Биостекло и стеклокерамика

Biogran – правильный выбор для небольших и средних костных дефектов.

Действие биоактивного стекла Biogran направлено на эффективную и безопасную регенерацию кости в случаях, как устранение пародонтальных дефектов, малых и средних костных дефектов, аугментация и сохранение гребня после удаления.

 

Biogran – это уникальное инновационное решение.

Biogran является остеокондуктивным материалом и представляет собой смесь биоактивных стеклянных частиц Si, Ca, Na и Р. Размер биоактивных гранул находится в пределах 300(355 мкм. Установлено, что частицы диаметром менее 300 мкм быстро разрушаются и способны вызвать воспалительные реакции.Частицы более 355 мкм не всегда полностью резорбируются.

Положительные результаты, доказанные клиническими испытаниями.

Клиническое исследование на 87 пациентах с 106 дефектами, включая пародонтальные дефекты и постэкстракционные лунки, показало, что Biogran является эффективным материалом для восполнения костных дефектов. Полученная костная ткань сохранялась на протяжении всего трехлетнего периода мультицентрового исследования. Различные другие клинические исследования с использованием биостекла также показали превосходные результаты.

Показания к применению:

• Заполнение постэкстракционных лунок
• Закрытие пародонтальных внутрикостных дефектов
• Восстановление небольших и средних дефектов костного гребня
• Лечение пародонтальных дефектов с неконтролируемым кровотечением Материал Biogran часто используют в сочетании с аутокостью
3. Примеры применения биостекол

В стоматологии

• Для заполнения пародонтальных дефектов с средним и высоким остеогенным потенциалом.
• При горизонтальной и комбинированной атрофии альвеолярного отростка для проведении имплатанционной реконструкции.
• Для заполнения лунок удаленных зубов для предотвращения атрофии контура альвеолярного гребня.
• Для заполнения дефектов кости после цистэктомии.
• Синус лифтинг.
• При глубоком пломбировании корня зуба, в том числе с выходом за эпиакальное отверстие.

В ортопедии

• Для заполнения костных полостей после удаления кист, костных опухолей, локальном остеопорозе.
• Замещение элементов удаленной либо поврежденной кости при операциях, травмах.
• Замещение элементов позвонков при травмах, остеопорозе.

 

В нейрохирургии

• Для замещения элементов утраченной либо поврежденной кости черепа после операций, травм.

В челюстно-лицевой хирургии

• Для замещения элементов челюстно-лицевых костей и суставов.
• Для заполнения костных полостей после цистотомии и цистэктомии, остеомиелита.
• При костной пластике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. СИТАЛЛЫ

Стеклокристаллические материалы, полученные объемной кристаллизацией  стекол, состоящие из одной или нескольких кристаллических фаз, равномерно распределенных в стекловидной фазе. Вещества, инициирующие кристаллизацию стекла, называются катализаторами. В качестве катализаторов применяют металлы (Cu, Ag, Au, Si, Pt), оксиды (TiO2, P2O5, Cr2O3, ZrO2, SnO2, WO3, MoO3). Существуют различные представления о механизме действия катализаторов. Катализатор-металл растворяется в расплаве, а при охлаждении выделяется в виде атомарных (кластерных) группировок, которые по мере укрупнения образуют центры, инициирующие кристаллизацию. Оксидные катализаторы способствуют ликвации, т.е. разделению первоначально однородного расплава при понижении температуры на две несмешивающиеся жидкости стекол, на границах которых формируются центры кристаллизации. Количество кристаллических фаз в ситаллах может составлять 20-95% (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициатора кристаллизации (катализатора) и режим термической обработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и заданными свойствами. Впервые ситаллы были изготовлены в 50-х гг. 20 в. Материалы, подобные ситаллам, за рубежом называются пирокерамом, девитрокерамом, стеклокерамом. Ситаллы обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, малым термическим расширением, химической и термической устойчивостью, газо- и влагонепроницаемостью. Основным недостатком ситаллов является одноцветность массы и возможность коррекции цвета только нанесением на поверхность протеза эмалевого красителя.

2.1. Получение ситаллов

Для производства ситаллов используют технологию стекольного производства, несколько видоизмененную и дополненную в своей заключительной стадии, т.к. полученное из соответствующего стекла изделие затем должно быть превращено в ситалл путем кристаллизации.  Технологическая схема производства ситаллов имеет следующий вид:

Получение шихты → варка стекла → формование изделий → отжиг изделий → кристаллизация изделий (может следовать сразу за формованием, минуя отжиг).

В некоторых случаях применяется керамическая технология (порошковый метод) получения ситаллов:

Получение шихты → варка стекла → гранулирование→ измельчение стекла в порошок → получение пластичной композиции-шликера (стекло+связка) → формование изделий → спекание и кристаллизация.

Этот технологический прием является менее совершенным, т.к. получаемые изделия всегда имеют небольшую пористость. Однако, в особых случаях и при получении деталей очень сложной конфигурации порошковый метод может оказаться незаменимым.

Спеченный ситалл получают двумя методами:

• спеканием порошков стекла (размер зерен около 10 мк) с добавкой кристаллообразователя
• спеканием порошка стекла, в которой кристаллообразователь введен на стадии его варки

2.2. Применение ситаллов в стоматологии

Стоматология занимает важное значение в жизни людей. Среди актуальных проблем современной стоматологии является вопрос применения и совершенствования методов лечения патологии твердых тканей зубов. Многочисленные исследования в области протезирования зубов занимают одно из ведущих мест в стоматологии.

Ситаллы обладают повышенной механической прочностью, износостойкостью и химической стойкостью, составом и совершенной структурой, что позволяет получать характеристики материалов с учётом биологической совмести и делает их незаменимым материалом. Это даёт возможность полнее использовать их кристаллическое строение по сравнению с применявшимися фарфорами.

Структура ситаллов, как правило, изотропная, мелкокристаллическая. Кристаллы имеют размеры 0,1-1,0 мкм, и не позволяют распространению трещин в материале, что очень важно при протезировании. Керамика же состоит в основном из кристаллической фазы с большим размером зерён 50-200 мкм.

Различие структур ситаллов и керамики объясняется технологиями их получения. Напрмер, керамические материалы получают методом твердофазового спекания, а ситаллы — из стекол методом направленной кристаллизации. Также кроме указанных достоинств ситаллов, ценным является возможность регулирования степени светопрозрачности материалов при помощи выбора нужного соотношения кристаллической и стекловидной фаз.

Разработаны и применяются 4 ситалла:

• Ситалл "СИКОР" для индивидуальных коронок;
• Ситалл "СИМЕТ" для металлокерамических протезов;
• "Биоситалл" для восполнения дефектов костных тканей;
• Ситалл для литья протезов.

Ситалл "Сикор" для зубных коронок получен методом направленной кристаллизации в системе альбит-диопсид. В сравнении с фарфоровыми массами для зубных коронок "Сикор" обладает технологическими преимуществвми: композиционным опаковым слоем, гарантирующим его спекание без трещин и не требующим корректировочного обжига; более низкой температуры спекания, широким диапазоном рабочей температуры.

Ситалловое покрытие "Симет" предназначено для облицовки каркасов цельнолитых зубных протезов, изготовленных из стоматологических сплавов металлов с температурным коэффициентом линейного расширения at=(13−15)⋅10−6⋅K−1 с использованием метода послойного нанесения масс разной цветности и прозрачности и их спекания в вакуумной электропечи. Материал для ситаллового покрытия синтезирован из стекла лейцит-альбитового состава.

Ситалловое покрытие, обладая высокой адгезией к металлическим каркасам зубных протезов, низкой температурой спекания (до 800°C) при достаточной прочности, а также регулируемые коэффициент теплового расширения и степень светопрозрачности обеспечивают высокий технологический и эстетический эффект при использовании ситалла "Симет". Из материала "Симет" также можно изготавливать индивидуальные ситалловые коронки типа жакетных и вкладки. Покрытие "Симет" химически и биологически нейтрально, устойчиво к ротовой жидкости и пищевым продуктам, биологически совместимо со всеми тканями полости рта и организма пациента, не вызывает аллергию.

2.3. Биоситаллы

Высокая механическая прочность, биологическая совместимость с тканями организма находит применение биоситаллов в медицине для изготовления зубных протезов. Биоситаллы получают на основе стекол системы СаО - MgO - SiO2 - Р2О5 (апатито - волластонитовые составы).

Свойство	Биоситалл СаО - MgO - SiO2 - Р2О5
Главные кристаллические фазы	Апатит, волластонит
Плотность, кг/м3	2600-2700
Прочность при изгибе, МПа	140-220
Модуль Юнга, ГПа	76-104
Микротвердость, МПа	6400-6500
Хим. стойкость, мг/см2 (кипячение в 5% р-ре HCl)	30-35

 

2.3.1. Биоситалл «Биосит»

Во всем мире специалисты отмечают все возрастающую необходимость хирургических вмешательств для замещения костных дефектов при различных заболеваниях человека.

Получение аутотрансплантата для костной пластики усугубляет состояние пациента, удлиняет срок оперативного вмешательства, увеличивает кровопотери и является дополнительным потенциальным источником возникновения инфекции.

Еще в 70-х годах ХХ века Л. Хенчем ( США) была сформирована абсолютно новая область медицины - биоматериаловедение на основе стеклокристаллического материала ситалла. Синтезированные составы непосредственно вступающие в реакцию с костной тканью, образующие прочное соединение с нею, обеспечивающие совместимость на клеточном и тканном уровне, получили название «биоситаллы».

В начале 90-х годов научно-производственная фирма «Элкор» совместно с Военно-медицинской Академией, Всероссийским институтом травматологии и ортопедии им. Вредена Р.Р., Медицинской Академией     им. Павлова И.П. приступила к разработке синтетических имплантатов для замещения костной ткани на основе биоситалла. Разработанные биоситаллы состоят из таких остеотрофных элементов как Ca, K, Mg, Zn, P2O5, Al2О3 и синтетического аналога биоминерала костной ткани - даллита. Различное соотношение перечисленных элементов, позволяют варьировать прочностные характеристики и скорость остеозамещения в различных участках скелета.

Применение изделий синтетического происхождения, полностью исключает возможность заражения СПИДом, сифилисом, гепатитом, туберкулезом и т.д. Отсутствие терратогенных свойств позволяет применять изделия из биоситалла для беременных и детей.

Сотрудниками фирмы «Элкор», единственными в России, были разработаны и синтезированы составы биоситаллов, которые прошли клинические испытания в ведущих медицинских учреждениях России            (Военно-медицинская Академия, Медицинская Академия им. Павлова И.П.,Институт ортопедии и травматологии им. Вредена Р.Р.).

К 1998 году были проведены экспериментальные и клинические исследования по применению пористых имплантатов из биоситалла в стоматологии, получившие название «БиоситСр-Элкор».

В Институте Цитологии Российской Академии Наук были проведены исследования цитотоксичности и остеосовместимости изделий из биоситалла, а результаты были доложены на Международном симпозиуме «Стволовые клетки, регенерация, клеточная терапия», проходившем в Санкт-Петербурге 25-27 октября 2004 года. Результаты исследований подтвердили способность клеток прикрепляться и расти на поверхности гранул, образуя монослой фибробластов.

Клинические испытания показали возможности применения изделий в любых формах, гранулированных и обьемных в следующих операциях:

• все операции связанные с остеозамещением в стоматологии
• операции спондилодеза при травмах шейного отдела позвоночника
• операции травм грудного и поясничного отделов позвоночника
• операции гнойной остеологии при лечении дегенеративно-дистрофических заболеваний и восполнении костных дефектов в условиях раневой инфекции
• при лечении инфицированных полостей при туберкулезе;
• реэндопротезирование