Десневая и костная пластика в дентальной имплантологии

Целью стоматологического лечения является восстановление утраченной функции и эстетики. В настоящее время с развитием техник реставрации дентальные имплантаты становятся все более доступным средством замещения отсутствующих зубов. Одна из сложностей, связанных с установкой дентального имплантата - неблагоприятное состояние альвеолярного гребня, вызванное атрофией, которое в итоге может привести к недостатку объема кости и десны как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

В хирургической стоматологии разработка новых материалов и методик позволяет активно проводить как профилактические мероприятия, в частности, уменьшение атрофии альвеолярного гребня после удаления зубов, так и восстановительные операции по направленной тканевой регенерации для создания горизонтального и вертикального объема кости и достаточной зоны прикрепленной кератинизированной десны.

Книга содержит информацию об удалении зубов с сохранением и восстановлением утраченной вестибулярной кости, проведении операции закрытого синус-лифтинга на этапе удаления зуба, различные варианты пластики мягких тканей для закрытия лунки зуба; основные принципы планирования горизонтального наращивания кости и десны на беззубых участках. В нашей книге вы найдете подробное описание механизма костного ответа на подсадку различных видов биоматериалов, их классификацию в зависимости от характера их участия в метаболизме костной ткани.

Книга предназначена для практикующих хирургов-стоматологов благодаря наличию четких алгоритмов и тактик лечения; научных сотрудников, аспирантов и ординаторов ввиду широкого охвата информации применения костно-замещающих материалов.

Мы, сильные, должны сносить немощи бессильных и не себе угождать.

Послание к Римлянам святого апостола Павла 15:1

С развитием возможностей и расширением показаний имплантологического лечения операция удаления зуба приобрела особое значение в практике хирургической стоматологии.

Удаление зуба - наиболее часто выполняемая в хирургической стоматологии процедура, вследствие которой происходят естественные процессы атрофии альвеолярной кости и окружающих мягких тканей. Среднее значение атрофии альвеолы через 1 год после удаления составляет 4 мм по горизонтали и 1,8 мм по вертикали. При этом максимальная потеря 3 мм по горизонтали происходит в первые 3 месяца после удаления, что составляет 60% всей горизонтальной резорбции (рис. 1)³⁷ .

Для имплантата корональная треть лунки зуба после удаления имеет особое значение, так как на этом уровне происходит основная вертикальная и горизонтальная атрофия тканей.

Подсадка в лунку остеопластического материала сокращает атрофию костной ткани как минимум в 2 раза - 0,3 мм по вертикали против 1,2-1,8 мм и 0,7-1,8 мм по горизонтали против 4 мм. Установка имплантата в лунки после аугментации возможна через 3-4 месяца, что было подтверждено клиническими и гистологическими исследованиями. Доказана 95% остеоинтеграция имплантатов в область частично резорбировавшегося биоматериала² .

Для успешного применения методики сохранения объема костной ткани необходимо знать гистологические особенности заживления лунки и ориентироваться в тканевых биотипах.

Фазы заживления лунки после удаления зуба

Каскад событий, происходящий в лунке зуба после удаления при заживлении под кровяным сгустком и при подсадке биоматериала, имеет разные сроки формирования новообразованной костной ткани (табл. 1).

По данным исследований, образование костной ткани в апикальной, средней и корональной трети лунки имеет различную скорость (рис. 2)²⁰ .

В метаанализе De Risi et al. (2013) провел обзор данных гистоморфометрического исследования аугментации различных биоматериалов в лунки после удаления¹⁴ . Значительное количество остаточного материала через 7 месяцев показано для ксенокости и синтетики, количество новообразованной костной ткани больше всего в группе аллокости - через 3 месяца.

Формирование кровяного сгустка и профилактика альвеолита

Регенерация костной ткани после удаления зуба протекает по стандартному для челюстей эндесмальному пути. Травма тканей инициирует клеточный и сосудистый ответы. Сосудистая реакция проявляется вначале локальной вазоконстрикцией, а затем вазодилатацией и увеличением проницаемости капиллярной стенки. Низкое содержание вазоконстриктора в анестетике благоприятно влияет на формирование кровяного сгустка с формированием полноценной фибриновой сети в первые часы после удаления. Самый лучший результат дает применение анестетика на основе 4%-го артикаина с пониженным содержанием адреналина 1:200 000 (Ultracain D.S. и др.). Для обезболивания желательно применять минимальные дозы - 0,5-1 мл обезболивающего раствора и избегать инфильтрации мягких тканей в области корональной трети лунки.

Удаление зуба должно проходить без травмирования эпителия десны. После удаления с применением бормашины рекомендовано промыть лунку от опилок и костной стружки физиологическим раствором. Формирование кровяного сгустка лучше всего проводить острой кюре-тажной ложкой Лукаса (рис. 3).

Сразу после удаления необходима изоляция лунки от слюны. Если закрыть лунку сухим тампоном, он пропитается слюной, что может инициировать фибринолиз сгустка и привести к развитию альвеолита. Помимо этого, тампон впитает кровь из лунки и не даст сформироваться кровяному сгустку (см. рис. 3).

В последнем метаанализе Кохрановской группы по альвеолитам предоперационное и послеоперационное орошение 0,12% или 0,2%-м раствором хлоргексидина уменьшает риск развития альвеолита на 42%, а аппликация после удаления гелем на основе хлоргексидина 0,2% вместе с метронидазолом (Метрогил Дента, Элюгель, Curasept ADS 350) снижает риск на 58%¹³ .

После формирования кровяного сгустка, активации тромбоцитов и полимеризации фибрина в течение первых 24 часов происходит миграция нейтрофильных гранулоцитов, моноцитов и фибробластов. Гипоксия тканей вследствие вазоконстрикции уменьшает антимикробную активность гранулоцитов на 50%, что может привести к развитию альвеолита. Поэтому доза вазоконстриктора в анестетике должна быть минимальной.

Профилактика альвеолита

Альвеолит, самое частое осложнение после удаления зуба, можно распознать в первые 3 дня. Клинически альвеолит характеризуется оголением костных стенок лунки, желто-серым налетом, наличием путридных масс в лунке зуба, гиперемией краевой десны и сильными болями, иррадиирующими в ухо и шею²² . Возникновение альвеолита среди всех удалений составляет около 15%. На верхней челюсти альвеолит развивается довольно редко. Это связано с большей васкуляри-зованностью верхней челюсти. Среди этиологических факторов, стоящих в основе возникновения процесса деградации кровяного сгустка, большое значение уделяется попавшей в лунку зуба слюне, которая, смешавшись с кровью до формирования сгустка, активирует выработку плазмина, что в конечном итоге и вызывает фибринолиз, распад сгустка. Большое количество активаторов плазминогена содержится в слюне у женщин во время менструации, поэтому риск возникновения альвеолита в этом периоде весьма вероятен³² .

Факторы риска возникновения альвеолита подробно описаны во множестве исследований и включают низкий уровень гигиены, курение, использование большой дозы анестезии с вазоконстриктором, травматичность операции, попадание слюны до формирования кровяного сгустка.

В целом лечение альвеолита не изменилось за последние 50 лет²⁴ . Большинство методик направлены прежде всего на купирование болевого синдрома. Терапия включает использование местных аналгезирующих веществ и антимикробных препаратов.

Существует значительное количество комбинаций лекарственных веществ, большинство из которых включает эвгенол, бензокаин, бальзам Перу, хлорбутанол и йодоформ (Surgical Dressing, PD, Швейцария). Вначале лунка зуба промывается для удаления путридных масс, при этом данную манипуляцию можно проводить без анестезии либо под инфильтрационной анестезией. Рекомендуется использовать кюретажную ложку Лукаса для полноценного препарирования костных стенок и раскрытия кровеностных сосудов для формирования нового сгустка.

После этого лунка тампонируется турундой с лекарственным веществом, чаще всего йодоформом, которая меняется на следующий день, далее с интервалом в 3-5 дней до начала процесса эпителизации всех костных стенок лунки зуба.

В состав йодоформной турунды входит (из расчета на 100 г марли): йодоформ - 5 г, глицерин - 5 г, этиловый спирт - 100 г, эфир - 200 г.

Кристаллы йодоформа растворяются только в эфире, глицерин нужен для того, чтобы на готовых турундах кристаллы йодоформа не осыпались, спирт необходим для забора избыточного количества глицерина. Турунда оказывает обеззараживающее местнораздражающее действие (для быстрого образования грануляций), а также служит барьером для предотвращения попадания пищи в лунку.

Использование уже готовых форм лекарственных повязок, таких как Alvogyl (Septodont), нежелательно, поскольку в основной своей массе они содержат эвгенол, который замедляет заживление .

Пролиферация эпителия

При нормальном заживлении без осложнения после удаления зуба на третий день происходит пролиферация эпителия с краев лунки и грануляционной ткани внутри лунки. Благодаря изменению электрического потенциала, межклеточных контактов, потере внеклеточного Са²⁺ базальные кератиноциты с краев раны начинают миграцию по сформировавшейся фибриновой сети кровяного сгустка²³ .

Движение кератиноцитов начинается с наращивания массы в базаль-ном слое в некотором удалении от края лунки, формируя валик. Таким образом верхний роговой слой, состоящий из закончивших дифферен-цировку и утративших клеточное строение кератиноцитов, переваливается через край на фибриновый сгусток. Это создает защиту для нового слоя базальных кератиноцитов, которые начинают движение к центру лунки. В дополнение к этому грануляционная ткань в лунке распознается клетками эпителия как соединительная ткань, создавая «дорожное полотно» для движения кератиноцитов (рис. 4)²³ .

Поэтому с клинической точки зрения особое значение должно быть уделено минимальному травмированию эпителия десны вокруг удаляемого зуба для сохранения рогового слоя, который будет осуществлять защиту подлежащего базального слоя во время его движения к центру лунки.

Формирование рубцовой ткани

На 7-е сутки происходит образование рубцовой ткани в апикальной трети лунки зуба. Наибольшая концентрация клеток типа молодых мезенхимальных элементов определяется у стенок альвеолы. Середина и корональная треть лунки все еще заполнены грануляционной тканью с началом формирования рубцовой ткани. Эпителиальные пласты с краев лунки достигают друг друга (рис. 4).

В течение второй недели происходит дальнейшее постепенное уплотнение рубцовой ткани, эпителизация дополнительным слоем входа в лунку. При этом «кратер» в центре лунки, в котором может застревать пища, постепенно уменьшается. Грануляционная ткань в лунке продолжает постепенно замещаться рубцовой тканью.

На 20-й день в апикальной трети начинается обызвествление рубцовой ткани за счет осаждения солей кальция на протофибриллах коллагена. В середине и корональной трети лунки происходит постепенное формирование активной молодой малодифференцированной рубцовой ткани с признаками обызвествления.

К концу первого месяца после удаления лунка имеет плотные контуры.

Формирование ретикулофиброзной кости

Через месяц после удаления в апикальной трети лунки на месте обызвествленной рубцовой ткани происходит формирование ретикулофиброзной кости. В среднем отделе лунки сохраняется клеточно-волокнистая соединительная ткань. В пристеночной части регенерирующей альвеолы определяется процесс начинающегося костеобразования в виде островков и тяжей остеогенных клеток, отдельных костных балок, окруженных остеобластами. Также завершается эпителизация лунки.

Через 1,5 месяца в апикальной трети лунки образуется молодая трабекулярная кость, что дает основание для ранней отсроченной установки дентального имплантата. При этом в средней трети лунки первичная костная ткань укрепляется оссеомукоидом, выпадающим между клетками и волокнами с постепенной последующей минерализацией. В корональной трети сохраняются остаточные включения соединительной ткани, которая уже содержит остеобластические клетки в большом количестве.

Через 3 месяца происходит полноценное формирование костной ткани на всех уровнях лунки зуба.

Параллельно с формированием молодой соединительной ткани на ранних этапах заживления (15-30-й день) происходит резорбция альвеолы с шарпеевыми волокнами (bundle bone), так как этот участок питается от периодонтальной связки зуба, которая инволюционирует после удаления зуба из-за отсутствия кровоснабжения²⁹ . Во фронтальном отделе костная пластинка обычно состоит только из альвеолы с шарпеевыми волокнами, поэтому с вестибулярной стороны резорбция всегда выражена сильнее.

В случае откидывания лоскута для удаления корня зуба происходит дополнительная атрофия вестибулярной костной пластинки около 0,6 мм в первые 2 месяца. В зависимости от локализации участка, тканевого биотипа, регенераторного потенциала и возраста пациента эти значения могут варьироваться.

Определение факторов риска перед удалением зуба

В стоматологии следует всегда отталкиваться от идеального конечного результата как с функциональной, так и с эстетической точки зрения. Для определения оптимальной тактики лечения перед удалением зуба необходимо учитывать многие факторы риска (табл. 2)³⁰ .

Индивидуальный профиль риска (соматический статус, курение)

Заболевания в декомпенсированной форме повышают риск осложнений любого лечения. Так, например, диабет 1-го типа влияет на раневое заживление из-за уменьшения сосудистой проницаемости, что может негативно сказываться на микроциркуляции в области аугментации костного материала или имплантации. Кроме того, сниженная фагоцитарная активность нейтрофилов может явиться причиной присоединения инфекции. G. Alsaadi et al. (2008) отметили взаимосвязь ранней потери имплантатов у пациентов с диабетом 1-го типа из-за отсутствия заживления мягких тканей и значительной потери маргинальной кости в первый год нагрузки у каждого третьего установленного имплантата³ . Поэтому пациентам с диабетом 1-го типа не рекомендована немедленная имплантация.

J.B. Saldanha et al. (2006) считают, что курение больше 10 сигарет в день может привести к дополнительной потере 0,5 мм костного гребня после удаления зуба, что также диктует необходимость в отсроченной установке имплантатов после удаления зуба²⁸ .

В Бернском универститете (Швейцария) в 1996 г. разработана схема визуального определения факторов риска, влияющих на успех или неудачу лечения пародонтологической патологии («бернская паутина»). Эта модель позволяет донести информацию о факторах риска для пациента и мотивировать его отказаться от вредных привычек и улучшить гигиену (рис. 5). Анализ риска проводится не только при первичном посещении, но и и во время контрольных осмотров, после завершения лечения. Это позволяет оценить сотрудничество пациента и снижение общего риска³⁸ . Схожие критерии вполне возможно использовать при определении факторов риска перед удалением зуба в качестве предимплантаци-онного оценочного листа.

Тканевой биотип

При планировании удаления зуба необходимо внимательное изучение толщины мягких тканей. При изучении зависимости толщины кератинизированной десны от длины и формы коронок зубов J. Siebert и J. Lidhe в 1989 г. ввели понятие «тканевой биотип» и разделили его на «тонкий» и «толстый»²⁴ .

От толщины мягких тканей зависит величина рецессии десны и риск прорезывания имплантата. Известно, что в первый год нагрузки альвеолярная кость резорбируется до 2 мм апикально и 1,5 мм латерально, формируя кратер при толщине десны менее 2 мм²⁵ . Рецессия десны происходит на 0,6-1 мм в 83% случаев, что часто неприемлемо с точки зрения эстетики^1;19 .

При толстом биотипе усадка мягких тканей после удаления проходит в минимальном количестве. При тонком биотипе и атрофии альвеолярного отростка рецессия десны весьма существенна. C. Evans et al. (2007) продемонстрировали рецессию десны в 1,8 мм при тонком биотипе после немедленной имплантации¹⁶ . Установлено, что при толщине десны менее 1,5-2,0 мм просвечивает любая конструкция как на титановых абатментах, так и на оксиде циркония. Таким образом, принято считать, что толщина кератинизированной десны должна быть не менее 1,5 мм (табл. 3).

При первом взгляде на зуб и окружающие ткани, а также после зондирования хирург, умеющий «читать ткани», может предположить наличие костных узур, определить риск рецессии десны при принятии решения о немедленной установке имплантата, убыль костной ткани, потерю межзубного десневого сосочка и развитие периимплантита. Эти факторы приобретают решающее значение при планировании удаления резцов и клыков.

J.Kan et al. (2003) предложили простую методику определения десневого биотипа с помощью пародонтального зонда (рис. 6). При помещении зонда в зубо-десневую борозду его просвечивание свидетельствует о тонком биотипе и большем риске возникновения рецессии при хирургической манипуляции²¹ .

Форма коронки зуба и длина десневого сосочка

Прямоугольная форма коронки зуба предпочтительнее треугольной в плане убыли десневых сосочков. Контакт с соседними зубами начинается раньше, он длиннее, поэтому риск потери десневого сосочка минимален (рис. 7).

При треугольной форме коронок межзубной контакт является точечным и смещен ближе к режущему краю.

В этом случае десневой сосочек длинный, тонкий и имеет небольшое основание. После удаления зуба с длинными и тонкими десневыми сосочками происходит их весьма заметная убыль до 0,6 мм³⁴ . В этом случае для максимального сохранения объема мягких тканей и межзубной костной перегородки рекомендовано изготовление временной конструкции (рис. 8), точно повторяющей десневые контуры (профиль прорезывания имплантата) (рис. 9).

Потеря десневого сосочка после удаления зуба является наиболее частой проблемой, связанной с убылью костной ткани (рис. 10). Среди факторов, оказывающих прямое влияние на появление «черных треугольников», является скученность зубов, высокий десневой контур, треугольная форма коронок, угол наклона корней зубов по отношению друг к другу и заболевания пародонта с потерей прикрепления⁹ . Пациенты после ортодонтического лечения имеют тонкую вестибулярную компактную пластинку. D.G. Garib et al. на основе данных КЛКТ установили истончение вестибулярной пластинки на 0,6-0,9 мм и появление узур до 7 мм¹⁸ . Таким образом, ортодонтическое лечение может перевести толстый тканевой биотип в тонкий, усложняя хирургическую реабилитацию.

Доказано, что расстояние в 5 мм от кости до межзубного контакта сохраняет десневой сосочек в полном объеме³⁹ .

Толщина вестибулярной компактной пластинки

В 1969 г. C. Ochsenbein изучил контуры альвеол фронтальной группы зубов от центра зенита коронки зуба до крайней точки межзубной костной перегородки и предложил классифицировать их по типам на плоский (flat), фестончатый (scalloped) и дугообразный (pronounced scalloped). Расстояния были: плоский - 2 мм, фестончатый - 3 мм, дугообразный - 4 мм²⁶ .

Определение формы костного края играет заметную роль для прогнозирования уровня резорбции маргинального костного края после удаления зуба. При фестончатом и дугообразном костном крае резорбция может составлять до 2 мм, что в эстетически значимой зоне может привести к неудовлетворительному результату (оголение или просвечивание шейки имплантата). При удалении зуба наличие или отсутствие вестибулярной компактной пластинки кости сразу определяет дальнейшее лечение. Это особенно критично при немедленной имплантации.

Толщина вестибулярной компактной пластинки во фронтальном отделе по данным различных авторов варьирует в пределах 0,2-3,1 мм. Среднее значение 0,6 мм. Из них 0,2 мм - кость с шарпеевыми волокнами, которая получает питание из периодонтальной связки (bundle bone). После удаления в первые 2-3 недели происходит ее резорбция²⁹ . Поэтому во фронтальном отделе атрофия кости и мягких тканей всегда более выражена, чем в остальных зонах.

В случае же установки имплантата зоной безопасности по толщине принято считать 2 мм с вестибулярной стороны, что встречается у 10% пациентов (рис. 11)¹² . Это означает необходимость дополнительного наращивания костной ткани в большинстве случаев.

Ширина зоны кератинизированной десны

Недостаточный объем прикрепленной кератинизированной десны и высокая подвижность мягких тканей приводят к неудовлетворительному эстетическому и функциональному результату (рис. 12). Подвижная слизистая постоянно смещается при открывании рта, приеме пищи, проведении гигиенических процедур. Вследствие недостаточной гигиены при подвижных мягких тканях развивается воспаление с последующей рецессией десны¹¹ .

Узкая зона кератинизированной десны имеет в 3 раза выше вероятность потери прикрепления и кровоточивости при зондировании и, как следствие, резорбцию краевого участка кости и выраженную «кратеризацию» вокруг шейки имплантата⁶ .

Некератинизированная слизистая легче травмируется. Как следствие, при скоплении остатков пищи в краевой десне возникает воспалительный процесс, что приводит к повышенной активности остеокластов и нарушению остеоинтеграции имплантата⁷ .

Адекватная зона прикрепленной кератинизированной десны вокруг шейки имплантата является защитой от механических травм любого вида, дает возможность проведения легкого и эффективного контроля над образованием налета. Минимальная ширина зоны прикрепленной кератинизированной десны 3 мм. Широкая зона кератинизированной десны особенно важна в боковых отделах нижней челюсти, где имеется сильная тяга жевательной мускулатуры.

Для создания широкой зоны прикрепленной кератинизированной десны используют методику вестибулопластики с пересадкой свободного десневого трансплантата (рис. 13).

Резюмируя вышеперечисленные факторы риска перед удалением зуба с планируемой в последующем имплантацией, можно сказать о том, что необходимо добиваться минимально допустимых значений объема кости и мягкой ткани. Убыль кости и мягкой ткани, в зависимости от анатомии после удаления зуба, представлена в табл. 4.

Поэтому минимальные значения для ширины прикрепленной кератинизированной десны составляют 3 мм, для кости - 2 мм вокруг шейки имплантата. Для сохранения объема и анатомической формы десневых сосочков сразу после удаления зуба необходимо обеспечить их поддержку за счет временной конструкции.

После принятия решения об удалении зуба врач должен придерживаться определенных принципов.

Принципы удаления зуба

Атравматичное удаление зуба с сохранением всех костных стенок и бережное обращение с мягкими тканями - обязательное условие при планировании имплантологического лечения (рис. 14). Основными требованиями к минимально травматичному удалению зуба являются:

При удалении зубов, ранее леченных резорцин-формалиновым методом, основной проблемой является практически полное отсутствие периодонтальной щели. Поэтому при помощи элеватора найти точку опоры крайне затруднительно. В большинстве случаев приходится выпиливать зуб. Данная процедура утомительна, но выполнить ее необходимо, так как в противном случае зуб можно удалить только с участком альвеолярной кости, и такой дефект может потребовать значительных усилий для восстановления утраченного объема тканей.

Классификация альвеол после удаления зуба

Для классификации лунок зубов после удаления необходимо знать основные значения биологической ширины вокруг имплантата. В зависимости от этого будет выбрана оптимальная тактика лечения.

Оптимальные значения биологической ширины для имплантатов: кость - 2 мм с вестибулярной и лингвальной стороны имплантата, глубина установки 2,5-3 мм от края предполагаемой коронки (при наличии соседних зубов - 1 мм ниже их цементно-эмалевой границы). Десна 2 мм толщины кератинизированной десны, ширина зоны прикрепленной десны минимум 3 мм (рис. 16).

В целом основное внимание должно быть уделено тканевому биотипу, целостности вестибулярной компактной пластинки, толщине прикрепленной кератинизированной десны и тканевому биотипу. При разрушенной вестибулярной компактной пластинке учитывается форма дефекта и наличие межапроксимальных костных границ.

Предложенная классификация лунок для сохранения объема костной ткани с выбором тактик лечения разработана на основе изучения классификаций N. Caplanis et al. (2005) Extraction Defect Sounding и P. Fugazzotto (2005) Treatment Options Following Single-Rooted Tooth Removal⁸¹⁷ .

Класс 1 (интактные костные стенки)

Данный тип лунки имеет неповрежденные костные стенки альвеолы толщиной не менее 1,5 мм с вестибулярной стороны, возможно наличие тонкой узуры вестибулярной кости с сохранением межапроксимальных костных границ. Такой дефект позволяет провести немедленную имплантацию в ортопедически идеальной позиции (рис. 17).

Минимально травматичное удаление является необходимым условием при последующей немедленной имплантации. После установки имплантата производится снятие слепка (индексирование имплантата) для передачи технику точного положения имплантата и изготовления временной реставрации (рис. 18). При этом удается создать оптимальный профиль прорезывания имплантата. Имплантат устанавливается с отступом 1,5 мм от вестибулярной костной пластинки (рис. 19). Пространство заполняется остеопластическим материалом. Доказано, что при непосредственном контакте поверхности имплантата с вестибулярной костной пластинкой ее резорбция протекает по тому же пути, что и лунка под кровяным сгустком, т.е. происходит ее атрофия⁴ .

Установка имплантата с отступом 1,5 мм от вестибулярной пластинки и заполнением пустого пространства биоматериалом позволяет предотвратить физиологическую резорбцию вестибулярной пластинки.

При этом биоматериалом заполняется пространство до уровня десневого края, чтобы дополнительно осуществить поддержку десны (рис. 20, 21). Для заполнения щели используют пародонтологический зонд. Размер гранул биоматериала 250-300 мкм. Возможно применение как синтетического, так и биоматериала животного происхождения. После регистрации положения имплантата индекс передается в лабораторию для изготовления временной реставрации. Это позволяет изготовить плавный профиль прорезывания имплантата.

В лаборатории техник заранее подготавливает модель, удаляя зуб по десневому контуру и формируя шахту для аналога имплантата (рис. 22). При этом дополнительно создается скос от десневого края к шахте.

Осуществляется припасовка индекса на модели (рис. 23). Проводится подготовка основания будущей временной коронки (рис. 24).

Изготовленная временная коронка должна осуществлять поддержку десневых сосочков. Эта функция закладывается на этапе изготовления коронки (рис. 25). Плавный переход от платформы имплантата до супра-структуры (рис. 26).

Благодаря данной технике изготовления временной реставрации с использованием индекса возможно добиться оптимального эстетико-функционального результата с такими факторами риска, как тонкий десневой биотип, тонкая вестибулярная костная пластинка, узуры компактной пластинки, узкие и длинные десневые сосочки.

При тонком биотипе происходит неконтролируемая резорбция вестибулярной компактной пластинки, так как ее толщина в среднем составляет 0,4-0,6 мм, из которых 0,2 мм - кость с шарпеевыми волокнами (bundle bone). Она получает питание от периодонтальной связки, которая инволюционирует после удаления зуба¹⁶. Происходит рецессия маргинальной десны до 1 мм и утрата десневых сосочков до 0,6 мм при отсутствии укладки биоматериала в зазор между вестибулярной пластинкой и имплантатом и при недостаточной припасовке временной конструкции для сохранения десневого контура и поддержки десневых сосочков.

Вопрос о времени установки временной конструкции решается на этапе установки имплантата. Сила сопротивления имплантата при вкручивании (торк) имплантата должна быть не менее 25 Н-см для установки прямой временной реставрации с частичной нагрузкой¹⁵.

В случае отсутствия минимального сопротивления на скручивание используется конструкция с литыми кламмерами мериленд-мост, имеющая овоидный понтик и осуществляющая поддержку десневых сосочков (рис. 27). Такая временная конструкция изготавливается в лаборатории заранее.

Через 1,5 месяца проверяется стабильность имплантата. Можно отметить плавное формирование десневого контура (рис. 28).

На фотографии видны частицы биоматериала, которые находились в непосредственном контакте с десной и служили для укрепления и поддержки десны на этом уровне. Частицы замуровываются в рубцовую ткань (рис. 29).

Через 3 месяца устанавливается изготовленная ранее временная коронка с опорой на имплантат (рис. 30).

Поддесневой контур временной коронки используется для изготовления индивидуального абатмента (рис. 31).

При этом временная коронка с профилем прорезывания дает технику полную информацию о поддесневом контуре коронки, что позволяет создать индивидуализированную постоянную супраструктуру (рис. 32).

Индивидуальный абатмент повторяет десневой контур (рис. 33).

Через 1 год делается контрольная рентгенограмма, которая определяет убыль краевой кости и рецессию десны (рис. 34).

Возможны ситуации разрушенной вестибулярной костной пластинки, когда установка имплантата в лунку приведет к неконтролируемой рецессии. В данном клиническом примере вестибулярная костная пластинка сохранена в области центрального резца 2.1 и отсутствует в области клыка 2.3. Одномоментная установка имплантата в области зуба 2.3 приведет к рецессии десны и оголению шейки имплантата. Поэтому в данном случае сочетаются методики немедленной установки имплантата и «консервации лунки» (о чем более подробно речь пойдет в следующем разделе) (рис. 35).

В области зуба 2.3 обнаружена утрата вестибулярной компактной пластинки кости и проведена консервация лунки. Вход в лунку закрыт свободным десневым трансплантатом. Немедленная установка имплантата несет в себе риск выраженной рецессии десны на данном участке (рис. 36).

В области зуба 2.1 проведена немедленная имплантация с отступом от вестибулярной компактной пластинки 2 мм, в пространство помещен долгорезорбируемый биоматериал, установлен формирователь десны. Биоматериал уложен до верхней границы формирователя (рис. 37).

Через 3 месяца после удаления зубов видно сохранение десневого контура, отсутствие рецессии десны (рис. 38).

Проводится установка имплантата в области зуба 2.3 с латеральной аугментацией (рис. 39).

Через 6 месяцев после удаления зуба проводится установка временной конструкции с опорой на имплантаты. Через 3 месяца осуществляется изготовление постоянной окончательной реставрации (рис. 40).

Класс 2 (утрата 1/2 вестибулярной костной пластинки)

При данном типе лунок немедленная установка имплантата чрезвычайно рискована ввиду неконтролируемой резорбции кости и рецессии десны в течение первых 3 месяцев после удаления (рис. 41). Поэтому предпочтительнее использовать методики консервации лунки. Установка имплантата в данном случае возможна через 3-4 месяца.

Методика консервации лунки предполагает заполнение лунки биоматериалом и дополнительное наращивание объема мягкой ткани.

Закрытие лунки свободным десневым трансплантатом (СДТ) несет в себе 3 функции:

Фронтальная группа зубов

Во фронтальном отделе необходимо обеспечить прежде всего сохранность ширины альвеолярного гребня. Это достигается благодаря следованию правилам направленной тканевой регенерации.

Особенностью заживления является быстрое начало формирования костной ткани в апикальной трети лунки зуба. Для этого возможно использовать биоматериал на коллагеновом носителе (Bio-Oss Collagen) либо помещать на дно лунки гемостатическую губку и сверху биоматериал гранулированной формы выпуска (Трикафор, Cerasorb, Биопласт и т.д.) (рис. 48).

При этом заживление в апикальной трети будет проходить под кровяным сгустком. Данная методика позволяет предотвратить резорбцию альвеолы в корональной трети и обеспечить первичную стабильность имплантата в новообразованной пластинчатой кости в апикальной трети лунки через 4-6 месяцев.

Забор десневого трансплантата с твердого нёба осуществляется в зоне от клыка до второго моляра, с отступом 2 мм ниже цементно-эмалевой границы (рис. 51).

Средняя толщина десны на этом участке составляет 4,5 мм, из которых толщина эпителия (многослойный плоский неороговевающий) составляет 0,2-0,4 мм, толщина собственно слоя слизистой оболочки твердого нёба (lamina propria), представленного рыхлой волокнистой неоформленной соединительной тканью, составляет 1,5-2 мм, подслизистый слой, представленный жировой тканью и/или группой слюнных желез, - 2-2,5 мм (рис. 52)¹⁰ .

Сосуды в трансплантате расположены по направлению к эпителию (рис. 53).

Поэтому для обеспечения быстрого образования новых анастомозов между сосудами трансплантата и десневого края их сопоставляют, немного вывернув деэпителизированную внутреннюю поверхность свободной десны (часть зубодесневой борозды). При таком типе сопоставления краев раны удается обеспечить быстрое заживление лунки без потери объема мягкой ткани (рис. 54).

Варианты десневых лоскутов для закрытия лунки

В зависимости от локализации удаленного зуба можно использовать различные техники закрытия лунки мягкотканным компонентом. Так, десневые трансплантаты на ножке в подавляющем большинстве используются для закрытия лунок на верхней челюсти. Благодаря этому потеря объема мягких тканей по причине некроза минимальна (рис. 55).

Следующий клинический пример показывает широкие возможности трансплантата на питающей ножке. На этапе удаления двух центральных зубов проводится формирование двух лоскутов на ножке с основанием у резцового сосочка. Таким образом, создается масса тканей для будущего межзубного десневого сосочка между имплантатами (рис. 56).

После удаления зубов проводится заполнение лунок зубов с использованием биоматериалов и мембран (рис. 57).

Формируются лоскуты на ножке со стороны твердого нёба, с отступом от края десны соседних зубов 2 мм. Размер трансплантата вымеряется для обеспечения полного перекрытия лунки. Для этого можно использовать шаблон, изготовленный из фольги после открытия скальпеля, или стерильную упаковку от шовного материала. После выкраивания лоскутов (глубина забора 3 мм) осуществляется деэпителизация их краев, ротация и подшивание с внутренней стороны лунки (внахлест, по аналогии с пластикой ороантрального свища) (рис. 58).

Устанавливается временная конструкция с овоидным понтиком. Через 1,5 месяца после удаления можно видеть основание будущего десневого сосочка (рис. 59).

На этапе заживления через 3 месяца после удаления можно отметить прогрессирующее уплотнение будущего десневого сосочка (рис. 60).

Через 4 месяца после удаления производится установка дентальных имплантатов (рис. 61).

На этапе установки имплантатов может быть произведена дополнительная латеральная аугментация (рис. 62).

Через 4 месяца после остеоинтеграции дентальных имплантатов производится раскрытие с апикальным смещением созданного ранее массива тканей межзубного десневого сосочка (рис. 63).

Спустя 1,5 месяца после установки формирователей десны и гармонизации десневого контура временная конструкция с опорой на дентальные имплантаты заменяется на постоянную (рис. 64).

Также при закрытии лунок зубов на верхней челюсти возможно формирование соединительнотканного десневого лоскута по A. Sclar (рис. 65)³¹ .

На нижней челюсти для закрытия лунок зубов возможно использование комбинированного десневого трансплантата (рис. 66). Соединительнотканный компонент такого лоскута обеспечивает дополнительное питание лоскута благодаря тому, что эти «лапки» подшиваются изнутри лунки.

Донорский участок закрывается временной пастой или пародонтологической повязкой (Septo Pack, Coe-Pak) (рис. 67).

Чтобы исключить давление и травмирование трансплантата, изготавливается временная конструкция с опорой на соседние зубы. В течение двух недель край временной коронки может лишь незначительно касаться десневого трансплантата. Излишнее давление на трансплантата создаст ишемию из-за отека тканей и, как следствие, некроз. Швы снимаются через 3-4 недели.

В качестве съемного временного протеза может быть изготовлен протез с опорой на твердое нёбо (рис. 68). Преимуществом данной конструкции является простота изготовления, поддержание нормальной гигиены, простота формирования будущего десневого контура (рис. 69). Из недостатков - сбрасывание протеза при еде/разговоре. В случае создания пилота или крючка с вестибулярной стороны - отсутствие должного уровня эстетики и риск сдавления тканей в области аугментации.

В качестве съемного протеза возможно использование термоформовочной каппы, куда заливается композитный искусственный зуб (рис. 70).

Отличительной особенностью каппы является простота формирования будущего десневого контура, простота гигиены и многофункциональность. Каппа не только замещает отсутствующий зуб, но и может служить защитной пластинкой донорского участка на твердом нёбе (рис. 71). Каппу можно использовать в дальнейшем в качестве рентгено-контрастного шаблона и хирургического шаблона для позиционирования дентальных имплантатов.

В качестве несъемной конструкции используются конструкции типа мериленд-мост с ретенционными пунктами (рис. 72) и без (рис. 73).

Временная конструкция также может быть изготовлена прямым методом с использованием композита и металлической сетки (рис. 74).

Боковая группа зубов

Для боковой группы зубов верхней челюсти основное внимание необходимо уделить сохранению высоты альвеолярного гребня. Заполнение лунки удаленного премоляра, к примеру, позволяет избежать в дальнейшем необходимости проведения синус-лифтинга (рис. 75).

После удаления зуба лунка заполняется биоматериалом, изолируется мембраной и закрывается десневым трансплантатом по методике консервации лунки (рис. 76).

Методика консервации лунки обеспечивает сохранность высоты альвеолярного гребня и позволяет исключить необходимость выполнения синус-лифтинга (рис. 77).

Через 4 месяца имплантат устанавливается в сохраненный объем костной ткани (рис. 78).

Спустя 1,5 месяца после установки формирователя производится установка постоянной супраструктуры (рис. 79).

Дополнительно к сохранению костной ткани в корональной трети возможно провести закрытый синус-лифтинг на этапе удаления по методике P. Fugazzotto (2005) (рис. 80)¹⁷ .

После удаления зуба проводится обработка лунок трепанами и остеотомами (рис. 81).

Для закрытого синус-лифтинга используются трепаны с внутренним диаметром от 5 мм и выше и остеотомы различного диаметра (рис. 82).

При помощи трепана формируется костный столбик из межкорневой перегородки. Заранее по рентгенограмме определяется граница верхнечелюстного синуса от костного края лунки. Трепаном формируется костный столбик не доходя 2 мм (рис. 83).

При помощи остеотомов спресованный костный столбик вколачивается в субантральное пространство до «пружинящего» состояния на мембране Шнейдера. Диаметр остеотома соответствует диаметру трепана. Остеотом имеет вогнутую поверхность. В дополнение к поднятию столбика внутрь синуса осуществляется уплотнение костного столбика (рис. 84).

Дополнительно осуществляется подсадка биоматериала. Благодаря этому костный столбик еще выше приподнимает слизистую верхнечелюстного синуса (рис. 85).

Со стороны полости рта биоматериал изолируется мембраной (рис. 86).

Лунки закрываются десневым трансплантатом. На верхней челюсти оптимальным является десневой трансплантат на ножке - полнослойный либо соединительнотканный (рис. 87).

Заживление обычно протекает без особенностей (рис. 88).

Через 4 месяца устанавливаются дентальные имплантаты в созданный объем костной ткани (рис. 89).

Еще через 4 месяца после дентальной имплантации осуществляется раскрытие и установка формирователей десны (рис. 90).

Спустя 1,5 месяца после установки формирователей изготавливаются металлокерамические коронки с опорой на имплантаты (рис. 91).

На контрольных рентгенограммах видно, что имплантаты окружены костью высокой плотности (рис. 92).

Таким образом, лунки с разрушенной вестибулярной костной стенкой имеют особенности с точки зрения восстановления утраченного объема кости и мягких тканей. Во фронтальном отделе важно восстановить ширину альвеолярного гребня для последующей установки дентального имплантата в ортопедически оптимальной позиции и избежать предварительной костной пластики с использованием аутотрансплантата. Важным является и наращивание объема мягких тканей за счет использования десневых трансплантатов на питающей ножке на верхней челюсти и свободного десневого трансплантата на нижней челюсти. Для боковой группы зубов верхней челюсти большое значение имеет поддержание контуров лунки в ее апикальной трети либо создание высоты за счет методики закрытого синус-лифтинга. Это позволяет избежать дополнительного открытого синус-лифтинга.

Класс 3 (утрата вестибулярной компактной пластинки, рецессия десны)

В класс 3 входят лунки с утратой вестибулярной и частично межапроксимальной костной пластинки. Для лунок 3-го класса предполагается лечение в 3 этапа - удаление зуба с закрытием свободным десневым трансплантатом для быстрой эпителизации (рис. 93). Через 1,5 месяца проводится костная пластика. После 3 месяцев приживления - дентальная имплантация.

Рецессия десны всегда свидетельствует об отсутствии компактной костной пластинки. В этом случае после удаления зуба всегда возникает еще большая рецессия тканей (рис. 94).

На этапе удаления наращивается лишь объем мягких тканей, поэтому лунка закрывается только десневым трансплантатом (рис. 95).

Временный протез после закрытия лунки не должен давить на трансплантат (рис. 96).

Основная задача временного протеза - осуществить поддержку десневых сосочков. Для этого на этапе заживления возможно наращивание понтика при помощи композита (рис. 97).

Через 1,5 месяца после удаления в лунке зуба происходит уплотнение образованной рубцовой ткани. Это дает основания для планирования костной пластики (рис. 98).

На этапе отслаивания лоскута видна значительная утрата кости по горизонтали (рис. 99).

На верхней челюсти возможно использование полнотелых костных блоков (рис. 100).

Рис. 98. (А) Лункаэпителизировалась; (Б) Вид с окклюзионной стороны

Временный протез в первые 2 недели не касается области аугментации, лишь слегка осуществляя поддержку десневых сосочков (рис. 101). Через 3 месяца устанавливается дентальный имплантат (рис. 102).

Спустя 3 месяца после установки имплантата производится его раскрытие (рис. 103).

Еще через 1,5 месяца проводится проверка стабильности имплантата при помощи Periotest (рис. 104).

При значениях меньше 0 устанавливается временная коронка на имплантат (рис. 105).

Через 3 месяца после установки временной коронки на имплантат осуществляется изготовление постоянной конструкции (рис. 106).

Заключение

Таким образом, для успешного лечения невозможно обойти стороной методики сохранения и восстановления утраченного объема кости и мягких тканей после удаления зуба (консервация лунки). Вопрос качества костной ткани в лунке зуба после удаления при использовании методик профилактики атрофии остается актуальным по сей день. Поскольку полноценный костный регенерат может образоваться лишь через 4-18 месяцев после удаления зуба, выбор биоматериала является важным условием успеха. Биоматериал, безусловно, замедляет процессы новообразования костной ткани, однако De Risi et al. (2013) не выявили статистически достоверной разницы с точки зрения сроков формирования новой костной ткани и процента обызвествленной рубцовой ткани через 3 и 6 месяцев после удаления¹⁴ . Отчасти это связано с тем фактом, что при заживлении лунки под кровяным сгустком происходит неминуемая убыль костной ткани, отчего общий процент кости не увеличивается. Биоматериал выполняет важную функцию сохранения объема лунки, предотвращая тем самым резорбцию компактной костной пластинки.

Исследователи задавались вопросом, является ли критичным контакт нерезорбировавшегося биоматериала в лунке зуба и имплантата через 2-6 месяцев.

Проведен ряд исследований контакта имплантатов с различной обработкой поверхности (полированные и протравленные) между естественной костной тканью и регенератом⁵ .

P.Trisi et al. исследовали контакт между имплантатом и костью в боковом отделе верхней челюсти, где кость обычно имеет IV тип³⁵ . Для имплантатов с пористой поверхностью (протравленные) контакт составлял 48% через 2 месяца и 72% через 6 месяцев. Для полированных имплантатов - 19% и 34% соответственно. Схожие результаты были получены в эксперименте - 74% через 6 месяцев для имплантатов TiUnite (Nobel Biocare).

P.Valentini et al. исследовали контакт имлантат/кость в области предшествующей подсадки ксенокости³⁶ . Установлено, что контакт составлял 73% через 6 месяцев после имплантации.

Таким образом, установка имплантата в частично резорбировавший-ся биоматериал является успешной.

Список литературы

Визуальное и рентгенологическое определение состояния тканей полости рта позволяет наметить предварительный план лечения, который включает эндодонтическое лечение зубов, контроль гигиены и удаление зубов с неблагоприятным прогнозом.

Планирование имплантологического лечения начинается с представления конечного результата, а именно супрастуктур (коронок) в оптимальной окклюзии. Правильное положение установленных дентальных имплантатов - залог нормального распределения нагрузки и благоприятного долгосрочного результата. Необходимым условием является позиционирование фрезы при формировании ложа имплантата в кости. В зависимости от наличия достаточного объема костной ткани могут применяться различные техники установки. Для определения достаточного объема костной ткани в современной практике используется конусно-лучевая компьютерная томография (КЛКТ). Сочетание желаемого конечного результата и имеющихся для этого условий обеспечивает рентгеноконтрастный шаблон для КЛКТ-исследования.

В данной главе будет рассмотрен способ изготовления шаблона для проведения КЛКТ, анализ данных КЛКТ и различные подходы к восстановлению утраченного объема костной ткани.

Современные тенденции в изготовлении шаблонов предполагают использование как лабораторного, так и виртуального планирования. В зависимости от клинической ситуации применяется различный подход. Первым этапом необходимо изготовить гипсовую модель челюстей с регистрацией окклюзии.

При изучении окклюзии зубных рядов многие авторы пытались создать различные окклюзионные концепции. В литературе выделяют окклюзионные соотношения зубных рядов при боковых видах окклюзии: «клыковое ведение», «групповая направляющая функция», выделяют также «групповую сбалансированную окклюзию» (концепция Гизи), когда на рабочей стороне имеются контакты одноименных бугорков премоляров и моляров, а на балансирующей - разноименных бугорков премоляров и моляров. В соответствии с концепцией, предложенной R. Slavichek (2008), восстановление зубов и зубных рядов должно сопровождаться стремлением к достижению максимальной функциональной эффективности протеза. Одним из основных факторов, определяющим функциональный оптимум зубочелюстной системы, является морфология окклюзионной поверхности зубов, отражающая траекторию движения головки нижней челюсти при открывании и закрывании рта²² .

Оптимальным признано наличие множественного окклюзионного контакта зубных рядов, визуализирующегося в виде линейных отпечатков артикуляционной бумаги толщиной 8 мкм на резцах и клыках, одно-, двух-, трехточечных отпечатков артикуляционной бумаги, толщиной 8 мкм на премолярах и трехили четырехточечных на молярах. В участках зубных рядов, где имеется протез, опирающийся на дентальные имплантаты, по данным ряда авторов, необходимо создавать дизокклюзию 12-100 мкм для компенсации меньшей подвижности дентальных имплантатов по сравнению с зубами.

Рентгеноконтрастный шаблон

После изготовления гипсовой модели зубных рядов производится восковая постановка пластмассовых зубов и анализ окклюзии (рис. 107).

Гипсовая модель на беззубом участке смазывается вазелином и осуществляется постановка искусственного зуба (рис. 108).

После постановки зубов изготавливается термопластическая каппа при помощи вакуумформера (рис. 109).

Каппа обрезается по экватору соседних зубов (рис. 110).

На место планируемой установки имплантата в каппе заливается рентгеноконтрастная пластмасса (рис. 111).

Посередине зуба создается отверстие, соответствующее оптимальному ортопедическому направлению (рис. 112).

Проведя рентгенологическое исследование, мы получаем данные о состоянии костной ткани с уже определенным оптимальным положением дентальных имплантатов, десневого зенита будущей коронки для определения необходимости пластики мягких тканей (рис. 113).

После получения и анализа данных КЛКТ принимается решение об имплантации либо предварительной костной пластике. Поскольку выраженность атрофии костной ткани в разных участках может быть значительной, необходимо помнить особенности установки дентальных имплантатов и классификацию атрофии альвеолярного отростка челюстных костей. Рентгеноконтрастный шаблон впоследствии используется на этапе самой установки имплантата для позиционирования имплантатов (рис. 114).

Выбор размера имплантата

Для успешного и стабильного результата лечения имплантат должен быть окружен достаточным количеством костной ткани. Это предотвращает рецессию десны и оголение шейки имплантата⁶ .

На рис. 115 и 116 представлены имплантаты системы ASTRA TECH Implant System с новым соединением EV, которое было разработано в 2014 г. Большим успехом среди хирургов также пользуются имплантаты

OsseoSpeed TX. Технология OsseoSpeed - это химически обработанная титановая поверхность дентальных имплантатов, которая обладает развитой топографией на наноуровне, что стимулирует раннее заживление костной ткани. Благодаря микрошероховатой титановой поверхности, обработанной фторидами, достигаются ускоренное формирование костной ткани и более сильное соединение между костью и имплантатом. Совместно с микрорезьбой MicroThread? на шейке имплантата OsseoSpeed обеспечивает высокую силу сцепления с окружающей костью. Шейка имплантатов системы ASTRA TECH Implant System сконструирована с микрорезьбой по технологии MicroThread?, обеспечивающей оптимальное распределение нагрузки. Поскольку костная ткань предназначена для несения нагрузки, дентальные имплантаты должны быть разработаны для обеспечения механического стимулирования окружающей костной ткани с целью ее сохранения с учетом того, что важнейшее место контакта между имплантатом и костью располагается на маргинальной кортикальной кости, на которую приходится максимальная нагрузка. Conical Seal Design - это конусное соединение ниже уровня костного края, которое позволяет перенести нагрузку вглубь по кости. По сравнению с конусными соединениями выше уровня костного края и плоско соединенными конструкциями, Conical Seal Design уменьшает максимальные нагрузки, таким образом сохраняя кость в области шейки имплантата. Это соединение также герметизирует нижнюю часть имплантата от окружающих тканей, минимизируя микроподвижность конструкции и вероятность микроподтекания. Более того, прочное и точно установленное соотношение имплантат-абатмент в Conical Seal Design делает фиксацию абатмента быстрой и простой процедурой, а самонаправляющийся абат-мент предотвращает риск повреждения кости. Таким образом, все конструктивные особенности системы позволяют добиваться стабильных успешных долгосрочных результатов как по функциональным, так и по эстетическим параметрам благодаря научно обоснованному подходу. Вестибуло-оральная минимальная толщина костной ткани (рис. 115):

В соответствии с общепризнанными стандартами ширина костной ткани вокруг имплантата должна быть равной:

Мезиодистальное минимальное расстояние (рис. 116):

Необходимо оставлять достаточное пространство между имплантатами для предотвращения патологической резорбции кости и, как следствие, рецессии десны (рис. 117).

Во фронтальном отделе в случае недостатка имеющегося объема рекомендовано уменьшение количества имплантатов (рис. 118)³ .

В своем исследовании A. Sclar установил значения сохранения десневого сосочка между зубами и имплантатами (табл. 5)¹⁷ .

Так, например, при удалении четырех фронтальных зубов оптимальной с точки зрения наличия десневых сосочков будет установка имплантатов в области латеральных резцов. Лунки центральных резцов заполняются долгорезорбируемым материалом для профилактики атрофии альвеолярного гребня. Таким образом, между имплантатом и фасеткой можно получить 6,5 мм высоты десневого сосочка (рис. 119).

До удаления изготавливается временная конструкция (рис. 120).

Проводится установка имплантатов в области латеральных резцов и заполнение (рис. 121).

Через 1,5 месяца после заживления осуществляется проверка стабильности имплантатов и профессиональная гигиена. Видны частицы биоматериала, которые замурованы в молодую рубцовую ткань, уплотняя десну на данном участке (рис. 122).

Через 3 месяца от начала лечения повторно проверяется стабильность имплантатов и коррекция понтиков временного протеза (рис. 123).

Спустя 6 месяцев от начала лечения устанавливается постоянная конструкция с опорой на 2 имплантата в области латеральных резцов (рис. 124).

Глубина установки имплантата. 2-4 мм от края предполагаемой коронки до платформы имплантата. Это обеспечит плавный профиль прорезывания имплантата (рис. 125). Также это обеспечит беспрепятственную гигиену при помощи ирригатора.

При сильном заглублении имплантата возможно образование патологического кармана из-за сложной гигиены. Поэтому во время операции использование шаблона с уже спланированным краем коронки помогает сформировать оптимальный костный контур с учетом биологической ширины как для имплантатов (3 мм), так и для искусственных коронок (1,5 мм) (рис. 126).

Таким образом, знание основных величин биологической ширины, а также четкое планирование с использованием рентгеноконтрастных шаблонов позволяет максимально снизить риски и повысить эффективность проводимого лечения.

Увеличение зоны прикрепленной кератинизированной десны

Прикрепленная кератинизированная десна (ПКД) необходима для защиты области соединения имплантата от механических травм любого типа¹⁶ . По данным Linkevicius (2003), толщина десны менее 2 мм приводит к кратеризации вокруг шейки имплантата¹² .

Биологическая ширина десны у имплантата составляет 3,3-4 мм¹ . Согласно данным T. Berglundh (1996), необходимые значения зоны прикрепленной кератинизированной десны на момент раскрытия имплантата 2 мм по толщине десны и 3 мм по ширине (рис. 127).

Пластику мягких тканей для увеличения толщины и ширины зоны ПКД возможно проводить перед установкой имплантата, перед раскрытием имплантата и на этапе собственно раскрытия имплантата^{5, 19} .

Выбор той или иной методики представлен на схеме (рис. 128).

Пластика мягких тканей во фронтальном отделе

Особое внимание во фронтальном отделе следует уделять сохранению слизисто-десневой границы с вестибулярной стороны от смещения. Это важно прежде всего с эстетической точки зрения. Манипуляции по увеличению зоны ПКД с использованием свободного десневого трансплантата (СДТ) приведут к эстетически низкому результату (рис. 129).

Поэтому оптимальным считается наращивание толщины с использованием соединительнотканного трансплантата (СТТ) на этапе имплантации либо предшествующей костной пластики. Также увеличить толщину десны возможно путем закрытия лунки зуба после удаления СДТ.

Увеличение ширины ПКД осуществляется с помощью вестибулопластики и СДТ на ножке для формирования межзубного десневого сосочка.

Пластика соединительнотканным трансплантатом

СТТ широко используется для увеличения объема десны во фронтальном отделе верхней челюсти (рис. 130).

Производится установка имплантатов в соответствии с оптимальным ортопедическим положением (рис. 131).

Осуществляется дополнительная латеральная аугментация для создания объема костной ткани (рис. 132).

Сверху биорезорбируемой коллагеновой мембраны в области будущего десневого сосочка между имплантатами укладывается СТТ (рис. 133)¹⁰ .

Рана ушивается узловыми и П-образными швами (рис. 134). Через 4 месяца производится установка формирователей десны (рис. 135).

Спустя 3 недели происходит установка временных коронок и через 3 месяца - установка окончательных реставраций (рис. 136).

Таким образом возможно получить объем мягких тканей, необходимый для максимального эстетического результата, за счет использования СТТ.

Случаются ситуации, когда имеются узуры компактной пластинки кости ближе к средней и апикальной части лунки, которые обнаруживаются лишь на этапе формирования ложа имплантата. В данном клиническом примере зуб 2.2 подлежит удалению (рис. 137).

После формирования ложа обнаружена узура компактной пластинки кости в средней и апикальной трети лунки (рис. 138).

Во время формирования ложа имплантата обнаруживается узура компактной костной пластинки. Принимается решение об откидывании слизисто-надкостничного лоскута, латеральной аугментации и дополнительной изоляции СТТ для сохранения объема мягких тканей. Вначале устанавливается имплантат, производится его индексирование для последующего изготовления временной коронки с плавным профилем прорезывания (рис. 139).

Затем производится латеральная аугментация (рис. 140).

Сверху зоны аугментации укладывается СТТ (рис. 141)¹⁴ .

Края раны сближаются без натяжения. Таким образом, СТТ служит одновременно и защитой для зоны аугментации, и источником для увеличения объема десны (рис. 142).

Через 3 месяца после установки имплантата и проверки его стабильности при помощи Periotest проводится установка временной либо окончательной реставрации (рис. 143).

Пластика свободным десневым трансплантатом

Пластика СДТ во фронтальном отделе преимущественно применяется для увеличения преддверия полости рта на беззубой нижней челюсти для обеспечения долгого срока службы условно съемных протезов с опорой на имплантаты и обеспечения нормальной гигиены под протезом (рис. 144).

Для полноценного заживления используются прижимающие крестообразные швы при фиксации десневых трансплантатов. В течение первых двух недель трансплантаты покрыты фибриновым налетом, под которым проходит заживление (рис. 145).

Через 1 месяц происходит уплотнение рубца. Видна четкая граница прикрепленной кератинизированной десны (рис. 146).

Производится установка имплантатов и минимально инвазивное раскрытие через 3 месяца после окончания остеоинтеграции (рис. 147).

Таким образом, удается обеспечить широкую зону неподвижной и плотной десны, что значительно облегчит гигиену (рис. 148).

Методика ушивания свободного десневого трансплантата

Полноценное приживление трансплантата напрямую зависит от его неподвижности и площади соприкосновения с деэпителизированным участком.

Для прижатия СДТ используются 2 вида швов - крестообразные и узловые. После выполнения разреза формируется расщепленный лоскут. Производится забор трансплантата. Трансплантат подшивается узловыми швами с боков для первичной фиксации. Далее накладываются прижимающие крестообразные швы (рис. 149).

Свободный десневой трансплантат спасает положение, когда из-за костной пластики происходит смещение слизисто-десневой границы вследствие мобилизации лоскута (рис. 150).

После заживления можно отметить глубину преддверия и ширину зоны ПКД (рис. 151).

Через 1 месяц выполняется костная пластика, вестибулярный лоскут мобилизуется для глухого ушивания (рис. 152).

Значительный объем ПКД защищает аутокостный блок от чрезмерной патологической резорбции (рис. 153).

Широкая зона ПКД позволяет провести минимально травматичное раскрытие и установку формирователей десны (рис. 154).

Можно видеть, что вследствие мобилизации лоскута произошло смещение слизисто-десневой границы до естественного уровня (рис. 155).

В случае наличия лунки 3-го класса (классификация альвеол после удаления зуба, глава 1) с целью переключения десневого биотипа (для увеличения толщины и ширины прикрепленной кератинизированной десны) используется свободный десневой трансплантат (рис. 156).

После удаления биоматериалы для заполнения лунки не используются. Лунка изолируется десневыми трансплантатами для обеспечения быстрой эпителизации лунки и одновременного увеличения объема кератинизированной десны (рис. 157).

Через 1 месяц после быстрой эпителизации лунки производится костная пластика с использованием аутокостных блоков (рис. 158).

Производится восстановление аутокостными пластинами из угла нижней челюсти как горизонтальной, так и вертикальной утраты костной ткани (рис. 159)⁹ .

Пространство между аутокостными пластинами заполняется ауто-костной стружкой (рис. 160).

Через 3 месяца производится установка дентального имплантата в ортопедически оптимальном положении (рис. 161).

Спустя 3 месяца после установки имплантата происходит его минимально травматичное раскрытие благодаря достаточному объему прикрепленной кератинизированной десны, созданному ранее (рис. 162).

Через 1,5 месяца после установки формирователя производится установка временной/окончательной конструкции (рис. 163).

Свободный десневой трансплантат используется для смещения слизисто-десневой границы во фронтальном отделе после ранее проведенных аугментаций (рис. 164).

В ходе заживления можно заметить смещение слизисто-десневой границы и незначительную убыль десневого сосочка в области зуба 1.2 (рис. 165).

В конечном итоге, благодаря созданию значительного мягкотканного объема, удается обеспечить оптимальный десневой контур конечной реставрации (рис. 166).

Пластика мягких тканей в боковом отделе

Боковой отдел верхней челюсти имеет большие возможности для использования тканей твердого нёба. Подавляющее большинство манипуляций выполняется на этапе раскрытия имплантатов. Оно заключается в создании расщепленного лоскута и смещении его в вестибулярном направлении (рис. 167).

После создания расщепленного лоскута устанавливаются формирователи десны, затем фиксируется лоскут (рис. 168).

Заживление протекает в течение 2-4 недель, после чего изготавливаются временные/постоянные реставрации (рис. 169).

Также на этапе установки формирователей возможно производить дополнительные манипуляции по гармонизации десневого контура путем наращивания объема мягких тканей в области будущего десневого сосочка (рис. 170)¹⁵ .

Таким образом, удается увеличить десневой сосочек между имплантатами (рис. 171).

В нижнем отделе при ширине зоны ПКД менее 3 мм и толщине менее 2 мм делается пересадка СДТ до костной пластики/установки имплантатов (рис. 172).

Для полноценного приживления трансплантата используются фиксирующие крестообразные швы (рис. 173).

ПКД на этом участке защитит костный блок от резорбции вследствие тяги жевательной мускулатуры, которая в боковом отделе нижней челюсти имеет значительное влияние (рис. 174).

Кератинизированная десна создает благоприятные условия для приживления аутокостного блока (рис. 175).

Через 3 месяца создадутся оптимальные условия для установки имплан татов (рис. 176).

Спустя 3 месяца проводится установка формирователей десны (рис. 177).

Еще через 1 месяц после установки формирователей десны осуществляется установка постоянной конструкции. Видна широкая зона ПКД, что служит защитой соединения имплантата и супраструктуры от механических травм любого типа (рис. 178).

СДТ может быть использован на этапе раскрытия имплантатов в качестве увеличения объема десны для закрепления ширины ПКД (рис. 179).

После установки формирователя десны производится вестибулопластика. На принимающее ложе (надкостницу) фиксируется СДТ (рис. 180).

По окончании заживления СДТ держит слизисто-десневую границу на должном уровне (рис. 181).

Помимо пересадки СДТ в боковых отделах на нижней челюсти возможно сохранение слизисто-десневой границы с вестибулярной стороны за счет мобилизации язычного лоскута (рис. 182).

Мобилизация осуществляется за счет тупого отслаивания лоскута и освобождения челюстно-подъязычной мышцы (рис. 183).

После латеральной аугментации удается добиться ушивания без натяжения, без смещения слизисто-десневой границы (рис. 184).

Это дает возможность сохранить слизисто-десневую границу на естественном уровне (рис. 185).

Классификация атрофии альвеолярного отростка челюстей

Атрофия челюсти - процесс, характеризующийся уменьшением объема, размеров и общей костной массы альвеолярного отростка. Причиной атрофии являются не только патологические состояния, но и естественный процесс старения организма. После 40 лет убыль компактного слоя составляет 0,4% в год, а губчатый слой уменьшается на 1% в год у мужчин и на 2-3% в год у женщин. К 70 годам потеря костной массы составляет около 30% компактного и 40% губчатого слоя. У 80-94% пациентов резко уменьшается глубина или полностью отсутствует преддверие полости рта, у 25% пациентов ухудшается положение уздечек губ и языка. Все эти грубые изменения челюстно-лицевой области значительно затрудняют лечение и окклюзионную реабилитацию пациентов. Убыль костной массы челюстей начинается с 35-40 лет снижением их высоты на 0,1-0,15 мм в год. Патологическое ускорение атрофии челюстей (более 0,4 мм в год) может вызвать изменение гормонального фона, нарушение обмена веществ, нервно-психологический стресс, заболевания пародонта, нарушение окклюзии и функциональную перегрузку пародонта, адентию, нерациональное протезирование, использование съемных зубных протезов^2,11 .

После удаления зуба также происходит атрофия альвеолярного отростка, что особенно заметно во фронтальном отделе челюстей.

Среднее значение атрофии альвеолярного гребня после удаления составляет 4 мм по горизонтали и 1,2-1,8 мм по вертикали. При этом максимальная потеря (3 мм по горизонтали) происходит в первые 3 месяца после удаления²¹ .

D.A. Atwood описал 6 типов альвеолярных постэкстакционных деформаций. Долгосрочные исследования показывают, что наибольшая атрофия наблюдается в первый год после удаления зуба. Происходит утрата 25% объема в первый год, через 3 года потеря объема составляет 4О%²⁰ . Горизонтальная резорбция происходит из-за определенной закономерности резорбции, вертикальная - вследствие продолжительного периода отсутствия зубов.

Предложено немало классификаций деформаций гребня. J. Seibert в 1983 г. предложил широко используемую в настоящее время классификацию¹⁸ . Класс 1 - горизонтальная (вестибулярно-оральная) утрата тканей (кости и мягких тканей). Класс 2 - вертикальная (коронально-апикаль-ный) утрата тканей при сохраненном горизонтальном объеме. Класс 3 - вертикальная и горизонтальная утрата тканей.

Все классификации создаются с целью выработки протоколов тактики лечения в зависимости от времени установки имплантатов (табл. 6)⁴ .

В 2011 г. J.-H. Fu предложил простую и понятную классификацию атрофии костной ткани альвеолярного гребня с вариантами тактики лечения. За основу берется ширина гребня, так как утрата высоты альвеолярного гребня практически всегда сопровождается резорбцией горизонтального объема⁷ .

Если брать за основу диаметр устанавливаемого имплантата 4,0 мм, то для успешной остеоинтеграции необходима минимальная ширина гребня 7 мм, учитывая, что имплантат должен быть окружен 1,5 мм костной ткани (табл. 7)¹³ .

При этом немаловажную роль играет завершение операции - глухое ушивание без натяжения. Герметичности слизисто-десневого лоскута можно добиться лишь мобилизацией лоскута с ресщеплением надкостницы. Это позволяет провести двухуровневое ушивание (рис. 186).

Ширина альвеолярной кости >5 мм

Такие типы дефектов самые распространенные - после удаления зуба без применения методик сохранения объема костной ткани горизонтальная убыль костной ткани уже через 6 месяцев составит 3-4 мм.

Тактика лечения заключается в проведении латеральной аугментации по типу сэндвич-пластики⁸ . Имплантаты устанавливаются в оптимальном ортопедическом положении, поверхность имплантатов закрывается аутокостной стружкой, полученной из глубины операционной раны или с формированием дополнительного операционного поля в области бугра верхней косой линии нижней челюсти.

Вторым слоем подсаживается долгорезорбируемый биоматериал - ксенокость. Депозит биоматериала изолируется биорезорбируемой мембраной, которая фиксируется при помощи пинов.

Слизисто-надкостничный лоскут мобилизируется с рассечением надкостницы, рана ушивается в 2 уровня - вертикальные П-образные швы в области десневых сосочков, горизонтальные П-образные над областью аугментации и узловые швы. Швы снимаются через 2-3 недели. Установка формирователей производится через 4-6 месяцев (рис. 187).

На этапе установки имплантатов проводится латеральная аугментация. К обнаженной поверхности имплантатов прилежит слой аутокостной стружки, полученный в ходе формирования ложа для имплантатов. Это обеспечивает постоянный контакт с витальной костью в ходе остеоинтеграции. Для создания объема используется долгорезорбируемый биоматериал. Биоматериал обеспечивает защиту аутокостной стружки и выполняет остеокондуктивную функцию (см. гл. 3). По правилам направленной тканевой регенерации он изолируется биорезорбируемой мембраной (коллагеновая или альгинатная) (рис. 188).

Через 4 месяца проводится раскрытие имплантата. При недостатке ПКД используется десневая пластика (рис. 189).

Ламинатная техника латеральной аугментации и пластики мягких тканей

В случае, когда первичная стабильность имплантата достигнута, но имплантат на протяжении своих 2/3 прилежит всего к одной костной стенке, используется ламинатная техника латеральной аугментации (рис. 190). Костный блок разделяется на две части. Одна пластинка служит защитой для костного депозита (аутокостной стружки), которую получают путем перемалывания второй части костного блока.

Альвеолярный гребень имеет грушевидную форму. На этапе установки имплантатов достигнута хорошая первичная стабильность. Однако больше половины имплантатов с вестибулярной стороны находятся не в кости (рис. 191).

Проводится забор костного блока, разделение его на 2 части. Одна из ламинатных пластинок используется в качестве каркаса. Вторая перемалывается для заполнения пустот (рис. 192).

На этапе заживления за месяц до установки формирователей десны проводится пластика десны для увеличения объема ПКД (рис. 193).

Через 1 месяц после установки формирователей осуществляется их замена на временные/постоянные реставрации (рис. 194).

Ширина альвеолярной кости 4-5 мм

При узком атрофичном альвеолярном отростке шириной 4-5 мм установка имплантатов возможна благодаря методике поэтапного расширения (расщепления) альвеолярного отростка (рис. 195).

После отслаивания слизисто-надкостничного лоскута проводится препарирование альвеолярного гребня при помощи диска, формирование ложа при помощи фрез и остеотомов и установка имплантатов (рис. 196).

Пустоты заполняются долгорезорбируемым биоматериалом либо аутокостной стружкой. Также выполняется латеральная аугментация с обязательной изоляцией биорезорбируемой мембраной. Через 4 месяца проводится установка формирователей и установка окончательных реставраций (рис. 197).

Через 4 месяца производится установка формирователей десны и изготовление окончательной реставрации (рис. 198).

Необходимо соблюдать аккуратность в проведении распила.

Ширина альвеолярной кости <4 мм

Ситуации, когда имеется менее 4 мм ширины костной ткани, нередки. В этом случае выполняется пересадка аутокостного блока, после чего (через 3-4 месяца) устанавливаются имплантаты (рис. 199). Полное отсутствие вестибулярной костной стенки не позволяет установить имплантат (рис. 200).

Проводится пересадка аутокостного блока. Довольно часто используется ламинатная техника по F. Khoury¹¹ . Одна часть костного блока используется в качестве каркаса, другая половина перемалывается в костной мельнице (рис. 201).

Уже через 3 месяца удается получить плотный костный регенерат и достигнуть первичной стабильности имплантата (рис. 202). Имплантат устанавливается в ортопедически оптимальной позиции и окружен 2 мм кости (рис. 203). Спустя 3 месяца после установки имплантата проводится установка формирователя десны (рис. 204). Через 1 месяц проводится установка окончательной реставрации (рис. 205).

Заключение

Таким образом, к восстановлению беззубого участка необходимо подходить с точки зрения конечного результата, а именно коронки в ортопедически оптимальной позиции. Для этого используется рентгеноконтрастный шаблон. По шаблону можно легко определить позицию десневого зенита коронки относительно костного края. В этом случае решается вопрос о проведении костной пластики. Клинически определяется состояние мягких тканей - ширина и толщина прикрепленной кератинизированной десны. В зависимости от отдела (фронтальный или боковой) решается вопрос о проведении пластики мягких тканей (до имплантации, на этапе установки имплантата, на этапе установки формирователей десны).

Список литературы

В практике современной амбулаторной хирургической стоматологии остеопластические материалы стали неотъемлемой частью восстановительного лечения - костная пластика, направленная регенерация тканей в пародонтологии и имплантологии, синус-лифтинг, сохранение объема костной ткани после удаления зуба.

Поэтому разработка и внедрение материалов для замещения костных дефектов является весьма актуальным направлением. Ведь основная проблема заключается не в простом заполнении объема костного дефекта, а в возможности активного включения биоматериала в регенераторные процессы костной ткани.

На сегодняшний день существует огромное количество биоматериалов и публикаций относительно уникальности применения того или иного препарата, что вносит неизбежный хаос и препятствует объективной оценке положительных и отрицательных свойств биоматериалов.

Необходимыми условиями, которым должен отвечать любой костно-замещающий материал для хирургической стоматологии, являются:

Общие правила работы с биоматериалами

Общими факторами, влияющими на процесс репаративного остеоге-неза, являются:

Особенности работы с биоматериалом

В ситуации, когда при отслаивании лоскута вертикальные разрезы не проводятся, мембрана не фиксируется пинами (рис. 212). В этом случае надкостницей формируется своеобразный «карман», который и удерживает биоматериал (рис. 213).

Оценка эффективности биоматериала

Бесспорно, единственным объективным и достоверным методом оценки эффективности остеопластических свойств материала в стоматологии может служить лишь гистологический метод (столбчатая биопсия).

Встречающиеся в литературе работы, в которых сравнительная характеристика остеопластических материалов осуществляется на основании оценки различий на рентгенограммах в формирующемся регенерате, не имеют под собой объективных оснований.

Клиническая оценка

Оценка клинической эффективности остеопластического материала всегда затруднительна, поскольку некоторые хирургические манипуляции не предполагают повторного вмешательства. Однако в зависимости от клинической ситуации вполне эффективным может быть поддержание биоматериалом «каркасная функция». Например, при латеральной аугментации во время имплантации широко применяется ксенокость, которая характеризуется крайне слабой резорбцией гранул. Это дает возможность поддержания объема и считается успешным вариантом лечения⁴⁹ .

Тот же самый эффект распространяется и на пародонтальные внутрикостные дефекты. Процесс заживления тканей пародонта имеет свои особенности. Одна (или более) из стенок дефекта лишена сосудов (поверхность корня зуба) и соответственно не может служить источником пролиферирующих клеток. Cохраняющаяся подвижность зубов приводит к механической нестабильности в области раны¹⁵ . При заполнении биоматериалом неактивных пародонтальных карманов репарация в дефекте происходит в среднем на 50-70%. Это не означает восстановления всех структур - цемента корня, периодонтальной связки, костной ткани. Биоматериал замуровывается в фиброзную капсулу, что с клинической точки зрения приводит к уменьшению глубины зондирования (PD) и увеличению клинического прикрепления (CAL). При этом статистически достоверной разницы при использовании ауто-, алло-, ксено- и синтетических биоматериалов не выявлено⁷³ .

Для уменьшения степени резорбции аутокостных блоков при наращивании вертикального/горизонтального объема костной ткани также используют длительно резорбируемый материал. G. Widmark et al. (1997) показал, что через 10 месяцев происходит 40%-ное уменьшение объема аутокостного трансплантата¹⁴³ . Гипотетически он «отвлекает» остеокласты от резорбции аутотрансплантата. Однако данное явление не доказано в рандомизированных клинических исследованиях⁸⁶ .

Для синус-лифтинга аутокость - «золотой стандарт» - имеет сравнимый с биоматериалами эффект. B. Johansson et al. (2001) продемонстрировал 47%-ное уменьшение объема костного депозита при использовании только аутокостной стружки⁷⁴ . Обзор Cochrane Oral Health Group, являющийся эталоном доказательной медицины, говорит о том, что ксе-нокость и трикальций фосфат, в частности Bio-Oss и Cerasorb, являются эффективной заменой аутокости при синус-лифтинге⁵⁰ .

Визуально при раскрытии проаугментированного участка может определяться частичная резорбция гранул, и может сложиться впечатление, что восстановление не прошло. Однако чаще всего гистологически будет определяться активная резорбция гранул с формированием вокруг них новообразованной костной ткани (рис. 215). То есть возможное остаточное количество биоматериала может составлять до 50% от всего объема, но при этом установка имплантатов в такую частично регенерировавшую кость является успешной процедурой (рис. 216)¹³⁷ .

Гистологическая оценка

С гистологической точки зрения важными для оценки темпов и выраженности остеоинтеграции депозита в новообразованный костный матрикс являются нижеследующие параметры костной ткани.

Костный регенерат должен развиваться в области отдельных частиц имплантируемого материала (рис. 217). Никак не вокруг всего депозита, что говорит о его фиброзной инкапсуляции и цитотоксической реакции.

В противном случае образуется безостеоцитная хрящевая ткань, и процесс костеобразования замедляется в несколько раз или останавливается вовсе.

Один из самых дискутируемых показателей, поскольку ни одна экспериментальная модель на животных не может достоверно характеризовать реальную скорость биодеградации в реальной клинической ситуации. Здесь играет роль множество факторов, от размера дефекта до общесоматического состояния пациента. И все же иметь приблизительную картину необходимо. Важную роль играет характеристика баланса резорбции материала с одновременным замещением новообразованной костной тканью, наличие или отсутствие гигантских многоядерных клеток (рис. 220).

Однако гистологический метод исследования имеет описательный характер и не позволяет достаточно объективно судить об истинной пролиферативной активности остеогенных клеток. В последнее время широко используется методика иммуногистохимического анализа.

Принципиальным отличием иммуногистохимии от других методов иммунологической диагностики, использующих реакцию антиген-антитело, является структурная специфичность исследования. Это означает, что в реакции оценивается не только наличие сигнала (есть окрашивание или нет) и его сила (интенсивность окрашивания), но и пространственное распределение сигнала в гистологическом препарате (окрашивание мембран клеток, цитоплазмы, ядра и других структурных элементов).

Для исследования адгезии клеток используются антигены к ви-тронектину, фибронектину; пролиферативной активности остеокластов - тартрат-резистентная кислая фосфатаза TRAP; остеобластов - щелочная фосфатаза ALP; для изучения дифференцировки остеокластов - остеопротегерин OPG; экспрессивной активности остеобластов - VEGF, Runx2/Cbfa1. В качестве позднего маркера остеогенной дифференцировки чаще всего используется остеокальцин.

Витронектин и фибронектин обеспечивают адгезию остеобластов к поверхности биоматериала и адсорбцию коллагена.

Тартрат-резистентная кислая фосфатаза TRAP - фермент, секретируемый остеокластами, показывает увеличение количества и возрастание активности остеокластов.

Щелочная фосфатаза ALP, продуцируемая остеобластами, участвует в расщеплении глицерофосфатов крови. С ее помощью можно увидеть активность процесса обызвествления рубцовой ткани.

Остеопротегерин OPG - растворимый рецептор, участвующий в процессах остеокластогенеза. В норме процессы резорбции ингибируются циркулирующим в крови кальцитонином и локальной секрецией белка остеопротегерина (OPG), который секретируется остеобластами для регуляции действия остеокластов. Когда остеобласт дифференцируется в остеоцит, он теряет способность к секреции OPG, и остеокласты могут резорбировать остеоциты. Остеокласты только тогда начинают активную резорбцию, когда активность циркулирующего в крови паратиреоидного гормона и локальная секреция преостеобластами рецептора активации (RANKL) значительно возрастают⁵¹ . RANKL прикрепляется к RANK-рецептору на поверхности остеокласта и инициирует процесс резорбции. По сути, OPG - «заглушка» для RANK-рецептора, действует для контроля резорбции.

Эндотелиальный фактор роста сосудов VEGF влияет на развитие новых кровеносных сосудов (ангиогенез) и выживание незрелых кровеносных сосудов (сосудистая поддержка). VEGF запускает сигнальный каскад, который в конечном итоге стимулирует рост эндотелиальных клеток сосуда, их выживание и пролиферацию.

Фактор транскрипции Runx2, как и Cbfa-1, показывает активность синтеза костноспецифических белков при переходе преостеобластов из стадии пролиферации в стадию дифференцировки.

Тканевая реакция на биоматериал

В различных отделах скелета при различных видах вмешательства процессы регенерации костной ткани проходят далеко не идентично как по пути развития (эндесмально, эндо- и перихондрально), так и по срокам.

Пути формирования костной ткани принято рассматривать в зависимости от костной системы: кости черепа, осевой скелет и добавочный скелет. Кости лицевого скелета формируются из эктодермы, тогда как осевой и добавочный скелет - из мезодермы. Специфичная для каждой системы транскрипция гомеобоксных генов, ответственных за план строения тела, ведет к различному типу оссификации. Кости мозгового черепа, верхняя и нижняя челюсть, за исключением мыщелка ВНЧС, нижней носовой раковины и подъязычной кости, развиваются по эндесмальному типу формирования, когда кость растет самостоятельно из точек окостенения. Другой путь развития - эндохондральный, через хрящ с постепенным его замещением костной тканью, характерен для осевого и добавочного скелета (трубчатые кости). Интересно отметить, что зубоальвеолярный комплекс стоит, по мнению ряда авторов, особняком⁷⁹ . Все дело в центрах оссификации (рис. 221). Например, нижняя челюсть формируется из нескольких точек окостенения (угол, симфиз, мыщелок).

Однако альвеолярный отросток нижней челюсти развивается в том числе и из мезенхимы, окружающей зачаток зуба, т.е. точкой окостенения является зубной орган. Своеобразный парадокс формирования органа в органе. Три анатомических элемента - зуб, периодонтальная связка и кость независимы и одновременно физиологически связаны. Ведь форма и объем костей лицевого скелета (верхней и нижней челюсти) определяются наследственными генетическими факторами, которые подвергаются эпигенетической модуляции (унаследованные клеткой в процессе деления особенности регуляции экспрессии генов, не связанные непосредственно с изменением кода ДНК) при помощи мышечного напряжения различных лицевых мышц с одной стороны и окклюзионным отношением с другой стороны. Если во время развития нарушается формирование зубных зачатков, рост нижней и верхней челюстей будет аномален во всех измерениях (длина, ширина, высота и объем). Именно поэтому альвеолярный отросток имеет уникальное физиологическое поведение при ре-паративном остеогенезе, например, после удаления зуба.

Остеопластический биоматериал и живой организм при контакте подвержены взаимовлиянию²⁷ . Данную реакцию условно разделяют на три процесса: асептическое воспаление, иммунный ответ и собственно репарация.

Данные процессы (фазы) следуют один за другим, плавно переходя друг в друга (рис. 222).

Асептическое воспаление

После хирургического вмешательства и имплантации биоматериала в этом месте развивается асептическое воспаление, которое принято подразделять на несколько стадий: альтерацию (повреждение), экссудацию и пролиферацию. Экссудативную и пролиферативную стадию иногда подразделяют на нейтрофильную, макрофагальную и фибробластическую фазы. Последняя при этом является первой стадией собственно регенерации (рис. 223).

Альтерация и экссудация

Оперативное вмешательство, имплантация инородного тела вызывает повреждение тканей. При этом в результате некроза, дистрофии клеток выделяются токсические продукты, а также особые вазоактивные и хемотаксические вещества, которые вызывают расширение кровеносных сосудов, повышение проницаемости капилляров для жидкой части крови, развитие отека (серозной и фибринозной экссудации), и привлекают по-лиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) в очаг воспаления (хемотаксис)¹³ .

На этой стадии важную роль играют тромбоциты и тучные клетки. Первые генерируют тромбоксаны и тромбоцитарный активирующий фактор, стимулируя привлечение нейтрофилов, эозинофилов и макрофагов, вторые продуцируют вазоактивные амины.

Другим ключевым моментом процесса является полимеризация фибрина после активации тромбином. Таким образом, формируется фибриновая сеть, стабилизирующая костный депозит и способствующая активной работе клеток, в первую очередь ПЯЛ, на поверхности биоматериала (рис. 224).

Благодаря пониманию данных биологических процессов были разработаны протоколы выделения обогащенного тромбоцитами фибринового сгустка (PRF) из крови пациента для ускорения процесса формирования фибриновой сети.

Протокол приготовления PRF достаточно прост: 40-60 мл крови из вены разгоняют в центрифуге с ускорением 400 g в течение 12 мин. (рис. 225)⁴⁷ .

Препараты фибрина предотвращают распространение воспалительной реакции на окружающие ткани. Формирование новых кровеносных сосудов, стабилизация контакта эпителия с соединительной тканью, устойчивость матрикса соединительной ткани к альтерации протеолитическими ферментами (коллагеназы) могут быть индуцированы в соединительной ткани после применения PRF-техники.

Нейтрофильная фаза

Нейтрофильная фаза наступает в первые часы после хирургического вмешательства, ПЯЛ из сосудов мигрируют в сторону источника раздражения, окружая его, и образуют через 6-12 ч лейкоцитарный вал²⁷. Время жизни ПЯЛ короткое; в течение суток миграция нейтрофильных лейкоцитов прекращается, они начинают распадаться. В месте острого воспаления накапливаются недоокисленные продукты, прежде всего молочная кислота, развивается ацидоз тканей (рН с 7,2-7,4 понижается до 7,0-6,8), происходит перекисное окисление липидов.

Под воздействием медиаторов воспаления, тканевого ацидоза и повышения осмотического давления в зоне повреждения происходит раздражение чувствительных нервов. Это вызывает расширение артериол и развитие воспалительной артериальной гиперемии.

В данной фазе продукты секреции и распада ПЯЛ активируют системы комплемента, свертывания и фибринолиза и вызывают дегрануляцию тучных клеток. Эти факторы стимулируют образование макрофагов из эмигрировавших из сосудов моноцитов, выброс вазоактивных аминов, воздействующих на свертывающую систему крови и взаимодействующих с нейтрофилами, эозинофилами и лимфоцитами.

Макрофагальная фаза

Далее основными клетками становятся макрофаги (гистиоциты), которые внедряются в лейкоцитарный вал и фагоцитируют клеточный детрит, продукты распада тканей. Макрофаги окружают инородное тело и формируют нейтрофильно-макрофагальный - макрофагальный - макрофагально-фибробластический барьеры, которые предшествуют образованию грануляционной ткани. Макрофагам отводится одна из основных ролей в определении биосовместимости имплантируемых материалов¹⁴⁷ . Макрофаги участвуют не только в процессах свертывания крови, фибринолизе или активации системы коплемента, но и продуцируют медиаторы, которые могут вызывать пролиферацию и синтез белков других типов клеток, включенных в процессы воспаления и заживления.

Макрофаги активно влияют на хемотаксис фибробластов, в том числе и специализированных клеток костной ткани (остеобласт, хондробласт), что делает макрофаг основной клеткой, сопрягающей собственно воспалительную и репаративную фазы процесса. Пока макрофаги активны, они продуцируют ферменты, мешающие синтезу коллагеновых волокон фибробластами.

Важно, что значительное высвобождение ферментов наблюдается только при адгезии клеток на поверхность биоматериала. Поэтому локальная концентрация ферментов при воспалительной реакции, протекающей на границе раздела фаз, зависит от площади имплантата. Известно, что нанодисперсная биокерамика способствует быстрому поглощению его частиц макрофагами, что в последующем приводит к активному новообразованию костной ткани благодаря выработке макрофагами сигнальных молекул для остеогенных клеток. К сожалению, довольно часто такого рода материалы мигрируют в окружающие ткани и тем самым не позволяют добиться нормального течения остеорепаративного процесса. Ярким примером является материал Остим-100 («Osartis», Германия). Из-за того что материал вызывает активную экссудацию, он оказывается нестабильным в костном дефекте и вымывается, не позволяя нейтрофилам и макрофагам провести полноценный фагоцитоз и ускорить процесс остеорепарации²⁶ .

Гигантские клетки инородных тел

Реакция на инородное тело включает формирование гигантских клеток инородных тел (ГКИТ). Макрофаги играют ведущую роль в образовании многоядерных гигантских клеток. Установлено, что образование ГКИТ происходит на поверхности имплантируемого материала или вокруг его частичек в капсуле путем цитоплазматического слияния адге-зированных макрофагов⁷⁵ . Когда макрофаг контактирует с другой клеткой, их клеточные мембраны могут объединиться, образуя одну большую многоядерную клетку (рис. 226).

Если материал является биодеградируемым, то будет наблюдаться более высокое соотношение макрофагов и ГКИТ в месте имплантации. Если биоматериал имеет грубую поверхность с острыми гранями, то макрофаги и гигантские клетки останутся до тех пор, пока поверхность не станет гладкой и обтекаемой.

Таким образом, пока макрофаги не покинут место воспаления, фаза образования волокон коллагена будет откладываться, поскольку между макрофагами и фибробластами существует тонкое равновесие (рис. 227). При снижении своей активности макрофаги синтезируют белок интерлейкин-1 (ИЛ-1), который оказывает значительное влияние и на воспалительную, и на иммунную реакции организма. ИЛ-1 является важным медиатором в воспалительном процессе из-за его регулирующего действия на рост фибробластов и синтез белков. Стимулируя активность фибробластов, ИЛ-1 заставляет их продуцировать коллаген³⁹ .

Фибробластическая фаза

В течение пролиферативной (фибробластической) фазы делящиеся фибробласты под влиянием хемотаксиса мигрируют к имплантату, окружая его рядами. Фибробласты - гетерогенная клеточная популяция, уровень экспрессии генов которой зависит не только от расположения в ткани, но и от выполняемых функций.

Фибробласты участвуют в образовании коллагеновых волокон, в результате чего спустя 5 суток от начала воспаления вокруг инородного тела начинает формироваться соединительнотканная капсула, которая изолирует и стабилизирует биоматериал в кости.

Формирующаяся вокруг биосовместимых материалов капсула, как правило, тонкая, а вокруг гистотоксических материалов образуется толстая и плотная²⁷ .

По мере накопления фибробластов и коллагена их рост тормозится в результате взаимодействия волокон и клеток, что сопровождается синтезом в клетках ингибиторов роста (кейлонов), разрушением фибробластов, а также превращением их в неактивные фиброциты и фиброкласты, которые фагоцитируют коллагеновые волокна. Далее под действием микроокружения фибробласты уступают место остеогенным клеткам, но при этом продолжают работать с ними в синергизме, продуцируя коллаген 1-го типа. Только костный коллаген 1-го типа обеспечивает минерализацию. Пептидные цепи коллагена 1-го типа образуют тройную спираль наподобие каната, что обеспечивает осаждение солей Са²⁺ вдоль этих цепей¹⁶ .

Формирование грануляционной ткани

При имплантации биоматериалов формирование капсулы проходит стадию образования грануляционной ткани, когда, кроме пролиферации фибробластов, происходит активное новообразование капилляров. Этому способствует избыточная воспалительная реакция и тканевая гипоксия, усиливающая рост сосудов⁷⁵ .

Пролиферирующие фибробласты и эндотелиальные клетки сосудов формируют грануляционную ткань. Сосуды, достигая раневой поверхности, образуют петли и вновь уходят в глубь ткани; вершины этих петель имеют вид красноватых зерен, вследствие чего молодая соединительная ткань и получила название грануляционной, зернистой. В дальнейшем количество аморфного вещества уменьшается, а число клеточных элементов и сосудов увеличивается. По мере выработки фибробластами коллагеновых волокон последние вытесняют все другие тканевые элементы. Весь цикл развития и созревания грануляционной ткани занимает в среднем одну неделю. По сути формирование грануляционной ткани означает процессы ангиогенеза, неоваскуляризации, в то время как пролиферирующие фибробласты активно синтезируют коллаген и протеогликаны. На ранних стадиях формирования грануляционной ткани преобладают протеогликаны, позже коллаген. Реакция на инородное тело с временным развитием грануляционной ткани и ее последующим созреванием в фиброзную может считаться нормальной реакцией на относительно биосовместимый материал.

Последующее созревание и фиброзная трансформация грануляционной ткани вызывает регрессию капилляров, контракцию (сокращение) соединительной ткани, частичную инволюцию и истончение капсулы.

Таким образом, зрелая соединительнотканная капсула вокруг имплантата после завершения процессов перестройки и частичной инволюции характеризуется:

Эволюция капсулы вокруг биодеградируемых материалов (биодеструктируемые полимеры, коллаген, хитозан, гидроксиапатит и т.д.) заключается в следующем: первоначальная макрофагальная реакция не ослабевает, а усиливается, так как макрофаги, гигантские клетки и остеокласты фагоцитируют и резорбируют эти материалы. В зависимости от степени биодеградации этот процесс может протекать от нескольких дней до нескольких лет и завершиться постепенным замещением имплантата соединительной тканью, которая, в свою очередь, подвергается частичной или полной инволюции. В результате в месте имплантации остается рубцовая ткань, или исходная ткань полностью восстанавливается. В случае костных дефектов это зависит от количества костных стенок дефекта, подвижности депозита, скорости биодеградации и прорастания кровеносных сосудов. Например, при радикулярных кистах челюстных костей, где имеется 4 стенки, костная ткань формируется в подавляющем большинстве случаев (в отличие от пародонтального дефекта) с одной или двумя костными стенками.

Иммунная реактивность

Иммунная система является высоко специализированной, сложно регулируемой системой, ее клеточные элементы находятся в состоянии постоянной пролиферации. При этом повреждение иммунной системы может проявляться усилением или ослаблением иммунных функций организма либо вообще не проявляться клинически. Подавление иммунитета приводит к учащению инфекционных заболеваний, ослаблению механизмов противоопухолевой защиты организма. Усиление иммунного ответа приводит к формированию аутоиммунных процессов, аллергизации организма или патологической гиперчувствительности к определенным антигенам.

Центральное место в иммунных реакциях организма принадлежит лимфоцитам. Лимфоциты распознают специфические антигены или антигенные детерминанты. Их обозначают также как антигенчувствительные или иммунокомпетентные клетки. Обычно лимфоциты рассматриваются как пассивные наблюдатели на ранних стадиях взаимодействия тканевой жидкости или крови с поверхностью биоматериала ¹⁹ .

Значительная роль в иммунном ответе принадлежит макрофагам, мононуклеарным клеточным элементам, способным к фагоцитозу. Макрофаги захватывают антиген и перерабатывают его. Иногда антиген концентрируется на поверхности клеток, что также имеет большое значение для формирования иммунной реакции. Облигатные макрофаги (главным образом моноциты) несут на своей поверхности рецепторы для иммуноглобулинов и комплемента.

В случае активации иммунитета в ответ на имплантацию токсичного биоматериала развивается хроническое воспаление с последующим отторжением¹⁰⁵ . При хроническом воспалении вследствие иммунного ответа, кроме клеточной инфильтрации, обнаруживаются признаки нарушения микроциркуляции (следы эритроцитов, васкулит) и иммунных нарушений (плазмоклеточная инфильтрация, фибриноидные изменения, гиалиноз, персистирующие очаги грануляционной ткани)²⁹ . Таким образом, потенциально неблагоприятное развитие соединительнотканной (фиброзной) капсулы вокруг имплантатов может выражаться в следующем:

Собственно регенерация

Процесс репаративного остеогенеза начинается одновременно с явлениями асептического воспаления и состоит из пяти этапов: осаждение белков на поверхности биоматериала, клеточной адгезии, пролиферации, дифференцировки остеогенных клеток, обызвествления рубцовой ткани с формированием ретикулофиброзной кости и далее пластинчатой костной ткани.

Осаждение белков на поверхности материала

Имплантируемые материалы очень быстро (в течение нескольких секунд) адсорбируют слой белков еще до того, как становятся заметны начальные признаки клеточного ответа¹⁴¹ . Запускается механизм тромбообразования, формируется кровяной сгусток благодаря эффекту Вромана (адсорбция на поверхности биоматериала адгезивных белков).

Первым в контакт с поверхностью материала вступает фибриноген, который после активации тромбином является основой для образования волокон фибрина. Образуется обширная сеть тонких волокон фибрина, которые с одной стороны прикрепляются к коллагеновым волокнам кости и стенок капилляров, а с другой - к поверхности биоматериала.

Фибрин необходим для направленной пролиферации остеогенных клеток. Он оказывает также лейкостатическое и бактериостатическое действие, стимулирует рост и появление грануляций (новых сосудов), содействует нормальной регенерации, продукты его деградации стимулируют миграцию мононуклеаров, ангиогенез и синтез коллагена. Участие фибриногена и фибрина в процессе заживления ран обусловливается его механическими свойствами, создающими первичный волокнистый каркас, и химическими свойствами, обусловленными главным образом его высокой сорбционной активностью.

Установлено, что тромбин разрывает пептидную связь аргинин-лизин. После отщепления пептидов, получивших название фибрин-пептидов, фибриноген превращается в хорошо растворимый в плазме крови фибрин-мономер, который при участии факторов XIII, XIIIa и Са²⁺ переходит в фибрин-полимер. В результате разрыва концевых связей фибрин-мономера формируются фибрин-димеры, которые растут латерально в виде протофибриллы. Поперечные связи протофибрилл инициируются тромбином с конверсией фактора XIII в трансглютаминазу (фактор XIIIa), которая способна связывать стороны цепей лизина и глютамина изопептидными связями. В формировании фибрин-полимера участвует фибронек-тин, который при участии фактора XIIIa усиливает модуль эластичности жесткого кровяного сгустка за счет альфа-поперечных связей альфа-протофибрилл¹⁰² .

Фибрин спустя 10 дней (период пролиферации остеогенных клеток и их преобразования в остеобласты) должен освободить место для специфических белков (фибронектина, витронектина и т.д.), обеспечивающих адгезию остеобластов и адсорбцию коллагена (рис. 229). Это означает, что к моменту секреции остеобластами этих специфических белков должна произойти десорбция фибрина от поверхности имплантата¹⁶ .

Первичный («прекостный») матрикс - условное обозначение белков на поверхности материала, состоящих из фибрина, продуктов распада ПЯЛ, тромбоцитов и специфических белков костной ткани.

Активированные тромбоциты вырабатывают тромбоцитарный фактор роста PDGF, трансформирующий фактор роста TGF, фактор роста фи-бробластов FGF, которые активируют привлечение и пролиферацию фибробластов. Моноциты и лимфоциты также генерируют PDGF, TGF для хемотаксиса фибробластов. Прекостный матрикс является своеобразным складом строительных материалов на месте повреждения - митогены, хемоаттрактанты, цитокины, факторы роста⁶ .

PDGF - первый фактор роста, инициирующий хемотаксис в отношении нейтрофилов, моноцитов, тканевых макрофагов и фибробластов. Фактор благоприятствует синтезу коллагена и неколлагеновых белков, индуцирует регенерацию и формирование кости, обладая способностью стимулировать как пролиферативную активность клеток, так и образование межклеточного матрикса.

TGF- β1 (transforming growth factor beta-1) - трансформирующий фактор роста β1 синтезируется практически всеми клетками, и все клетки имеют соответствующие рецепторы к нему. Примечательно, что последовательность соединения аминокислотных остатков в данном протеине полностью идентична у животных различных видов. Специфическое действие TGF жестко контролируется клеточным окружением. Главными источниками TGF являются тромбоциты и костная ткань. Фактор способствует синтезу внеклеточного матрикса и индуцирует экспрессию рецепторов PDGF, с которым действует в синергизме. TGF стимулирует синтез коллагена 1-го типа, фибронектина и остеонектина, играет значительную роль в отложении межклеточного матрикса. В последующем, по мере накопления коллагена, активность фактора снижается, что создает условия для нормального течения процесса минерализации. Функциональная активность остеокластов в его присутствии ингибируется. Поэтому биодеградация биоматериала в это время осуществляется только за счет макрофагов.

Электрический заряд поверхности

Какие же белки, помимо фибрина, первыми адгезируют к поверхности биоматериала? Во многом это зависит от поверхностных характеристик, электрического заряда, пористости, кристалличности и фазового состава биоматериала, а также от конформации и концентрации белков, которые оказались вблизи его поверхности¹⁰ . Ведь белки могут как стимулировать обызвествление рубцовой ткани, так и ингибировать ее. Нестабильность пространственной структуры белковой молекулы объясняется многими причинами. У большинства глобулярных белков 50% полипептидной цепи занимают участки с такими конфигурациями, где водородные связи между пептидными единицами уменьшают вращательную мобильность цепи и, значит, конформационную энтропию (рис. 230).

Существует несколько теорий относительно возможности прикрепления белков к поверхности биоматериала. Главенствующая строится на поверхностной энергии, электрическом заряде и ионном обмене биоматериала и тканевого микроокружения¹⁰⁴ .

После адсорбции белков на поверхности происходит изменение их электрического заряда, конформации и конфигурации, что также влияет на блокировку или активацию центров кристаллизации. Примечателен эксперимент, проведенный D.A. Pampena с соавт. (2004), в котором определенным образом заряженная поверхность гидроксиапатита (ГА) привлекала для адгезии только остеопонтин⁹⁷ . Известно, что фосфорилированные участки белков, таких как коллаген, остеонек-тин или остеокальцин, стимулируют минерализацию, в то время как остеопонтин ингибирует⁶⁸ .

На границе раздела полярный материал/вода происходит сильное связывание воды с последующей ориентацией или поляризацией молекулы воды вокруг ионных или полярных групп поверхности. Напротив, материалы с преимущественно гидрофобными (аполярными) свойствами вызывают структурирование молекул воды в конформацию, свойственную льду, на поверхности или вблизи ее. В обоих случаях понижение энтропии адсорбированных или структурированных молекул воды является существенной термодинамической движущей силой для адсорбции поверхностно активных молекул, таких как белки и фосфолипиды, с одновременным вытеснением молекул воды с границы раздела сред¹⁹ .

С клинической точки зрения перед имплантацией биоматериала в костную полость необходимо смочить его в физиологическом растворе, чтобы снять избыточный электрический заряд, который изменяет кон-формацию и пространственное расположение белков, ответственных за адгезию остеогенных клеток.

Результаты, полученные экспериментальным путем in vitro, значительно отличаются от таковых при in vivo исследованиях, так как в межклеточном пространстве существуют сотни белков, и их глобальный эффект на биоматериал изучен незначительно. Как бы то ни было, вполне ясно, что они играют заметную роль в процессах репарации, так как белковый состав определяет клеточную активность в месте повреждения. Сложность и многостадийность процесса адсорбции белков на чужеродной поверхности, зависимость характера адсорбции от состава среды, температуры, рН, ионной силы являются причиной существования целого ряда математических моделей. Большинство из них описывает процесс адсорбции только в начальный период контакта белка с поверхностью и всего два возможных состояния взаимодействия между адсорбированными молекулами.

Клеточная адгезия

Следующий этап: к белкам на поверхности материала мигрируют макрофаги, остеобласты, остеокласты, стромальные клетки, часть из которых трансформируется в фибробласты, часть в хондробласты и остеобласты. Начинается синтез коллагена, фибриллизация первичного матрикса, формирование соединительнотканной капсулы.

На поверхности дефекта возникает разность электрических потенциалов. Костная структурная единица электроположительна, а в зоне дефекта заряд отрицательный. Такая разница потенциалов может выполнять роль сигнала к пролиферации и дифференцировке остеогенных клеток. По происхождению остеогенные клетки (скелетобласты) - это мультипотентные стромальные клетки, которые при активации в течение 3-5 дней дифференцируются в зависимости от условий и микроокружения в остео-, хондроили фибробласты. Мультипотентные стромальные клетки дают начало 11 видам клеток - фиброциты, кардиомиоциты, поперечнополосатые и гладкомышечные клетки, нервные (глиальные) клетки, остеоциты, хондроциты, теноциты, адипоциты, эндотелиальные клетки и стромальные элементы, формирующие гемопоэзиндуцирующее микроокружение для соединительной ткани и ее производных, мышечной и нервной тканей. Для дифференцировки в остеогенном направлении стромальная клетка проходит ряд последовательных этапов под действием различных цитокинов и факторов роста, выделяемых тромбоцитами и макрофагами (рис. 231). Считается, что дифференцировка в остеогенном направлении контролируется преимущественно «остеогенным мастер-геном» Cbfa1/Osf2⁴⁴ .

Согласно О.К. Гаврилову (1985), дифференцируются не более 40% стволовых кроветворных клеток (СКК), 60% необходимы для самоподдержания пула СКК⁵ . Возникает вопрос о границе самоподдержания «стволовости» (пролиферации, «бессмертности») и коммитирования в дочерние клетки. Р. Скофилд (Schofield, 1978) сформулировал гипотетическую концепцию «кроветворной ниши» - комбинации базальной мембраны, молекул внеклеточного матрикса и окружающих клеток, продуцирующих факторы роста и другие регуляторные молекулы, обеспечивающие необходимые условия для поддержания фенотипа стволовых клеток. Вне ниши СКК вступают в дифференцировку или гибнут (неэффективный гемопоэз)¹²¹ .

Согласно гипотезе, самые молодые клетки - те, что находятся в нише исходно, с раннего постнатального периода. Свободные стволовые клетки, которым не хватило места в нише, чувствительны к дифференцировочным стимулам. При выходе из кровеносного русла в месте травмы или физиологического ремоделирования они довольно быстро откликаются на хемотаксис и начинают дифференцироваться в остеогенном направлении (рис. 232).

Однако, если клетка из пула стволовых клеток снова найдет нишу, дифференцировка блокируется, она консервируется на данной стадии созревания, что снижает ее способность к самоподдержанию при новом выходе из ниши. Другими словами, чем дольше клетка находится вне ниши, тем больше ее «возраст» и вероятность дифференцировки в клетки-предшественники²³ .

Через 3-5 дней после травмы фибриноген освобождает место для специфических белков (фибронектина, витронектина и т.д.), обеспечивающих адгезию остеобластов и адсорбцию коллагена. После десорбции фибриногена происходят диффузия, адсорбция и химическая реакция между кислотными остатками витронектина, что создает условия для массированной адгезии остеобластов к поверхности биоматериала¹⁶ . Витронектин при этом выступает в качестве мишени для рецепторов остеобластов. В процессе секреции остеоида связь между рецепторами остеобластов и витронектином ослабевает, происходит их отрыв от поверхности имплантата.

Остеоид - межклеточное вещество, богатое фосфатами и кальцием, является производным остеобластов, т.е. детерминированным элементом костной ткани.

Остеобласты активно взаимодействуют с поверхностью биоматериалов. Y. Chou с соавт. (2005) продемонстрировал in vitro, что клетки остеобластического ряда чувствительны к форме кристаллов гидрокси-апатита - тупоконечные кристаллы индуцировали достоверно больше образование костного сиалопротеина через 3 недели культивирования по сравнению с остроконечными кристаллами⁴² .

Адгезия остеобластов к поверхности материала во многом зависит от наличия определенной аминокислотной последовательности RGD (аргинин-глицин-аспарагиновая кислота) у прикрепленных к поверхности белков, необходимой для прикрепления клеток.

Обнаружение M.D. Pierschbacher (1984) системы пептидов-RGD и ее взаимодействия с интегринами следует считать крупным научным достижением⁹⁹ . Наиболее активно взаимодействуют с RGD-зависимыми интегринами белки коллаген, фибронектин, витронек-тин, сиалопротеин костной ткани, остеопонтин, тромбоспондин, фибриноген, ламинин, нектипепсин. Так, например, модификация поверхностей полилактидных пленок и структур линейными RGD-пептидами способствует размножению клеток костного мозга и их дифференцировке¹⁴⁹ . Например, модификация полиметилметакрилата циклическими RGD-пептидами in vitro повышала активность адгезии остеобластов¹²⁰ . Разработки по осаждению RGD-пептидов на поверхности различных биоматериалов ведутся активно по сей день. Данное направление можно считать одним из наиболее перспективных в современном биоматериаловедении.

После адгезии к поверхности остеобласты синтезируют и секретируют коллаген, щелочную фосфатазу и другие неколлагеновые белки, такие как остеокальцин, остеопонтин, остеонектин, костный сиалопротеин. Коллаген 1-го типа экспрессируется в течение начальной стадии пролиферации и биосинтеза внеклеточного матрикса, тогда как щелочная фосфатаза экспрессируется после пролиферации и дифференцировки, а остеопонтин, остеокальцин и костный сиалопротеин экспрессируются во время обызвествления рубцовой ткани.

Обызвествление рубцовой ткани

После того как рН становится нейтральным или слабо щелочным нарастает активность щелочной фосфатазы, которая участвует в обызвествлении рубцовой ткани с последующим формированием ретику-лофиброзной костной ткани. Под воздействием щелочной фосфатазы, продуцируемой остеобластами, происходит расщепление глицерофосфатов крови, при этом остатки фосфорной кислоты соединяются с кальцием и образуется слой аморфного фосфата кальция (АФК). Исходные соли кальция, зарезервированные в межклеточном основном веществе, являются аморфными (не кристаллическими).

Соотношение между аморфной и кристаллической структурой в костной ткани - величина переменная и определяется многими факторами, в том числе возрастными. При одной и той же минеральной плотности костной ткани с минеральным матриксом различие в соотношении содержания гидроксиапатита (ГА) и АФК может достигать 28%³⁴ . Процесс формирования кристаллических структур из аморфных происходит постепенно. Каждый вновь образованный минерал с момента появления минерального ядра (тонкий слой октакальций фосфата, расположенного между фибриллами коллагена) медленно растет, достигая толщины приблизительно 3 нм, что соответствует максимальному размеру межфибриллярного промежутка. Переход из аморфной фазы в кристаллическую требует времени, и одновременно с этим изменяется соотношение химических элементов, входящих в состав минерала, в том числе кальция и фосфора.

Критическим для минерализации рубцовой ткани, помимо наличия коллагена, является также присутствие внеклеточного фосфата и правильная регуляция ингибиторов, в особенности щелочной фосфатазы и остеокальцина (рис. 233). Ткань, в которой присутствуют эти 3 элемента, минерализуется. Например, в мягких тканях фибробласты продуцируют коллаген, фосфат доступен, но ингибируется пирофосфатом и окостенения не происходит.

Согласно теории J.E. Davies (2000) один из механизмов минерализации состоит в том, что остеобласты на поверхности биоматериала синтезируют остеокальцин, сиалопротеин, отвечающие за минерализацию органического матрикса. Происходит рост кристаллов фосфата кальция, связанных остеопонтином и сиалопротеином⁴⁴.

Осаждение солей кальция прежде всего начинается в промежутках вдоль каждого коллагенового волокна, образуя мельчайшие очаги кристаллизации, которые в течение дней и недель быстро множатся и растут, превращаясь в кристаллы апатита (рис. 234). Уникальным свойством костной ткани является параллельное расположение нанокристаллов фосфата кальция по отношению к кол-лагеновым фибриллам.

Таким образом формируется костная структура, имеющая в диаметре 6 нм и 300 нм в длину, что является одним из объяснений механической прочности костной ткани. Предполагают, что само по себе образование коллагеновых волокон запускает процесс осаждения солей кальция, поскольку коллаген имеет сродство к кальцию⁶⁷ . Кроме того, остеокласты выделяют специализированные белки, нейтрализующие пирофосфат (ингибитор кристаллизации), и таким образом способствуют осаждению солей кальция на коллагене. I. Hessle et al. (2002) привели доказательства того, что циркулирующий в плазме гликопротеин 1 клеточных мембран, продуцирующий пирофосфат, взаимодействует с тканенеспецифичной щелочной фосфатазой, которая гидролизует пирофосфат и таким образом принимает участие в процессе регуляции биоминерализации⁶⁵ . Поэтому наличие пирофосфата в плазме крови и во всех тканях обеспечивает перенасыщенное состояние ионами кальция и фосфата внеклеточной жидкости. Полагают, что именно поэтому в норме в других тканях, кроме костной, несмотря на состояние перенасыщенности ионами, кристаллы апатита не осаждаются.

Ионный обмен

Феномен осаждения солей и ионного обмена биоматериала и микроокружения вполне очевиден, поскольку биологические жидкости организма пересыщены ионами кальция и фосфора, что обеспечивает протекание процессов минерализации. Биологические жидкости с химической точки зрения являются активной, реакционно способной средой - высокая влажность, температура, разный электрический заряд белковых молекул представляет большой потенциал для химической реакции.

Костная ткань содержит карбонатные и фосфатные группы, которые структурно нестабильны. Такая высокая реактивность обеспечивает физико-химические, биологические и функциональные особенности, необходимые для растворения биологических кристаллов (рис. 235).

Представляет интерес механизм ионного обмена на границе материалкость, влияние которого на скорость биодеградации биоматериала весьма велико.

Костная ткань имеет структуру, схожую с карбонатгидроксиапати-том АВ -типа, дефицитную по кальцию, т.е. с реакционно активной нестабильной решеткой. Данный биологический апатит можно выразить формулой⁴⁶ :

Это предполагает определенные физико-химические, биологические и функциональные особенности, необходимые для образования и осаждения кристаллов биологических апатитов. Костный кристалл имеет вид тонких пластин иррегулярной формы размером от 20 до 1100 А. Благодаря этому минерализованные ткани имеют огромную площадь поверхности для взаимодействия с внеклеточными жидкостями, что является необходимым условием быстрого ионного обмена.

Действие слабокислой среды на биоматериал приводит к высвобождению ионов Са²⁺ и ортофосфатов в тканевую среду, которая, таким образом, приобретает свойства пересыщенного раствора⁸² . Это приводит к осаждению нанокристаллов апатита на поверхности материала с одновременным внедрением различных ионов, присутствующих в растворе на поверхности биоматериала и формирующихся коллагено-вых волокнах. Таким образом, данный пересыщенный раствор является строительным материалом не только для остеобластов, но также и сам по себе является активным центром минерализации (прекостным матриксом).

В зависимости от химического состава на биоматериале происходит осаждение аморфного кристаллического слоя карбонатгидроксиапати-та (при имплантации биостекла) либо октакальций фосфата (в случае использования кальций-фосфатной биокерамики)¹⁴⁰ .

Биодеградация и ионный обмен материала с образованием аморфного кристаллического слоя во многом зависят от пористости и поверхностных характеристик. In vitro биодеградация измеряется путем измерения количеcτвa ионов Ca²⁺ в слабокислом растворе (pH~5). Весьма интересно, что для биостекла и фосфатов кальция это будут различные кристаллические слои. Механизм биодеградации и первичной минерализации для биостекла был описан L. Hench (2010), который включает 6 этапов: (1) образование SiOH и выход Si(OH)₄ в межтканевую жидкость; (2) конденсация SiOH+SiOH→Si→O-Si; (3) адсорбция аморфного фосфата кальция; (4) образование на поверхности материала слоя аморфного карбонат-замещенного гидроксиапатита; (4) адсорбция фибрина и белков костной ткани; (5) адгезия макрофагов и стволовых клеток; (6) синтез коллагена и обызвествления рубцовой ткани⁶³ .

Для фосфатов кальция, кроме βТКФ, известен иной механизм контакта и ионного обмена материал-кость: (1) формирование слоя ок-такальций фосфата, (2) ионный обмен и структурная перестройка поверхностных кристаллов биоматериала, (3) клеточная адгезия к слою октакальций фосфата, (4) пролиферация и дифференцировка остеогенных клеток, (5) обызвествление рубцовой ткани.

Биодеградацию кальций-фосфатных биоматериалов в общих чертах можно описать как химическое растворение в слабокислой среде⁴⁶ :

Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 2H⁺ → Ca₁₀ (PO₄ )₆ (H₂ O)²⁺ Ca₁₀ (PO₄ )₆ (H₂ O)₂ ²⁺ - → ЗCa₃ (PO₄ )₂ + Ca²⁺ + 2H₂ O Ca₃ (PO₄ )₂ + 2H⁺ → Ca²⁺ + 2CaHPO₄CaHPO₄ + H⁺ →Ca² + + H₂ PO₄

Экспериментально доказано, что биодеградация и растворение кальций-фосфатных материалов происходит в следующем порядке - от наиболее растворимого к наименьшему: CaCO₃ >ОКФ>βТКФ>ГА⁴⁶ . Изоморфные замещения в кристаллической решетке фосфатов кальция могут либо увеличивать растворимость (CО₃ ^2- , Mg²⁺ ), либо уменьшать (F^- ). Примечательно, что для βТКФ растворимость при внедрении Mg²⁺ уменьшается⁸² .

Чересчур быстрая биодеградация может пагубно сказаться на новообразовании костной ткани - отсутствие стабильности костного депозита препятствует адгезии остеобластов, а распад биоматериала может вызвать воспалительную реакцию⁶⁶ .

Параллельно с процессами растворения/осаждения происходит активная резорбция костных стенок дефекта остеокластами. Через систему RANK\RANKL остеобласты индуцируют формирование остеокластов из моноцитов ¹³³.

На третьи сутки после травмы начинается рост капилляров со скоростью 0,5 мм в день с одновременной пролиферацией остеогенных клеток со скоростью 25-50 мкм в день и дифференцировкой их в остеобласты. Остеобласты синтезируют органический матрикс (первичный остеоид), секретируя и откладывая коллаген 1-го типа. Остеокласты прикрепляются к поверхности биоматериала и секретируют энзимы (карбонат-гидразу, тартрат-резистентную кислую фосфатазу), что приводит к локальному снижению рН до 4-5.

Рост капилляров происходит благодаря ацидозу, который к 3-му дню достигает максимума (pH 2,0-3,0). Рецепторная зона, напротив, к тому времени уже хорошо оксигенирована. Разница в концентрации кислорода и рН (при нормальных значениях для костной ткани pH=7,2; рО₂ = 60 мм) вызывает интенсивный рост капилляров вглубь материала (рис. 236).

Ангиогенез

Процесс ангиогенеза активно регулируется VEGF (vascular endothelial growth factor) - сосудистым эндотелиальным фактором роста. VEGF стимулирует митогенез эндотелиальных клеток кровеносных сосудов и играет важную роль в процессе неоангиогенеза (рис. 237)¹²⁴ .

Любой процесс неоостеогенеза нуждается в сосудистой поддержке, появление которой во многом зависит от структуры биоматериала и наличия взаимосообщающихся пор для обеспечения прорастания сосудов вглубь биоматериала¹¹⁰ .

Поверхность, пористость и форма выпуска биоматериала

Архитектоника поверхности и наличие определенного размера пор играет ключевую роль для клеточной адгезии, пролиферации, синтеза и организации внеклеточного матрикса. Особенно это касается синтетических материалов, поскольку только в их случае возможно манипулировать структурой и химическим составом для получения нужных характеристик.

Модификации поверхности с целью увеличения удельной площади является одним из актуальных направлений биоматериаловедения. Чем более развита поверхность биоматериала, тем большее количество белков и клеток прикрепятся к поверхности, следовательно, процесс остеорепарации будет протекать быстрее.

Показательным экспериментом, подтверждающим важность геометрии поверхности биоматериала, является работа U. Ripamonti (1993), которая продемонстрировала наличие остеоиндуктивного потенциала у гидроксиапатита в зависимости от формы поверхности¹⁰⁷ . С помощью иммуногистохимического анализа автор продемонстрировал, что остео-индуктивность являлась результатом высокой концентрации BMP-3 и BMP-7 в поверхностных лакунах биоматериала.

Первичная адгезия белков и, как следствие, клеток к поверхности материала играет одну из важнейших ролей вследствие различного пространственного распределения белков на поверхности материала. Ведь только часть белковых молекул, из случайно распределяющихся на поверхности субстрата, обеспечивает пространственную ориентацию, необходимую для успешной адгезии остеогенных клеток. Как уже отмечалось, электрический заряд, влажность и рельеф поверхности субстрата могут изменить конформацию и (или) ориентацию белковых молекул, что вызывает денатурацию белков либо изменяет участки, связывающие белки с поверхностью субстрата.

Каждый тип клеток имеет строго определенный набор интегринов, связывающий только специфичные для данных интегринов RGD-пептиды. Интегрины - это трансмембранные гликопротеины поверхности клеток, выполняющие рецепторные функции при взаимодействии клеток между собой и внеклеточным матриксом. Интегрины участвуют в передаче сигналов пролиферации, дифференцировки, движения клеток, экспрессии генов, в организации цитоскелета и в контроле за активностью гена.

Передача сигнала осуществляется путем связывания лиганда (RGD-пептида) группировкой интегринов и активацией цитоскелета с лизосомами. Наиболее активно взаимодействуют с RGD-зависимыми интегринами белки коллаген, фибронектин, витронектин, сиалопротеин костной ткани, остеопонтин, тромбоспондин, фибриноген, ламинин, нектипепсин.

Известно оптимальное расстояние между лигандами (RGD-пептидами) для успешной адгезии и распластывания остеогенных клеток 10-440 нм⁶⁶ . Это является одним из объяснений возможного механизма действия нанодисперсной биокерамики (размер частицы 50-100 нм), вызывающего эктопический остеогенез в мягких тканях. Поэтому наличие микропор в нанометровом диапазоне является важным условием.

Поры необходимы для пролиферации, дифференцировки клеток, прорастания новых кровяных сосудов. Резорбция гранул и объем костной ткани возрастают с увеличением размера пор. Условно классифицируют поры по их диаметру: макропоры (>100 мкм), мезопоры (10-100 мкм) и микропоры (<10 мкм). Считаются оптимальными поры для интеграции костной ткани в пределах 200-300 мкм, так как они создают коллатерали для прикрепления костных клеток. Через микропоры, связанные с макропорами, циркулирует межклеточная жидкость, облегчая прорастание сосудов и новообразованной ткани внутрь биокерамики.

Для адекватного образования костного матрикса в месте дефекта необходимо 3 ключевых момента: матрица с заданной архитектоникой, наличие сигнальных молекул (факторов роста) и привлеченные клетки-мишени (стволовые стромальные клетки). Клеточные элементы взаимодействуют с субстратом, благодаря адсорбированным на его поверхности белкам (факторам роста), однако без наличия четко построенной архитектоники, т.е. определенного размера микро- и макропор на поверхности материала, адгезия клеток-мишеней тормозится. Средний размер остеона (структурно-функциональной единицы костной ткани) около 230 мкм, поэтому оптимальным размером макропор для последующей пролиферации клеток считается 200-300 мкм. Помимо этого необходимо, чтобы поры были взаимосообщающимися. Яркий пример активного процесса неоостеогенеза можно увидеть у материалов, полученных из кораллов.

Гранулированная форма

Форма гранул играет важную роль в стабильности депозита. Как отмечает S. Choi et al. (2012), решающее влияние на остеоинтеграционные процессы оказывает дизайн материала и архитектоника поверхности⁴¹ . Так, полученный ими материал трикальций фосфат в форме тетрапода по количеству новообразованной костной ткани статистически достоверно превосходил ТКФ в гранулированном виде (Osferion).

Иррегулярная геометрия чипсов TriCaFor (Бионова, Россия) позволяет поддержать стабильность депозита в костном дефекте. Частица TriCaFor состоит из аналогичного конгломерата мелких гранул размером 100-300 мкм (рис. 238). При большем увеличении поверхность выглядит более пористой с мелко разветвленными отростками, которые представлены овально-кубоидальными зернами размером 0,2-0,4 мкм. Зерна плотно соединены друг с другом с четкими границами. Такая пористая поверхность должна способствовать активной адсорбции структурных белков и клеточных элементов.

Для материалов из костей животных характерна плотная упаковка кристаллов. Гранулы Bio-Oss представлены образованиями неправильной формы размером около 200-1000 мкм. Образцы плотные, однородные, но непрочные, при легком надавливании рассыпаются в мелкую крошку. Поверхность покрыта очень мелким гранулятом, который, конденсируясь, вместе образует «глобулярные комочки». Наблюдаются мелкие поры размером около 4 мкм. Гранулы размером от 700 мкм имеют одно или два сквозных отверстия округлой или овальной формы размером около 50-80 мкм. Вокруг отверстий всегда имеются ровные пологие «склоны», состоящие из овальных пластин, разделенных щелевидными отверстиями (рис. 239).

На сколах около сквозных отверстий видны участки с другой структурной организацией, напоминающие эмалевые призмы. При смещении угла скола меняется и поверхность. Можно наблюдать небольшие овальные отверстия правильной формы размером 20-40 мкм, вокруг которых формируются овальные концентрические пластины, постепенно переходящие в овальное отверстие. Вокруг отверстия имеются многочисленные мелкие поры размером около 2-4 мкм. В других участках поверхности встречаются вытянутые полые образования, похожие на «лакуны», оставшиеся после удаления клеточных элементов. Такие «лакуны» окружают многочисленные щелевидные образования. Выявить кристаллическую структуру гранул Bio-Oss достаточно сложно, так как термическая и химическая обработка вносит свои изменения в костный апатит. Но на некоторых сколах удается наблюдать тонкие длинные игольчатые образования, плотно переплетающиеся друг с другом. При большем увеличении видны игольчатые кристаллы различной направленности, некоторые формируются в пучки в виде волокон. Характерной особенностью гранул Bio-Oss является наличие сквозных отверстий в материале, что призвано способствовать прорастанию кровеносных сосудов.

С точки зрения удельной площади поверхности гранулы значительные перспективы применения имеют аморфные фосфаты кальция (рис. 240). За счет дополнительного процесса синтеза на поверхности гранул растут многочисленные кристаллы, что на порядок увеличивает общую удельную площадь поверхности и способствует большему осаждению белков и клеток на поверхности гранулы.

Гранулы в составе органического наполнителя

Введение гранул в коллагеновую или полисахаридную матрицу представляет особый интерес. В данном случае преследуется цель удержать гранулы в костном дефекте, предотвратить их миграцию в окружающие мягкие ткани. Часто используемым наполнителем в этом случае выступает коллаген. Препараты на основе коллагена относятся к классу биодеградирующих полимеров и, будучи имплантированными в организм, полностью рассасываются под влиянием коллагеназ, выделяемых ПЯЛ, фибробластами, макрофагами без образования побочных продуктов.

Самостоятельный остеопластический потенциал коллагена выражен слабо, в связи с чем он чаще используется в виде композиций с кальций-фосфатными материалами¹⁵ . Биоматериалы на основе чистого коллагена в хирургической стоматологии используются в основном для гемостаза. Гемостатическое действие коллагена обусловлено агрегацией на его поверхности тромбоцитов, которые дегранулируют с высвобождением факторов свертываемости крови и биологически активных веществ.

0сновной недостаток коллагеновых материалов - нестойкость к инфекции. При развитии воспалительной реакции они быстро подвергаются протеолизу. Несмотря на то что в медицинской практике используются препараты коллагена животного происхождения, реакция отторжения при их имплантации не развивается. В ряде наблюдений отмечено образование антител к чужеродному коллагену, однако их титр никогда не достигает значительного уровня. Причина такой иммунологической толерантности в том, что коллагеновые молекулы, встречающиеся в тканях человека и животных, являются гомологичными и по составу различаются между собой минимально.

Коллагеновые губки широко применяются для заполнения альвеол удаленных зубов. 0днако последние исследования свидетельствуют о неудовлетворительных результатах по отношению к профилактике атрофии альвеолярного отростка⁶⁰ . Гораздо перспективнее использование коллагеновых губок, в состав которых введена кальций-фосфатная керамика.

Ф.А. Алимерзоев (1998) и М.Н. Белозеров (2004) провели сравнительную морфологическую и клиническую оценку коллагеновых композитов КП-2, КП-3 (Полистом, Россия), состоящих из коллагена животного происхождения и синтетического гидроксиапатита. Получены положительные результаты при лечении больных с периапикальными деструктивными процессами челюстных костей^1,4 .

Компания Geistlich (Швейцария) выпустила коллагеновый композит Bio-Oss Collagen с заключенными в матрикс гранулами бычьей кости (рис. 241). Благодаря медленной резорбции гранул, композит длительное время сохраняет объем, способствуя сохранению объема лунки после удаления зуба³⁰ .

В литературе имеются данные о положительном влиянии фибри-нового клея для стабилизации частиц биоматериала¹¹³ . Однако в исследовании D. Carmagnola et al. (2002) у группы биоматериалов (Bio-Oss) с фибриновым клеем (Tissel) процесс костеобразования был значительно замедлен по сравнению с группой Bio-Oss (табл. 8)⁴⁰ .

Фибрин представляет собой последний этап коагуляционного каскада за счет активации фибриногена тромбином. Фибрин может связываться с биологическими тканями посредством ковалентных водородных или электростатических связей либо путем механического прикрепления¹²⁵ . Продукты распада фибрина, образующиеся в результате протеолитического расщепления, стимулируют миграцию моноцитов, которые далее трансформируются в макрофаги, удаляя разложившийся фибрин посредством фагоцитоза. Стимулированные фибробласты, мигрирующие в фибриновую сеть, депонируют коллаген и выделяют активаторы плазминогена, способствуя лизису фибрина, и тем самым активируют ревас-куляризацию тканей. В настоящее время существует две формы практического применения фибрина для тканевой инженерии. Это адгезивный фибрин-силант (герметик) и непористый фибрин-гидрогель, который обычно используется для стимуляции клеточного роста поврежденных хрящей и кости⁷¹ . Фибриновые силанты (герметики или фибриновый тканевой клей) нашли широкое применение при хирургических операциях в стоматологии для склеивания тканей как кровоостанавливающее вещество и как герметизирующие матрицы роста⁷² .

Альгинаты (АЛГ) - безазотистые полисахариды, с молекулярной точки зрения представляют собой семейство неразветвленных бинарных сополимеров, состоящих из связанных [1-4]-гликозидными связями остатков бета-D-мануровой (М) или ее С-5 эпимера альфа-L-гулуроновой кислоты (G), образующих длинные цепи. При низкой температуре АЛГ плохо растворим, а при высокой температуре способен образовывать гели.

Коммерческие альгинаты производятся в основном из водорослей Laminaria hyperborea, Macrocystis pyrifera и Ascophyllum nodosum. Наиболее высокое содержание a-D-гулуроновой кислоты обычно характерно для альгинатов, изготовленных из полосок старых растений L. hyperborea. Альгинаты из A. nodosum и L. japonica отличаются низким содержанием G-блоков и невысокой прочностью геля. Альгинат из М. pyrifera, чаще всего используемый для иммобилизации, образует гели меньшей прочности и стабильности, чем альгинат, изготавливаемый из полосок L. hyperborea. Бактериальный альгинат, имеющий более сложный состав, можно выделить из Azotobacter vinelandii, который, в отличие от вида Pseudomonas, образует полимеры, содержащие G-блоки. Альгинат с высоким содержанием гулуроновой кислоты также можно получить из некоторых водорослевых тканей путем химического фракционирования in vitro с использованием маннуроновой С-5 эпимеразы из A. vinelandii. По нашим данным, коммерческое использование таких модифицированных видов полимеров отсутствует.

Альгинат используется как материал для получения зубных слепков⁸ . 0н обладает биосовместимостью, неиммуногенностью и гидрофильностью. Химически модифицированный альгинат используется в клинике в качестве матрикса для доставки лекарственных веществ и клеток в поврежденные участки.

К относительным недостаткам этого материала некоторые авторы относят то, что он не резорбируется естественным образом под действием ферментов, так как не имеет лиганд для клеточной адгезии, и поэтому клетки не склонны естественным образом связываться с альгинатом¹²⁶ . Однако с точки зрения использования в качестве изолирующей мембраны этот недостаток становится преимуществом. Кроме того, при производстве гибридных комплексов (губок) использование кальция в качестве сшивающего агента для цепей альгината приводит к появлению локальных участков минерализации в процессе биодеградации альгината. Альгинаты с ионной перекрестной связью растворяются при нейтральном рН, утратив двухвалентные катионы перекрестной связи, что приводит к неконтролируемому и медленному распаду in vivoⁿ.

Использование полисахаридов на основе альгината и фибриногена является новым направлением в остеопластике. В нашей стране данными разработками занимается компания «Бионова», резидент биомедицинского кластера «Cколково». Полученные гибридные комплексы характеризуются высокой гидрофильностью и положительным остео-пластическим эффектом (рис. 242).

Костные кальций-фосфатные цементы

Костные кальций-фосфатные цементы (КФЦ) - продукты, образующиеся при смешивании порошков фосфатов кальция с водой или затворяющей жидкостью, принимающие пастообразную консистенцию с последующим переходом в твердое состояние. КФЦ отличаются от традиционно используемых остеопластических материалов (керамические гранулы и блоки) тем, что являются пастообразующими и быстро затвердевают. Впервые идея использования и получения КФЦ была предложена W.E. Brown и L.C. Chow в 1987 г.³⁶ КФЦ разделяют в основном на апатитовые и брушитовые. Апатитовые цементы получают, смешивая реагенты порошков с затворяющей жидкостью, где в результате реакции получается карбонатапатит или гидроксиапатит с различными примесями. 0ни активно резорбируются вначале, но затем этот процесс замедляется, и апатитовый цемент может оставаться в стабильном состоянии более 12 месяцев. Апатитовые цементы превосходят брушитовые по прочности, однако брушитовые обладают более высокой кинетикой резорбции. Такой интерес к КФЦ вызван тем, что они обладают рядом преимуществ по сравнению с керамическими материалами:

Так, на российском стоматологическом рынке представлены апатитовые КФЦ Norian SRS («Synthes», Швейцария) (рис. 243).

Одно из важнейших свойств КФЦ, проявляющихся в естественных условиях, - это его стабильность (слабая растворимость) в обычных физиологических жидкостях и растворение в кислой среде, которая может быть создана остеокластами. При краниопластике вполне приемлема относительно медленная резорбция с постепенным замещением новообразованной костной тканью. В других же случаях, например при синус-лифтинге, крайне важна способность цемента быстро замещаться костной тканью. Поэтому для увеличения скорости резорбции КФЦ они должны быть пористыми. Поры в КФЦ по характеру бывают сквозные, изолированные и направленные (канальные). По количеству пор - пористые (до 40%), высокопористые (40-70%) и ультрапористые (свыше 80%). По размерам пор различают микропоры (до 10 мкм), мезопоры (50-250 мкм) и макропоры (более 500 мкм). Поры стимулируют ангиогенез и новообразование костной ткани. Особенно это необходимо для материалов на основе α-ТКФ.

Стимулировать образование макропор можно при помощи нескольких технологий, но всегда три из них применимы для заместителей костной ткани, затвердевающих непосредственно на месте операции:

Материалы типа ДСН (додецилсульфат натрия) стабилизируют воздушные пузырьки, находящиеся в цементе во время смешивания, и тем самым обеспечивают конечному материалу как микро-, так и макропористость. Пористость можно контролировать, варьируя количество ДСН, добавляемое в смесь. Сходные результаты были получены при добавлении витамина Е, который относится к несмешиваемым жидкостям. Витамин Е образует в цементе глобулы, которые сохраняются на протяжении всей реакции затвердевания и делают конечный продукт пористым. Также было показано, что глобулы образуют в цементе не только сферические поры, подобно воздушным пузырькам, они также могут образовывать канальца, что положительно влияет на врастание новообразованной костной ткани. Подобные образования были получены при помощи ДСН и масла³² .

Третья технология создания макропористости в КФЦ заключается в добавлении в смесь растворимых кристаллов. Эта технология позволяет контролировать как степень пористости вещества, так и размеры пор в зависимости от добавляемых кристаллов NaCl¹³² . Исследования с применением маннитола, сахарозы и натриевых солей карбонатов и фосфатов показали, что макропористость можно создать за 48 часов в дистиллированной воде за счет полного растворения кристаллов⁸⁷ .

Костные кальций-фосфатные цементы отличаются гораздо более высокой степенью остеоинтеграции по сравнению с полиакрилатными композициями, традиционно применяемыми в костной хирургии.

Цементы на основе фосфатов кальция твердеют в процессе изотермической кристаллизации in situ, что сопровождается очень незначительными термическими эффектами.

Объем смеси при этом существенно не изменяется. Материалы характеризуются высокой пластичностью при формировании, что позволяет легко заполнять различные по конфигурации дефекты, и плотно связываются с их стенками.

Кальций-фосфатные цементы постепенно подвергаются резорбции, протекающей с участием остеокластов, замещаясь костным регенератом без потери целостности связи кость-цемент. Признаков формирования прослоек фиброзной ткани между ними не отмечено⁹⁶ . Основными компонентами, которые используют при создании тех или иных фосфатно-кальциевых цементов, являются аморфный фосфат кальция, тетракаль-ций фосфат, а-трикальций фосфат (Norian SRS, BoneSource).

Существенное преимущество цементов на основе фосфатов кальция - возможность инъекционного введения, что позволяет использовать их для доставки лекарственных препаратов непосредственно в область патологического очага. Для этого их модифицируют введением различных добавок: производных молочной, лимонной, гликолевой кислот, глицерина, хитозона и т.д. В противном случае цементная масса при выдавливании из шприца будет подвергаться феномену фильтр-прессования, разделяясь на жидкую и твердую фазы. M. Bohner (2010) высказал ряд критических замечаний по поводу применения инъекционных цементов в спинальной хирургии - неравномерное смешивание и выведение цемента из шприца, а также отсутствие границ (костных стенок) дефекта может привести к тому, что частицы цемента мигрируют с током крови как вдоль спинного мозга, так и в окружающие ткани .

Поскольку КФЦ характеризуются одновременно способностью к реакционному твердению, биосовместимостью, а также потенциалом замещения вновь образуемой костной тканью, они являются крайне перспективным материалом для стоматологии. Возможность приготовления смеси непосредственно перед операцией является важным свойством КФЦ, поскольку облегчает доставку материала в требуемое место и обеспечивает отличное прилегание к поверхности кости.

Заключение

Таким образом, биологические события, происходящие на границе биоматериал/кость, включают: 1) формирование кровяного сгустка, выброс цитокинов и факторов роста; 2) асептическое воспаление, миграцию и пролиферацию стромальных клеток, формирование фиброзной капсулы вокруг биоматериала; 3) поверхностную резорбцию биоматериала и краев дефекта остеокластами и макрофагами; 4) ангио-генез и неоваскуляризацию, прорастание сосудов внутрь биоматериала; 5) эндесмальную и/или эндохондральную оссификацию на поверхности и внутри биоматериала с постепенной перестройкой в сторону создания полноценной структуры костной ткани.

Стабильность депозита в костном дефекте играет одну из ключевых ролей. В случае если депозит подвижен, грануляционная ткань оказывается незрелой и формируется плотная соединительнотканная капсула между материалом и костной тканью. В дальнейшем вторичная перестройка возможна, но через хрящ. Пространство между материалом и костью заполняется бессосудистой хрящевой тканью, получающей питание диффузионным путем. В регенерате длительное время могут сохраняться участки микроабсцессов, способные вызвать воспалительную реакцию. Образующаяся мозоль содержит участки безостеоцитной ткани, вследствие чего регенерат остается функционально незрелым на протяжении длительного периода.

Фактически последовательность и взаимосвязь процессов, ответственных за образование связи биоматериала с костной тканью, - весьма сложный, саморегулируемый процесс, который не может быть описан простой последовательностью. Важным аспектом является то, что реакции растворения, осаждения и ионного обмена биоматериала приводят к образованию биологически эквивалентного апатитового слоя на поверхности биоматериала. Параллельно происходит адсорбция протеинов и адгезия клеток к поверхности, эти процессы сопровождаются изменением состояния поверхности. Ионы, переходящие в раствор, влияют на клеточную активность, формирование органической фазы и ее минерализацию. Непрерывное изменение состояния поверхности на пути ее превращения в биологически эквивалентную минеральную фазу, по-видимому, является лимитирующей стадией в протекании взаимосвязанных процессов биоактивного поведения материала³ .

Биологический профиль

Среди вариантов течения репаративного остеогенеза в ответ на имплантацию биоматериала выделяют следующие биологические профили: остеобластический остеогенез, остеоиндукция, вторичная остеоиндукция, остеокондукция¹² .

Остеобластический остеогенез

При остеобластическом остеогенезе регенерация стимулируется аутотрансплантатом, который обладает собственной потенцией костеобразования.

Аутотрансплантат по-прежнему остается «золотым стандартом» костной пластики, так как между пересаженной тканью и организмом не возникает иммунного конфликта, происходит полная васкуляризация трансплантата уже через один месяц. Считается, что аутотрансплантат обладает высокими остеоиндуктивными свойствами. Истинным остеоиндуктивным потенциалом обладает лишь аутотрансплантат на питающей ножке (техника микрососудистых свободных лоскутов). В иных случаях после забора костного трансплантата вследствие кислородного голодания все остеоциты погибают. В области краев аутотрансплантатов может сохраняться небольшое количество жизнеспособных стромальных клеток, устойчивых к ишемии, в то время как в центральных отделах пересаженной кости они погибают. Соответственно при пересадке обычных видов аутотрансплантатов эффект остеобластического остеогенеза выражен незначительно.

Остеоиндуктивный потенциал аутотрансплантата выражается в высвобождении цитокинов и факторов роста из погибших клеток, за счет чего васкуляризация и новообразование костной ткани происходит гораздо быстрее.

И все же нанесение дополнительной операционной травмы, увеличение продолжительности операции, риск неконтролируемой резорбции вследствие гипоксии и гибели клеток, а также невозможность заготовки аутогенного материала заблаговременно и другие моменты, связанные с получением и хранением, ограничивают применение аутотрансплантата в практической медицине.

Без сомнения, аутокость навсегда останется самым востребованным вариантом восстановления костных дефектов в стоматологии. Однако в некоторых клинических ситуациях использование аутокости не всегда рационально (заполнение полостных трехили четырехстеночных костных дефектов, лунок зубов после удаления).

Аутокостная стружка

Аутокрошку возможно получить в ходе препарирования костного ложа и с использованием костных скребков. N. Saulacic et al. (2014) исследовали скорость формирования костного регенерата после получения аутокостной стружки из перемолотого аутокостного блока; полученной при помощи скребка; полученной с использованием пьезоаппарата; полученной в ходе формирования дефекта¹¹⁸ . Объект исследования - мини-пиги, дефект 7 мм в диаметре и 4 мм в глубину на нижней челюсти. Сроки наблюдения 1, 2, 4 и 8 недель. Все дефекты изолировались от мягкой ткани нерезорбируемой ePTFE мембраной. Статистически достоверной разницы при использовании той или иной техники выявлено не было.

Для восполнения малых по объему дефектов (пародонтальные и периимплантные дефекты) может быть использована аутогенная костная стружка, собранная непосредственно в области операционной раны с помощью костных фильтр-ловушек (рис. 244).

Этим способом можно взять очень малое количество аутокости, поэтому метод обычно используется в случаях, если планируется применять аутогенную стружку в комбинации с другими видами остеопластических материалов.

В литературе имеются данные о малой пригодности такого вида забора ввиду контаминации стружки бактериями из слюны и полости рта⁵⁹ . Обнаружены такие микроорганизмы, как Enterococcus faecalis, Staphylococcus epidermidis, Staphylococcus aureus, Streptococcus hemolyticus, Actinomyces odontolyticus и др. Поэтому такой вид аутокрошки необходимо использовать с осторожностью. Контаминацию возможно уменьшить в несколько раз, соблюдая протокол раздельного отсасывания слюны и крови, а также пред- и интраоперационного орошения полости рта раствором хлоргексидина 0,12 или 0,2%. Использование костных ловушек вполне оправдано при работе на беззубых челюстях: нет зубов - нет зубной бляшки - нет опасной патогенной флоры.

Костная стружка, получаемая с использованием костных скребков, лишена таких явных недостатков, характерных для костной ловушки (бактериальная контаминация, постоянный контроль отсасывания) (рис. 245).

Такая костная стружка имеет высокую остеогенную активность благодаря тому, что клеточный состав кортикального слоя, откуда производится забор, представлен преимущественно остеоцитами, размер которых 15-20 мкм. Макрофаги как основной игрок в линии обороны и восстановления, имея размер 20-25 мкм, могут поглощать погибшие клетки до 100 мкм, поэтому они активно фагоцитируют мертвые остео-циты, выделяя при этом значительное количество хемоаттрактантов и факторов роста для стромальных клеток (рис. 246).

Аутотрансплантат из ветви нижней челюсти

При формировании костей лицевого скелета нижняя челюсть формируется из нескольких точек окостенения (угол, симфиз, мыщелок). Окостенение ветви нижней челюсти проходит по эндесмальному типу, минуя хрящ, в отличие от подбородочной области. Это предполагает довольно быстрое приживление трансплантата. Начало прорастания новых кровеносных сосудов большинство исследователей отмечают на 6-й день, полная реваскуляризация костных блоков в среднем происходит через 1 месяц, к сожалению, с достаточной потерей в объеме трансплантата, особенно взятого из кортикального слоя^{2, 38, 53} . Как уже отмечалось, при свободной пересадке костного блока подавляющее большинство клеток погибает⁹² . Только небольшое количество регионарных стромальных клеток после васкуляризации краев трансплантата остается все еще способным к пролиферации и дифференцировке. В аутотрансплантатах компактной кости, бедной сосудами, содержание таких клеток минимально. Поэтому в зависимости от величины средняя часть трансплантата на протяжении длительного срока остается аваскулярной. Кроме того, при значительных размерах дефекта процессы резорбции костного блока превалируют над регенерацией, что приводит к неполноценному формированию костных структур. В последующем восстановление системы кровообращения трансплантата замедляется, что и обусловливает убыль костной ткани в средней части трансплантата¹⁵ .

При пересадке полноценного (полнотелого) костного блока в область дефекта необходимо создать его плотный контакт с реципиентной зоной. В противном случае в пространстве образуется фиброзная ткань, препятствующая васкуляризации и, как следствие, приживлению костного блока. Величина образующейся щели не должна быть более 1 мм. В компактной кости неполная адаптация фрагментов иногда может компенсироваться приспособительной реакцией со стороны неповрежденной и достаточно развитой надкостницы (рис. 247)¹²³ .

Комбинированный аутотрансплантат (костные пластины, техника ламинатов, техника F. Khoury) основывается на использовании расщепленных костных блоков. В отличие от классической методики костный блок пересаживается не полнотелым, а расщепляется на две пластины (ламинаты). Одна пластина предназначена для формирования «жесткого каркаса» за счет фиксации микровинтами на дистанции 5-7 мм от воспринимающего ложа (рис. 248), создавая полость для дальнейшего заполнения костной стружкой (рис. 249), полученной из перемолотой в костной мельнице второй пластины⁷⁹ . Это позволяет установить имплантат в ортопедически оптимальной позиции (рис. 250). Более достоверно осте-опластический эффект от использования костной крошки проявляется в тех случаях, когда создается ее контакт с костным веществом воспринимающего ложа на значительном протяжении.

Основным отличием данного метода от пересадки полнотелых костных блоков является то, что трансплантат находится на дистанции от воспринимающего ложа. Его фиксация производится не для приживления, а для сохранения контуров формирующейся костной ткани из измельченной кости²⁰ .

Остеоиндукция

Под термином остеоиндукция понимают способность остеопла-стических материалов инициировать митогенез стволовых клеток костного мозга, хемотаксис клеток-предшественников и их дифференцировку в остеобластном направлении в силу наличия в своем составе факторов роста. Считается, что некоторые виды материалов, полученных из костей человеческих трупов, обладают остеоиндуктивными способностями¹² .

Аллогенные имплантаты - широко используемый в челюстно-лицевой хирургии вид остеопластических материалов трупного происхождения. Преимуществом является доступность форм и размеров, отсутствие необходимости в дополнительном вмешательстве, как при аутотрансплантации. Реваскуляризация аллоимплантата происходит в среднем на 8-й месяц после имплантации. Из-за необходимости подавления иммунного ответа со стороны реципиента аллогенные имплантаты нуждаются в специальной обработке (лиофилизации, радиационном облучении, депротеинизации), что снижает их потенциальные остеоин-дуктивные свойства.

Феномен остеоиндукции эктопического остеогенеза впервые описал M. Urist в 1965 г., который случайно обнаружил, что после обработки фрагментов кости раствором соляной кислоты и имплантации их в мышцу экспериментальным животным происходит образование костной ткани¹³⁵ .

Деминерализованная лиофилизированная кость DFDBA

Дальнейшие работы M. Urist, посвященные изучению настоящего феномена (1968-1984), привели к созданию поверхностно (частично) деминерализованного аллоимплантата (DFDBA-demineralized freezed dried bone allograft). Данный вид консервации костной ткани связан с обработкой биоматериала в слабых растворах кислот. Аллогенные имплантаты этого типа стерилизации обладают выраженными остеоиндуктивными свойствами за счет сохранившихся в них костных морфогенетических протеинов (bone morphogenetic proteins - BMP). BMP играют ведущую роль активной пролиферации стро-мальных клеток в остеогенном направлении. В результате деминерализации материала раскрываются участки белка, которые после пересадки могут вызывать эффект остеоиндукции как в костном воспринимающем ложе, так и при подсадке в мягкие ткани. Соответственно костеобразовательный потенциал деминерализованного аллоимплантата вполне сопоставим с таковым для аутокости и позволяет активно воздействовать на слабое в остеогенном отношении ложе. Открытие M. Urist ознаменовало новую эпоху в развитии аллоостеопластики, а данный тип обработки костной ткани является сейчас наиболее распространенным в мировой клинической практике.

С появлением деминерализованных аллоимплантатов возникла проблема сохранения остеоиндуктивных свойств кости в максимальном объеме. Остеоиндуктивный потенциал деминерализованной кости, заготовленной в условиях различных тканевых банков, существенно различается между собой, что создает значительные сложности для прогнозирования клинических свойств имплантатов. В связи с этим принципиальное значение приобретают такие факторы, как возраст донора, срок забора тканей после смерти (остеоиндуктивный эффект BMP сохраняется в течение очень короткого периода), температура, при которой ткани хранятся, режим деминерализации, методы и условия консервации, стерилизации имплантатов.

Z.Schwartz et al. (1996) исследовали различия в остеоиндуктивной активности деминерализованных аллоимплантатов, полученных из разных тканевых банков¹²² . Авторы небезосновательно утверждали, что поскольку клинический успех имплантации во многом определяется степенью индуктивности материала, то необходимо строгое подтверждение активности каждой партии заготовленных трансплантатов.

Наиболее часто остеоиндуктивные свойства рекомендуется оценивать in vitro по интенсивности включения меченого предшественника ДНК-ЗН-тимидина при инкубации фрагментов аллокости с клетками человеческой остеогенной саркомы. Данный метод легче поддается стандартизации, он дешевле по сравнению с исследованиями на модели эктопического остеогенеза (индукция костеобразования в мягкотканных структурах) in vivo. Остеоиндуктивный потенциал аллогенного имплантата возрастает по мере увеличения степени его деминерализации.

Эффект эктопического остеогенеза становится достоверным только тогда, когда данный показатель достигает уровня 63% и более. R. Herold et al. (2002) доказали, что степень деминерализации, соответствующая 2% остаточного кальция, показывает наивысший уровень экспрессии щелочной фосфатазы остеобластами воспринимающего ложа⁶⁴ . Правда, при этом значительно снижаются его биомеханические свойства, что делает необходимым использование дополнительно «каркасных» биоматериалов (гидроксиапатит, ксенокость).

В клинической практике могут быть одновременно использованы биоматериалы, прошедшие различные режимы обработки костной ткани. Эффективно комбинированное применение аллокости с высокой степенью деминерализации с блоками лиофилизированной аллогенной костной ткани низкого уровня деминерализации или вообще не деминерализованных, а также с аутотрансплантатами. Таким образом пересаженному материалу придается как высокий остеоиндуктивный потенциал, так и необходимая биомеханическая прочность.

Деминерализованный аллоимплантат признан оптимальным материалом для восстановления пародонтальных костных дефектов, что подтверждено гистоморфометрическими исследованиями у людей^35,57 .

J.Bergh et al. (2000) установили 69 имплантатов в области 30 участков субантральной аугментации (синус-лифт) без единой потери имплантатов³¹ .

В.Ю. Никольский и соавт. (2006) применяли аллогенную деминерализованную лиофилизированную кость Лиопласт, изготовленную в отделении консервации тканей ЦНИЛ СамГМУ для направленной регенерации костных тканей с целью последующей отсроченной дентальной имплантации¹⁴ . В.К. Цогоев (2007), используя клеточную культуру фиб-робластов, установил, что наиболее выраженным остеогенным потенциалом обладает недеминерализованная губчатая кость Лиопласт, слабо выраженным - аллогенный гидроксиапатит серии Лиопласт²⁴ .

В России можно приобрести деминерализованные аллоимплантаты как зарубежного (DynaGraft, США), так и отечественного производства. После длительного перерыва банк тканей ЦИТО им. Н.Н. Приорова (Москва), ЦНИЛ СамГМУ (Самара) наладили серийное производство ал-лоимплантатов. Выпускаются как блоки для восполнения больших костных дефектов, так и костная крошка для заполнения малых по объему дефектов.

Остеоиндуктивный потенциал кости сохраняется на протяжении очень короткого периода с момента смерти донора, в некоторых случаях остеогенные возможности костной ткани выражены незначительно или отсутствуют. Чаще это наблюдается у пожилых и лиц с хроническими заболеваниями за счет снижения количества белков, обладающих эффектом остеоиндукции. В связи с этим для заготовки аллогенных имплантатов с остеоиндуктивными свойствами лаборатории консервации должны быть оснащены оборудованием и реактивами для проведения исследований относительно наличия остеоиндуктивных свойств костной ткани у каждого донора. Настоящее тестирование является дорогостоящим и обеспечивается пока далеко не везде. В некоторых странах серьезной проблемой для широкого использования тканей человеческого происхождения являются этические и правовые вопросы, которые до настоящего времени полностью не разрешены. В странах, где принята так называемая презумпция несогласия, материал для пластики может быть взят только после получения письменного согласия ближайших родственников умершего, что затруднительно сделать за короткий срок, в течение которого сохраняется ценность донорского материала, в том числе его остеогенный потенциал. Получить разрешение на забор фрагментов костной ткани в области лицевого черепа для изготовления ортотопических имплантатов удается в очень редких случаях. Перечисленные обстоятельства существенно ограничивают возможности использования аллоимплантатов больших размеров и ведут к их значительному удорожанию.

Для консервации деминерализованной аллокости обычно используется лиофилизация. Метод лиофильной сушки является общепризнанным, однако его нельзя назвать идеальным, так как определенное нарушение микроструктуры костной ткани при этом все-таки происходит, что в первую очередь сказывается на ее механических свойствах, но это неизбежно, так как более щадящие методы лучевой или химической стерилизации не гарантируют полного исключения риска инфицирования пациента через имплантат (в первую очередь вирусного), хотя и обеспечивают высокий уровень противогрибковой и антибактериальной безопасности.

Даже после стерилизации риск возникновения иммунного ответа сохраняется. Отторжение и рассасывание аллогенного имплантата в результате иммунного конфликта происходит в значительном проценте случаев - от 6 до 35%²⁵ . Аллоимплантаты производятся в асептических условиях, однако отсутствие термической обработки несет в себе риск биологической несовместимости и переноса вирулентных носителей. К 2002 г. собрано 26 случаев переноса бактериальной инфекции, связанной с аллоимплантатами⁹⁵ . Во всех случаях возбудитель - граммпози-тивные клостридии. Известно 3 случая переноса гепатита С, последний отмечен в 1992 г.⁵² .

Стволовые клетки

Перспективы клеточной терапии для лечения множества заболеваний привлекают внимание исследователей и практических врачей во всем мире. Стволовым клеткам отводится роль инструмента, с помощью которого можно восстановить поврежденные ткани и скорректировать нарушения функций многих органов¹¹ .

В качестве источника стволовых клеток могут выступать многие ткани организма - от костного мозга до пульпы и периодонтальной связки зуба. Более того, технологии терапевтического клонирования, индуцирования трансдифференцировки клеток предполагают возможность получения стволовых клеток из уже специализированных.

Процедуры получения и применения стволовых клеток достаточно дорогостоящие, но все же главными ограничениями внедрения является их безопасность.

Исходя из этого, среди большого разнообразия типов стволовых клеток, предлагаемых в клинику, в последнее время значительный интерес вызывают стволовые клетки жировой ткани. Эти клетки по своим свойствам и регенеративному потенциалу наиболее сходны с мультипотентными стромальными/стволовыми клетками (МСК) костного мозга, но при этом они имеют множество преимуществ, главными из которых являются относительная доступность, простота и безопасность получения в сравнении с методиками забора стволовых клеток из других источников. Современный уровень хирургии и анестезиологического сопровождения позволяет проводить кратковременные, малоинвазивные оперативные вмешательства для получения минимального количества цельной жировой ткани или липоаспирата, достаточного для непосредственного применения клеток или их дальнейшего культивирования. Не менее важной является возможность практически в любом возрасте пациента получить необходимое количество аутологичных клеток, что позволяет предупредить реакции отторжения трансплантата, риск передачи инфекций и снять многие юридические и этические ограничения клеточной терапии.

В 1964 году была описана популяция клеток, полученная из фрагментов жировой ткани придатка яичка крыс путем обработки ее протеолитическими ферментами и центрифугированием¹⁰⁸ . Она включает различные группы мононуклеарных клеток (моноциты, макрофаги, эндотелиоциты, фибробласты, перициты, гладкомышечные клетки, пре-адипоциты) и названа стромальной васкулярной фракцией (СВФ). Однако к углубленному изучению и практическому применению этого типа стволовых клеток пришли только в последние годы благодаря усовершенствованию технологий липосакции и клеточных культур, позволивших выделять клетки с мультипотентными свойствами.

Жировые СВФ характеризуются определенным набором поверхностных мембранных маркеров и по своему фенотипу на 90% подобны МСК из костного мозга. Культура СВФ имеет максимальные темпы роста популяции до 4-5 пассажей, после чего ответы на стимулы пролиферации и дифференцировки замедляются¹³⁹ . Для культивирования используют различные ростовые среды и добавки, позволяющие в относительно короткие сроки нарастить клеточную массу, достаточную для их исследования in vitro или трансплантации in vivo. Важной особенностью СВФ является их малая чувствительность к отсутствию белка, что дает возможность культивирования в средах, не содержащих фетальной сыворотки крупного рогатого скота или содержащих низкие концентрации аутологичной сыворотки пациента, без существенной потери потенциала клеток. В случае клинического применения это позволяет полностью исключить иммунный ответ и риск передачи прионов-носителей различных вирусных инфекций.

Количество мультипотентных клеток, полученных из липоаспирата, намного превышает объемы, которые могут быть получены из других источников, если сравнивать общую сложность и длительность манипуляции. При этом нет необходимости вводить в организм ростовые факторы для стимуляции выхода стволовых клеток из ниш костного мозга, как это предусмотрено другими протоколами.

Остеогенная дифференцировка СВФ может быть индуцирована с помощью добавления в культуральную среду аскорбиновой кислоты, дексаметазона. Бета-трикальций фосфат за счет абсорбции протеинов из питательной среды выступает триггером формирования остеобластного фенотипа СВФ даже без дополнительных остеогенных факторов¹⁴⁸ .

Эксперименты на животных продемонстрировали возможность применения культивированных и направленно дифференцированных стволовых клеток жировой ткани для восстановления костной ткани на моделях повреждения плоских и трубчатых костей¹⁵⁰ .

Одной из главных трудностей при регенерации костной ткани является обеспечение выживания трансплантируемых клеток в месте их применения и функционирования. С этой целью разрабатываются различные типы матриксов-носителей для клеток, способные заполнять дефекты тканей. Предложены костные деминерализированные, полиэти-ленгликолевые, альгинатные, коллагеновые, хитозановые, желатиновые, керамические и комбинированные матриксы¹³⁹ .

В России проблемой использования различных матриксов-носителей для стволовых клеток жировой ткани активно занимаются в ООО «Реметэкс» в сотрудничестве с ЦНИИС и ЧЛХ, РНЦХ РАМН, НИИ нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко, РОНЦ им. Н.Н. Блохина.

Закончена работа по использованию тканеинженерных конструкций на основе аутологичных мультипотентных стромальных клеток жировой ткани, преддифференцированных в остеогенном направлении, блоков или крошки Остеоматрикс («Коннектбиофарм», Россия). Проведенное первичное пилотное клиническое исследование показало эффективность метода для увеличения высоты верхнечелюстной пазухи (синус-лифтинг).

Недостатками методик, связанных с использованием МСК, являются необходимость сложного лабораторного оборудования, наличие высококвалифицированного персонала и длительность времени, в течение которого должен происходить процесс культивирования клеточной культуры. Намного большее внимание приковывает онкологическая настороженность при применении СВФ. Показано, что при длительном пассировании стволовые клетки могут иммортализироваться и спонтанно трансформироваться в онкогенные¹¹¹ .

С целью стандартизации технологий получения стволовых клеток из жировой ткани для клинического применения в будущем многими биотехнологическими компаниями ведутся разработки оборудования, расходных материалов, ростовых сред и добавок, призванных минимизировать человеческий фактор при работе с клеточным продуктом, исключить риск его контаминации, а также максимально обезопасить оператора. Уже несколько лет выпускаются системы автоматической обработки липоаспирата (Cytori’s Celution, Tissue Genesis и др.), позволяющие за короткое время выделить стромально-васкулярную фракцию, готовую для клинического применения.

Технология трансдукции трансгена вирусным вектором

Новым витком в исследовании феномена остеоиндукции стало молодое направление биоматериаловедения - биоинженерия, создание тка-неинженерных конструкций на основе матрикса-носителя (подложки) и стромальных клеток, обладающих остеогенной потенцией, специфических и неспецифических факторов роста, влияющих на пролифератив-ную и функциональную активность остеогенных клеток. Особенность биоинженерии - междисциплинарность подхода, проведение научно-клинических исследований и манипуляций в тесном контакте материаловедов, биоинженеров, биотехнологов и врачей на основе знаний в области клеточной биологии.

Генно-терапевтический подход позволяет осуществить целенаправленный in vivo синтез белков клетками непосредственно в очаге деструкции в отличие от рекомбинантных форм белков, имеющих различный потенциал активности, возможный иммунный ответ, неясный период времени действия. Молекулы ДНК и РНК не могут быть использованы в необработанном виде для достижения этой цели²¹ . Сахарофосфатный остов молекул нуклеиновых кислот располагается по их периферии полярными группами наружу, придавая им анионные свойства. При физиологических значениях рН нуклеиновая кислота несет отрицательный заряд, отталкивающий ее от отрицательно заряженной наружной поверхности клеточной мембраны. Еще одно ограничение при проникновении в клетку нуклеиновой кислоте создает ее гидрофильность. Все ее гидрофобные основания «повернуты» вовнутрь молекулы, поэтому она не может проникнуть через гидрофобный барьер клетки-мишени.

Основой генной трансдукции является вектор-доставщик комплементарной ДНК в клетку. Вирусы являются основным инструментом доставки для этих целей. Терапевтический трансген встраивается в ДНК вируса, из которого предварительно убирают вирулентную последовательность и способность к репликации.

Многие модифицированные вирусы уже используются для этих целей в клинических исследованиях. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

РНК-геномные вирусы легко интегрируют в геном клетки-хозяина, тем самым обеспечивая долговременную экспрессию необходимого гена. Для создания генно-терапевтических векторов наиболее перспективны ретровирусы. С их участием проведено около 60% всех клинических попыток генной терапии¹⁸ .

Ретровирусы относительно безвредны для человека, исключая, конечно, ВИЧ и Т-лимфотропные вирусы человека. Наиболее часто в качестве вектора применяют вирус лейкемии мышей. При разработке векторов из их состава полностью исключают гены, кодирующие синтез продуктов, обеспечивающих репродукцию. Кодирующая емкость трансгенов в составе ретровирусных векторов не превышает 8000 пар оснований нуклеиновых кислот.

Основные проблемы применения РНК-вирусных векторов - эффективная доставка генетического материала в клетки, поддержка долговременной экспрессии и трансдукция неделящихся клеток (большинство РНК-векторов неспособно к эффективному переносу трансгенов в покоящиеся клетки). Однако неспособность ретровирусов к транс-дукции покоящихся клеток в конкретной ситуации может оказаться и выгодной, например, в генной терапии глиобластом (злокачественные опухоли мозга). Идея их применения заключается в избирательной трансдукции делящихся клеток в очаге поражения - опухолевых клеток и клеток сосудов; нервные клетки не делятся и потому не служат мишенью ретровирусных векторов.

Невирусные векторы (молекулы ДНК со свойствами транспозонов или вставочных последовательностей) менее распространены, чем векторы на основе вирусов. Тем не менее невирусные векторы обладают многими преимуществами, такими как безопасность и простота конструирования. Путем конструирования синтетической системы по доставке генов внутрь клетки можно избежать опасности продуцирования рекомбинантного вируса или других токсических эффектов. Для костной ткани используются трансгены BMP-2, -7, VEGF, RUNX2, Osterix.

Наиболее актуальным путем введения векторов является in vivo непосредственно в очаг деструкции. Большинство исследователей использовали для этих целей трансген BMP-2 на коллагеновом матриксе-носи-теле. Когда конструкцию помещают в костный дефект, клетки проникают в матрикс и начинают вырабатывать остеогенные факторы роста, необходимые для скорейшей регенерации.

Без сомнения, в ближайшие 10 лет можно ожидать выхода коммерческих продуктов с использованием данной технологии.

Технология трансгенной рекомбинации белков

Разделом генной инженерии является технология создания гибридов, в состав которых входит ДНК или мРНК, кодирующая синтез определенного белка, в комбинации с вектором (плазмиды бактерий, вирусы, фаги), обеспечивающим введение синтезированной композиции в клетку-реципиент и реплицирующегося в ней (генный трансфер). После внедрения вектора в клетку в ней начинается биосинтез требуемого белка, который либо секретируется в культуральную среду как продукт жизнедеятельности бактерий, либо накапливается внутриклеточно.

Сегодня технология получения рекомбинантных форм отработана настолько, что стоимость производства форм снизилась до нескольких десятков долларов за 1 грамм. Китай является мировым лидером производства рекомбинантных форм белков. Однако остеоиндуктивный потенциал большинства факторов роста, произведенных в Китае, невелик. В нашей стране ведутся разработки, в частности, в ВНИИ сельскохозяйственной биотехнологии и ЦИТО им. Н.Н. Приорова¹⁹ .

Для практического использования таких препаратов принципиально важным становится выбор носителя для рекомбинантных (rh) белков. Для этой цели используют фосфаты кальция, полимеры природного (коллаген, хитозан, альгинат) или синтетического происхождения (производные молочной или гликолевой кислоты и т.д.). За рубежом разрешено клиническое применение нескольких рекомбинантных факторов роста (PDGF, BMP-2, BMP-7) при направленной тканевой регенерации, синус-лифтинге, восстановлении больших костных дефектов. Однако в России их использование в стоматологической практике до сих пор частично запрещено. Хотя с успехом ведутся разработки трансгенных белков отечественного производства.

Тромбоцитарный фактор роста (rhPDGF)

Тромбоцитарный фактор роста PDGF преимущественно секретиру-ется α-гранулами тромбоцитов. Семейство PDGF включает 4 изоформы A, B, C и D. PDGF-A играет важную роль на ранних стадиях раневого процесса, PDGF-B подключается несколько позднее и влияет, кроме того, на регенерацию пародонта, стимулируя клетки пародонтальной связки.

На рынке зарегистрирован коммерческий продукт PDGF с гранулами β-ТКФ в качестве матрикса-носителя GEM 21 (США). Однако исследования показали отсутствие статистически достоверного результата при использовании GEM 21 в сравнении с чистыми гранулами β-ТКФ¹⁰⁶ .

Клинические исследования заживления пародонтологических вну-трикостных и фуркационных дефектов при использовании PDGF вместе с деминерализованной аллокостью показали великолепные результаты - глубина зондирования уменьшилась на 6,4 мм, уровень прикрепления увеличился на 6,2 мм⁹⁴ . К сожалению, доступных для продажи продуктов с такой композицией пока не выпущено.

Костные морфогенетические протеины (rhBMP)

Костные морфогенетические белки (ВМР) в большом количестве присутствуют в костной ткани. Для получения стойкого клинического результата на протяжении 20 лет исследователи по всему миру экспериментировали с концентрацией BMP, матриксом-носителем, скоростью экспрессии данного фактора роста. В качестве оптимального матрикса-носителя для BMP признан коллаген, так как он поддерживает необходимую концентрацию BMP до 5 суток после имплантации⁵⁸ . Для применения в стоматологии необходим матрикс второго уровня для поддержания объема (каркаса). Для этих целей подходят как синтетические, так и ксе-ногенные фосфаты кальция. На рынке существуют несколько препаратов, содержащих в составе BMP различного происхождения, адаптированные для применения в стоматологии. На данный момент за рубежом разрешено клиническое применение BMP для наращивания высоты альвеолярного отростка и синус-лифтинга.

Следует отметить, что, несмотря на значительное разнообразие осте-огенных композитных материалов, представленных на мировом рынке, биомедицинские продукты с применением рекомбинантных морфоге-нетических белков ВМР-2 и ВМР-7 производят лишь две зарубежные компании. Коммерческий рекомбинантный человеческий BMP-2 с названием INFUSE rhBMP-2/ACS, производимый компанией Medtronic Biologies (США), разрешен к применению FDA с 2002 г. Коммерческий рекомбинантный человеческий BMP-7 с названием OP-1, выпускаемый компанией Stryker Biotech (США), одобрен FDA для клинического применения в 2001 г.

RGD-пептиды

Имплантация биоматериалов, замещающих патологически измененные ткани, - одна из самых перспективных медицинских проблем, а возможность имплантировать матриксы, транспортирующие клетки, совместно с факторами, обеспечивающими их пролиферацию при регенерации костной ткани, открыла новые пути в реконструктивной медицине. В этом плане особое значение имеет система RGD-пептидов и белков интегринов.

Для улучшения функционального взаимодействия клеток с поверхностями материалов их пытались покрыть адгезивными белками, например фибронектином, коллагеном, ламинином. Однако использование чужеродных белков часто вызывает нежелательные иммунные реакции, а воспаление и инфекции нередко ускоряют деградацию белков.

Аутопротеолиз также ограничивает применение белков как покрытия. Кроме того, только часть белковых молекул из случайно распределяющихся на поверхности субстрата обеспечивает пространственную ориентацию, необходимую для успешной адгезии клеток. Электрический заряд, влажность и рельеф поверхности субстрата могут изменить конформацию и (или) ориентацию белковых молекул, что вызывает денатурацию белков либо изменяет участки, связывающие белки с поверхностью субстрата.

Белки и пептиды клеточной адгезии используют совместно с субстратом, создающим поверхность для реализации биоинженерных технологий. Однако многие биоматериалы часто непригодны для остео-интеграции имплантата из-за отторжения, инфекции, воспаления, слабого контакта биоматериала с тканью. Покрытие биоматериалов RGD-пептидами стратегически важно для регуляции взаимодействия клетка-субстрат и получения полноценного имплантата. Благодаря RGD-последовательности, содержащейся в составе пептидов и белков, возможно взаимодействие с остеобластами, остеокластами, преостеобластами, преостеокластами на ранних стадиях адгезии.

RGD-фрагмент сам может регулировать минерализацию без участия клеток⁵⁶ .

S.Rammelt et al. (2006) нашли увеличение числа остеокластов к 7-му дню и остеобластов к 14-му дню эксперимента на титановой поверхности, покрытой RGD-пептидом¹⁰³ . H. Zreiqat et al. (2003) после 7 дней культивирования костной ткани человека на титановой поверхности, покрытой пептидом с аминокислотной последовательностью GRGDSP, выявили повышение экспрессии остеокальцина, проколлагена, м-РНК и увеличение концентрации факторов дифференциации остеокластов (IL-6, остеопротегерин)¹⁵¹ .

Анализ литературы, освещающей структуру, свойства и функции RGD-пептидов (линейных и циклических), показывает несомненную перспективность их применения в стоматологии, особенно в имплантологии, где остро стоит вопрос профилактики появления бактериальных пленок на поверхности имплантата. Основная гипотеза биомиметического преобразования субстрата заключается в том, что пептиды, имитирующие адгезивные свойства более крупных молекул внеклеточного матрикса, будучи прикрепленными к поверхности образца, могут активировать прикрепление клеток и позволят ускорить процессы тканеобразования соответственно типу клеток, закрепленных на поверхности материала.

Вторичная остеоиндукция

Известно, что любой материал без дополнительных факторов роста или стромальных клеток является всего лишь остеокондуктором, т.е. матрицей, в некоторых случаях помогающей процессам остеорепарации, в отличие от тканеспецифичных конструкций материал+факторы роста, которые являются остеиндукторами и запускают механизм новообразования костной ткани in situ. Однако на некоторых материалах при одинаковых размерах и виде костного дефекта процессы происходят гораздо быстрее по сравнению с материалами схожего химического состава.

Поэтому было введено понятие вторичных остеоиндукторов - материалов, на которых в силу структуры поверхности и размера пор процессы репаративного остеогенеза проходят гораздо активнее. Некоторые материалы способны фиксировать на своей поверхности факторы роста в достаточно значимом количестве.

В синтетических материалах поры имеют беспорядочное расположение и низкую структурированность, что привело к созданию имплантатов из морских кораллов, обладающих очень высокоорганизованной пористой структурой. В результате гидротермической реакции происходит превращение карбоната кальция, составляющего структурную основу коралла (до 98 % от его состава), в гидроксиапатит.

Материалы на основе природного коралла

В литературе имеются данные о том, что некоторые фосфаты кальция вызывают эктопический остеогенез в мягких тканях благодаря развитой микроструктуре и пористости. Кроме того, титановые импланты с микропористым покрытием из октакальций фосфата индуцировали эктопический остеогенез в мышце коз. U. Ripamonti (1993) объяснял феномен остеоиндуктивности способностью биокерамики концентрировать на своей поверхности факторы роста благодаря микро- и макро-пористости¹⁰⁷ . Также выдвинуто предположение, что форма кристаллов на поверхности фосфата кальция и электрический заряд могут вызвать асимметричную дифференцировку стволовых клеток в остеобласты. Формирование костной ткани было отмечено при подсадке в мышцу гидроксиапатита, трикальций фосфата, кальций-фосфатного цемента, биостекла и даже оксида титана. Химический состав, таким образом, играет далеко не ведущую роль в эктопическом остеогенезе. На первый план выходят пористость, микроструктура, форма кристаллов на поверхности, электрический заряд, сила ионного обмена материал/микроокружение. Все это может вызвать асимметричную дифференцировку стволовых клеток в остеогенном направлении⁸¹ .

Algipore (Dentsply, Германия) - гидроксиапатит, получаемый из морских водорослей путем гидротермальной обработки (700 °С) в присутствии фосфата аммония, которая сопровождается переходом природного карбоната кальция в гидроксиапатит (рис. 251). При этом сохраняется пористость, присущая природному апатиту. Развитая и структурированная система взаимосообщающихся пор способствует активному протеканию процесса остеорегенерации (рис. 252).

Октакальций фосфат - предшественник биологической минерализации

В настоящее время особый интерес как за рубежом, так и в нашей стране вызывают предшественники (прекурсоры) биологических апатитов фосфатов кальция. Прекурсорами называют соединения фосфатов кальция, которые участвуют в ранней стадии минерализации, т.е. являются центрами кристаллизации в кости и зубной эмали с последующим формированием осажденного гидроксиапатита (ГА) и далее в ГА с высокой степенью кристалличности.

Особенностью ОКФ является его способность обратимо менять содержание ионов (HPO₄ )^2- в гидратированных слоях В, на что может влиять изменение рН среды от щелочной до нейтральной.

Формирование биологического апатита происходит через метастабильную фазу ОКФ. Переход ОКФ в ГА может происходить следующим образом:

Экспериментально обнаружено, что при гидролизе нестехиометрического ОКФ с соотношением Са/Р=1,26 происходит образование кальций-дефицитного ГА с соотношением Са/Р=1,49⁸⁸ .

Молярное отношение кальция к фосфору используется как один из критериев определения конкретной химической формы фосфата кальция. Ранее было показано, что молярное отношение кальция к фосфору в аморфном фосфате кальция приближается к величине, равной 1,5. Тем не менее более поздний анализ показал, что в зависимости от условий синтеза этот показатель может колебаться от 1,15 до 1,5. Чтобы объяснить отсутствие стехиометрии биоминералов, было высказано предположение, что фосфаты кальция с меньшим молярным отношением кальция к фосфору, чем у ГА, образуются раньше последнего и затем лишь трансформируются в ГА. В качестве таких предполагаемых предшественников рассматриваются дикальций фосфат дигидрат (ДКФД), аморфный фосфат кальция и ОКФ. Тем не менее утверждать, что ДКФД, аморфный фосфат и ОКФ являются предшественниками в процессе биоминерализации, невозможно по следующим причинам:

Таким образом, вопросы существования предшественников биоминералов продолжают обсуждаться. В настоящее время ОКФ считается единственным биологически важным предшественником по следующим причинам:

Различные исследования показали возможность использования материалов на основе ОКФ для заполнения костных дефектов. С помощью микролучевой методики рентгеновской дифракции было показано, что имплантированный ОКФ трансформируется в апатит. При имплантации синтетического ОКФ в крупные дефекты костной ткани крыс регенерация кости начиналась как у краевой зоны дефекта, так и на части имплантата, удаленной от краевой зоны. Это свидетельствовало о том, что ОКФ представляет собой центр, вокруг которого происходит инициация репаративного процесса. Новообразованный костный матрикс вокруг имплантированного ОКФ содержит коллаген I типа, а также остеокальцин, каждый из которых является специфическим белком костной ткани⁷⁶ .

Рядом авторов было показано, что имплантированный ОКФ ре-зорбируется многоядерными гигантскими клетками⁷⁷ . При имплантации в костный мозг крыс ОКФ и ГА окружались такими клетками. На имплантированном ОКФ цитоплазма многоядерных гигантских клеток в зоне контакта формировала ребристую область в виде «щеточной каемки», а также светлую зону, проявляя ультраструктурные характеристики, свойственные остеокластам, что способствовало активной резорбции материала. На имплантированном ГА многоядерные гигантские клетки формировали светлую зону, при этом «щеточной каемки» в приграничной области не обнаруживалось. Поверхность имплантированного ГА в зоне контакта с полинуклеарными клетками оставалась гладкой и резорбции не подвергалась.

В эксперименте с созданием краниального костного дефекта у крыс оценивались процессы регенерации костной ткани, а также резорбции ОКФ, β-ТКФ и ГА после имплантации через 6 мес⁷⁰ . Статистический анализ показал, что объем новообразованной кости в дефекте, заполненном ОКФ, был достоверно больше, чем при имплантации ГА или β-ТКФ. Аналогичные исследования проводили O. Suzuki et al. (2009) и T. Kikawa et al. (2009)^{80, 129} .

В России разработкой и внедрением материалов на основе ОКФ занимается резидент Сколково МИП «БиоНова» (рис. 253). Предполагаемое биологическое поведение данных видов биоматериалов можно представить следующей схемой: на первом этапе происходит активация остеогенеза через ОКФ и растворение аморфной фазы, приводящие к увеличению пористости для инфильтрации тканевой жидкости и клеточных элементов; далее происходит постепенное растворение кристаллической фазы, согласующееся с процессами остео-генеза (рис. 254).

Остеокондукция

Остеокондукция - способность остеопластических материалов создавать условия для возвращения кости утраченного анатомического объема и противостоять в конкуренции с репарацией соединительной ткани, стремящейся заполнить пространство костного дефекта⁶. Самая обширная группа биоматериалов. Включает как материалы трупного и животного происхождения, так и синтетические биоматериалы.

Аллогенная кость

Неорганический костный матрикс (естественный гидроксиапатит, недеминерализованная аллокость, FDBA - Freezed dried bone allograft) получают из человеческих костей. В процессе производства подвергают делипидизации и депротеинизации путем чередующихся промываний в растворах органических растворителей. Основное преимущество неорганической кости состоит в том, что в ходе обработки практически полностью исключается антигенная активность биологического материала и уничтожаются возможные переносчики инфекционных заболеваний.

По своей структуре и химическому составу аллогенная кость имеет значительно большее сродство к костной ткани, чем синтетическая или ксеногенная. Соответственно их перестройка, протекающая с участием остеокластов, происходит во много раз быстрее¹⁵ . Недеминерализованная аллокость обладает сравнимым с ксеногенной костью остеокондуктивным эффектом. В качестве примера можно привести популярные в клинической практике аллогенные материалы Аллоплант (Россия) и PurOss (Германия).

Материалы животного происхождения (ксенокость)

Материалы животного происхождения (костные и хрящевые имплантаты, ксеногенная брефокость, коллаген, выделенный из разных тканей) активно применяли на протяжении длительного времени для заполнения костных дефектов. Однако несовершенство методик получения и очистки приводило к частым осложнениям.

В начале 1990-х гг. встал вопрос о целесообразности использования большинства ксеноимплантатов из-за неразрешимых проблем вирулентности прионов-носителей болезни Крейцфельдта-Якоба и возможности инфицирования пациентов энцефалопатией. Однако B. Wenz et al. (2001) на основании теоретических и экспериментальных исследований не обнаружили статистически значимых подтверждений переноса болезни Крейцфельдта-Якоба материалами Bio-Oss и Osteograf/N в стоматологической практике¹⁴² .

Ксеногенная кость показала статистически достоверные результаты при заполнении глубоких внутрикостных пародонтальных дефектов, хорошую интеграцию при латеральной аугментации альвеолярного гребня и при синус-лифтинге¹⁰⁰ .

Существуют два основных способа получения неорганического костного матрикса из костей животных. В одном из них (например, при изготовлении PepGen P-15) это достигается с помощью высоких температур (1000 °С) и воды. В другом (Bio-Oss) - с помощью относительно низких температур (300 °С) и щелочных растворителей при рН=13.

В материале Bio-Oss (Geistlich, Швейцария) оставшаяся минеральная составляющая представлена преимущественно карбонатгидрокси-апатитом (КГА).

Bio-Oss - широко признанный и часто используемый в хирургической стоматологии и имплантологии ксеноимплантат длительной резорбции. Среди положительных качеств данного материала отмечается длительный срок клинических исследований (материал представлен на рынке более 25 лет).

Производится 3 вида ксеноимплантата Bio-Oss - Bio-Oss Spongiosa large granules (размер гранул 1-2 мм), Bio-Oss Spongiosa small granules (размер гранул 0,2-1,0 мм), Bio-Oss Collagen с содержанием коллагена 10 масс.%. Малые гранулы Bio-Oss Spongiosa (0,2-1,0 мм) имеют неправильную форму, содержат воду около 3 масс.%. Поверхность представлена плотно упакованными кристаллами размером около 10 мкм. Bio-Oss по физико-химическим характеристикам схож с костью человека, является остеокондуктором и медленно резорбируется (рис. 255).

При имплантации в костные дефекты имплантационного материала Bio-Oss вокруг его депозитов и между частицами Bio-Oss отмечается в различной степени выраженное новообразование костных структур.

S.Sartori et al. (2003), применяя Bio-Oss при синус-лифтинге, отметили, что резорбция гранул Bio-Oss наиболее активно происходит в первые 2 года, где прирост новообразованного костного матрикса увеличивается на 3,55% в месяц, а в последующие 8 лет - только на 0,58% в месяц, что в 6,12 раза меньше, чем в начале остеорепарации. Авторы находили остатки нерезорбировавшегося Bio-Oss через 10 лет после имплантации¹¹⁶ .

M.Piattelli et al. (1999) гистологически доказали, что после операции синус-лифтинга гранулы Bio-Oss не резорбируются даже по истечении 4 лет. К тому же образовавшийся костный минеральный конгломерат зачастую характеризуется низкой механической прочностью⁹⁸ .

S.Froum et al. (2006) приводит табличные данные различных авторов (табл. 9), где отмечается прирост костной ткани в зависимости от сроков наблюдения при имплантации Bio-Oss отдельно и в сочетании с аутокостью⁵⁴ .

Ксеноимплантат Bio-Gen (Bioteck, Италия) и Биопласт-Дент крошка (ВладМиВа, Россия), получаемый из конской кости с последующей обработкой химическими растворителями при температуре 37 °С, обладает схожими с Bio-Oss резорбционными характеристиками.

Создано множество композиций на основе гидроксиапатита (ГА) и коллагена животного происхождения, которые относятся к ксеногенным материалам. В отечественной стоматологии хорошо известны материалы Остеоматрикс, Биоматрикс, Биоимплант (Коннектбиофарм, Россия), которые представляют собой ГА, склеральный ксеноколлаген в качестве несущей матрицы и сульфатированные гликозаминогликаны животного происхождения.

К.В. Жердеев (2007) в ранние сроки после имплантации в мышцу крысам материала Коллапан-гель (ксеноимплантата на основе склерального коллагена и синтетического гидроксиапатита) не выявил вокруг имплантата выраженной воспалительной реакции в виде лейкоцитарно-макрофагальной инфильтрации тканей, а также не обнаружил значительного расстройства микроциркуляторного русла. Вокруг имплантата постепенно формировалась тонкая соединительнотканная капсула без выраженной клеточной реакции⁹ .

Синтетические биоматериалы

Синтетические (аллопластические) материалы представляют собой наиболее обширную группу остеопластических материалов. Исключение переноса инфекционных заболеваний, возможность регулирования резорбции и пористости за счет особенностей синтеза, различных замещений в структуре характеризует данные материалы как перспективный остеопластический материал для использования во всех областях костно-пластической хирургии.

Особую значимость указанные преимущества имеют в стоматологической практике для небольших по объему операций, выполняемых в амбулаторных условиях.

Основным преимуществом кальций-фосфатных материалов является способность образовывать прочную химическую связь с костью. Благодаря ионному обмену на границе материал/кость довольно быстро появляется зона аморфного вещества, состоящая из октакальций фосфата, к которой прикрепляются фибриноген, белки костной ткани и клетки. Необходимым условием для образования этой химической связи, как и в случае с тканевыми материалами, является плотный контакт биоматериала с костью.

Среди препаратов кальций-фосфатной керамики предпочтение сегодня отдают ее менее стабильным формам.

β-Трикальций фосфат

β-Трикальций фосфат (βТКФ) имеет высокий уровень биорезорбции и с успехом применяется при операции синус-лифтинга, заполнении альвеол удаленных зубов для предотвращения атрофии альвеолярного отростка, при проведении остеопластических операций на тканях паро-донта (TriCaFor, ChronOs, CeraSorb, SyntoGraft). К сожалению, данные о скорости биодеградации βТКФ противоречивы и до сих пор не поддаются анализу, поскольку в каждой лаборатории используется свой уникальный способ получения биоматериала⁶¹ . В подавляющем большинстве случаев результаты клинического использования βТКФ положительные.

H.Qidwai (2004) изучала активность культуры клеток остео-саркомы человека на материале ChronOs (Synthes Biomaterials, Швейцария) - βТКФ, синтезированного при 1200 °С с поверхностными макропорами размером 160-320 мкм. После двух недель эксперимента было выявлено статистически значимое повышение активности щелочной фосфатазы, характеризующее высокую пролиферативную активность остеобластов на поверхности биоматериала (рис. 256)¹⁰¹ .

Отечественные биоматериалы на основе βТКФ производит МИП «БиоНова» под названием TriCaFor (рис. 257). Материал состоит из конгломерата мелких гранул размером 100-300 мкм. При большем увеличении поверхность выглядит более пористой с мелко разветвленными отростками, которые представлены овально-кубоидаль-ными зернами размером 0,2-0,4 мкм. Зерна плотно соединены друг с другом, с четкими границами. Такая пористая поверхность должна способствовать активной адсорбции структурных белков и клеточных элементов (рис. 258).

В костном дефекте TriCaFor ведет себя как типичный остеокондуктор. Благодаря нешарообразной форме гранул депозит биоматериала неподвижен, что стимулирует процесс образования рубцовой ткани с последующим ее обызвествлением и формированием ретикулофиброз-ной кости. Средняя скорость биодеградации с формированием костной ткани, заполняющей 50-70% пространства, составляет 4-6 месяцев в зависимости от размера дефекта.

С целью регулирования скорости резорбции была создана бифаз-ная керамика с различным соотношением βТКФ и гидроксиапатита (ГА). T.L. Livingston et al. (2003) исследовали активность стромальных стволовых клеток на шести композициях кальций-фосфатной керамики: 100% ГА, 100% βТКФ и четырех композициях ГА/βТКФ в соотношении 76/24, 63/37, 56/44 и 20/80⁸⁴ . Все композиты имели пористость 60 -70% и размеры пор 300-600 мкм. Наибольшая активность выявлена на бифазной керамике ГА/βТКФ в соотношении 20/80, меньше всего формировалось костного вещества на 100% ГА.

Самыми известными композитами ГА/βТКФ на российском рынке являются гранулы ТКФ-95Г, композит в коллагеновой матрице КП-3, Индост-гранулы производства НПО «Полистом»²² .

Гелеобразные формы, содержащие в своем составе ГА ультравысокой дисперсности, разрабатывали для удобства введения и исключения миграции мелких частиц ГА в мягкие ткани. Усиление пролифератив-ной активности остеобластов материалом Остим-100 показали В.П. Зуев и соавт. (1999). За счет наличия ГА ультравысокой дисперсности Остим-100 обладает хорошей адсорбцией, тем самым препятствуя развитию гнойно-воспалительных процессов в костной ткани¹⁰ . Из-за повышенной экссудации в послеоперационном периоде материал не нашел широкого применения в хирургической стоматологии.

Биостекло

Биоактивное стекло - композиция кальций-фосфатной керамики с добавлением силикатов. Концентрация Si0₂ в пределах 46-55 моль% является критической. При ее превышении адекватная химическая связь с окружающими тканями вдоль поверхности имплантата не формируется. В то же время при низком содержании силикатов не будет образовываться стекло-кристаллическая масса.

Наиболее известные коммерческие марки биостекол «БСК», BioGran, PerioGlass, «Биосит СР-Элкор», «Синтекость».

Биостекла относятся к соединениям с биохимически активной поверхностью. В области, непосредственно занятой стекло-керамическим имплантатом, костеобразования не происходит, остеогенез идет по его периметру. Биостекло постепенно рассасывается с высвобождением ионов Са²⁺ , оказывая тем самым остеостимулирующий эффект, и замещается костным регенератом (костно-биоситалловый комплекс). Продолжительность периода, в течение которого происходит полная биодеградация различных видов стеклокерамических имплантатов, может существенно варьировать - от 10 мес. (BioGran) до нескольких лет.

Механизм ионного обмена биостекла описан L.L. Hench: 1) образование SiOH и выход Si(OH)₄ в межтканевую жидкость; 2) конденсация SiOH+SiOH→Si-O-Si; 3) адсорбция аморфного фосфата кальция; 4) об разование на поверхности материала слоя карбонатгидроксиапатита; 4) адсорбция фибрина и белков костной ткани; 5) адгезия макрофагов и стволовых клеток; 6) синтез коллагена и обызвествление рубцовой ткани⁶³ .

Сообщения о клинической эффективности биостекол противоречивы. В основном это относится к скорости резорбции и биодеградации. S.J. Froum и соавт. (1998) отмечали наибольший рост новообразованной костной ткани и наименьший уровень десневой рецессии при заполнении внутрикостных пародонтальных дефектов в присутствии биостекла в сравнении с ГА и βТКФ⁵⁵ . A. Stavropoulos с соавт. (2004) при исследовании объема костной ткани в ходе направленной тканевой регенерации отметили, что биоактивное стекло значительно замедляет процесс новообразования костной ткани¹²⁸ .

Биополимеры

Материалы этой группы первоначально использовались для изготовления рассасывающихся хирургических швов, однако в последние десятилетия область их медицинского применения значительно расширилась.

Наиболее перспективным направлением работ с биодеградирующими полимерами является создание систем доставки лекарственных препаратов и биологически активных веществ непосредственно в область патологического очага.

Имплантируемым гранулам можно придавать хорошо организованную пористую структуру, создавая, таким образом, остеокондуктивный эффект. За время своего нахождения в организме материалы подвергаются активной резорбции, протекающей с участием макрофагов. Распад молекулярной цепи, с одной стороны, осуществляется путем гидролиза, без участия ферментативных механизмов, с другой - процесс биодеградации полимеров идет параллельно с макрофагальной реакцией, интенсивность которой варьирует в значительных пределах.

Первыми и наиболее известными биодеградирующими высокомолекулярными соединениями являются полимеры молочной и гликолевой кислот. Мономеры молочной кислоты, образовавшиеся после гидролиза эстеразных связей в молекулярной цепи полилактидов, вовлекаются в цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса). Однако довольно часто распад полимера приводит к развитию локального ацидоза, вызывающего цитотоксическую реакцию. Костная регенерация при этом ингибируется, а по краям дефекта определяются остеолитические участки, видимые на рентгенограмме. Так, например, при использовании винтов из полилактида даже через 54 месяца после их введения в бедренную кость кролика в костной ткани обнаруживается не менее 40% от первоначального объема имплантата. Несмотря на сравнительно низкую скорость рассасывания, вероятность развития остеолитической реакции в их присутствии полностью не исключается.

Полимеры молочной кислоты в чистом виде имеют сравнительно низкую скорость деградации. Формирование зрелой костной ткани в полостях, заполненных биодеградирующими синтетическими полимерами, происходит значительно медленнее, чем в условиях заживления под кровяным сгустком.

В связи с этим использовать их как самостоятельный остеопластический материал для заполнения значительных по протяженности дефектов нельзя, однако они перспективны для систем направленной доставки лекарственных препаратов и биологически активных веществ.

Заключение

Таким образом, среди всего многообразия биоматериалов можно выделить определенный оптимум в их использовании. В хирургической стоматологии клиническая эффективность действия биоматериала порой оказывается важнее гистологической. Например, латеральная аугментация при имплантации при наличии первичной стабильности имплантата биоматериал должен выполнять прежде всего функцию удержания объема. Для этих целей лучше всего подходит ксенокость (Bio-Oss, Биопласт-Дент и т.д.). При синус-лифтинге и 4-стеночных костных дефектах (после цистэктомии, внутрикостные пародонтоло-гические дефекты) доказана сравнительно одинаковая эффективность большинства биоматериалов. Поскольку для заполнения субантрального пространства требуется значительное количество биоматериала (от 1 грамма) оптимальными для этих целей будут синтетические биоматериалы с низкой себестоимостью, преимущественно на основе βТКФ (TriCaFor). При заполнении лунок зубов после удаления с эстетической и функциональной стороны важна корональная треть лунки, поскольку она резорбируется максимально.

Немаловажным при использовании биоматериалов является изоляция дефекта или восстанавливаемого участка при помощи мембраны.

Изолирующие мембраны

Различные ткани организма имеют неодинаковую скорость регенерации. Эпителиальная и грануляционная (с наличием воспалительной компоненты) ткани растут значительно быстрее, чем костная, что способствует их врастанию в дефект и препятствует формированию органотипичного регенерата. По периметру корня зуба возможно врастание эпителия до уровня сохранившихся интактных волокон периодонта. Это ведет к рецидивам образования пародонтальных карманов после проведения лоскутных операций, в том числе и с применением остеопластических материалов.

T.Karring et al. (1985), R. Hardwick et al. (1994) сформулировали основные принципы применения биологических барьерных мембран^62; 78^ . Это биосовместимость, хорошая интеграция в костную ткань, препятствие прорастанию соединительной ткани или эпителия и проникновению бактерий, формирование пространства для миграции определенного рода клеток при заполнении дефекта. Мембраны не должны оказывать негативного воздействия на процессы регенерации.

Некоторые авторы разделяют понятия «направленная регенерация кости» - метод, применяемый в имплантологии, когда требуется достичь восстановления только костных структур, и «направленная регенерация тканей», целью которой является восстановление всего комплекса тканей в области пародонтальных дефектов.

Для успешного проведения направленной регенерации тканей необходимо соблюдение следующих условий:

Роль надкостницы

Надкостница участвует в ангиогенезе и опосредованном остеогенном действии при аугментации. При сохранении надкостницы область, замещенная остеопластическим материалом, лучше васкуляризируется. Можно предположить, что таким образом будет ускоряться ее перестройка за счет привлечения индуцибельных остеопрогениторных клеток надкостницы. Эти клетки появляются по периферии зоны повреждения кости, распространяются в области прорастающих капиллярных окончаний на 3-5-е сутки после травмы и, попадая в зону активно протекающего остеогенеза, также могут в последующем дифференцироваться в остеобласты⁶⁹ .

Примечательна работа K.G. Wiese et al. (1993), в которой исследовалась роль надкостницы при имплантации гранул гидроксиапатита (ГА)¹⁴⁴ . Выявлено три различных реакции. 1) При неповрежденной надкостнице интеграция гранул происходила через 8-12 недель. Новообразование костной ткани проходило из разных источников. Слой ГА, прилежащий к кости, был интегрирован в пластинчатую кость, развившуюся по эн-десмальному пути, минуя хрящ. Средний слой ГА и слой, прилежащий к надкостнице, был покрыт костью эндохондрального типа, развившуюся через хрящ, по-видимому, индуцированный надкостницей. 2) В случае повреждения надкостницы инвазия соединительной ткани происходила очень быстро, замуровывая гранулы в фиброзную капсулу. Параллельно происходила миграция гранул в мягкие ткани, и через 15 недель объем аугментированного ГА уменьшался на 70%. 3) Когда гранулы ГА подсаживали на надкостницу, происходила ишемия и гибель клеток надкостницы и, как следствие, быстрая резорбция подлежащей кости. Гранулы ГА при этом инкапсулировались.

Таким образом, целостность надкостницы играет важную роль в противостоянии фиброзной инвазии и заключении костного депозита в фиброзную капсулу.

Примечателен другой эксперимент, проведенный группой исследователей из Германии. C. von See с соавт. (2010) изучали распространенность среди кровеносных сосудов надкостницы после использования тканевых эспандеров¹³⁸ . Гидрогелевые эспандеры с разной скоростью расширения подсаживали поднадкостнично в области теменной кости крыс линии Льюис. Такого рода эспандеры используются в качестве предварительного этапа по наращиванию вертикального объема костной ткани для растягивания слизисто-надкостничного лоскута и возможности проведения наращивания высоты гребня без боязни расхождения швов. Кровоток изучали in vivo с помощью флюоресцентной микроскопии. Выявлено, что при растяжении происходит ишемия и деградация клеток надкостницы с перестроением ее в соединительную ткань с богатой капиллярной сетью.

Данный эксперимент показывает, что при аугментации малых по объему дефектов (1 зуб) надкостница может играть роль мембраны и сохранить свой остеогенный и васкулярный потенциал. При восстановлении больших по объему костных дефектов происходит ишемия надкостницы вследствие растяжения. Это явление может играть определенную роль, например, в уровне резорбции костного блока при наращивании высоты альвеолярного гребня. Использование эспандеров как предварительного этапа в данном случае весьма оправдано для последующей быстрой васкуляризации трансплантата.

Аутогенные мембраны на основе обогащенной плазмы

Максимальная степень пролиферативной активности человеческих остеогенных клеток-предшественниц отмечена в присутствии «коктейля», состоящего из тромбоцитарных факторов роста⁴⁷ . Это послужило основанием для разработки технологии использования плазмы крови с повышенным содержанием собственных тромбоцитарных факторов роста пациента.

Плазма, обогащенная тромбоцитарными факторами роста, применяется для профилактики атрофических изменений после удаления зубов, при непосредственной имплантации, синус-лифтинге, направленной костной регенерации.

В настоящее время предложено несколько технологий изготовления обогащенной плазмы (табл. 10).

PRP (богатая тромбоцитами плазма, platelet rich plasma), при которой используется два цикла быстрого центрифугирования; PRF (богатый тромбоцитами фибрин, platelet rich fibrin; метод имеет синоним FRP - Fibrine Riche en Plaquettes) и PRGF (plasma rich growth factors) с одним циклом центрифугирования на медленной скорости.

В зависимости от диаметра центрифуги у разных моделей ускорение будет выражаться в различных количествах оборотов в минуту.

Существует формула пересчета ускорения в обороты в минуту в зависимости от радиуса ротора:

g=(1,118 ? 10^-5 )R ? S² .

Богатая тромбоцитами плазма (PRP)

Обогощенная плазма в трансфузионной медицине используется для предотвращения геморрагии при лечении тромбопении, лейкемии или значительной кровопотери при операции. Содержание тромбоцитов в богатой тромбоцитами плазме (PRP), применяемой в трансфузионной терапии, составляет 0,5 ? 10¹¹ .

Тромбоциты содержат ключевые факторы роста TGF, PDGF, VEGF, которые способны стимулировать клеточную пролиферацию и ангиогенез. Существует немалое количество методик получения PRP.

Одна из схем получения богатой неактивированными тромбоцитами плазмы (PRP buffy coat)¹²⁷ выглядит следующим образом (рис. 259):

Получаются три слоя: верхний - бедная тромбоцитами плазма (PPP), средний - лейкотромбоцитарный слой (buffy coat), нижний - красные кровяные тельца (RBC).

Упрощенная методика получения PRP по методике J. Rutkowski¹¹² :

PRP затем смешивается с костно-пластическим материалом, а PPP, активированную хлоридом кальция, можно использовать в качестве подобия изолирующей мембраны.

PRF - фибриновый сгусток

Фракция PRF применяется для создания естественных фибриновых мембран, которыми закрывается костный дефект, заполненный остеопластическим материалом. Достаточно часто в имплантации зубов используется только технология PRF для создания дополнительной изолирующей мембраны над имплантом. По-настоящему прочную аутологичную мембрану возможно получить, используя методику PRF, предложенную J. Choukroun et al. в 2001 г.⁴³ . В данной методике не используется коагулянт.

Поскольку коагулянт не используется, формирование сгустка начинается в течение 1 минуты, поэтому основным условием успешного получения PRF является быстрое помещение пробирок в центрифугу.

В отсутствие антикоагулянта в течение нескольких минут происходит дегрануляция тромбоцитов, активация коагуляционного каскада. Во время центрифугирования фибриноген концентрируется в верхнем слое пробирки, медленно трансформируется в фибрин и опускается в середину между плазмой и красными кровяными тельцами.

При этом получают две фракции жидкости: нижняя - густая, со взвесью лейкоцитов и эритроцитов, обогащенная тромбоцитами PRF, и верхняя - плазма бледно-желтого цвета с большим содержанием фибрина. Далее происходит отсечение этих фракций.

Нерезорбируемые мембраны

Метод изоляции костного материала при помощи нерезорбируемых мембран, особенно с титановым усилением, несет в себе основную задачу поддержания формы восстанавливаемого участка. Это особенно критично при вертикальном наращивании объема костной ткани. В качестве барьерных мембран используются различные материалы, в том числе политетрафторэтилен (Cytoplast), полигидрокси-бутират, полиуретан, лиофилизированные аллотрансплантаты широкой фасции бедра, мембраны из полилактидко-ε-капролактона, мембраны с силиконовой подложкой и т.д. Некоторые из материалов не являются в чистом виде нерезорбируемыми, однако скорость биодеградации настолько низкая (год и более), что их можно приравнять к нерезорбируемым.

К сожалению, при установке нерассасывающихся мембран на длительный срок возможна реакция мягких тканей, сопровождающаяся расхождением краев раны и обнажением имплантируемого материала. Преждевременное раскрытие мембраны связано с такими факторами, как опыт хирурга, хирургическая техника, объем наращивания кости и возможность выполнить поверх мембраны ушивание без натяжения. Для сведения к минимуму случаев преждевременного раскрытия мембраны и последующей потери трансплантата ушивание без натяжения имеет принципиальное значение. Раскрытие довольно часто происходило с мембраной GoreTex. После расхождения раны бактерии быстро обсеменяли подлежащий костный депозит, и происходило его инфекционное отторжение. Данная проблема решена компанией Osteogenics (США). Мембрана Cytoplast имеет размеры пор меньше размера бактерии. Оголение мембраны, таким образом, для Cytoplast не страшно. Предложены также альтернативные аугментационные мембраны, изготовленные из тонких перфорированных пластин титана FriOs (Dentsply). На их поверхность наносят микроперфорации, облегчающие тканевую интеграцию. Такие пластины лучше противостоят механическим нагрузкам, чем мембраны из политетрафторэтилена (PTFE), однако также требуют дополнительной фиксации. P. Locci et al. (1997) подвергли сравнительной оценке степень биосовместимости коллагена и PTFE⁸⁵ . С помощью меченного тритием тимидина было обнаружено, что PTFE-мембраны подавляют синтез ДНК в фибробластах десны, тогда как матриксные мембраны, состоящие на 95% из коллагена и на 5% из хондроитин-4-сульфата, стимулировали клеточную пролиферацию. Кроме того, PTFE-мембраны оказывали выраженное подавляющее влияние на синтез внеклеточного коллагена и гликозаминогликана - основных компонентов внеклеточного матрикса. Коллагеновые мембраны обеспечивали достоверный стимулирующий эффект в отношении продукции этих компонентов. Поскольку внеклеточный матрикс играет основную роль в ранозаживляющем процессе, авторы предположили, что коллаген может быть более предпочтительным барьерным материалом для достижения регенерации пародонта, чем PTFE.

Резорбируемые мембраны

Для направленной регенерации тканей широко используют резорби-руемые мембраны, изготовленные из рассасывающихся материалов:

Биорезорбируемые мембраны имеют ряд преимуществ по сравнению с нерезорбируемыми мембранами. Это ускоренное восстановление мягких тканей и биодеградация, интеграция мембраны в ткани (в зависимости от свойств материала), а также быстрая резорбция в случае их обнажения.

Основным преимуществом этих резорбируемых мембран является отсутствие необходимости в проведении повторного оперативного вмешательства, так как, находясь в тканях, они начинают подвергаться биодеградации уже через 4-6 недели после имплантации.

Мембраны из коллагена обладают гораздо лучшей тканевой интеграцией, чем полимерные материалы, однако продолжительность периода, в течение которого они способны выполнять функцию барьера, может сильно варьировать, вследствие чего управление процессом регенерации бывает затруднено. Поэтому довольно часто используют несколько слоев мембраны. Известно, что коллагеновые материалы расщепляются под воздействием коллагеназы. При наличии воспалительных явлений этот процесс значительно ускоряется. По данным P. Bunyaratavej et al. (2001), при микробном обсеменении они полностью растворяются в течение 5 дней³⁷ . Время резорбции мембран можно увеличить благодаря сшивке коллагена глутаральдегидом. При благоприятных условиях его удается продлить до 10-12 недель. Таким материалом является мембрана Bio-Gide. Данная мембрана хорошо зарекомендовала себя во всех областях хирургической стоматологии. Отечественным аналогом мембраны Bio-Gide является коллагеновая мембрана Биопласт-дент (ВладМиВа, Россия).

A.Schlegel et al. (1997) подвергли оценке иммунные реакции на коллагеновые мембраны как в экспериментах in vivo, так и в проспективном клиническом исследовании. Используя иммуносорбентный метод с иммобилизованными ферментами (ELISA), авторы не обнаружили специфического иммунного ответа на коллаген за период наблюдения с 8-го по 65-й день после имплантации. Эти данные подтверждают сведения об отсутствии иммуногенных свойств коллагеновых мембран¹¹⁹ .

Для аугментации и стабилизации протяженных костных дефектов с одномоментной имплантацией могут быть использованы коллагеновые мембраны с более жесткой сшивкой коллагена - OsseoGuard (3M) или Лиопласт-мк (Лиопласт). Они обладают сравнительно высокой прочностью и длительной скоростью резорбции.

При формировании полнослойных лоскутов с вертикальными разрезами, а также при мобилизации лоскута с рассечением надкостницы резорбируемые мембраны необходимо фиксировать пинами (рис. 260).

Коллагеновые мембраны на протяжении десятилетий используются как в медицине, так и в стоматологии (особенно в пародонтологии). К преимуществам использования этого резорбируемого материала относятся обеспечение успешного заживления раны за счет стабилизации кровяного сгустка/костного депозита и ускорение первичного закрытия раневого пространства. Поперечносвязанные мембраны, обладая меньшей скоростью биодеградации, обеспечивают более продолжительный период времени, в течение которого происходит миграция клеток, необходимых для регенерации. В целом коллагеновые мембраны, как доказано в различных исследованиях на животных и в клинических исследованиях, статистически достоверно улучшают регенерацию пародонта и обеспечивают изоляцию участка костной аугментации. Тем не менее ни в одном из исследований не удалось достичь исчерпывающей регенерации. Кроме того, коллагеновые мембраны нашли применение в методиках направленной тканевой регенерации и мероприятиях по закрытию рецессии (Alloderm), продемонстрировав результаты, сопоставимые с результатами использования нерезорбируемых PTFE-мембран и традиционно используемого субэпителиального соединительнотканного трансплантата.

Особый интерес в последнее время представляют мембраны на основе альгината натрия. Альгинат - безазотистый полисахарид. Он биосовместим, не иммуногенен, гидрофилен. Отличительным свойством альгината является то, что он не резорбируется естественным образом под действием ферментов, и клетки не склонны к активной адгезии к альгинату за счет высокой гидрофильности и наличия отрицательного заряда цепей, что делает альгинат нейтральным к окружающим тканям¹²⁶ . Это свойство используется для обеспечения изолирующей функции мембраны (рис. 261).

Экспериментальные исследования показали соответствие всем требованиям, предъявляемым к мембранам: она биосовместима, не вызывает воспаления, блокирует прорастание соединительной ткани в дефект и препятствует миграции гранулярного имплантируемого материала в мягкие ткани^7;134 . Из всего широкого спектра материалов, используемых для направленной тканевой и костной регенерации, альгинат является весьма перспективным. Он не имеет рецепторов для клеточной адгезии, что подтверждается слабой ретенцией фибробластов, нейтральной средой для окружающих тканей, это не вызывает воспаления и не мешает процессам регенерации костной ткани. Важным свойством барьерных альгинатных мембран, у которых сшивающий агент - соли кальция, является то, что такие мембраны сами становятся центрами минерализации.

Заключение

Таким образом, современные биоматериалы и мембраны представляют широкие возможности для обеспечения благоприятного исхода хирургического лечения. Поддержание «каркасной» функции со стороны биоматериала вместе с изолирующей функцией мембраны стимулируют новообразование костной ткани. Немаловажно развитие направления тканевой инженерии, использование морфогенетических белков и генетических векторов-носителей. Наличие в составе конструкта факторов роста позволяет обеспечить остеоиндуктивную функцию с привлечением специфических остеогенных клеток уже на ранних этапах заживления раны.

Список литературы