Титановые пластины и имплантаты: новые разработки

Титан широко используется в ортопедии и стоматологии. Но множественные исследования подтверждают, что этот материал не совершенен и имеет ряд недостатков. Ученые ищут способ усовершенствовать титан.

Ученые успешно протестировали новую, более безопасную титановую пластину для восстановления костной ткани.

Исследования свойств титана

Впервые запатентованные пластины из титанового волокна, разработанные инженерами для медицинского применения, были подвергнуты испытанию на животной модели. Исследователи обнаружили, что в отличие от обычных пластин, пластины из титанового волокна не приводят к хрупкости кости после тесного контакта с нею, даже в течение длительного времени. Это может устранить необходимость в извлечении пластин и связанных с этим хирургических рисков.

«Наши пластины из титанового волокна, в отличие от обычных титановых пластин, изготавливаются путем прессования титановых волокон при нормальной комнатной температуре на пластины, при этом форма волокна не изменяется», - сказал Такаши Такизава, доктор медицинских наук, первый автор статьи из отдела ортопедической хирургии в Школе университета Шиншу медицины.

Таким образом, они лишены основного недостатка обычных титановых пластин, их применение позволяет фиксировать и восстанавливать костную ткань на различных участках тела.

Где используются титанове пластины?

Титановые пластины чаще всего используются для фиксации кости во время заживления, они устойчивы к эрозии и достаточно прочны, чтобы удерживать кости на месте. Врачи имплантируют титановые пластины пациентам со сложным переломом, тяжелой травмой черепа или при дегенеративных заболеваниях кости.

Во многих случаях титановые пластины необходимо удалять после завершения заживления, так как они могут вызывать стресс-экранирование, при котором кости становятся хрупкими.

Чтобы устранить эту проблему, Noboru Nakayama, профессор машиностроения в японском университете Shinshu, разработал пластинку из титанового волокна в 2014 году. Он был награжден патентом как в Японии, так и Соединенных Штатов Америки. Этот материал имеет множество потенциальных клинических применений и лишен  недостатков традиционных титановых пластин.

По словам Такизавы, пластины из титанового волокна имеют схожие характеристики с естественной костью. В частности это касается идентичных показателей жесткости, известных как модуль Юнга.

Обычные пластины имеют модуль Юнга в четыре-десять раз выше, чем у кости. Разница в уровнях жесткости может в конечном итоге привести к возможной хрупкости костей, поскольку кость и пластина находятся в контакте.

Команда, возглавляемая Наото Сайто, проверила исследование по использованию пластин из титанового волокна в регенеративной медицине. Так как форма титановых волокон остается неизменной при изготовлении пластин при комнатной температуре, по всей пластине создается уникальная пористая среда.

«Мы видели, как регенерированная кость проникает в титановое волокно», - сказал Такидзава. «Различные предприятия заинтересованы в пластинах из титанового волокна, и мы собираемся применять пластины для клинического восстановления костной ткани. Я считаю, что пластины из титанового волокна можно размещать без хирургической операции удаления.

Биоактивное стекло для имплантации

Недавно ученые вплотную занялись изучением биоактивного стекла, которое можно применять для покрытия имплантатов. На данный момент, эти исследования коснулись целесообразности использования биоактивного стекла в стоматологии при установке титановых имплантатов. Титан также активно применяется для эндопротезирования суставов.

Биологическое стекло обеспечивает хорошую совместимость

Хотя имплантаты из титанового сплава имеют очень хорошую биологическую совместимость, для их интеграции в кость необходимо несколько месяцев, при этом обязательным условием является наличие достаточного количества собсвенной кости.

В результате было проведено много исследований в поисках новых покрытий для металлических имплантатов, которые применяются для протезирования.

Одним из таких материалов для покрытия является биоактивное стекло, которое в настоящее время является предметом интенсивных исследований. Когда в организме присутствует биологически активное стекло, на поверхности стекла образуется слой аморфного фосфата кальция.

А для того, что бы он превратился в гидроксикарбонатный апатит, в него вводят белки крови и коллаген. Полученный слой очень похож на кость природного происхождения, благодаря чему он без проблем прикрепляется к тканям-реципиентам / кости.

Биоактивные стеклянные покрытия можно наносить на имплантаты для надежной  фиксации имплантатов, повышения эффективности интеграции и заживления имплантатов.

Автор материала Елена Васильева, врач общей практики специально для Spinet.ru

Также стоит почитать: