Оптимизация поверхности титановых дентальных имплантатов сплава grade 5 барьерным стеклокерамическим покрытием

Авторы

  • С.В. Новиков 1, к.м.н., доцент кафедры стоматологии хирургической и челюстно-лицевой хирургии
    ORCID ID: 0000-0002-1651-6066 , Author ID: 214982
  • И.Д. Тамазов 1, врач — стоматолог-хирург
    ORCID ID: 0000-0002-0925-6403 , Author ID: 1084866
  • А.И. Матвеев 1, студент V курса стоматологического факультета
    ORCID ID: 0000-0003-2697-6485 , Author ID: 1109859
  • П.А. Тополянский 1, к.т.н., доцент кафедры сварки и лазерных технологий Author ID: 453143
  • А.П. Тополянский 2, генеральный директор Author ID: 900411
  • 1 ПСПбГМУ им. акад. И.П. Павлова, 197022, Санкт-Петербург, Россия
  • 2 ООО «Плазмацентр», 195112, Санкт-Петербург, Россия

Аннотация

Разработано биосовместимое стеклокерамическое покрытие на основе кремния, углерода и азота — Pateks и технология его нанесения на дентальные имплантаты методом PECVD. Цель исследования — оценить успешность оптимизации поверхности легированных титановых внутрикостных дентальных имплантатов разработанным барьерным стеклокерамическим покрытием с помощью физико-химических, цитологических, спектрофотометрических и биологических исследований.
Материалы и методы.
Для проведения исследований использовались образцы титановых дентальных имплантатов (grade 5) BioMed. На часть из них c помощью разработанной нами технологии наносилось покрытие Pateks. Для проведения цитологического исследования использована культура клеток фибробластов легких человека, спектрофотометрические исследования проводились на атомно-абсорбционном спектрофотометре и атомно-абсорбционном спектрометре «КВАНТ-Z.ЭТА» (Россия), в биологических исследованиях участвовали 6 кроликов породы шиншилла.
Результаты.
Отдельные физико-химические параметры предложенного покрытия продемонстрировали свои преимущества по сравнению с титановыми дентальными имплантатами без покрытия: уменьшение площади дефектов исходной поверхности титановых дентальных имплантатов, образовавшихся от предшествующих этапов формообразования и обработки, создание более гидрофильной поверхности, увеличение диэлектрических характеристик, а также pH среды. Покрытие Pateks безопасно для монослоя фибробластов и не угнетает дыхательные процессы в них. Нанесение стеклокерамического покрытия Pateks толщиной 0,5 мкм уменьшает содержания ионов алюминия и ванадия в модельной среде практически в 2 раза и обеспечивает барьер, способствующий снижению отрицательного биологического влияния данных ионов на периимплантные ткани. Отмечается сокращение сроков компактизации костной ткани вокруг экспериментальных титановых имплантатов с покрытием в исследовании на кроликах.

Ключевые слова:

дентальный имплантат, биоинертность, покрытие, поверхность, кремний

Для цитирования

[1]
Новиков С.В., Тамазов И.Д., Матвеев А.И., Тополянский П.А., Тополянский А.П. Оптимизация поверхности титановых дентальных имплантатов сплава grade 5 барьерным стеклокерамическим покрытием. — Клиническая стоматология. — 2021; 2 (24): 29-36

Список литературы

  1. Егоров А.А., Дровосеков М.Н., Аронов А.М., Рожнова О.М., Егорова О.П. Сравнительная характеристика материалов, применяемых в стоматологической имплантации. — Бюллетень сибирской медицины. — 2014; 13 (6): 41—7. eLIBRARY ID: 22931157.
  2. Saurabh G. Titanium to ceramic dental implants: A short communication. — Journal of Dental Science and Medicine. — 2017; 2 (1): 1. DOI: 10.4172/2572-4835.1000116.
  3. Султанов А.А., Первов Ю.Ю., Яценко А.К. Физико-химические свойства имплантатов и их взаимодействие с окружающими тканями и средами полости рта (обзор литературы). — Вятский Медицинский Вестник. — 2019; 2 (62): 80—6. eLIBRARY ID: 38213975.
  4. Трофимов В.В., Федчишин О.В., Клименов В.А. Титан, сплавы титана и их применение в стоматологии. — Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2009; 90 (7): 10—2. eLIBRARY ID: 12966356.
  5. Rupp F., Liang L., Geis-Gerstorfer J., Scheideler L., Hüttig F. Surface characteristics of dental implants: A review. — Dent Mater. — 2018; 34 (1): 40—57. PMID: 29029850.
  6. Hatamleh M.M., Wu X., Alnazzawi A., Watson J., Watts D. Surface characteristics and biocompatibility of cranioplasty titanium implants following different surface treatments. — Dent Mater. — 2018; 34 (4): 676—83. PMID: 29398110.
  7. Al Jabbari Y.S., Fehrman J., Barnes A.C., Zapf A.M., Zinelis S., Berzins D.W. Titanium nitride and nitrogen ion implanted coated dental materials. — Coatings. — 2012; 2: 160—78. DOI: 10.3390/coatings2030160.
  8. Ehrenfest D.M.D., Coelho P.G., Kang B.-S., Sul Y.-T., Albrektsson T. Classification of osseointegrated implant surfaces: materials, chemistry and topography. — Trends Biotechnol. — 2010; 28 (4): 198—206. PMID: 20116873.
  9. Новиков С.В., Тамазов И.Д., Тополянский П.А., Тополянский А.П. Использование холодной атмосферной плазмы в стоматологии. — Здоровье и образование в XXI веке. — 2018; 20 (1): 124—7. eLIBRARY ID: 32284233.
  10. Камалов Р.Х., Лихота А.Н., Коваленко В.В., Тиньков В.А., Горобец Е.В., Кинчур Н.И., Розова Е.В. Сравнительный анализ структуры поверхности и ее химического состава у разных систем дентальных имплантатов и их влияние на уровень сенсибилизации организма. — Клиническая стоматология. — 2011; 2 (58): 44—8. eLIBRARY ID: 22653169.
  11. Тарантин А.В., Землянова М.А. Эссенциальная роль и токсические эффекты ванадия. Обзор литературы. — Экология человека. — 2015; 12: 59—64. eLIBRARY ID: 25063260.
  12. Choi Y., Park K., Kim I., Kim S.D. Combined toxic effect of airborne heavy metals on human lung cell line A549. — Environ Geochem Health. — 2018; 40 (1): 271—282. PMID: 27888373.
  13. Шугалей И.В., Гарабаджиу А.В., Илюшин М.А., Судариков А.М. Некоторые аспекты влияния алюминия и его соединений на живые организмы. — Экологическая химия. — 2012; 21 (3): 172—86. eLIBRARY ID: 22266558.
  14. Dolara P. Occurrence, exposure, effects, recommended intake and possible dietary use of selected trace compounds (aluminium, bismuth, cobalt, gold, lithium, nickel, silver). — Int J Food Sci Nutr. — 2014; 65 (8): 911—24. PMID: 25045935.
  15. Igbokwe I.O., Igwenagu E., Igbokwe N.A. Aluminium toxicosis: a review of toxic actions and effects. — Interdiscip Toxicol. — 2019; 12 (2): 45—70. PMID: 32206026.
  16. Зайцева Н.В., Землякова Н.А., Степанков М.С., Игнатова А.М. Оценка токсичности и потенциальной опасности наночастиц оксида алюминия для здоровья человека. — Экология человека. — 2018; 5: 9—15. eLIBRARY ID: 34957396.
  17. Ушаков А.И. Краткий обзор доклада об исследовании поверхностей 62 моделей имплантатов различных производителей. — Российская стоматология. — 2014; 7 (3): 57—68. eLIBRARY ID: 22598402.
  18. Shemtov-Yona K., Rittel D., Dorogoy A. Mechanical assessment of grit blasting surface treatments of dental implants. — J Mech Behav Biomed Mater. — 2014; 39: 375—90. PMID: 25173238.
  19. Demnati I., Grossin D., Combes C., Rey C. Plasma-sprayed apatite coatings: Review of physical-chemical characteristics and their biological consequences. — Journal of Medical and Biological Engineering. — 2014; 34 (1): 1—7. DOI: 10.5405/jmbe.1459.
  20. Al-Okla S.M., Al Nazwani N.S., Al-Mudarris F.A. Overview of cold atmospheric plasma in wounds treatment. — Medical & Clinical Research. — 2020; 5 (10): 280—9. DOI: 10.33140/mcr.05.10.04.
  21. von Woedtke T., Emmert S., Metelmann H.-R., Rupf S., Weltmann K.-D. Perspectives on cold atmospheric plasma (CAP) applications in medicine. — Physics of Plasmas. — 2020; 27 (7): 070601. DOI: 10.1063/5.0008093.
  22. Shohet J.L. (ed.). Encyclopedia of plasma technology. — Boca Raton (FL): CRC Press, 2016. — Pp. 328—338. DOI: 10.1081/E-EPLT.
  23. Arora V., Nikhil V., Suri N.K., Arora P. Cold atmospheric plasma (CAP) in dentistry. — Dentistry (Sunnyvale). — 2014; 1: 189—93. DOI: 10.4172/2161-1122.1000189.
  24. Duske K., Koban I., Kindel E., Schröder K., Nebe B., Holtfreter B., Jablonowski L., Weltmann K.D., Kocher T. Atmospheric plasma enhances wettability and cell spreading on dental implant metals. — J Clin Periodontol. — 2012; 39 (4): 400—7. PMID: 22324415.
  25. Giro G., Tovar N., Witek L., Marin C., Silva N.R.F., Bonfante E.A., Coelho P.G. Osseointegration assessment of chairside argon-based nonthermal plasma-treated Ca-P coated dental implants. — J Biomed Mater Res A. — 2013; 101 (1): 98—103. PMID: 22826209.
  26. Cha S., Park Y.-S. Plasma in dentistry. — Clin Plasma Med. — 2014; 2 (1): 4—10. PMID: 27030818.
  27. Küçük D., Ercan U.K., Köseoğlu S. The fourth state of matter: Plasma and applications of atmospheric pressure cold plasmas ın dentistry. — Yeditepe Dental Journal. — 2018; 14(3): 125—36 (In Turkish). DOI: 10.5505/yeditepe.2018.09609.
  28. Mahrous A., Mohamed S., Ahmed A. The effect of atmospheric plasma-sprayed peek implants on osseointegration. — Egyptian Dental Journal. — 2018; 64 (1): 733—44. DOI: 10.21608/edj.2018.78085.
  29. Воронов И.А., Ипполитов Е.В., Царев В.Н. Подтверждение протективных свойств нового покрытия из карбида кремния «Панцирь» при моделировании микробной адгезии, колонизации и биодеструкции на образцах стоматологических базисных полимеров. — Клиническая стоматология. — 2016; 1 (77): 60—5. eLIBRARY ID: 25718070.
  30. Stephen E. Silicon carbide biotechnology. A biocompatible semiconductor for advanced biomedical devices and applications. — Amsterdam: Elsevier Science, 2016. — Pp. 251—268.
  31. Мансурова Л.А. Физиологическая роль кремния. — Сибирский медицинский журнал (Иркутск). — 2009; 90 (7): 16—8. eLIBRARY ID: 12966358.
  32. Fares C., Elhassani R., Ren F., Cabrera A.R., Chai I., Neal D., Hsu S.-M., Esquivel-Upshaw J.F. Color perceptibility and validity of silicon carbide-based protective coatings for dental ceramics. — J Prosthet Dent. — 2021; S0022-3913(20)30729-0. PMID: 33483139.
  33. Esquivel-Upshaw J.F., Ren F., Hsu S.M., Dieng F.Y., Neal D., Clark A.E. Novel Testing for Corrosion of Glass-Ceramics for Dental Applications. — J Dent Res. — 2018; 97 (3): 296—302. PMID: 28922616.

Загрузки

Принята

06.04.2021

Поступила

11.02.2021

Опубликовано

01.06.2021