Исследование процессов ультразвукового электроплазменного напыления биоактивных титан-гидроксиапатитовых покрытий и их модельной резорбции в изотоническом растворе

• Автор: Мазанов, Константин Владимирович
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 232 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1. Анализ научно-технической литературы

1.1. Способы получения пористых покрытий на имплантатах.

1.2. Аппаратура и методы электродугового плазменного напыления порошков.

1.3. Клеточно-молекулярные механизмы остеоинтеграции пористых биоактивных керамик.

1.4. Ультразвуковая кавитация

2. Теоретические исследования

2.1. Влияние ультразвука на пористость и адгезию плазмонапыленных покрытий. ■

2.2. Химическая резорбция гидроксиапатита в изотоническом 91 растворе.

3. Экспериментальные исследования
3.1. Методика эксперимента.
3.2. Исследование влияния ультразвука на физико-химические свойства, пористость и адгезию плазмонапыленных покрытий из титана и гидроксиапатита.
3.3. Исследование механизма и кинетики резорбции порошкового и плазмонапыленного гидроксиапатита в подкисленном изотоническом растворе как моделирование естественного физиологического остеокластного процесса «in vitro».
3.4. Многопараметрическая оптимизация покрытий и имплантатов.

4. Разработка специального оборудования и технологического оснащения
4.1. Разработка специальных ультразвуковых преобразователей и
генераторов.
4.2. Малогабаритная полуавтоматическая установка для плазменного напыления покрытий с воздействием ультразвука.
5. Производство и практическое применение внутрикостных
стоматологических имплантатов с биологически активными
плазмонапыленными с ультразвуком 77/Г4-покрытиями
Общие выводы по работе
Библиография
Приложения
Расчет экономического эффекта.
Акты внедрения результатов работы.

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Важной и перспективной проблемой современной стоматологии является замещение дефектов зубных рядов посредством имплантатов. Потребность в протезировании с помощью имплантатов, т.е. «вечных» зубных корней, очень велика. На основе широкого применения новейших достижений в области материаловедения, физико-химии, биомеханики и физиологии, а также с использованием последних достижений в стоматологии, плазменной техники и технологии напыления биоинертных и биоактивных материалов разработан ряд высокоэффективных имплантатов, используемых в качестве опор для зубных протезов.
На практике широкое применение нашли конструкции имплантатов сложной формы [1-6]. Они, как правило, состоят из основы, сделанной из компактного металла, системы переходного слоя и тонкого биокерамического слоя. Материалом для основы чаще всего служит чистый титан, обладающий хорошей химической и коррозионной стойкостью, высокой прочностью, безопасный для живого организма [7].
В настоящее время разработан набор конструкций различной формы имплантатов, позволяющий исправить дефекты зубных рядов верхней и нижней челюстей [8-11]. Однако серьезной проблемой при внутрикостной имплантации является отторжение имплантата костной тканыо по границе контакта живая ткань-поверхность имплантата. В результате происходит смещение имплантата и вследствие этого он не может выполнять свои функции.
По мере разработки новых концепций в технологии, производстве и применении имплантатов для стоматологии значительно выросли требования к функциональным, прочностным и эстетическим параметрам ортопедических конструкций [12-15]. Совершенствование их достигается комплексным решением конструкторско-технологических и

Еще сильнее остеоиндуктивные свойства выражены у нового класса биоактивных керамик - биостекол и биоситаллов.
Впервые биоактивные стекла были изученгы JI. Хенчем в 1972 г. на примере системы Ca0-Si02-P20s-Na20 [54]. Он провел обширную серию экспериментов in vivo на бедренных костях лабораторных крыс при варьировании мольного содержания CaO, Si02 и Na20 в имплантатах от О до 97,4%. Мольная концентрация Р205 была постоянна и равна 2,6 моль%.
Была найдена область оптимальной остеоинтеграции (рис. 1.7), которой отвечает, например, стекло 45S5, имеющее химический состав (мас.%):
45SiO:+24,5CaO+24,5 Na20+6 Р205.
Более детальные исследования показали, что имплантаты из стекла 45S5 размером 4x4x1 мм через 10 суток после операции в 73% случаев выдерживали тестовое механическое вытягивающее усилие в 30 Н, а после 30 суток этому тесту удовлетворяли уже все 100% имплантатов. При плотной посадке с подгонкой механический тест выдерживали 100% имплантатов после 10 дней вживления, а контрольные имплантаты из А1203 и Fe-Cr-Ni спустя 10-30 дней после операции вытягивались из кости крысы при механическом усилии, меньшем 10 Н.
Эксперименты in vitro с имитационными физиологическими растворами показали, что стекло 45S5 из области А диаграммы «состав-свойство» (рис. 1.7) дает резкое возрастание активной реакционной поверхности с образованием пор размером 5-30 мкм и обогащение поверхностного слоя силикатами, группирующимися вокруг кристаллов ГА. Образование кристаллических агломератов ГА на поверхности стекла способствует in vivo образованию коллагеновых связок с костью и приводит к созданию механически прочного переходного слоя с «замками прочности», обусловленными химически индуцированной пористостью. Тем самым, биостекла JI. Хенча системы Ca0-Si02-P20s-Na20 обладают при благоприятном соотношении компонентов свойствами остеоиндукции и