Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка комплексной технологии формирования развитой поверхности имплантов и протезов с использованием рекомбинантного белка и линейно-цепочного углерода.

Докладчик: Митрошин Александр Николаевич

Должность: директор Медицинского института ГОУ ВПО "ПензГУ", директор, директор Медицинского института

Цель проекта:
Основной проблемой имплантации металлических конструкций остается низкий уровень их совместимости. Одним из перспективных вариантов решения данной проблемы является задача создания развитой поверхности. Однако существующие технологии анодирования, ионноплазменного напыления, кислотного травления, пескоструйной обработки и д.р. позволяют частично решать задачу создания развитой поверхности и не позволяют решить задачу высокопрочного врастания костной ткани в имплантат и не обеспечивают прочного контакта со стенками костного ложа, что вызывает отслаивание биоматериала от импланта и протеза. Цель настоящей ПНИ заключается в создании комплексной технологии формирования развитой поверхности за счет лазерной обработки поверхности, разработке технологий нанесения неорганического биоинертного покрытия и композитного материала на основе белково-минеральных компонентов.

Основные планируемые результаты проекта:
Основные результаты ПНИ заключается в создании конструкции имплантов и протезов, обеспечивающих надежность соединения костных и мягких тканей, характеризующейся высокой степенью силы сцепления биоткани с имплантом и протезом за счет образования дополнительной силы среза биоткани.
При использовании лазерной технологии формирования на поверхности имплантируемых материалов и конструкций пористой структуры в виде усеченного конуса, с заглубленным основанием коэффициент развития поверхности по сравнению с существующими методами, увеличивается в 5-10 раз, что существенно увеличивает свойства адекватного замещения функций протезируемого органа за счет снижения, практически на порядок, усилия на единицу площади контактируемой поверхности. Это позволяет увеличить срок «выживаемости» имплантируемых конструкций в 2-3 раза, существенно увеличить допустимые механические воздействия.
За счет отсутствия атомов токсичных элементов гальванического производства на поверхности имплантата увеличивается вероятность их приживляемости.
Разрабатываемые экспериментальные образцы имплантов и протезов должны обеспечить:
1. Адекватное замещение функции протезируемого органа.
2. Функциональная долговечность, сравнимая с прогнозируемым сроком жизни пациента.
3. Биологическая безопасность и совместимость.
4. Сокращение сроков биоинтеграции (остеоинтеграция) имплантов и протезов в организме за счет использования развитой поверхностью и нанесенными композитным материалом на основе белково-минеральных компонентов и нерганическим биоинертным покрытием.
Впервые используется лазерная технология создания развитой поверхности в сочетании с применением технологии нанесения неорганического биоинертного покрытия и композитного материала на основе белково-минеральных компонентов.
Биосовместимые покрытия не имеют аналогов и обладают следующими характеристиками:
- толщина до 600 мкм;
- регулируемый размер пор до 20 мкм, обеспечивает возможность его использования для различных типов костной ткани;
- развитая поверхность формируется лучом лазера путем поворота его на 360° под углом α = 25-30° к оси формируемых отверстий, расположенных на внутрикостной части поверхности имплантов и протезов и выполненные с шагом L=100 мкм;
- введение в состав покрытия неорганического биоинертного покрытия и композитного материала на основе белково-минеральных компонентов элементов ускоряет процесс остеоинтеграции;
- высокая адгезия покрытия к поверхности импланта (не менее 27 МПа);
- толщина биосовместимой пленки линейно-цепочного углерода на поверхности имплантов и протезов 0,1…2000 нм.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты ПНИ должны быть использованы на предприятиях медицинской промышленности в производстве изделий медицинского назначения нового поколения для реконструктивной хирургии, травме суставов, нейрохирургии, стоматологии.
Нейрохирургия - протезирование межпозвонковых дисков на различных уровнях позвоночника как с сохранением функциональной мобильности позвоночника так и с жесткой стабилизацией в оперируемом сегменте при дегенеративно-дистрофических заболеваниях (дегенерация дисков, грыжа дисков, повторное выпадение грыжи, центральный и латеральный стеноз, спондилез, дегенеративный спондилолистез, литический спондилолистез, псевдоартроз, дискогенная люмбалгия).
Травматология и ортопедия - протезирование крупных суставов при остеоартритах, остеоартрозах и ряда других заболеваниях.
Стоматология – дентальная имплантация.
Разработанные в процессе выполнения ПНИ методики и технологии ориентированы на широкое применение в научно-исследовательских организациях и фирмах производителях наукоемкой продукции и должны послужить основой для создания конкурентные преимущества отечественных производителей.

Текущие результаты проекта:
На основе комплексных исследований разработан и запатентован новый способ обработки поверхности дентальных имплантов и протезов с улучшенными функциональными и биологическими свойствами. Предварительные результаты исследований показали, что импланты с поверхностью, обработанной с помощью лазера существенно увеличивают величины усилия отрыва импланта от кости в сравнении пескоструйной обработкой и микродуговым оксидированием.
Проведена также предварительная оценка влияния композиционного материала на основе белково-минеральных компонентов и способа обработки поверхности титанового импланта на репаративный остеогенез и адгезионную прочность контакта костной ткани с поверхностью импланта. Нанесение на импланты композиционного покрытия способствовало значительному ускорению процессов регенерации костной ткани в месте введения имплантов.
На основании предварительных результатов исследований, проведенного аналитического обзора в области разработки имплантов и протезов, методов формирования развитой поверхности, нанесения на них композиционных материалов и покрытий сформулированы основные задачи исследований. Проведены также патентные исследования. Осуществлено изготовление заготовок экспериментальных образцов динамического эндопротеза межпозвонкового диска, тотального эндопротеза тазобедренного сустава, эндопротеза плечевого сустава, зубных имплантов.