биосовместимость материалов. доклад 1. Биосовместимость материалов
 Скачать 20.66 Kb.
|
|
Сл1. Биосовместимость материалов Сл2. Под биоматериалом понимают любой материал, который используется для замены органа человека или работает в непосредственном контакте с ним. Сл3 Биосовместимость (англ. biocompatibility) — способность материала встраиваться в организм пациента, не вызывать побочных клинических проявлений и индуцировать клеточный или тканевой ответ, необходимый для достижения оптимального терапевтического эффекта. Сл4 биосовместимые материалы разделяют на: • биоактивные это материалы, которые частично или полностью замещаются костной тканью в результате биодеградации и включаются в ионный обмен и метаболизм кости. Биоактивные материалы вызывают соединительный остеогенез, представляющий собой определенный вид прямого химического соединения имплантанта с окружающей его костью за счет присутствия свободного кальция и фосфата на поверхности материала и адекватности их взаимодействия с тканевыми компонентами кости; • биоинертные (алюминиевая керамика, керамики двуокиси циркония, титан, тантал, ниобий, углерод) — это материалы, которые практически не подвергаются биодеградации и не включаются в метаболизм, а их поверхность может обеспечить физико-химическую связь с костным матриксом. Ко второй группе относятся дентальные имплантаты, изготовленные из титана, поверхность которых покрыта оксидом титана, гидроксиапатитом или другими оксидами, представляющими собой биоинертные соединения. При благоприятных механических условиях биоинертные материалы создают контактный остеогенез, т.е. прямое соединение этих материалов с костной тканью. Костная интеграция происходит благодаря тому, что поверхность таких материалов химически инертна к окружающим тканям и тканевым жидкостям; • биотолерантные. (нержавеющие стали, сплавы хрома, кобальта и молибдена, а также последних с никелем) — материалы, которые не рассасываются, не вступают в метаболизм, но способны обеспечить реабсорбцию белков на своей поверхности. Поэтому вокруг их поверхности, как правило, образуется фиброзная капсула. Для биотолерантных материалов как ответ на раздражающее действие имплантата в контактирующей с тканями зоне характерно возникновение в кости дистанционного остеогенеза. * Реабсорбция (лат. re обратное + лат. absorptio поглощение, всасывание) — обратное всасывание жидкости из полостей и полых анатомических структур организма. Сл5. Все осложнения, возникающие при имплантировании биоматериалов, используемых в травматологии и ортопедии, можно подразделить на два больших класса. Один включает в себя осложнения, возникающие в результате повреждения имплантируемого материала. В качестве примера можно привести такие процессы как коррозию, растворение, биодеградацию, усталость, деформация, трение, разрушение материала и т.д. Другой класс осложнений развивается вследствие сложных биологических процессов, протекающих вокруг материала, включающих общие и локальные реакции организма на появление любого инородного тела. Сл6 требования к биосовместимому изделию, оно должно: • Не вызывать местной воспалительной реакции; • Не вызывать системных патологических процессов; • Не вызывать (не усиливать) осложнений, обусловленных изделием • Сохранять заявленные свойства в течение срока эксплуатации. Сл7 Металлы в ортопедии Значительную роль в ортопедии и травматологии играют металлы. Например, одним из таких подходов к лечению переломов трубчатых костей является совершенствование аппаратов внешней фиксации (АВФ). Однако эти конструкции не обеспечивают в полной мере механику процесса остеогенеза. Металлические (стальные) спицы и стержни, широко применяемые в настоящее время, вступают в сложные взаимодействия с окружающими тканями, что приводит к возникновению осложнений (металлозы, аутоиммунные реакции, асептическое воспаление, выделение из металлической конструкции токсических лигирующих компонентов (никель, хром и др.). В результате возникают индивидуальная непереносимость, остеопороз, остеолизис, нестабильность фиксации имплантата. Серьезной проблемой в восстановительной ортопедии является снижение риска развития инфекции. Узким местом при восстановительной хирургии с применением ортопедических имплантатов и фактором, ограничивающим такой метод восстановления костных тканей, является предотвращение инфекции на границе контакта поверхностей тканей и имплантата. В этом случае ситуация осложняется необходимостью доставки в эту интерфейсную область противовоспалительных и антимикробных препаратов и поддержания их концентрации на заданном уровне длительное время. Широкое распространение получили титановые имплантаты (стержни, спицы) с оксидным слоем на поверхности, который снижает реактивные изменения в тканях на границе с имплантатом. Однако оказалось, что поверхности титановых имплантатов, модифицированные оксидной пленкой, практически не взаимодействуют с костной тканью. Имплантация металлической конструкции в зону повреждения костной ткани должна сопровождаться развитием связей и взаимодействия материала имплантата с костной тканью. Этот подход лег в основу концепции биоактивных кальций-фосфатных материалов для репаративного остеогенеза. *Репаративный – это процесс образования костной ткани в месте дефекта Сл8 Биокерамика Биокерамика сочетает в себе как биологическую активность, так и достаточную механическую прочность. Биокерамические материалы используются для изготовления зубов, костей, суставов. Главное требование при применении таких материалов – биосовместимость имплантанта. Предпочтение в костно-пластической хирургии отдается пористым материалам, обеспечивающим их быструю инфильтрацию в среде живого организма. Образующаяся костная ткань прорастает в поры материала, обеспечивая прочную связь с костью. Основное достоинство – сопоставимость с костными тканями, механическая прочность и их пригодность для изготовления конструкционных имплантантов для черепа и позвоночника. При этом пористые биокомпозиционные материалы по физико-механическим показателям находятся на уровне губчатых костных тканей. Сл9 Гидроксиапатит В челюстно-лицевой хирургии широкое распространение получили гидроксиапатит и его композиции с другими материалами. Описаны разнообразные формы и способы получения кальций-фосфатных материалов в виде порошков, гранул, микрочастиц, пластин и т. п., а также в виде композиции с различными веществами. Пористый гидроксиапатит, в отличие от плотного, обладает большей эффективностью остеоинтегративных процессов за счет усиления сорбционной способности и увеличения общей площади частиц. Многими авторами и экспериментально, и клинически доказано, что использование гидроксиапатита имеет значительные преимущества перед другими имплантационными материалами; к его положительным характеристикам относятся: легкость стерилизации, продолжительный срок хранения, высокий уровень биосовместимости и медленная резорбция в организме. Однако есть мнение, что основным недостатком гранулированного гидроксиапатита является то, что при имплантации его в костную ткань нельзя достичь последовательной формообразующей и укрепляющей остеопластики. Поэтому рекомендовано использовать гранулированную гидроксиапатитную керамику только как наполнитель при достижении механической стабильности костной структуры другими способами. С целью упрочнения гранулированного гидроксиапатита предложены препараты на его основе с растворимым желатином. Последний рассасывается в течение недели после имплантации препарата. Сл10 Полимерные материалы Для фиксирования отломков костей с целью улучшения процесса их срастания применяют различные крепежные элементы (болты, штифты, пластины), которые до недавнего времени выполняли в основном из металлов или сплавов. Однако такие недеградируемые элементы после завершения остеогенеза в месте перелома необходимо удалять. Это требует повторного хирургического вмешательства, что удлиняет сроки лечения и подвергает пациента дополнительным страданиям, а также риску инфекции. Практика использования полимерных материалов для изготовления элементов крепления отломков, во-первых, позволяет получить детали меньшего веса, во-вторых, улучшить их контакт с тканями, то есть их вживляемость, в-третьих, отпадает необходимость извлечения этих изделий из места дефекта. Для этого возможно применение как биостабильных, так и биоразрушаемых полимерных материалов. Сконструированы и применяются для фиксации околосуставных и других сложных переломов фиксаторы из полиамидов, изготовленные литьем из расплавов. Хорошо себя зарекомендовали фиксаторы с массивным (до 40 % от материала покрытия) пористым покрытием из полисульфона. Крепежные элементы и фиксаторы, изготовленные из биоразрушаемых полимеров, еще более привлекательны, так как они полностью замещаются со временем новообразованной костной тканью. Для этого применимы полимеры гидроксикарбоновых кислот, прежде всего, молочной и гликолевой, а также сополимеры полилактида/ полигликолида. Эти материалы близки по свойствам нативной костной ткани, а скорость их биорезорбции может варьировать в зависимости от типа полимера и его молекулярной массы. Полимеры гидроксипроизводных алкановых кислот также привлекают внимание исследователей. В связи с тем, что скорости биорезорбции ПГА in vivo существенно ниже, чем у известных биоразрушаемых биоматериалов (полилактида, полигликолида), а прочностные характеристики выше, имеется принципиальная возможность использования этих полиэфиров для длительно текущей регенерации крупных и сложных костных дефектов, и повреждений. Подавление инфекции и регенерация костных тканей происходили на фоне разрушения полимерного матрикса и высвобождения из него антибиотиков. Эти результаты представляют большой интерес для лечения хронических, трудно протекающих костных инфекций, возникающих в результате открытых переломов и осложнений в постоперационном периоде, а также в результате имплантации протезов. Композиты на основе полимеров и различных материалов рассматриваются как наиболее перспективные остепластические материалы. Полимерная связующая основа может быть наполнена костными цементами и пломбировочными материалами, кальций-фосфатными материалами. В качестве не разрушаемых полимеров рассматривают полиэтилен сверхвысокой молекулярной массы; в качестве разрушаемых – полимеры карбоновых кислот, а также полисульфоны, эпоксидные смолы, поликарбонаты. Композитам из биоразрушаемых полимеров монокарбоновых кислот (ПЛК, ПГК) и гидроксиапатита уделяется особое внимание. Полагают, что наполнение полимеров гидроксиапатитом повышает механическую прочность материала и его сродство к костной ткани. Эти композиты обладают свойствами близкими нативной костной ткани и высокой механической прочностью (прочность на сжатие – свыше 100 МПа, прочность на растяжение – 110–120 МПа, ударная прочность – свыше 150 кДж/см2). Помимо полимерных и композитных крепежных элементов, для фиксации и сборки костных отломков используют склеивающие смеси (клеи, цементы). Такие субстанции, кроме функции механической фиксации отломков и заполнения трещин, выполняют роль соединительной фазы между костной тканью и материалом имплантата. Несмотря на недостаточную механическую прочность, наибольшее распространение получили акриловые цементы, которые сравнительно давно используют для фиксации стержней эндопротезов, вводимых в каналы трубчатых костей. Крепежные элементы для фиксации костных отломков, изготовленные из полилактида и гидроксиапатита. |