхности титановых моделей имплантатов для измерения параметров микрорельефа.
2. Данные результатов электронной сканирующей микроскопии и математического анализа демонстрируют, что площадь прикрепления клеточного материала на матрицу из титанового сплава зависит от вида обработки.
3. Остеогенный потенциал клеточных культур мультипатентных клеток-предшественников костного мозга зависит от способа обработки титановой поверхности и более выражен при применении ионно-плазменного травления и дробеструйной обработке и проявляется в росте клеточных культур.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и состоит из введения, 5-и глав, обсуждения полученных результатов, выводов, практических рекомендаций, списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 5 таблицами, 81 рисунком.Список литературы содержит 233 источника, из них 81 отечественный и 152 иностранных.

Внедрение

Результаты диссертационной работы внедрены в учебный процесс кафедры факультетской хирургической стоматологии и имплантологии МГМСУ и используются преподавателями кафедры на теоретических занятиях со студентами и ординаторами, в лекционном материале. Представленные материалы дают представление слушателям о различиях изученных методов обработки и их влиянии на колониеобразование в культуре клеток.

Рекомендованы к использованию в производстве дентальных имплантатов.

Публикации

Основное содержание диссертационного исследования отражено в автореферате и в 5 работах соискателя, в том числе 1 работе в журнале рекомендованном ВАК Минобрнауки России.

Содержание работы

Для проведения исследования и изготовления образцов был выбран сплав титана марки ВТ-I-О. Образцы были выполнены в виде титановых дисков диаметром 12,0 мм, толщиной 0,5 мм, в центре которых имелось технологическое отверстие диаметром 2,5 мм. Количество образцов подвергшихся различным видам обработки, составляло в каждой группе 80 шт.

Рис № 1 Внешний вид титановых образцов с различной поверхностной обработкой.

Дробеструйная обработка поверхности титановых моделей имплантатов.

Термомеханическим (воздушно-пескоструйный) методом, основанным на взаимодействии потока твердых микрочастиц (окислы алюминия или кремния с характерным размером 10-30 мкм) с металлической поверхностью, микротвердость которой должна быть снижена предварительным высокотемпературным отжигом (для хромистых сплавов T~950С) воздействуем на поверхность образца.

После механической обработки или отливки с поверхности заготовок механическим путем (используются специальные металлические щетки) удаляются частицы материала отливочной формы, стружки или шлаки. Затем проводится более тонкая пескоструйная зачистка поверхности, предназначенная для удаления примесей оставшихся после предыдущей очистки.

Следующий этап обработки заключается в пескоструйной обработке для создания шероховатости поверхности. В качестве абразивного материала обычно используются порошки алюмоксидной или титаноксидной керамики. Оптимальным считается создание микрорельефа при обработке частицами диаметром 75 мкм. При такой обработке на поверхности металла формируется микрорельеф с характерной высотой микровыступов ~ 2-4 мкм.

Заключительным этапом термомеханической технологии является химическая очистка и обезжиривание поверхности.

Для получения необходимой поверхности на титановых образцах нами применялся второй способ – абразивная обработка с использованием керамического порошка.

Рис. № 2. Поверхность титанового образца при увеличении 50 мкм без клеточного материала.

Рис. № 3. Поверхность титанового образца при увеличении 5 мкм без клеточного материала.

Данная обработка была проведена на предприятии ЗАО «КОНМЕТ», специализированное на производстве медицинских устройств, инструментов и имплантатов.

Нанесение покрытия с помощью ионно-плазменного травления.

Все исследования, связанные с отработкой методик и созданием модифицированной поверхности титановых образцов, были выполнены в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ». Под руководством д.т.н. профессора, заслуженного деятеля науки и техники, лауреата Государственной премии РФ, зав. кафедрой электронных приборов и устройств Быстрова Ю.А. Сотрудниками университета был разработан принципиально новый метод создания микрорельефа на поверхности титановых образцов, основанный на технологии ионного травления.

Поверхность титанового образца обрабатывается концентрированными потоками энергии (Ионным Пучком). Метод реализован на установке УВНИПА 1-002. Модернизированный источник ионов типа «Радикал» позволяет создать на поверхности титана однородный микрорельеф с размером шероховатостей порядка 1,5-2 мкм (I разр. =1 А, исмещ.=1>5 кВ, t = 120 мин, Р раб = 4,5х102 Па, рабочий газ - аргон, реактивный газ - кислород). Модернизированная установка УВНИПА 1-002 предназначена для травления металлов и износостойких покрытий.

Рис. № 4. Поверхность титанового образца при увеличении 20 мкм без клеточного материала.

Рис. № 5. Поверхность титанового образца при увеличении 5 мкм без клеточного материала.

Модификация поверхности титановых образцов с помощью микроплазменных разрядов.

Образцы были подвергнуты микроплазменным разрядам, возбуждаемым плазмой на тугоплавких металлах и электропроводящем графите при их контакте с горячей плазмой, удерживаемой в установке типа «Сфера». Была использована возможность возбуждения микроплазменных разрядов на поверхности металлов в плазме, создаваемой коротким импульсом (длительностью 10 микросекунд) и мощного (мощность до 1МВт) сверхвысокочастотного излучения, создаваемым импульсным электрическим разрядом с энергией менее 1 Дж.

Данное исследование проводилось в ЗАО Научно-технологический центр ПЛАЗМАИОФАН, под руководством заведующий лабораторией плазменных процессов института общей физики РАН имени А.М. Прохорова кандидата физико-математических наук Иванова В.А.

Рис. № 6. Поверхность титанового образца при увеличении 50 мкм без клеточного материала.

Рис. № 7. Поверхность титанового образца при увеличении 5 мкм без клеточного материала.

Выделение и размножение остеогенных стромальных клеток–предшественников костного мозга в монослойных культурах.

Предложенные и разработанные новые виды рельефа внутрикостной части имплантата требовали изучения степени колониеобразования и пролиферативной активности на этих поверхностях остеогенных клеток-предшественников.

Изучение влияния модифицированного покрытия на остеогенные клетки-предшественники, принимающие активное участие в процессе остеоинтеграции (остеорепарации) в области установленных имплантатов было проведено на модели избирательного клонирования остеогенных стромальных клеток-предшественников в лаборатории стромальной регуляции иммунитета ГУ НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи РАМН (руководитель лаборатории д.м.н. Чайлахян Р.К.). Разработанная в лаборатории экспериментальная модель позволила впервые выявить в кроветворных и лимфоидных органах человека и млекопитающих новую категорию клеток, а именно, клоногенные стромальные клетки - предшественники.

При эксплантации взвеси клеток кроветворных или лимфойдных органов в монослойные культуры на 10-12 день в них вырастают видимые невооружённым глазом дискретные колонии фибробластов. После обработки трепсином они легко снимаются с пластика и поддаются многократному пассированию, образуя диплоидные штаммы стромальных клеток-предшественников.

Реакцию остеогенных клеток-предшественников на модифицированное электретное покрытие изучали как на первичных культурах, определяя эффективность колониеобразования, т.е. отношение числа вырастающих колоний к стандартному числу эксплантированных клеток, так и на диплоидных штаммах этих клеток, исследуя электретное воздействие на пролиферативную активность остеогенных клеток–предшественников в культурах.

Эксперименты проведены на 30 крысах «Wistar» самцах массой 80-100 г, полученных из питомника экспериментальных животных РАМН «Крюково».

Получение эксплантационного материала и приготовление суспензий.

Крыс усыпляли эфиром. С соблюдением правил асептики, через разрез на задней части бедра выделяли бедренные и большеберцовые кости. Эпифизы костей обрезали и шприцом выдували костный мозг во флакон с питательной средой. Фрагменты костного мозга пропускали через шприц с последовательно уменьшающимся диаметром игл, при минимальном давлении в нём, до получения гомогенной взвеси клеток. Взвесь дважды отмывали центрифугированием при 4ОС (400g), осадок ресуспендировали в свежей питательной среде, фильтровали через 4-х слойный капроновый фильтр и подсчитывали число клеток к камере Горяева.

Жизнеспособность клеток в суспензиях определяли по окраске 0,1% раствором трипанового синего. Каплю красителя добавляли к капле суспензии, тщательно перемешивали, заполняли камеру Горяева, и черед 1-2 минуты производили подсчёт живых и мёртвых клеток.

Эксплантация клеток. Для определения эффективности колониеобразования стромальных клеток-предшественников одинаковое количество костномозговых клеток исследуемой суспензии помещали в культуральные 6–ти луночные планшеты с площадью 9,6 см.2 каждый, с 4 мл питательной среды. Плотность эксплантации составляла 3,6х104 клеток/см2, то есть в каждую лунку засевали по 3,5х105 клеток костного мозга крыс.

Для получения штаммов стромальных клеток-предшественников 3х106 клеток костного мозга эксплантировали во флаконы площадью дна 75 см2. На 10-14 день культивирования, когда колонии стромальных фибробластов были полностью сформированы проводили I пассаж.

Культуральная среда состояла из 80% среды  - МЕМ, 20% сыворотки эмбрионов коров, и антибиотиков - 100 ед. пенициллина и 100 мг стрептомицина на 1мл. среды. Культивирование проводили в СО2 инкубаторе при 37ОС.

Пассирование клеток. Первичные культуры, выращенные во флаконах, дважды отмывали от сыворотки физиологическим раствором. Затем в планшеты добавляли 2-3 мл. 0,25% раствора трипсина, которым обрабатывали культуры в течение 3-5 мин, затем флаконы переворачивали и в таком виде помещали в термостат при 37ОС. Через 15-20 минут трипсин сливали, в культуральные флаконы добавляли, свежую питательную среду, и несколько раз встряхивали их. Не открепившиеся клетки снимали пипетированием. Подсчёт числа снятых клеток производили в камере Горяева. Необходимое количество клеток переносили во флаконы с большей площадью дна. Повторные пассажи проводили по этой же методике по достижении полного монослоя клеток в культурах. Питательная среда в пассируемых культурах состояла из 30% кондиционированной среды из под культур, и 70% свежей полной питательной среды.

Для изучения действия модифицированной поверхности на пролиферативную активность штаммов остеогенных клеток-предшественников в 6-ти луночные планшеты помещали титановые диски, с разной поверхностной обработкой, и засевали одинаковое количество пассированных клеток. Культивирование проводили в течение 5-7 дней до формирования плотного монослоя клеток. По описанной выше методике клетки снимали с пластика и производили подсчёт в камере Горяева.

Фиксация, окраска и подсчёт колоний. Перед фиксацией культуральную среду из планшетов сливали, планшеты несколько раз промывали физиологическим раствором и на 30 мин. заливали 80% этанолом. Фиксированные культуры окрашивали по Гимза. Число выросших колоний подсчитывали под бинокулярной лупой, учитывая при этом все колонии состоящие из 50 и более остеогенных фибробластов.

Влияние модифицированной поверхности на остеогенные клетки участвующие в процессе остеоинтеграции, проходящей в костной ткани при имплантации, изучали на модели избирательного клонирования остеогенных стромальных клеток-предшественников в первичных монослойных культурах костного мозга и штаммах остеогенных стромальных клеток.

Для сравнения обработки поверхности был выбран титан марки ВТ-I-О. Образцы представляли собой титановые диски диаметром 12,0 мм, толщиной 0,5 мм, в центре которых имелось технологическое отверстие диаметром 2,5 мм. Первая группа дисков была обработана дробеструйным способом, вторая группа - ионно-плазменным, а третья с помощью микроплазменных разрядов. По 72 диска в каждой группе. После необходимой подготовки все диски были подвергнуты стерилизации.

В 6-ти луночные планшеты поместили титановые диски, обработанные различными способами. В каждую лунку засевали 3х105 костномозговых клеток в 4 мл полной культуральной среды. По числу выросших колоний при равном количестве клеток эксплантированных в лунку определяли эффективность колониеобразования. Влияние титановых дисков с разной поверхностной обработкой, на пролиферативную активность остеогенных клеток-предшественников изучали, засевая лунки с помещёнными в них дисками, одинаковым количеством остеогенных стромальных клеток-предшественников II и III пассажа. В каждую лунку засевали по 3х104 клеток в 4 мл. культуральной среды. На 4-ый день культивирования, когда в лунках формировался плотный монослой клеток, культивирование прекращали. Культуры промывали и после обработки 0,25% раствором трепсина снимали с пластика. В камере Горяева подсчитывали общее число клеток, выращенных в каждой лунке.

В каждой серии опытов на каждый вид испытуемых дисков засевали по три 6-ти луночных планшета.

I - группа планшетов с дробеструйно-обработанными титановыми дисками.

II - группа планшетов с титановыми дисками, обработанными ионно-плазменным способом.

III – группа планшетов с титановыми дисками, обработанными с помощью микроплазменных разрядов.

IV - контрольная группа, без титановых дисков, которую составляли планшеты с тем же числом эксплантированных клеток.

Рис № 9. Диаграмма среднего числа показателей эффективности колониеобразования в первичных культурах костного мозга in vitro.

В диаграмме представлены результаты исследований по влиянию титановых дисков с различной обработкой поверхности на колониеобразование остеогенных стромальных клеток-предшественников в монослойных культурах. Во 2-ой группе культур (ионно-плазменная обработка поверхности) число выросших колоний было достоверно больше, чем в контрольной группе (21,11  0,36). В 1-ой группе, где в планшете были помещены титановые диски с дробеструйной обработкой поверхности, число выросших колоний (20,22  0,50) было так же достоверно выше (Р < 0,05) контрольных значений.

Рис № 10. Диаграмма среднего числа показателей пролиферативной активности остеогенных стромальных клеток-предшественников в пассированных культурах invitro.

Как и в экспериментах, по изучению влияния титановых дисков с различной поверхностной обработкой на эффективность колониеобразования среднее число выросших клеток было достоверно больше в культурах, в которые находились титановые диски после ионно-плазменной и дробеструйной обработки поверхности (2,01  0,02) и (1,88  0,03) соответственно. Достоверно меньшее число выросших клеток было в группе с титановыми дисками после обработки поверхности микроплазменными разрядами (1,7  0,22), как по сравнению с первой и второй группами, так и с контрольной группой культур без титановых дисков (1,36  0,07) (Р < 0,05).

Поверхности титановых дисков, полученные с помощью разных способов обработки, помещённые в монослойные культуры, по-разному влияли на остеогенные стромальные клетки-предшественники костного мозга. Результаты, полученные во всех экспериментах с дисками, прошедшими ионно-плазменную обработку (1 группа), были достоверно выше контрольных значений, чего нельзя сказать о дисках после обработки микроплазменными разрядами (3 группа). Результаты исследований на культуре тканей с дисками после дробеструйной обработки (2 группа) не значительно отличались от результатов 1-й группы, но были достоверно выше 3-й группы и контроля. Такое различие, на наш взгляд, можно объяснить однородностью полученной поверхности дисков с применением ионно-плазменного травления, которое не оказывает выраженного негативного воздействия на клеточные структуры в культуральных флаконах.

Сканирование, электронная микроскопия.

В эксперименте на культуре ткани стромальных клеток-предшественников костного мозга, удалось проследить влияние новых видов поверхностной обработки (ионно-плазменного травления, дробеструйной обработки и обработки поверхности титана с помощью микроплазменных разрядов) на остеогенные стромальные клетки-предшественники. Но остался ключевой вопрос о степени адгезии, площади прикрепления и распределения остеогенных клеток на подготовленных поверхностях титана.

Результаты сканирования титановых образцов с поверхностью, полученной в результате ионно-плазменного травления.

Рис. № 11. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение 20х3мкм).

Рис. № 12. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение 20х3мкм).

На рисунках № 11-12 представлены участки поверхности, титановых дисков обработанных ионно-плазменным способом. Отчётливо видны фибробластоподобные остеогенные клеточные структуры, «распластанные» на поверхности металла, с выростами эктоплазмы стромальных клеток, фиксированных на имеющихся неровностях.

Результаты сканирования титановых образцов с поверхностью, полученной в результате дробеструйной обработки.

Рис. № 13. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение 40х3мкм).

Рис. № 14. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение 20х3мкм).

Рисунок № 13. При увеличении до 3 мкм определяются отдельные фибробластоподобные остеогенные клетки на поверхности металла, с выростами эктоплазмы. Под клеточной структурой визуально прослеживается микрорельеф поверхности. На рисунке № 13, участок поверхности титанового диска с множественными выростами эктоплазмы фибробластоподобных клеток предшественников.

 

Результаты сканирования титановых образцов с поверхностью полученной с помощью микроплазменных разрядов.

Рис. № 15. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение 30х3мкм).

Рис. № 16. Поверхность титанового образца с клеточным материалом на поверхности (увеличение10х3мкм).

На рисунках представлены титановые диски с подготовленной поверхностью, обработанной с помощью микроплазменных разрядов. Определяется всего две фибробластоподобных остеогенных клетки предшественников костного мозга на поверхности металла. Выросты эктоплазмы повторяют полученный ранее рельеф поверхности.

Сравнение площади заполнения клеточным материалом на титановых образцах различных групп обработки поверхности при сканирующей электронной микроскопии.

Для электронного сканирования поверхности были выбраны по 10 титановых образцов из трёх исследуемых групп с различной поверхностной обработкой.

Все полученные изображения, после электронного сканирования титановых образцов с различной поверхностной обработкой и наличием на исследуемом микрорельефе клеточного материала II и III пассажа после проведения эксперимента были подвергнуты специальной обработке.

В дальнейшем применялось математическое компьютерное моделирование, определение и расчёт площади занимаемой клеточным материалом, определение процентного соотношения по исследуемым группам образцов.

Рис. № 17. Компьютерное определение площади поверхности титановых образцов.

Оценивая результаты исследования можно сделать вывод, что величина площади, занимаемой клетками на поверхности титановых образцов, прошедших обработку с помощью ионно-плазменного травления, равна 73,5% от всей площади свободной поверхности. Это достоверно больше величины свободной площади титанового диска 26,4%.

Анализируя полученные данные, можно сказать, что величина площади занимаемой клетками на дробеструйно-обработанной поверхности титановых образцов, равна 58,5% от общей площади поверхности. Это немногим больше половины величины свободной площади титанового диска 41,5%.

Величина площади, занимаемой клетками на поверхности титановых образцов, прошедших обработку с помощью микроплазменных разрядов равна 23,9%, что составляет меньше четверти от общей площади диска. Соответственно величина свободной от клеток площади титанового диска составляет 72,1% его поверхности.

Таким образом, подводя итог можно с уверенностью сказать, что сканирующая электронная микроскопия, проведённая на титановых дисках с разной обработкой поверхности, взятых в эксперименте на пассированной культуре, подтвердила наши предположения о хорошей адгезии и достаточно плотной площади размещения остеогенных стромальных фибробластоподобных клеток на поверхности титана. Анализируя полученные результаты, лидером по площади занятой клеточным материалом является метод отработки ионно-плазменным травлением (73,5%) и дробеструйной обработки (58,5%). Значительно меньшую площадь занимает клеточный материал на титановых образцах с поверхностью, полученной с помощью микроплазменных разрядов 23,9%.

Заключение

Резюмируя, можно сказать, что разработанная технология получения модифицированного микрорельефа внутрикостной поверхности имплантата с помощью ионно-плазменного травления является новаторской и прогрессивной с учётом описанных ранее свойств, полностью соответствует требованиям, предъявляемым этим изделиям.

Создав новую поверхность, мы решили сразу несколько задач. Во-первых, из производственного цикла исключена механическая и дробеструйная обработка внутрикостной поверхности титанового сплава, что позволяет получить, во-вторых, чистую поверхность, внутрикостной части дентального имплантата. Помимо решения чисто технических проблем, позволяющих успешно использовать подобные имплантаты в клинике, их производство экономически выгодно и рентабельно. В конечном итоге, это улучшит качество выпускаемой продукции, и приведёт к оптимальному течению послеоперационного периода, минимальному количеству осложнений, прогнозируемым срокам остеоинтеграции установленных имплантатов.

Рис. № 18. Диаграмма среднего числа показателей клеточного материала на поверхности титановых образцов с различной обработкой.

Таким образом, по результатам наших исследований можно с уверенностью утверждать о выраженном положительном воздействии предложенного модифицированного покрытия внутрикостной части дентальных имплантатов на процессы регенерации и остеоинтеграции.

Выводы:

1. Обоснованы оптимальные способы получения модифицированной поверхности и микрорельефы внутрикостной части дентальных имплантатов с помощью ионно-плазменного травления и микроплазменной обработки.

2. Микрорельеф титановых образцов в эксперименте на культурах остеогенных стромальных клеток-предшественников костного мозга демонстрирует высокий адгезивный потенциал клеток к поверхности титана после ионно-плазменного травления (на 47,8%) и дробеструйной обработки (на 38,2%) по сравнению с контрольной группой.

3. Результаты математического анализа данных электронной сканирующей микроскопии, характеризующие площадь прикрепления клеточного материала на модифицированные поверхности моделей имплантатов показали, что площадь прикрепления клеточного материала после ионно-плазменного травления была на 50%, а после дробеструйной – на 35% выше, чем после микроплазменной обработки.

4. Предложенное ионно-плазменное травление титана в связи с высокой чистотой поверхности, качеством получаемого микрорельефа, отсутствием технологического этапа очистки позволяет рекомендовать к использованию в производстве дентальных имплантатов.

Практические рекомендации:

1. Проведённые комплексные исследования титановых образцов позволяют рекомендовать применение дробеструйной обработки и ионно-плазменного травления титана в производстве дентальных имплантатов (ТУ 9437-001-80712022-2008)
    
2. Дентальный имплантат с модифицированной внутрикостной поверхностью полученной с помощью ионно-плазменного травления является предпочтительным для использования по сравнению с имплантатами других видов обработки.
    
3. Титановые имплантаты с модифицированной поверхностью полученной с помощью ионно-плазменного травления, показаны для клинического применения. Их использование проявит свою эффективность в клинических случаях с дефицитом костной ткани, пористой структурой кости, при реабилитации протяжённых дефектов и позволит получить устойчивый прогнозируемый результат.
    

Список работ опубликованных по теме диссертации:

1. Димитрович Д.А. Иванов С.Ю. Результаты сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) различных поверхностей титановых образцов, используемых в эксперименте, с культурой ткани клеток-предшественников костного мозга // Труды XXIX конференции общества молодых ученых МГМСУ.-2007.-С.105-106.
    
2. Димитрович Д.А., Бычков А.И. Сравнительная характеристика различной обработки поверхности внутрикостной части дентального имплантата в эксперименте на культуре ткани // Новые технологии в стоматологии и имплантологии.-2008.-С.153-154.
    
3. Бычков А.И., Димитрович Д.А. Сравнение величины площади, занятой остеогенными фибробластоподобными клетками предшественниками костного мозга на титановых образцах с различной поверхностной обработкой с помощью сканирующей электронной микроскопии // Стоматологический журнал.-Минск.-2009.-№2.-Том Х.-С.101-106.
    
4. Димитрович Д.А., Иванов В.А. Влияние физических методов обработки поверхности титана на рост колоний костной биологической ткани// Прикладная физика.-2009.-№2.-С.35-43.
    
5. Димитрович Д.А. Бычков А.И.Сравнительная оценка обработки поверхности внутрикостной части дентальных имплантатов // Dental Forum.-2009.-№3.-С.25-28.