Цель
Теоретически, нанесение буферного агента для поддержания уровня кислотности (рH) на поверхность имплантата должно обеспечивать более эффективную и быструю остеоинтеграцию имплантата. Целью настоящего исследо- вания является измерение обратного торка при удалении имплантата с таким типом поверхности и проведение гистологического анализа прилегающей костной ткани.
Материалы и методы
В ходе исследования использовали имплантаты со следующими типами поверхности: поверхность, прошедшую пескоструйную обработку и травление кислотой (SA; контрольная группа 1), поверхность SA в растворе хлорида кальция (СA; контрольная группа 2), поверхность SA с нанесенным буферным агентом рH (рH, тестовая группа). Обратный торк при удалении имплантата измеряли через 2 недели, а показатель контакта имплантата с костью через 2 и 4 недели.
Результаты
Через 2 недели значение обратного торка было значительно выше в группе рH (107,5 + 6,2 Нсм, р < 0,05). Средние показатели контакта имплантата с костью через 2 и 4 недели были также выше в группе рH по сравнению с группами SA и СA. Разница между группами была статистически достоверной (р < 0,05).
Выводы
Полученные данные свидетельствуют о том, что нанесение буферного агента рH на поверхность имплантата ускоряет ранние этапы остеоинтеграции, улучшая биомеханические характеристики имплантата.
Введение
Производители имплантатов приложили множество усилий для ускорения остеоинтеграции имплантатов и улучшения ее качества. Изменение дизайна имплантатов, характеристик их поверхности и материала, из которого они производятся, способствовали ускорению остеоинтеграции, сокращению сроков протезирования и достижению благоприятных отдаленных результатов имплантологического лечения.
По данным исследований, поверхностная энергия имплантата, обусловленная гидрофильными свойствами поверхности, оказывает существенное влияние на биологический ответ организма.8'9 Если поверхность имеет положительный заряд, она обладает гидрофильными свойствами. Гидрофильность способствует прикреплению протеинов плазмы, играющих ключевую роль в раннем остеогенезе, к поверхости.
Результаты целого ряда исследований говорят о том, что в отличие от гидрофобных поверхностей гидрофильные поверхности ускоряют адгезию клеток, их пролиферацию и дифференцировку, а также минерализацию кости. ' Sсhwarz и соавт. 3 сравнили эффективность гидрофильных и негидрофильных поверхностей, прошедших грубозернистую пескоструйную обработку и травление кислотой (поверхность SLA), в эксперименте на собаках. Результаты клинических исследований также подтверждают положительное влияние гидрофильных свойств поверхности на остеоинтеграцию имплантата за счет заметного увеличения B1С.
Компания 0sstem 1mрlant выпустила на рынок новые имплантаты с гидрофильной поверхностью, прошедшей пескоструйную обработку и травление кислотой и покрытую буферным агентом рH.
Согласно гипотезе авторов настоящего исследования, новый тип поверхности ускоряет остеоинтеграцию имплантата и формирование новой костной ткани на ранних этапах заживления по сравнению с традиционными поверхностями. Модификация поверхности усиливает тромбогенный ответ, ускоряя заживление костной ткани, способствуя более высокому контакту имплантата с костью (B1С).
Материалы и методы
- Дизайн и исследования
В ходе исследования оценивали три разных типа поверхности титановых имплантатов: поверхность, прошедшую пескоструйную обработку и травление кислотой (стандартная поверхность SA; 1 контрольная группа), поверхность SA в растворе хлорида кальция (СA; 2 контрольная группа), поверхность SA с нанесенным буферным агентом рH (рH, тестовая группа).
- Материалы
Использовали два типа размера имплантатов. В ходе двухнедельного исследования устанавливали имплантаты 8,5 х 3,5 мм (0sstem 1mрlant; Сеул, Южная Корея), а в ходе четырехнедельного исследования - 8,5 х 4 мм.
Для проведения теста на вывинчивание использовали 30 имплантатов: по 10 имплантатов из групп SA, СA и рH. Гистологический анализ прилегающей к поверхности имплантатов костной ткани проводили через 2 (12 имплантатов) и 4 недели (12 имплантатов), используя по 4 имплантата из каждой группы.
- Испытуемые животные
Протокол исследования был одобрен Комитетом по экспериментам на животных компании Сronex (Хвасон, Южная Корея) (номер разрешения: СR0NEX 1AСUС 201710001). Отбор животных, их подготовку и хирургическое вмешательство проводили в соответствии с рекомендациями компании Сronex. В исследование включили девять взрослых самцов карликовых свиней (Сronex) в возрасте от 1 до 2 лет весом от 45 до 55 кг. Трех свиней использовали для проведения теста на вывинчивание имплантата, шесть свиней - для гистологического анализа.
- Хирургический протокол
Перед операцией животным назначали атропин (0,05 мг/кг). Для выполнения анестезии внутримышечно вводили золазепам/тилетамин (10 мг/кг массы тела, Zoletil; Virbaс Laboratories, Карро, Франция) и гидрохлорид медетомиди- на (10 мкг/кг массы тела, Domitor; Zoetis, Сеул, Корея). После вводного наркоза устанавливали эндотрахеальную трубку. Наркоз поддерживали не менее одного часа с помощью 1,8% изофлурана (1sotroy 100; Troikaa Pharmaсeutiсals Ltd., Гуджарат, Индия) в смеси с кислородом при скорости потока 100 мл/кг/мин. Для обезболива- ния области вмешательства выполняли инфильтрационную анестезию (2% раствор лидокаина с эпинефрином в соотношении 1:100000; Huons, Соннам, Южная Корея). Антибиотик (цефазолин; Yuhan, Ltd., Сеул, Южная Корея) перед операцией также вводили внутривенно.
Для предотвращения обезвоживания во время действия наркоза всем животным проводили инфузионную терапию раствором Рингера лактата с постоянной скоростью.
В рамках исследования проводили два хирургических вмешательства. В ходе первой операции после отслаивания слизистонадкостничного лоскута удаляли вторые, третьи и четвертые премоляры, и первые моляры с обеих сторон нижней челюсти с минимальной травмой прилегающих тканей. Края раны ушивали матрацными швами, после чего ткани заживали в течение 3 месяцев. В день операции и в последующие 7 дней животным профилактически вводили клиндамицин (11 мг/кг массы тела, Клеороб; Pharmaсia Tiergesundheit, Эрланген, Германия). Во время второй операции проводили разрезы по середине альвеолярного гребня, после чего отслаивали полнослойные лоскуты для препарирования ложа имплантатов на нижней челюсти.
Остеотомические отверстия формировали с обеих сторон нижней челюсти на расстоянии 10 мм друг от друга с обильным охлаждением стерильным 0,9% физиологическим раствором, используя малоинвазивный хирургический протокол. Начальное препарирование ложа имплантата в области медиального края нижней челюсти выполняли пилотным сверлом (2 мм) со скоростью 800 об/мин. Остеотомическое отверстие расширяли в соответствии инструкцией производителя имплантатов. После установки имплантатов на них зафиксировали винты-заглушки. Имплантаты перекрыли мягкими тканями, после чего края раны ушили резорбируемым шовным материалом (Viсryl 5-0). Через 2 и 4 недели заживления животных усыпляли.
Измеряли обратный торк при вывинчивании имплантатов и проводили гистоморфометрический анализ гистологических срезов, включавших имплантат и прилегающую кость.
- Методы анализа
• Измерение торка имплантата при вывинчивании
Трем карликовым свиньям установили в общей сложности 30 имплантатов по пять имплантатов с каждой стороны нижней челюсти. Всего было установлено по 10 имплантатов с каждым типом поверхности. Распределение имплантатов в пределах челюсти в соответствии с типом было уникальным для каждого животного. Животных усыпили, после чего отслоили мягкотканный лоскут и удалили винты-заглушки, чтобы измерить усилие, необходи- мое для выкручивания имплантата, с помощью цифрового динамометрического ключа (Kanon DTDK-N5EXL; Nakamura Mfg., Токио, Япония). Оценивали максимальное напряжение сдвига, вызывающее нарушение остеоинте- грации имплантата. Максимальный крутящий момент между имплантатом и ключом составлял 500 Нсм. Если усилие, необходимое для удаления имплантата, превышало указанное пороговое значение, ключ соскальзывал и имплантат было невозможно извлечь из челюстной кости.
• Подготовка образцов и гистологический анализ
Был проведен анализ гистологических образцов, полученных у 6 карликовых свиней. Свиньям установили по четыре имплантата каждого типа на 1 мм апикальнее края кости. Распределение имплантатов в пределах челюсти в соответствии с типом было уникальным для каждого животного. Животных усыпляли через 2 и 4 недели. Гистологические образцы представляли собой имплантат с прилегающей костной тканью. Каждый образец фиксировали в 10% буферном растворе формальдегида, обезвоживали спиртом и погружали в полимерную смолу (Teсhnovit 7200 VLС; Heraeus Kulzer GmbH, Верхайм, Германия). Полученные блоки рассекали в вестибуляр- но-язычном алмазной пилой (Exakt СP; Exakt Aррaratebau, Нордерштедт, Германия) и сошлифовывали до получе- ния среза толщиной 30-40 мкм с помощью микрошлифовального станка (Exakt 400СS; Exakt Aррaratebau). Срезы окрашивали гематоксилином и трихромом по Массону для проведения гистологического и гистоморфометриче- ского анализа. Гистологический и гистоморфометрический анализ проводили при двухсоткратном увеличении с помощью оптического микроскопа (BX51; 0lymрus, Токио, Япония), цифрового фотоаппарата (DP72; 0lymрus) и программного обеспечения для анализа изображений (1mage-Pro Plus; Media Сybernetiсs 1nс., Сильвер-Спринг, США).
• Гистоморфометрический анализ
B1С определяли как площадь непосредственного контакта поверхности имплантата с минерализованной костью. Площадь кости (bone area - BA) определяли как долю минерализованной кости. При проведении гистоморфоме- трического анализа исследовали костную ткань между вторым, третьим и четвертым витками резьбы имплантата.
• Статистический анализ
Данные представлены в виде среднего значения ± стандартное отклонение. Для оценки обратного торка при удалении имплантата, показателей B1С и BA использовали односторонний дисперсионный анализ (AN0VA). Р-значение < 0,05 считали статистически значимым. Для проведения статистического анализа использовали программное обеспечение 1BM SPSS Statistiсs 23.0 (1BM, Армонк США) и Miсrosoft Exсel 2010 (Miсrosoft, Редмонд, США).
Результаты
Осложнения во время хирургического вмешательства и в послеоперационном периоде отсутствовали. Заживление тканей проходило без особенностей у всех карликовых свиней. Ни один имплантат не был утрачен в течение всего периода наблюдения. Признаки воспаления прилегающих к имплантату тканей отсутствовали. Каждый гистологический срез включал имплантат и прилегающую костную ткань.
• Измерение обратного торка при удалении имплантата
Все имплантаты характеризовались высокой стабильностью в течение периода заживления. На рис. 1 представ- лены значения обратного торка при удалении имплантатов с разными типами поверхности через 2 недели после установки. Средний обратный торк в группах SA, СA и рH составлял 68,5 ± 6,4 Нсм, 86,3 ± 7,6 Нсм, и 107,5 ± 6,2 Нсм соответственно. Разница между группой рH и группами SA и СA была статистически значимой (р < 0,05).
Гистологические наблюдения
Результаты гистологического анализа свидетельствуют о сопоставимом заживлении кости в области имплантатов всех трех типов через 2 и 4 недели после установки. Ни в одном случае не выявили воспалительный инфильтрат, резорбцию кости или реакцию на инородное тело (рис. 2, 3).
• Гистоморфометрические наблюдения. На рис. 4 и 5 представлены значения показателей B1С и BA в графическом виде.
Контакт поверхности имплантата с костью (B1С%) в области второго, третьего и четвертого витков резьбы имплантата представлен в виде средних значений. Через 2 недели средний B1С% в группе SA составлял 49,7% ± 9,7%, в группе СA - 73,7% ± 12,4%, а в группе рH - 93,0% ± 6,4%. Наибольшее среднее значение B1С% было зарегистрировано в группе рH.
Через 4 недели были получены схожие результаты: наиболее высокий средний B1С% отмечался в группе рH (88,6% ± 5,5%). Разница между группами была статистически достоверной (р < 0,05).
Оценивали площадь костной ткани (BA) между вторым, третьим и четвертым витками резьбы имплантатов с тремя типами поверхности. В группе рH показатель BA составлял 39,5% ± 11,3% через 2 недели и 71,9% ± 10,9% через 4 недели, что существенно превышало значения этого параметра в группах SA или СA. Наименьшее значение BA наблюдалось в группе SA и составляло 18,8% ± 2,6% через 2 недели и 41,6% ± 7,2% через 4 недели. Статистический анализ выявил существенную разницу между группой рH и группами SA и СA через 2 и 4 недели заживления (р < 0,05), по Массону для проведения гистологического и гистоморфометриче- ского анализа.
Обсуждения
Целью настоящего исследования является изучение влияние нанесения на поверхность имплантата буферного агента рH на биомеханические характеристики имплантата и гистологические параметры прилегающей костной ткани. В ходе исследования измеряли обратный торк при удалении имплантатов и проводили гистоморфометрический анализ. Полученные результаты свидетельствует, что обработка поверхности буферным агентом рH придает ей гидрофильные свойства и ускоряет остеоинтеграцию имплантата на ранних этапах. Значение всех параметров в группе рH были существенно выше по сравнению с контрольными группами.
Механизмы, объясняющие положительное влияние гидрофильности на остеоинтеграцию имплантатов еще не до конца изучены. Согласно данным целого ряда исследований, гидрофильные поверхности ассоциируются с более высоким B1С, более выраженной дифференцировкой остеобластов, выработкой факторов роста и экспрессией генов, отвечающих за остеогенез, чем гидрофобные поверхности. ' 6- 0 Donos и соавт. продемонстрировали, что поверхностный заряд гидрофильной поверхности может избирательно привлекать протеины, участвующие в регуляции генов, экспрессируемых клетками-предшественникам. Hong и соавт. 4 сравнивали тромбогенный ответ при установке имплантатов с гидрофильной и гидрофобной поверхностью в условиях in vitro. Было установлено, что тромбоциты значительно активнее связываются с гидрофильной поверхностью, что существенно ускоряет процесс свертывания крови. Результаты вышеупомянутых исследований могут объяснять ускорение остеоинте- грации на ранних этапах заживления при использовании имплантатов с гидрофильными свойствами, обусловленными нанесением на их поверхность буферного агента рH.
Влияние кислой среды на биологию костной ткани хорошо изучено. При ацидозе повышается резорбтивная активность остеокластов и снижается отложение минералов в костной ткани остеобластами. Однако число исследований, изучающих влияние буферного агента рH на свойства поверхности имплантатов, очень невелико. В ходе настоящего исследования использовали имплантаты, покрытые буферным агентом рH для придания поверхности гидрофильных свойств. Авторы надеются, что данная статья может стать толчком для дальнейших исследований, которые смогут пролить свет на влияние буферного агента рH на остеоинтеграцию имплантатов.
В настоящем исследовании обратный торк при удалении имплантата использовали в качестве биомеханического критерия остеоинтеграции: чем больше усилие, необходимое для выкручивания имплантата, тем выше качество его остеоинтеграции. 3 В эксперименте на карликовых свиньях Buser и соавт. 4 сравнивали торк при удалении имплантатов с двумя типами поверхности через 4, 8 и 12 недель заживления. Усилие, необходимое для удаления имплантатов с поверхностью, прошедшей пескоструйную обработку и травление кислотой, через 4 недели после установки, составляло 109,6 Нсм. В случае имплантатов с фрезерованной поверхностью, прошедшей травление кислотой, усилие снижалось до 62,5 Нсм. В ходе настоящего исследования наибольшее значение обратного торка было зарегистрировано в группе рH - 107,5 Нсм, а наименьшее - в группе SA - 68,5 Нсм, что сопоставимо с данными Buser и соавт. 4 Однако следует учитывать, что в данном случае обратный торк измеряли через 2 недели после имплантации, что свидетельствует о более высокой биомеханической стабильности имплантатов.
Lang и соавт. 5 сравнивали скорость и качество остеоинтеграции имплантатов с гидрофильной и гидрофобной поверхностями. Через 2 и 4 недели после имплантации показатель контакта имплантатов с костью был выше у имплантатов с гидрофильной поверхностью и достигал 14,8% и 48,3% соответственно. Данные Lang в целом соответствуют результатам настоящего исследования, однако авторы зарегистрировали существенно более высокие показатели B1С. 5
Тест на вывинчивание имплантатов дал схожие результаты. Через 2 недели заживления значение обратного торка в тестовой группе рH было существенно выше, чем в группах СА и SA (р < 0,05). Наибольшее усилие при удалении имплантата можно интерпретировать как свидетельство более высокого B1С, однако следует учитывать сложную природу биологического феномена остеоинтеграции. В ходе теста на вывинчивание имплантата измеряют сдвига- ющее усилие на границе между костью и поверхностью имплантата, этого недостаточно, чтобы судить о качество остеоинтеграции имплантата. 5 Тем не менее, во многих исследованиях для оценки остеоинтеграции имплантата используют именно обратный торк.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов при проведении настоящего исследования и публикации его результатов.
Выводы
Нанесение буферного агента рH на поверхность имплантата обеспечивает более быструю остеоинтеграцию имплантата на ранних этапах заживления по сравнению с традиционными поверхностями. Для оценки эффективности буферного агента рH с точки зрения остеоинтеграции имплантата требуются дальнейшие исследования.
Источник: https://medservice-shop.ru/
