EA026505B1

EA026505B1 - Титановый имплантат с пористой поверхностью и способ её получения

Info

Publication number: EA026505B1
Application number: EA201500035A
Authority: EA
Inventors: Илья Юльевич ФРИДМАН; Сергей Александрович КИСЕЛЕВ; Павел Александрович ЗАБУРСКИЙ; Андрей Викторович ОЛЕНИН
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Альфа Биотех"
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2017-04-28
Also published as: EA201500035A1

Abstract

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и может быть использовано для формирования поверхности дентальных титановых имплантатов с целью обеспечения в дальнейшем успешной интеграции имплантата в костную ткань. Для этого предложен способ формирования поверхности дентального имплантата, включающий дробеструйную обработку титанового имплантата оксидом алюминия и последующее химическое травление, отличающийся тем, что химическое травление осуществляют с помощью кислотной композиции, содержащей серную и соляную кислоты, разведенные в 50% концентрации, в течение 20 мин при температуре раствора от 22 до 25°С и освещенности от 0,25 до 0,4 лк и одновременном воздействии ультразвука мощностью от 45∙10до 50∙10эрг/с. Поверхность имплантата, сформированная предлагаемым способом, обеспечивает создание оптимальных условий для адгезии белков за счет формирования максимально возможной площади поверхности имплантата и трехуровневой структуры образующихся микрополостей.

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и может быть использовано для формирования поверхности дентальных титановых имплантатов с целью обеспечения в дальнейшем успешной интеграции имплантата в костную ткань.

Уровень техники

Одним из основных направлений совершенствования биологических качеств продуктов производителями передовых имплантационных систем является разработка новых видов поверхностей.

В настоящее время наиболее популярными видами биосовместимых поверхностей дентальных имплантатов являются Τίυηίΐο производства №Ьс1 Вюсаге, ШпоТссНТМ. разработаннная компанией А1рйаΒίο Тес, и §ЬЛсЙуе производства компании §1гаитапп. Все они в большей степени являются остеокондуктивными нежели остеиндуктивными. Технология ТШийе подразумевает процесс, когда под действием электролиза освобождающийся газ в слое оксида титана создает поры и таким образом увеличивает и толщину самого оксидного слоя и, как следствие, совокупную площадь поверхности имплантата. А1рйа-Βίο Тес, в свою очередь, разработала исключительную по микромеханическим и биологическим свойствам поверхность ЫапоТесТМ. Поверхность ЫапоТесТМ - это результат многостадийного технологического процесса, по сути заключающегося в пескоструйной обработке тела имплантата порошком оксида титана, состоящим из частиц размерами от 20 до 40 мкм с последующим двойным термическим кислотным травлением для достижения микропористости размерами от 1 до 5 мкм. Компания §1гаитапп разработала поверхность имплантата 8ЬАсЙуе, в процессе формирования которой тело титанового имплантата обрабатывают пескоструйным методом, подвергают кислотному травлению, а затем промывают водой, используя атмосферу азота, что приводит к формированию гидроксилированного, химически активного слоя на поверхности тела имплантата, обладающего гидрофильными свойствами. Эта гидрофильная поверхность предназначена для оптимизации формирования новой костной структуры вокруг имплантата за счёт своей потенцированной способности к удержанию сгустка крови в периимплантной области во время его ретракции.

Однако известные методики обработки имплантатов для контролируемого формирования поверхности с нужной трехмерной организацией на наноуровне являются несовершенными.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является формирование поверхности дентального имплантата, обеспечивающей успешную интеграцию имплантата в костную ткань.

Поставленная задача решается путем достижения технического результата - создания такой наружной поверхности имплантата, которая обеспечивает оптимальные условия для адгезии белков за счет технологически сформирований максимально возможной площади поверхности имплантата и трехуровневой структуры образующихся микрополостей: менее 1 мкм (наноуровень), 1-5 мкм (микроуровень) и 20-40 мкм (макроуровень).

Достижение указанного технического результата обеспечивается в результате осуществления способа формирования поверхности дентального имплантата, включающего дробеструйную обработку титанового имплантата оксидом алюминия и последующее химическое травление, при котором химическое травление осуществляют с помощью кислотной композиции, содержащей серную и соляную кислоты, разведенные в 50%-й концентрации, в течение 20 мин при температуре раствора от 22 до 25°С и освещенности от 0,25 до 0,4 лк и одновременном воздействии ультразвука мощностью от 45-10⁷ до 50-10⁷эрг/с.

Подробное описание изобретения

Для осуществления изобретения используют титановые имплантаты, изготовленные из технически чистого титана, например титана марок ВТ 1-0 и ВТ 1-00 (ГОСТ 19807-91) или из коммерчески чистого титана четырех марок (Сгабе 1-4 А8ТМ, ΙδΘ) или титанового сплава ТБ6А1-4У (АδΤМ, ΙδΟ), подвергнутых предварительной дробеструйной обработке оксидом алюминия (А1₂О₃). Например, в одном из вариантов воплощения изобретения могут быть использованы титановые имплантаты компании Альфа-Био (Израиль). Предварительная дробеструйная обработка необходима для текстурирования титановой поверхности при подготовке ее к травлению для достижения необходимого результата травления. При этом размер шероховатости, травление, осуществляемое после дробеструйной обработки, и последующая ультразвуковая мойка не влияют на результат последующего модифицирования предлагаемым способом.

Для осуществления кислотного модифицирования титановой поверхности титановый имплантат помещается в ультразвуковую ванну, где подвергается травлению в смеси соляной (соляная кислота ОСЧ 20-4 ГОСТ 14261-77 и 26-4 ГОСТ 14261-77) и серной кислот (серная кислота ОСЧ 11-5 (особо чистая) ГОСТ 14262-78 (массовая доля основного вещества 95,6%)) в равных пропорциях, разведенных дистиллированной водой в 50%-й концентрации. Травление производится в течение 20 мин при температуре раствора от 22 до 25°С и освещенности от 0,25 до 0,4 лк (люкс) и одновременном воздействии ультразвука мощностью от 45-10⁷ до 50-10⁷ эрг/с.

В результате такого воздействия формируется модифицированная поверхность имплантата, имеющая трехуровневую структуру микрополостей:

менее 1 мкм - наноуровень, необходимый для оптимизации процесса абсорбции костных морфоге- 1 026505 нетических протеинов; сформированные поры с диапазоном размеров от 1-5 до 200 нм и максимумом в районе 50 нм обеспечивают возможность сорбировать белки в большем количестве, чем известные аналоги, обеспечивая необходимое для остеоинтеграции индуцирование костных морфогенетических протеинов;

1-5 мкм - микроуровень, необходимый для надежной фиксации фибриновых нитей, составляющих основу кровяного сгустка, что гарантированно предупреждает их отрыв от поверхности имплантата во время ретракции сгустка крови;

20-40 мкм - макроуровень, соответствущий среднестатистическому размеру остеогенных клеток активных остеобластов и необходимый для их оптимального размещения на поверхности имплантата.

Таким образом, по сравнению с известными аналогами поверхность имплантата, сформированная предлагаемым способом, обеспечивает создание оптимальных условий для адгезии белков за счет формирования максимально возможной площади поверхности имплантата, имеющей трехуровневую структуру микрополостей.

Известно, что сохранение максимально возможного количества сгустка крови во время и после его ретракции на поверхности имплантата является основным разрешительным моментом в развитии контактного остеогенеза, который и принято считать успехом остеоинтеграции. Этот процесс в норме принято считать начальным этапом остеокондуктивных реакций, происходящих в каждом первом случае при инсталляции дентального имплантата.

Совокупность характеристик, присущих поверхности имплантата, получаемой предлагаемым способом, обеспечивает ее остеиндуктивные и остеокондуктивные свойства, что, в свою очередь, обеспечивает успешную остеоинтеграцию костной ткани при проведении имплантации. Поскольку ретракция кровяного сгустка на титановом имплантате происходит более медленно в области пор, имеющих размер менее 1 мкм, ретракция всего сгустка происходит не одновременно, так как чем дальше сгусток располагается от раневой поверхности, тем слабее его ретракция. Это позволяет предупредить развитие такого осложнения, как врастание эпителия и образование костного кармана вокруг пришеечной части имплантата.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 - микрофотографии поверхности имплантата, сформированной способом по изобретению, фото лаборатории Микроанализа Технопарка Сколково: а) увеличение в 150 раз, б) увеличение в 500 раз, в) увеличение в 1000 раз, г) увеличение в 2500 раз, д) увеличение 10⁴, е) увеличение 4х10⁴, ж) увеличение 4х10⁴, з) увеличение 2х10⁴, и) увеличение 16х10⁴, к) увеличение 8х10⁴, л) увеличение 30х10⁴, м) увеличение 30х10⁴, н) увеличение 2х10⁴, о) - увеличение 60х10⁴;

фиг. 2 - микрофотографии поверхности имплантата, полученного компанией Антожир (АпШодуг), Франция: а) увеличение в 150 раз, б) увеличение в 500 раз, в) увеличение 1000 раз, г) увеличение в 2500 раз, д) увеличение 10⁴, е) увеличение 4х 10⁴, ж) увеличение 8х 10⁴, з) увеличение в 5000 раз;

фиг. 3 - микрофотографии поверхности имплантата, полученного компанией Торнадо (Махачкала): а) увеличение в 150 раз, б) увеличение в 500 раз, в) увеличение в 1000 раз, г) увеличение 10⁴, д) увеличение 8х 10⁴, е) увеличение в 1000 раз, ж) увеличение в 5000 раз, з) увеличение в 5000 раз;

фиг. 4 - микрофотографии поверхности имплантата Άΐίά компании А1ркаВюТес (Израиль): а) увеличение 2х10⁴, б) увеличение 4х10⁴, в) увеличение 8х10⁴;

фиг. 5 - микрофотография поверхности ИаиоТес имплантата АТГО компании А1рка Βίο Тес (увеличение 4х 10⁴);

фиг. 6 - микрофотография поверхности ТШпйе компании ЫоЬе1 Вюсаге (увеличение 10⁴); фиг. 7 - микрофотография поверхности 8ЬА компании 81гаитапп Вюсаге (увеличение 2х 10⁴); фиг. 8 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата АТГО;

фиг. 9 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата 1СЕ; фиг. 10 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата 8ΡΙ; фиг. 11 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата ΌΡΙ; фиг. 12 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата Мие11; фиг. 13 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата Νοτίδ; фиг. 14 - результаты спектрального анализа поверхности имплантата 8ΙΝ.

На микрофотографиях видно, что поверхность имплантата, полученная способом по изобретению, более структурирована, чем поверхности имплантатов известных аналогов.

Далее изобретение иллюстрируется следующим неограничивающим объем притязаний примером.

Пример.

Для проведения модифицирования поверхности использовались имплантаты Αίίά компании А1ркаВюТес (Израиль) из титана марки Сгабе 2 А8ТМ (см. фиг. 4).

Титановые имплантаты подвергали кислотному травлению в смеси соляной и серной кислот, смешанных в равных пропорциях и разведенных дистиллированной водой в 50%-й концентрации. Травление производилось в течение 20 мин при температуре раствора 24°С и освещенности 0,4 лк с одновременным воздействием ультразвука мощностью 50· 10⁷ эрг/с.

- 2 026505

В результате такого воздействия была сформирована модифицированная поверхность имплантата, имеющая трехуровневую структуру микрополостей (см. фиг. 1).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ формирования поверхности дентального имплантата, включающий дробеструйную обработку титанового имплантата оксидом алюминия и последующее химическое травление, отличающийся тем, что химическое травление осуществляют с помощью кислотной композиции, содержащей серную и соляную кислоты, разведенные в 50% концентрации, в течение 20 мин при температуре раствора от 22 до 25°С и освещенности от 0,25 до 0,4 лк и одновременном воздействии ультразвука мощностью от 45· 10⁷до 50· 10⁷ эрг/с.